專利名稱：交直流一體化電源系統及直流電源柜的制作方法
技術領域：
本發明涉及供電設備，尤其涉及ー種交直流一體化電源系統及應用所述交直流一體化電源系統的直流電源柜。
背景技術：
站用電源是變電站安全運行的基礎。變電站綜合自動化程度的提高以及大量無人值班站投入使用，要求站用電源的自動化控制水平也相應提高。傳統變電站站用電源分散設計，獨立組屏，包括交流系統、直流系統、通信電源系統、UPS (不間斷電源)等，各子系統由不同的供應商生產、安裝、調試，并由不同的專業人員管理維護。這種模式存在的主要問題是
1)站用電源自動化控制程度低，不同供應商提供的各子系統通信規則一般不兼容，難以實現網絡化管理，系統缺乏綜合的分析平臺，制約了管理效率的提升；
2)重復投資，站用電源資源不能共享，各子系統據需要獨立的電源；
3)運行維護人員多，各站用電源分配不同專業人員進行管理，通信電源、UPS等也沒有納入變電嚴格的巡檢范圍，可靠性得不到保障。
發明內容
本發明的目的在于解決現有技術中站用電源分散的缺陷，提供ー種一體化電源系統及直流電源柜，將多種電源系統整合并統ー監控，實現電源安全化、一體化、網絡化、智能化。為實現上述目的，本發明提供的技術方案之一是ー種交直流一體化電源系統，包括交流配電單元、充電模塊、交流不間斷電源系統、蓄電池組、通信電源和監控系統，交流配電單元與兩路市電交流電源連接，在市電交流電源接通時，市電交流電源通過交流配電單元向交流不間斷電源系統和充電模塊供電，充電模塊將市電交流電源轉變為穩定的直流電源，并輸出給蓄電池組和通信電源；在市電交流電源斷開時，蓄電池組供電給通信電源和交流不間斷電源系統。監控系統包括監控軟件，該監控軟件包括主界面和獨立的子界面。主界面顯示智能一體化電源系統的主接線圖，實時顯示智能一體化電源各功能単元的運行情況和信息。優選的是，交流配電單元包括雙電源自動轉換開關，用以實現兩路市電交流電源自動切換。優選的是，交流不間斷電源系統包括多個并聯的電カUPS模塊。優選的是，交流不間斷電源系統包括STS靜態切換開關。優選的是，通信電源包括DC/DC模塊。
優選的是，交流配電單元、充電模塊、交流不間斷電源系統、蓄電池組和通信電源均包括內置的監控電路，該監控電路進行監控和報警。優選的是，監控電路通過RS485端ロー體接入監控計算機。
優選的是，監控系統包括絕緣監測。優選的是，監控軟件包括交流電源柜監控模塊、不間斷電源監控模塊、通信電源監控模塊、直流電源柜監控模塊、整流監控模塊、電池組監控模塊。本發明采用的另ー種技術方案是ー種直流電源柜，該直流電源柜采用上述任意一種交直流一體化電源系統。本發明交直流一體化電源系統整合了多種電源系統，適用于500KV及以下變電站、電廠等無人值守場所，可同時向供電系統的保護和操作系統、后臺計算機以及通信電源供電，避免了重復投資電源設備，方便管理。
圖I是本發明交直流一體化電源系統的主接線電路示意 圖2是直流電源系統交流配電單元電路 圖3是充電模塊的構成示意 圖4是交流不間斷電源系統結構示意 圖5是監控系統絕緣監測示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發明的優點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。實施例I
請參閱圖1，本發明交直流一體化電源系統包括交流配電單元、充電模塊、交流不間斷電源系統、蓄電池組、通信電源和監控系統，交流配電單元與兩路市電交流電源連接，在市電交流電源接通時，市電交流電源通過交流配電單元向交流不間斷電源系統和充電模塊供電，充電模塊將市電交流電源轉變為穩定的直流電源，并輸出給蓄電池組和通信電源；在市電交流電源斷開時，蓄電池組供電給通信電源和交流不間斷電源系統。直流電源系統交流配電單元請參閱圖2，兩路市電交流電源通過交流進線端子分別接空氣開關QF1/QF2，然后接入交流接觸器。該交流接觸器通過電氣互鎖防止兩路電源同時輸入，以保證交流供電的可靠運行。兩路交流電由監控系統來控制任一路投入運行，在默認設置下第一路電源為主電源，系統由第一路電源供電。兩路電源可以分別送入對方ー路作為備用供電方式。切換采用雙電源自動轉換開關(ATS)，必要時可在操作面板上手動切換。ATS通過設定具有六種工作模式，固定電源I/固定電源2/停止供電/自動電源I/自動電源2/自動切換。在接觸器輸出端接有防雷裝置(FS)，以防止過電壓的沖擊保障充電模塊的正常工作。防雷裝置附有告警接點，在防雷裝置失效時發出報警。ATS開關實現兩路電源自動切換，取消傳統站用380V電源備用自投配置。充電模塊的構成請參閱圖3。交流配電單元輸入的三相交流電經過三相整流橋整流后變成脈動的直流，在濾波電容和電感組成的LC濾波電路的作用下，輸出脈動的直流電壓。電感同時具有無源功率因數校正的作用，使充電模塊的功率因數達到O. 92，主開關DC/AC電路在PWM電路的控制下，將脈動的直流電轉換為高頻脈沖電壓。DC/AC變換采用移相諧振高頻軟開關技術，實現充電模塊自冷和高功率輸出。變壓器輸出的高頻脈沖經高頻整流、LC濾波和EMI濾波后，變為穩定的直流輸出。交流不間斷電源系統請參閱圖4。該交流不間斷電源系統采用交流和直流供電，即交流配電單元和多個并聯的電カUPS模塊連接至STS靜態切換開關。交流配電單元輸入的三相交流電通過隔離變壓器輸入至電カUPS模塊，并且直流也供電給電力UPS模塊，多個電力UPS模塊并聯后作為一路交流輸入STS靜態切換開關，另外一路為市電，通過STS切換輸出。該市電、逆變切換單元另外 一路由維修旁路，保證維護供電。市電、電カUPS模塊逆變切換單元包括STS靜態切換開關，靜態切換逆變輸出及旁路供電，不間斷交流輸出給負載。此處采用電カUPS模塊，省掉了傳統獨立的UPS充電電路以及蓄電池。請參閱圖1，蓄電池組可交直流一體化使用。蓄電池組與充電模塊連接。兩路交流電經充電模塊整流后的直流輸出供給蓄電池組充電。蓄電池組通過降壓硅鏈給饋線供電。在交流故障時，蓄電池組供電給交流不間斷電源系統的電力UPS模塊，逆變輸出交流給負載。同時，蓄電池組供電給通信電源。通信電源與充電模塊和蓄電池分別連接。通信電源包括DC/DC模塊，后者將充電模塊或蓄電池的直流輸入轉換為通信設備合適的電壓，通過饋線輸出到通信機拒。通信設備一般采用48V電源，所以在本發明的供電方案中，采用了用DC/DC模塊將輸入電源變換成相應電壓的輸出供通信設備使用。監控系統集中統ー管理所有智能化単元。各類配電単元和充電模塊都有內置的監控電路，負責對自身狀態進行監控和報警。監控系統可通過多種通信方式連接遠端計算機，以實現集中監控。監控系統將交流系統智能監控單元、不間斷電源智能監控單元、直流系統智能監控單元、通信電源監控單元等通過RS485端ロ或數字化變電站接ロ(IEC61850規約)一體接入監控計算機，實現交直流數據一體化實時監視、開關遠程控制、運行模式遠程調整、智能報警等功能，可連續監視和自動檢查，對主要回路進行監視。回路不正常時，監控系統能發出異常信號。監控系統絕緣監測，請參閱圖5。直流正負母線通過相同阻值的電阻接在正負母線上，中心點接地，每路輸出的正負導線串入微電流傳感器，正常無接地時穿過傳感器的正負電流大小相等、方向相反，傳感器無電壓輸出，當有接地時接地電流通過電阻流回電池。穿過傳感器的電流就會不平衡產生ー個與接地電流成正比的輸出電壓。系監控統通過逐一測量每個傳感器電壓，判斷所接地的電阻和支路，同時有通信及欠壓過壓、報警的功能。監控系統的輸出網ロ或RS485端ロ。交流配電單元、充電模塊、交流不間斷電源系統、蓄電池組和通信電源各自的監控單元統一通過網ロ或RS485端ロー體接入監控單元，實現站用電源一體化實時監視、開關遠程控制、運行模式遠程調整、智能報警等功能。實施例2
本發明交直流一體化電源系統通過智能監控系統統ー監控所有組件的運轉。該監控系統包括實施例I中所述的硬件，以及本例中的監控軟件。該監控軟件通過智能化監控主界面進入各功能模塊。監控軟件包括主界面和獨立的子界面，所述主界面顯示智能一體化電源系統的主接線圖，實時顯示智能一體化電源各功能単元的運行情況和信息。智能化監控主界面顯示交流電源柜、不間斷電源、通信電源、直流電源柜、整流、電池組等的監控選項。通過觸摸相應的按鍵可以分別進入各監控模塊的子界面，或進入圖形菜単，選擇性進入各監控模塊子界面。交流電源柜監控模塊分為1#交流柜與2#交流柜，顯示交流電壓數據狀態、開關分合狀態、切換開關運行模式、故障情況、每路交流輸出開關分合情況等信息，以及報警故障信息走馬顯不條。不間斷電源監控模塊顯示UPS模塊電壓電流信息、交流輸入電壓信息、故障信息、運行狀態，以及報警故障信息走馬顯示條。通信電源監控模塊顯示通信電源狀態、信號等信息，并且把相關數據及故障信息傳給遠方后臺。直流電源柜監控模塊顯示直流系統一次主接線圖、交流進線電源信息、模塊數量信息、電池組數據、主要參數報警信息，輸出主開關狀態，以及報警故障信息走馬顯示條。整流監控模塊通過界面上手動切換按鈕可以手動切換充電狀態(均充充電/浮充充電)，顯示充電切換基本參數，充電切換轉換條件。電池組監控模塊顯示串接的每組蓄電池電壓，最高、最低単體電壓、溫度。也可通過界面上手動切換按鈕手動切換均充充電/浮充充電。其中，電池組監控模塊包括充放電曲線，通過記錄數據以15天、5天、I天的方式查看各類數據曲線。方便故障時查看當前數據記錄的情況。另外，電池組監控模塊包括單體電池電壓記錄，通過上下頁切換查看9組或18組電池記錄數據。電池數據的記錄時間可以通過軟件配置里記錄數據設定。除了監控選項，從智能化監控主界面還可進入下列模塊
報警信息及歷史記錄模塊，顯示各類報警信息。其中，歷史記錄包含歷史故障記錄、均充、浮充切換記錄、交流電源柜饋電開關分合信號等。報警信息壓板模塊，對于無法及時解決的故障，但又不讓它繼續報警，可以臨時解除單個報警信號。這樣其他故障信號發生時可以繼續報警。(報警解除同時也解除通信故障信息。)
數據導出模塊，可通過USB接ロ導出數據。導出的數據可以在任何有Excel的電腦上直接查看記錄數據，也可打印或傳給遠方后臺。通信部件運行狀態模塊，對于發生故障的通信部件及時監控，反映通信部件運行情況。這樣保證設備安全運行。參數設置模塊，可根據充電情況，設定充電參數。一般轉換參數通過軟件配置里選擇系統IlOV或220V按參數初始化后，基本參數就默認設定。數據校正模塊，其作用是實際顯示數據跟界面上顯示數據有誤差時，可以通過該窗口上下按鍵修正界面上跟實際有誤差的數據。軟件配制模塊，交流可以選擇一路或兩路、単相或三相。兩路可以選擇自動或手動。自動可以選擇一路優先或互為備用。充電或控制模塊數量，界面開關狀態、降壓圖樣等信息的顯示切換。接地支路選線裝置模塊，通過設定好內置支路數后，在主界面選擇絕緣監察，就可以檢測支路對地情況。微機型支路檢測模塊，可配置微機型接地檢測裝置，通過通信查看母線電壓數據、絕緣接地情況。本發明還包括采用上述實施例I及實施例2的交直流一體化電源系統的直流電源柜。本發明交直流一體化電源系統及直流電源柜可廣泛適用于500KV及以下電壓等級的變電站、大小型發電廠以及冶金礦山、石油化工、廣播電視、郵電、交通、地鐵等行業，既能滿足高壓開關分合閘、過程控制、事 故狀態下的繼電保護、照明負荷等電源需要，又能向變電站后臺計算機供電和通信電源集中供電，實現了全站電源資源統一配置管理，避免重復投資電源設備，也精簡了維護管理人員。以上所述，僅為本發明的具體實施方式
，但本發明的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本領域的技術人員在本發明所揭露的技術范圍內，可不經過創造性勞動想到的變化或替換，都應涵蓋在本發明的保護范圍之內。因此，本發明的保護范圍應該以權利要求書所限定的保護范圍為準。
權利要求
1.一種交直流一體化電源系統，其特征在于包括交流配電單元、交流不間斷電源系統、充電模塊、蓄電池組、通信電源和監控系統，所述交流配電單元與兩路市電交流電源連接，在所述市電交流電源接通時，所述市電交流電源通過所述交流配電單元向所述交流不間斷電源系統和所述充電模塊供電，所述充電模塊將所述市電交流電源轉變為穩定的直流電源，并輸出給所述蓄電池組和所述通信電源；在所述市電交流電源斷開時，所述蓄電池組供電給所述通信電源和所述交流不間斷電源系統；所述監控系統包括監控軟件，所述監控軟件包括主界面和獨立的子界面，所述主界面顯示智能一體化電源系統的主接線圖，并實時顯示交直流一體化電源各功能單元和系統的運行情況和信息。
2.根據權利要求I所述的交直流一體化電源系統，其特征在于所述交流配電單元包括雙電源自動轉換開關，用以實現兩路交流交流電源遠端遙控、遙測、遙信。
3.根據權利要求I所述的交直流一體化電源系統，其特征在于所述交流不間斷電源系統包括STS靜態切換開關與多個并聯的電力UPS模塊。
4.根據權利要求I所述的交直流一體化電源系統，其特征在于所述通信電源包括DC/ DC模塊。
5.根據權利要求I所述的交直流一體化電源系統，其特征在于所述交流配電單元、充電模塊、交流不間斷電源系統、蓄電池組和通信電源均包括內置的監控電路，所述監控電路進行監控和報警。
6.根據權利要求6所述的交直流一體化電源系統，其特征在于所述監控電路通過 RS485端口一體接入監控計算機；發現異常時，所述監控電路能發出異常信號。
7.根據權利要求I所述的交直流一體化電源系統，其特征在于所述監控系統包括絕緣監測。
8.根據權利要求I所述的交直流一體化電源系統，其特征在于所述監控軟件包括交流電源柜監控模塊、不間斷電源監控模塊、通信電源監控模塊、直流電源柜監控模塊、整流監控模塊、電池組監控模塊。
9.一種直流電源柜，其特征在于所述直流電源柜包括權利要求1-8任一所述的交直流一體化電源系統。
全文摘要
本發明揭示了一種交直流一體化電源系統，包括交流配電單元、交流不間斷電源系統、充電模塊、蓄電池組、通信電源和監控系統，交流配電單元與兩路市電交流電源連接，在市電交流電源接通時，市電交流電源通過交流配電單元向交流不間斷電源系統和充電模塊供電，充電模塊將市電交流電源轉變為穩定的直流電源，并輸出給蓄電池組和通信電源；在市電交流電源斷開時，蓄電池組供電給通信電源和交流不間斷電源系統。監控系統包括監控軟件，所述監控軟件包括主界面和獨立的子界面，所述主界面顯示智能一體化電源系統的主接線圖，實時顯示智能一體化電源各功能單元的運行情況和信息。本發明還包括采用這種交直流一體化系統的直流電源柜。
文檔編號H02J9/06GK102624085SQ201110209770
公開日2012年8月1日 申請日期2011年7月26日 優先權日2011年7月26日
發明者戴兵, 朱劍華 申請人:蘇州市龍源電力工程有限公司