一种基于铁锂电池的非浮充式变电站直流电源系统技术方案

一种基于铁锂电池的非浮充式变电站直流电源系统，高频开关充电模块的正、负输出端分别与直流母线正极和直流母线负极连接，铁锂电池组的正、负极通过第四空开K4与直流母线正、负极连接，直流母线正、负极上并联有多个输出支路，高频开关充电模块为多个并联，每个高频开关充电模块与型号为BMJ-FPC的监控器连接；绝缘监测装置与监控器连接；安装在每个输出支路上的电流互感器CT的输出端与绝缘监测装置连接。本系统实现了铁锂电池组在非在线浮充方式下热备用和自动补充电，具有电源设备使用寿命延长，安全性能提高，自动化程度增加的特点。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力系统变电站用直流电源系统，具体来说是一种基于磷酸亚铁锂离子电池组性能特点，采用电池组充、放电回路及相应控制保护装置，使铁锂电池组处于不进行浮充电但不离线的运行方式的变电站用直流电源系统。
技术介绍
电力系统变电站用直流电源是输变电设备的保护和控制及通信的工作电源，在电网事故造成交流电源中断时，其电池组供变电站保护、控制、事故照明等事故用电。一直以来电力系统变电站采用的是电池组在线浮充运行方式，主要是①要补充铅酸电池的自放电造成的容量损失，并且充电倍率低(0. 1C1(I)、时间长；②没有电池管理系统(BMS)，采用定期进行均衡充电方式维护；③电池组通过断路器(或熔断器)直接连接在直流母线，以便交 流中断后不间断地提供直流电源。但长期浮充运行①会使电池极板钝化，造成电池容量衰退和寿命降低；②没有电池管理系统(BMS)，电池容量状况只能依靠I 2年一次的核容放 电试验进行评估，期间的容量状况不得而知电池组直接连接在直流母线，在进行核容放电试验时要脱离母线，必须用临时电池组替代或其他措施，满足DL/T724-2000电池组不脱离母线的要求。所以上述情况严重时，会在电网发生事故时，电池组无法满足事故期间的用电，耽误事故抢险，甚至造成事故扩大。国内目前有铁锂电池的变电站直流电源系统，但是基于原阀控式铅酸蓄电池的结构和运行方式，只是简单的把铅酸电池换成铁锂电池，既没遵守铁锂电池的充、放电特性，还会加速铁锂电池的容量衰退和减少运行寿命，使其性价比大大降低，故直接采用浮充电方式铁锂电池组的直流电源系统在电力系统开展应用存在难度。
技术实现思路
本技术的目的是根据磷酸亚铁锂离子电池不适宜浮充电运行的特性，提供一种基于铁锂电池的非浮充式变电站直流电源系统，旨在解决免铁锂电池组因长期浮充电造成的容量衰退和寿命降低的问题。本新型的目的是这样实现的一种基于铁锂电池的非浮充式变电站直流电源系统，包括，其输入端与交流电源连接的高频开关充电模块的正、负输出端分别与直流母线正极和直流母线负极连接，铁锂电池组的正、负极通过第四空开K4分别与直流母线正、负极连接，直流母线正、负极上并联有多个输出支路，其特征是，所述高频开关充电模块为多个并联，每个高频开关充电模块通过通讯总线与型号为BMJ-FPC的监控器连接；绝缘监测装置通过通讯总线与监控器连接；所述每个输出支路上安装有电流互感器CT，电流互感器CT的信号输出端与绝缘监测装置连接；还具有，充电控制保护电路大功率二极管D2的正极接于所述铁锂电池组的正极，大功率二极管D2的负极接于所述直流母线正极，型号为GW3B的第五空开K5与大功率二极管D2并联，来自监控器输出端的参考电压UA串接电阻R3后接于型号为LM339N的比较器U2的4脚，电阻Rl —端接于比较器U2的4脚，另一端接地，来自铁锂电池的端电压UB串接电阻R6后接于比较器U2的5脚，电阻R7 —端接于比较器U2的5脚，另一端接地，比较器U2的I脚串接电阻R4后接于三极管Tl基极，比较器U2的2脚接二极管D5正极，二极管D5负极接比较器U2的I脚，三极管Tl发射极接地，三极管Tl集电极顺次串接合闸继电器JDQ、电阻R2后接于比较器U2的I脚，二极管D3正极接三极管Tl集电极，二极管D3负极接合闸继电器JDQ与电阻R2的结点，第五空开K5的合闸线圈QH和合闸继电器JDQ的常开接点JDQl串接在分合闸操作电源回路中，比较器U2的14脚串接电阻R9后接于三极管T2基极，三极管T2发射极接地，三极管集电极顺次串接分闸继电器ZJDQ、电阻R8后接于比较器U2的14脚，二极管D4正极接于三极管T2集电极，二极管D4负极接于分闸继电器ZJDQ与电阻R8的结点，分闸继电器ZJDQ的常开接点ZJDQl和第五空开K5的分闸线圈QF串接在分合闸操作电源回路中。 上述充电控制保护电路中还具有声光报警电路电铃BI串接在三极管Tl集电极与VCC之间，发光二极管Dl正极接于VCC，发光二极管Dl负极接于三极管Tl集电极。还具有充电按钮H-AN ;充电按钮H-AN与合闸继电器JDQ的常开接点JDQl并联。还具有紧急分闸按钮F-AN ;紧急分闸按钮F-AN与分闸继电器ZJDQ的常开接点ZJDQl并联。上述充电控制保护电路中，还具有补充充电电路VCC顺次串接电阻RlO以及由监控器控制的开关JKl后接于比较器U2的6脚，型号为74LS04的反相器U3的I脚接于开关JKl的进端，反相器U3的2脚接于开关JKl的出端，电阻Rll —端接于开关JKl的进端，另一端接地；由监控器控制的开关JK2 —端与反相器U3的I脚以及3脚连接，开关JK2另一端与反相器U3的4脚以及比较器U2的8脚连接。上述充电控制保护电路中还具有工作电源电路DC/DC变换器J3的正、负输入端分别与直流母线正、负极连接，电容C3串接在DC/DC变换器J3的正、负输出端之间，电解电容C2正极接于DC/DC变换器J3的正输出端，电解电容C2负极接地，DC/DC变换器J3的负输出端接地。上述多个高频开关充电模块中有一个为备用高频开关充电模块。上述铁锂电池型号为FP3291152，高频开关充电模块型号为HD22020-3，监控器型号为BMJ-FPC，绝缘监测装置型号为JYM-2。还具有电池电压采集电路；电池电压采集电路的信号输出端与电阻R6的进端连接。上述述交流电源与高频开关充电模块之间还连接有第一空开K1。本变电站直流电源系统由以下部分组成充电装置部分监控器(内嵌电池管理系统)、高频开关充电模块、绝缘监测装置、电池采集电路、电池均衡电路、100A交流空气开关Ki、315A直流空气开关K2及相应的电路连接、测试以及CAN总线等组成。空气开关K1的三个进端分别与多个高频开关充电模块的交流输入端连接，高频开关充电模块的直流正、负输出端通过K2分别对应与馈电电压直流母线正、负极相连接。高频开关充电模块通过通讯总线与监控器连接，绝缘监测装置分别采集直流母线正、负极电压并通过各直流输出支路的CT进行母线绝缘监测和侦测确定绝缘降低的支路(选线)。电池管理系统(BMS)通过电池采集电路对电池参数的采集、分析，通过监控器和电池均衡电路进行电池组的充、放电控制、保护与管理；馈电部分由直流母线和各输出支路组成，直流空气开关K3的两个输入端分别与直流母线正、负极相连接，出端连接直流负载。K3应该是一组直流空气开关，是按照直流供电负载的容量和数量配置的；电池组部分由磷酸亚铁锂离子电池及相应的采集、均衡、保护控制等组成。其中250A直流空开K4在外部短路时保护电池组，250A自动直流空开K5与大功率二极管D2 (采用两只并联提供可靠性)组成充电控制与保护，使铁锂电池在补充充电和人为强制充电外，不进行长期在线浮充电，同时保证电池组能在需要时不间断的为直流母线通过电源；上述磷酸亚铁锂电池型号为FP3291152，高频开关充电模块型号为HD22020-3，监控器型号为BMJ-FPC，绝缘监测装置JYM-2，自动直流空开型号为GW3B。本新型基于铁锂电池的非浮充式变电站直流电源系统及使用方法，是以磷酸亚铁 锂离子电池组、基于CAN总线监测系统(监控器、绝缘监测装置、电池管理系统)、高频开关充电模块等组成。电池管理系统本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于铁锂电池的非浮充式变电站直流电源系统，包括，其输入端与交流电源连接的高频开关充电模块的正、负输出端分别与直流母线正极和直流母线负极连接，铁锂电池组的正、负极通过第四空开K4分别与直流母线正、负极连接，直流母线正、负极上并联有多个输出支路，其特征是，所述高频开关充电模块为多个并联，每个高频开关充电模块通过通讯总线与型号为BMJ？FPC的监控器连接；绝缘监测装置通过通讯总线与监控器连接；所述每个输出支路上安装有电流互感器CT，电流互感器CT的信号输出端与绝缘监测装置连接；还具有，充电控制保护电路：大功率二极管D2的正极接于所述铁锂电池组的正极，大功率二极管D2的负极接于所述直流母线正极，型号为GW3B的第五空开K5与大功率二极管D2并联，来自监控器输出端的参考电压UA串接电阻R3后接于型号为LM339N的比较器U2的4脚，电阻R1一端接于比较器U2的4脚，另一端接地，来自铁锂电池的端电压UB串接电阻R6后接于比较器U2的5脚，电阻R7一端接于比较器U2的5脚，另一端接地，比较器U2的1脚串接电阻R4后接于三极管T1基极，比较器U2的2脚接二极管D5正极，二极管D5负极接比较器U2的1脚，三极管T1发射极接地，三极管T1集电极顺次串接合闸继电器JDQ、电阻R2后接于比较器U2的1脚，二极管D3正极接三极管T1集电极，二极管D3负极接合闸继电器JDQ与电阻R2的结点，第五空开K5的合闸线圈QH和合闸继电器JDQ的常开接点JDQ1串接在分合闸操作电源回路中，比较器U2的14脚串接电阻R9后接于三极管T2基极，三极管T2发射极接地，三极管集电极顺次串接分闸继电器ZJDQ、电阻R8后接于比较器U2的14脚，二极管D4正极接于三极管T2集电极，二极管D4负极接于分闸继电器ZJDQ与电阻R8的结点，分闸继电器ZJDQ的常开接点ZJDQ1和第五空开K5的分闸线圈QF串接在分合闸操作电源回路中。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李晶，丁丹一，卫小凡，李旻，
申请(专利权)人：四川电力科学研究院，
类型：实用新型
国别省市：