一种在线核容直流电源系统技术方案

本发明专利技术公开了一种在线核容直流电源系统，通过将12V压蓄电池与变换器结合形成等电压输出组件，并联组成在线核容直流电源系统，且其输入电源为两路三相交流电源，其中一路出现故障时可以自动切换到另一路输入供电，交流异常后，等电压输出组件即时承载保证输出电压不间断。因此，本发明专利技术实施例是将交流220V和12V蓄电池同时转换为直流高压输出，以提高在线核容直流电源系统供电可靠性；能够对单节12V蓄电池进行精细化充放电管理和实时在线检测，完全避免蓄电池串联使用时受单只蓄电池影响的短板效应，提升蓄电池利用率，解决单节蓄电池故障影响整组蓄电池充放电问题，利用在线核容功能，实现蓄电池核容能量再利用，避免传统核容方式带来的发热问题。方式带来的发热问题。方式带来的发热问题。

【技术实现步骤摘要】
一种在线核容直流电源系统


[0001]本专利技术涉及电力设备监测
，尤其涉及一种在线核容直流电源系统。

技术介绍

[0002]目前500kV站直流系统采用集中式布置，每套常规直流系统由整流模块、绝缘监测、蓄电池组、蓄电池巡检仪、监控系统等器件构成。系统中蓄电池组通过54只2V蓄电池串联达到DC110V电压，与充电机组输出端并联于直流母线上，通过直流馈线开关为直流负荷提供可靠性稳定的直流电源，以下简称为串联型直流电源系统。
[0003]串联型直流电源系统的蓄电池组主要存在以下问题有：(1)蓄电池串行连接，单一电池故障造成整个蓄电池组无法输出，直流母线存在开路风险，且新旧电池不能混用，即单节蓄电池开路影响直流母线带载，系统可靠性难以保证；(2)串联型蓄电池组无法利用母线负载分批次在线核容，通过人工方式进行核容会耗费大量人力，蓄电池运维工作量大、耗时长，运维不便；(3)串联型直流电源系统核容时，采用核容放电仪进行，此仪器以发热形式损耗蓄电池组能量，存在核容时容量无法再利用问题；(4)串联型直流电源系统用于500kV站时，若用于分区域的分布式直流系统场景时，则每个区域的一段直流母线蓄电池组需要配置54只2V蓄电池串联达到DC110V电压，500kV站要求直流双母线布置，整体使用电池节数较多。因此，如何提高直流电源系统供电可靠性迫在眉睫。

技术实现思路

[0004]本专利技术提供一种在线核容直流电源系统，利用电力电子高频变换技术将12V压蓄电池与变换器结合形成等电压输出组件，通过组件并联组成直流系统，且直流系统输入电源为两路三相交流电源，其中一路出现故障时可以自动切换到另一路输入供电，以提高在线核容直流电源系统供电可靠性。
[0005]为了实现上述目的，第一方面，本专利技术实施例提供了一种在线核容直流电源系统，包括：
[0006]交流互投装置、若干个电力电子变换集成单元、输出直流配控单元、系统监控单元和系统直流母线；
[0007]所述交流互投装置，用于将输入两路三相交流电源送到所述电力电子变换单元；
[0008]所述电力电子变换集成单元，用于对所接的12V蓄电池进行检测管理以及提供高压直流输出，包括变换装置及所述12V蓄电池，所述变换装置包括AC/DC变换器、DC/DC变换器、充电移相全桥DC/DC变换器，升压移相全桥DC/DC变换器、核容用DC/AC变换器，DSP智能管理单元及相关外围电路；
[0009]所述输出直流配控单元，用于将所述高压直流输出提供给负载；
[0010]所述系统监控单元，用于对所述电力电子变换集成单元进行遥控操作和运维测试；
[0011]所述系统直流母线与所述电力电子变换集成单元连接。
[0012]本专利技术中，所述电力电子变换集成单元具有交流端口、蓄电池端口和高压直流输出端口，所述蓄电池端口和高压直流输出端口通过升压变换单元的高频变压器进行隔离，所述蓄电池端口和交流端口通过充电变换单元的高频变压器进行隔离。
[0013]具体的，所述输入两路三相交流电源经过所述AC/DC变换器形成内部直流母线；
[0014]所述内部直流母线通过所述DC/DC变换器经过储能滤波电路和逆止二极管输出DC115V，经所述高压直流输出端口形成对外输出直流母线；
[0015]所述内部直流母线经过所述充电移相全桥DC/DC变换器给所述12V蓄电池充电；
[0016]所述12V蓄电池经过所述升压DC/DC变换器输出DC110V经过所述储能滤波电路及逆止二极管与所述高压直流输出端口并联。
[0017]本专利技术中，所述DSP智能管理单元用于控制所述AC/DC变换器、DC/DC变换器、充电移相全桥DC/DC变换器，升压移相全桥DC/DC变换器、核容用DC/AC变换器，采用RS485通讯电路实现所述电力电子变换集成单元与上位机的通信，采用CAN通讯实现所述电力电子变换集成单元之间的通信，通过均流单元电路并结合通信实现多个所述电力电子变换集成单元并联应用时各个所述电力电子变换集成单元对外直流母线均流带载；
[0018]所述DSP智能管理单元，用于采集所述12V蓄电池的电压、电流及所述12V蓄电池负极柱温度，实现对各个所述12V蓄电池单独进行温度补偿。
[0019]本专利技术中，所有所述12V蓄电池互相电气隔离。
[0020]本专利技术中，所述电力电子变换集成单元对所述12V蓄电池进行检测管理，具体为：
[0021]所述电力电子变换集成单元对所述12V蓄电池进行充放电管理、检测蓄电池运行状态、在线检测蓄电池电池容量和内阻。
[0022]具体的，所述相关外围电路包括均流单元电路、储能滤波电路和通信电路。
[0023]具体的，所述电力电子变换集成单元对所述12V蓄电池进行在线检测蓄电池电池容量的过程，具体为：
[0024]通过系统监控单元下发核容指令给到所述电力电子变换集成单元，所述电力电子变换集成单元收到所述核容指令后；
[0025]通过关闭所述充电移相DC/DC变换器和升压移相全桥DC/DC变换器，启动所述核容用DC/AC变换器，把所述12V蓄电池的能量升压耦合至交流母线侧；
[0026]调整所述核容用DC/AC变换器的输出电压确保所述交流母线承担相应负荷，所调整的负荷至所述蓄电池端的数值大小是I
10
，直至所述12V蓄电池设定的终止电压点停止放电；
[0027]开启所述充电移相DC/DC变换器和升压移相全桥DC/DC变换器，并同步关闭所述核容用DC/AC变换器，让所述12V蓄电池进入充电阶段；
[0028]利用所述DSP智能管理单元采集所述12V蓄电池的放电电流，根据电池对时间的积分算法统计放电容量，实现对所述12V蓄电池的核容容量计算，且通过所述DSP智能管理单元把核容数据和结果实时上传至所述系统监控单元并保存。
[0029]与现有技术相比，本专利技术实施例公开的一种在线核容直流电源系统，通过利用电力电子高频变换技术将12V压蓄电池与变换器结合形成等电压输出组件，通过组件并联组成在线核容直流电源系统，且在线核容直流电源系统输入电源为两路三相交流电源，其中一路出现故障时可以自动切换到另一路输入供电，交流异常后，升压移相全桥DC/DC变换器
即时承载保证输出电压不间断。因此，本专利技术实施例是将交流220V和12V蓄电池同时转换为直流高压输出，以提高在线核容直流电源系统供电可靠性；电力电子变换集成单元对单节12V蓄电池进行精细化充放电管理和实时在线检测，完全避免蓄电池串联使用时因单只蓄电池的参数差异引起的过充、过放等情况对蓄电池寿命的损害，使蓄电池实际使用寿命相对串联使用时大大提高，即完全避免蓄电池串联使用时受单只蓄电池影响的短板效应，提升蓄电池利用率，解决单节蓄电池故障影响整组蓄电池充放电问题，利用在线核容功能，实现蓄电池核容能量再利用，避免传统核容方式带来的发热问题。
附图说明
[0030]图1是本专利技术实施例提供的一种电力电子变换集成单元的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种在线核容直流电源系统，其特征在于，包括：交流互投装置、若干个电力电子变换集成单元、输出直流配控单元、系统监控单元和系统直流母线；所述交流互投装置，用于将输入两路三相交流电源送到所述电力电子变换单元；所述电力电子变换集成单元，用于对所接的12V蓄电池进行检测管理以及提供高压直流输出，包括变换装置及所述12V蓄电池，所述变换装置包括AC/DC变换器、DC/DC变换器、充电移相全桥DC/DC变换器，升压移相全桥DC/DC变换器、核容用DC/AC变换器，DSP智能管理单元及相关外围电路；所述输出直流配控单元，用于将所述高压直流输出提供给负载；所述系统监控单元，用于对所述电力电子变换集成单元进行遥控操作和运维测试；所述系统直流母线与所述电力电子变换集成单元连接。2.如权利要求1所述的在线核容直流电源系统，其特征在于，所述电力电子变换集成单元具有交流端口、蓄电池端口和高压直流输出端口，所述蓄电池端口和高压直流输出端口通过升压变换单元的高频变压器进行隔离，所述蓄电池端口和交流端口通过充电变换单元的高频变压器进行隔离。3.如权利要求1或2所述的在线核容直流电源系统，其特征在于，所述输入两路三相交流电源经过所述AC/DC变换器形成内部直流母线；所述内部直流母线通过所述DC/DC变换器经过储能滤波电路和逆止二极管输出DC115V，经所述高压直流输出端口形成对外输出直流母线；所述内部直流母线经过所述充电移相全桥DC/DC变换器给所述12V蓄电池充电；所述12V蓄电池经过所述升压DC/DC变换器输出DC110V经过所述储能滤波电路及逆止二极管与所述高压直流输出端口并联。4.如权利要求3所述的在线核容直流电源系统，其特征在于，所述DSP智能管理单元用于控制所述AC/DC变换器、DC/DC变换器、充电移相全桥DC/DC变换器，升压移相全桥DC/DC变换器、核容用DC/AC变换器，采用RS485通讯电路实现所述电力电子变换集成单元与上位机的通信，采用CAN通讯实现...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨昀，屠锋，方靖宇，黄世暄，蔡勇，屠月海，郭华，徐国其，刘提，段尧，王亦昌，杨思安，罗平东，吴熙，钱佳琪，孙达庆，顾杰峰，赵磊，许程程，王晓蔚，方莹，赵顺，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司建设分公司，
类型：发明
国别省市：