基于蓄电池在线管理的交直流一体化电源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于蓄电池在线管理的交直流一体化电源系统。本发明专利技术设置有双向有源逆变单元、隔离变压器和充放电控制单元；蓄电池组的正负极端子经第一线路连接至直流母线，蓄电池组的正负极端子经第二线路连接至双向有源逆变单元，双向有源逆变单元经隔离变压器连接至交流母线；充放电控制单元用于根据对蓄电池组的在线检测情况，控制双向有源逆变单元以及第一开关和第二开关，实现蓄电池不脱离母线情况下，自动完成国家电网规定的定期全放电核容操作、及高电能质量的独立充电管理，彻底避免了事故放电时潜在开路情况的发生，从而提升了一体化电源在事故放电时的绝对可靠性与稳定性输出能力，最终实现真正意义上的不间断电源供电。电源供电。电源供电。

【技术实现步骤摘要】
基于蓄电池在线管理的交直流一体化电源系统


[0001]本专利技术属于电力系统
，具体涉及一种交直流一体化电源系统。

技术介绍

[0002]由于经济建设的飞速发展，对电力能源的需求也突飞猛进。随着国家大力推进智能电网的建设步伐，智能变电站已经成为一代变电站的发展趋势，电源系统逐步向统一的数字化、程序化、智能化的方向发展，实现在一个平台上对整个电站电源的交流与直流、逆变、通信等电源系统进行统一监控。由一组维护人员同时管理、维护全站电源，便于统一调配人力资源，由一个厂家来完成所有电源的设计、生产、安装、服务，一体化解决所有站用电源问题，可以大幅度降低工程投资、大幅度减少室内面积，相应提高站用电源整体的运行管理水平，具有非常重要意义。
[0003]为了给控制、保护、自动装置、事故照明和各种直流设备供电，必须有可靠的直流电源，正常时为变电站内的断路器提供分合闸操作的直流电源；故障时，当厂、站用电中断的情况下，为继电保护及自动装置、断路器合闸和跳闸、载波通信提供后备直流电源，因此变电站的直流电源系统是继电保护、自动装置和断路器正常工作的基本保证，其稳定运行对防止系统破坏、事故扩大和设备严重损坏至为重要。
[0004]如图1、图2所示，传统的电池模块充放电：系统正常时，充电工况下给蓄电池组的充电是由直流充电电源屏完成，事故情况下蓄电池组输出经直流母线放电给逆变电源屏、直流充电电源屏、通信电源屏，给它们直接提供电能，具体来说，直流充电屏的直流负载直接应用蓄电池直流母线提供的电能，交流负载通过逆变电源屏中的逆变模块，将蓄电池直流电逆变成交流供交流负载使用，通信负载通过通信电源屏中的DC/DC模块将蓄电池组电源直流斩波成48V直流电共通信负载使用，从而保证所有负载的不间断供电。
[0005]但是，在系统正常时，即使蓄电池组出现故障如短路、断路等问题时，直流充电电源屏也仍然只是对蓄电池组做简单的充电操作，无法精细合理地充电，更不能及时发现蓄电池组潜在的故障问题及不能监测蓄电池健康度、实际容量等，致使当系统中出现事故时蓄电池组可能由于潜在故障导致无法正常放电，无法可靠实现站内交直流的不间断供电。例如，可能造成保护及自动装置死机、拒动、越级跳闸的后果，给电网的安全稳定运行带来严重影响。
[0006]所以，传统的一体化电源系统虽然理论上可以实现站内交直流电的不间断供电，但可靠性与稳定性不能得到保障。

技术实现思路

[0007]本专利技术实施例提供一种基于蓄电池在线管理的交直流一体化电源系统，以解决现有技术存在的可靠性与稳定性不足的问题。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术实施例提供如下技术方案：
[0009]基于蓄电池在线管理的交直流一体化电源系统，包括交流母线、直流母线、直流屏
和蓄电池组；所述直流屏的交流侧和直流侧分别连接至交流母线和直流母线，所述蓄电池组的正负极端子经第一线路连接至直流母线，所述第一线路上设置有第一开关；其特殊之处在于，还包括：双向有源逆变单元、隔离变压器和充放电控制单元；所述蓄电池组的正负极端子经第二线路连接至所述双向有源逆变单元，所述第二线路上设置有第二开关；所述双向有源逆变单元经所述隔离变压器连接至交流母线；所述充放电控制单元用于根据对蓄电池组的在线检测情况，控制所述双向有源逆变单元以及第一开关和第二开关(从而实现由第二线路替代传统第一线路的蓄电池充电功能，实现高精度稳压、稳流等蓄电池专用充电线路)。
[0010]可选地，所述充放电控制单元基于PLC，通过RS485总线连接至蓄电池组参数采集模块，实现电池巡检。
[0011]可选地，所述直流屏的直流侧经第三开关直接与直流母线连接(与蓄电池组到直流母线的第一线路完全并行)。
[0012]可选地，所述隔离变压器与交流母线之间的线路上还设置有三相开关，接受所述充放电控制单元的控制。
[0013]可选地，所述蓄电池组有两组，分别经单独的所述第一线路连接至直流母线；两组蓄电池组共用所述第二线路，第二线路上相应设置有两个所述第二开关；所述双向有源逆变单元接于两个所述第二开关之间(图中4ZK与5ZK之间)的线路节点。
[0014]可选地，还包括通信屏，从所述直流母线取电，输出至48V馈线负载。
[0015]可选地，还包括事故照明屏，从所述直流母线取电，逆变输出至交流220V供电线路。
[0016]在蓄电池充电工况，所述充放电控制单元向所述双向有源逆变单元发出控制指令，使得：自所述交流母线经隔离变压器的交流输入，由双向有源逆变单元转换为直流输出，再依次经所述第二线路为蓄电池组充电；
[0017]在完成充电后，定期进行蓄电池组的能量回馈式放电核容、大电流放电动态内阻测试(其中，通过放电核容可以及时准确检测蓄电池健康度，通过定期短时大冲击电流活化实现一定程度蓄电池组健康度修复，同时短时大电流放电还可以实现包括电池连接条之间的电阻测试，完全模拟实际事故放电情况下的蓄电性能)；若监测到蓄电池组存在问题，则发出告警；
[0018]系统正常时，由所述直流屏实现自交流母线至直流母线的常规整流供电；
[0019]所述常规整流供电的线路出现故障时，切换由所述蓄电池组供电，从而实现直流母线上不间断电源供电。
[0020]进一步地，所述充放电控制单元向所述双向有源逆变单元发出的控制指令，包含在线调整的逆变工作参数，从而可以实现高精度的稳压稳流调节。
[0021]本专利技术至少具有以下有益效果：
[0022]本专利技术提出了一种全新架构交直流一体化不间断电源系统，完全改变了传统的蓄电池组充电及系统控制方式，从原有的充电屏简易充电，改为有独立控制的双向有源逆变完成，具体通过设置双向有源逆变单元、隔离变压器和充放电控制单元；蓄电池组的正负极端子经第一线路(设置有受控的第一开关)连接至直流母线，蓄电池组的正负极端子经第二线路(设置有受控的第二开关)连接至双向有源逆变单元，双向有源逆变单元经隔离变压器
连接至交流母线；充放电控制单元用于根据对蓄电池组的在线检测情况，控制双向有源逆变单元以及第一开关和第二开关，从而保证了蓄电池在事故放电时的可靠性与稳定性，最终实现真正意义上的不间断电源供电。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明现有技术以及本专利技术，下面将对现有技术以及本专利技术实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图引申获得其它的附图。
[0024]本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本专利技术可实施的限定条件，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本专利技术所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本专利技术所揭示的
技术实现思路
能涵盖的范围内。
[0025]图1为现有的交直流一体化电源系统(蓄电池组相关部分)的线路结构示意图；
[0026]图本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于蓄电池在线管理的交直流一体化电源系统，包括交流母线、直流母线、直流屏和蓄电池组；所述直流屏的交流侧和直流侧分别连接至交流母线和直流母线，所述蓄电池组的正负极端子经第一线路连接至直流母线，所述第一线路上设置有第一开关；其特征在于，还包括：双向有源逆变单元、隔离变压器和充放电控制单元；所述蓄电池组的正负极端子经第二线路连接至所述双向有源逆变单元，所述第二线路上设置有第二开关；所述双向有源逆变单元经所述隔离变压器连接至交流母线；所述充放电控制单元用于根据对蓄电池组的在线检测情况，控制所述双向有源逆变单元以及第一开关和第二开关。2.根据权利要求1所述的基于蓄电池在线管理的交直流一体化电源系统，其特征在于：所述充放电控制单元基于PLC，通过RS485总线连接至蓄电池组参数采集模块，实现电池巡检。3.根据权利要求1所述的基于蓄电池在线管理的交直流一体化电源系统，其特征在于：所述直流屏的直流侧经第三开关直接与直流母线连接。4.根据权利要求1所述的基于蓄电池在线管理的交直流一体化电源系统，其特征在于：所述隔离变压器与交流母线之间的线路上还设置有三相开关，接受所述充放电控制单元的控制。5.根据权利要求1所述的基于蓄电池在线管理的交直流一体化电源系统，其特征在于：所述蓄电池组有两组，分别经单独的所述第一线路连接至直流母线；两组蓄电...

【专利技术属性】
技术研发人员：李伟杰，魏合宇，张坤强，刘伟，李志波，熊婷，魏合民，马强，
申请(专利权)人：北京国电光宇机电设备有限公司，
类型：发明
国别省市：