一種基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置的制造方法
【專利摘要】本發明公開一種基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置，包括充電輸入插座、逆變交流輸出插座、充電管理模塊、交流電流信號源輸出接口、交流電流信號源輸出監視表、交流電流信號源輸出線性調節旋鈕、儲能剩余電量指示、直流電源輸出接口、交流電壓信號源輸出接口、交流電流信號源輸出監視表、交流電壓信號源輸出線性調節旋鈕和主機工作總開關，該基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置可提供穩定的電源、簡化現場使用儀器種類，提高電網運營管理工作效率。
【專利說明】
一種基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置
技術領域
[0001]本發明涉及一種基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置。
【背景技術】
[0002]電力部門確保電網安全運營生產，實現系統的安全科學發展。日常對配電系統設備定期或周期性檢修維護，都是以供電可靠性為主要目的的維保管理工作。配電環節是電力系統中“發輸變配用”五大組成部分中重要的一個技術組成成分，對配電系統的運維管理涉及的工作量大、服務面廣、工作條件差。一旦配電這個環節出現問題，不但用戶的正常用電會因此受到影響，大型企業的工業生產鏈也會因此而斷裂，從而造成電力企業的直接或間接損失。
[0003]1、發展狀況
[0004]輸、變、配系統各個環節都需要定期或周期性對相關設備檢修、維護保養，確保整個系統的運營安全和相關主設備的可靠運行;輸電、變電設備建設投資額度大，基礎設施建設較完善，管理運營人員都有比較好的工作環境和工作條件;輸電、變電設備直接關系著整個大系統的不間斷和持續運營，工程建設都有可靠扎實的備用電源系統作為系統建設的必備子系統之一，每次系統運維工作也是對相關主設備、主系統按計劃、分步驟、分主次地進行。
[0005]配電環節系統，屬于電網系統末端，具有建設數量多，涉及面廣，建設基礎設施投資規劃嚴格，末端配電房建設規模也比較小等眾多復雜特點。電房設備運營檢修維護工作都比較集中，每次工作都涉及到配電房全面停電、全面試驗檢測等工作內容。
[0006]由于末端配電房(主要包括城區1kV開關站、公用配電房等)建設一般都不會有后備電源系統設計，配電房停電檢修需要發電機、檢測儀器等主要設備相互配合才能完成;發電機主要給檢測維護提供場所臨時工作電源，比如現場輔助操作電源、照明電源、檢測儀器使用電源等等。
[0007]2目前的運營工作缺陷和存在的問題
[0008]隨著城市的不斷膨脹發展和日益劇增的城鎮化集中建設，配電房場用地不斷壓縮和變迀，大城市轄區各基層配電房一般都規劃在建筑樓層地下室，改裝為集成簡化配電箱單元。隨著日后城鎮的不斷發展，各類配電房的這種環境和狹小用地情況會越來越多。
[0009]對于地下室配電房，檢修使用發電機造成的空氣污染已經嚴重影響工作人員和周圍環境；
[0010]對于地下室配電房檢修維保工作，需要發電機提供動力能源，地下室環境狹小，空氣流通不暢;發電機運行時排放的廢氣污染和噪聲污染直接影響到工作人員以及附近生活環境。
[0011]大城市熱鬧繁華轄區配電房，為了及時滿足送電，檢修維護時間非常短，維修臨時電源也需要發電機提供。轄區火災安全、排放廢氣污染、噪聲污染等等棘手問題也是需要解決的。電房維護使用發電機供電會越來越受到挑戰。
[0012]隨著科技的不斷發展，檢修維護工作指標要求提升，精密檢測儀器大量使用，輸出電壓跳動比較大，儀器需要穩定的電源無法可靠解決；
[0013]新技術的不斷發展，配電設備技術水平也在不斷提升，要求檢修維護工作技術指標也要持續跟進，精密儀器儀表檢測設備大量投入使用，其設備對供電電源的電壓質量和電源的穩定性都有更高要求。發電機電源屬于粗狂式簡易能源系統，電源穩定控制比較簡單，發電機輸出電源一般都在20%左右上下搖擺，發電機的依據負荷變化的反饋跟蹤系統比較慢，很難跟隨負荷瞬時變化特定；
[0014]以上電力日常維護檢修或突發的搶供電工作都需要一種簡便、持續、環保的臨時電源系統解決方案。
【發明內容】
[0015]本發明要解決的技術問題是提供一種可提供穩定的電源、簡化現場使用儀器種類，提高電網運營管理工作效率的基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置。
[0016]為解決上述問題，本發明采用如下技術方案:
[0017]—種基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置，包括充電輸入插座、逆變交流輸出插座、充電管理模塊、交流電流信號源輸出接口、交流電流信號源輸出監視表、交流電流信號源輸出線性調節旋鈕、儲能剩余電量指示、直流電源輸出接口、交流電壓信號源輸出接口、交流電流信號源輸出監視表、交流電壓信號源輸出線性調節旋鈕和主機工作總開關，所述充電輸入插座、逆變交流輸出插座、充電管理模塊、交流電流信號源輸出接口、交流電流信號源輸出監視表、交流電流信號源輸出線性調節旋鈕、儲能剩余電量指示、直流電源輸出接口、交流電壓信號源輸出接口、交流電流信號源輸出監視表、交流電壓信號源輸出線性調節旋鈕和主機工作總開關相互電性連接。
[0018]作為優選，所述基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置的內部功能設計系統主要包括:充電管理模塊、矩陣排列磷酸鐵鋰儲能電池組、中央監控處理CPU模塊、逆變控制模塊、輔助直流電源輸出控制模塊、主交流電源輸出控制模塊、交流電壓信號源控制模塊和交流電流源控制模塊。
[0019]作為優選，所述基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置的內部功能設計系統的設計方案如下:
[0020]a)充電管理模塊的設計:
[0021]該系統設計充電原理方案采用三段式控制電流曲線模式，即恒流充電階段，充電電流比較大，充電量快速增長;恒壓充電階段充電電流逐漸減少，充電量繼續增加;浮充充電階段是充電放電基本平衡，電池電量不會再增加;考慮到電池組的深放電功能，充電模塊設計增加慢啟動實現與低電壓電池組連接，對于額定48V電池系統，充電模塊支持與低于40V電壓的電池組級聯成功實現充電功能。
[0022]b)儲能磷酸鐵鋰電池組的設計:
[0023]該系統儲能設計采用48V50AH磷酸鐵鋰矩陣電池組模塊;具有防爆、耐高溫、耐沖擊、儲能高密度、支持較深度放電的特性等特點；系統設計所采用的磷酸鐵鋰矩陣電池組具有過電流短路保護功能，方式外部設備異常或出現短路故障等問題。
[0024]c)逆變控制功能的設計
[0025]該系統設計采用大功率多電平電力電子逆變電路，采用軟開關控制原理，逆變效率控制在8 5 %以上，逆變控制模塊的功能是將儲能系統內D C 4 8電源提升再逆變輸出AC220V，為檢測系統提供穩定的大功率電源。逆變控制輸出設計采用軟啟動過載保護功能，減少系統沖擊和異常保護，最大輸出功率可達5KW，額定長期穩定輸出可達最大輸出功率80%以上，為檢測系統提供穩定可靠的工作電源系統。
[0026]d)直流電源控制輸出的設計:
[0027]該系統設計備用輔助直流電源DC48V輸出功能，目前隨著配網自動化系統的不斷發展，直流48V供電的自動化裝置應用越來越廣，為了滿足檢測人員的現場需要，該檢測系統將內部電池組48電源通過保護控制輸出，作為檢測系統的備用電源，這樣大大解決了測試工作的靈活性和方便性。
[0028]e)儀器電壓、電流信號源的功能設計；
[0029]該系統設計增加集成配電檢測需要的信號源功能模塊，電壓、電流信號源(即標準源或繼電保護校驗儀等具有的信號源)是每次電力運營部門配電檢測的必備專業需求。對一般性校驗檢測工作，該檢測裝置集成設計提供的0.5級電壓、電流信號源完全可以滿足大多數現場的檢測需要，這樣大大簡化現場的使用儀器種類和數量以及重量；同時直接大大減輕了現場作業人員的工作負擔，間接提高了整體工作效率。電壓信號源輸出O?120V，精度0.5級；電流信號源輸出O?60A，精度0.5級;完全滿足現場各類配電自動化控制器及自動化裝置的需要。
[0030]本發明的有益效果為:該基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置，內部采用新一代儲能技術和逆變技術，產品設計采用高效能汽車動力組電池，具有防爆、耐高溫、高能量密度、高功率輸出特性，從根本上解決配電房以及電力設備通常的檢修、搶供電應急難問題，主要解決完成以下應用中的疑難問題:
[0031]a)取消由發電機提供電力檢修所需臨時電源系統
[0032]基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置，充電技術采用穩定均衡充電技術(防止大電流充電對電池的使用壽命的影響)；儲能采用新一代高密度磷酸鐵鋰電池作為儲能模塊，儲能設計容量為50AH以上，輸出容量大;應用逆變轉換技術，逆變交流AC220/20A電源輸出，按照滿功率的80 %以上(滿功率設計包括2KW和5KW兩種規格設計)輸出工作，可連續支撐檢修系統工作6?8小時，完全滿足配電檢修維護或應急搶供電的工作周期;儀器備用直流DC48V/20A輸出，可以為配網自動化系統設備、站級自動化終端DTU、柱上式自動化終端FTU等智能終端設備提供檢測工作電源系統。
[0033]b)集成電壓、電流標準信號源，實現自動化終端的功能校驗和測試功能
[0034]新設計的基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置，內部集成設計電壓信號源、電流信號源，電壓信號源O?120V連續可調，電流信號源O?60A連續可調;基本滿足對配電房自動化設備的功能校驗和測量功能的試驗，有效較少和簡化現場檢測設備的數量和品類。
[0035]c)整體設計尺寸小，重量輕，方便現場搬運和攜帶
[0036]多功能配電檢測裝置，外箱采用儀器儀表的防護機箱，便攜移動式腳輪設計，外形尺寸520(長)X340(寬)X520(高)，整機重量小于55Kg;整體功能如充電管理、逆變控制管理、信號輸出控制調節等部分采用簡潔面板應用設計，使用簡單，管理方便。
[0037]d)新型檢測裝置完成的使用功效圖
[0038]新型檢測裝置平臺，基本滿足現場檢測的各類需要是設計該項產品的初衷，為復雜的配電現場檢測提供可靠穩定的電源、簡化現場使用儀器種類，提高電網運營管理工作效率發揮積極作用。
【附圖說明】
[0039]圖1為本發明一種基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置的儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置功能接口圖；
[0040]圖2為本發明一種基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置的儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置內部功能設計圖。
【具體實施方式】
[0041]如圖1-2所示，一種基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置，包括充電輸入插座1、逆變交流輸出插座2、充電管理模塊3、交流電流信號源輸出接口 4、交流電流信號源輸出監視表5、交流電流信號源輸出線性調節旋鈕6、儲能剩余電量指示7、直流電源輸出接口 8、交流電壓信號源輸出接口 9、交流電流信號源輸出監視表10、交流電壓信號源輸出線性調節旋鈕11和主機工作總開關12，所述充電輸入插座1、逆變交流輸出插座2、充電管理模塊
3、交流電流信號源輸出接口 4、交流電流信號源輸出監視表5、交流電流信號源輸出線性調節旋鈕6、儲能剩余電量指示7、直流電源輸出接口 8、交流電壓信號源輸出接口 9、交流電流信號源輸出監視表10、交流電壓信號源輸出線性調節旋鈕11和主機工作總開關12相互電性連接。
[0042]所述基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置的內部功能設計系統主要包括:充電管理模塊、矩陣排列磷酸鐵鋰儲能電池組、中央監控處理CPU模塊、逆變控制模塊、輔助直流電源輸出控制模塊、主交流電源輸出控制模塊、交流電壓信號源控制模塊和交流電流源控制模塊。
[0043]所述基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置的內部功能設計系統的設計方案如下:
[0044]a)充電管理模塊的設計:
[0045]該系統設計充電原理方案采用三段式控制電流曲線模式，即恒流充電階段，充電電流比較大，充電量快速增長;恒壓充電階段充電電流逐漸減少，充電量繼續增加;浮充充電階段是充電放電基本平衡，電池電量不會再增加;考慮到電池組的深放電功能，充電模塊設計增加慢啟動實現與低電壓電池組連接，對于額定48V電池系統，充電模塊支持與低于40V電壓的電池組級聯成功實現充電功能。
[0046]b)儲能磷酸鐵鋰電池組的設計:
[0047]該系統儲能設計采用48V50AH磷酸鐵鋰矩陣電池組模塊;具有防爆、耐高溫、耐沖擊、儲能高密度、支持較深度放電的特性等特點；系統設計所采用的磷酸鐵鋰矩陣電池組具有過電流短路保護功能，方式外部設備異常或出現短路故障等問題。
[0048]c)逆變控制功能的設計
[0049]該系統設計采用大功率多電平電力電子逆變電路，采用軟開關控制原理，逆變效率控制在8 5 %以上，逆變控制模塊的功能是將儲能系統內D C 4 8電源提升再逆變輸出AC220V，為檢測系統提供穩定的大功率電源。逆變控制輸出設計采用軟啟動過載保護功能，減少系統沖擊和異常保護，最大輸出功率可達5KW，額定長期穩定輸出可達最大輸出功率80%以上，為檢測系統提供穩定可靠的工作電源系統。
[0050]d)直流電源控制輸出的設計:
[0051]該系統設計備用輔助直流電源DC48V輸出功能，目前隨著配網自動化系統的不斷發展，直流48V供電的自動化裝置應用越來越廣，為了滿足檢測人員的現場需要，該檢測系統將內部電池組48電源通過保護控制輸出，作為檢測系統的備用電源，這樣大大解決了測試工作的靈活性和方便性。
[0052]e)儀器電壓、電流信號源的功能設計；
[0053]該系統設計增加集成配電檢測需要的信號源功能模塊，電壓、電流信號源(即標準源或繼電保護校驗儀等具有的信號源)是每次電力運營部門配電檢測的必備專業需求。對一般性校驗檢測工作，該檢測裝置集成設計提供的0.5級電壓、電流信號源完全可以滿足大多數現場的檢測需要，這樣大大簡化現場的使用儀器種類和數量以及重量；同時直接大大減輕了現場作業人員的工作負擔，間接提高了整體工作效率。電壓信號源輸出O?120V，精度0.5級；電流信號源輸出O?60A，精度0.5級;完全滿足現場各類配電自動化控制器及自動化裝置的需要。
[0054]本發明的有益效果為:該基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置，內部采用新一代儲能技術和逆變技術，產品設計采用高效能汽車動力組電池，具有防爆、耐高溫、高能量密度、高功率輸出特性，從根本上解決配電房以及電力設備通常的檢修、搶供電應急難問題，主要解決完成以下應用中的疑難問題:
[0055]a)取消由發電機提供電力檢修所需臨時電源系統
[0056]基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置，充電技術采用穩定均衡充電技術(防止大電流充電對電池的使用壽命的影響)；儲能采用新一代高密度磷酸鐵鋰電池作為儲能模塊，儲能設計容量為50AH以上，輸出容量大;應用逆變轉換技術，逆變交流AC220/20A電源輸出，按照滿功率的80 %以上(滿功率設計包括2KW和5KW兩種規格設計)輸出工作，可連續支撐檢修系統工作6?8小時，完全滿足配電檢修維護或應急搶供電的工作周期;儀器備用直流DC48V/20A輸出，可以為配網自動化系統設備、站級自動化終端DTU、柱上式自動化終端FTU等智能終端設備提供檢測工作電源系統。
[0057]b)集成電壓、電流標準信號源，實現自動化終端的功能校驗和測試功能
[0058]新設計的基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置，內部集成設計電壓信號源、電流信號源，電壓信號源O?120V連續可調，電流信號源O?60A連續可調;基本滿足對配電房自動化設備的功能校驗和測量功能的試驗，有效較少和簡化現場檢測設備的數量和品類。
[0059]c)整體設計尺寸小，重量輕，方便現場搬運和攜帶
[0060]多功能配電檢測裝置，外箱采用儀器儀表的防護機箱，便攜移動式腳輪設計，外形尺寸520(長)X340(寬)X520(高)，整機重量小于55Kg;整體功能如充電管理、逆變控制管理、信號輸出控制調節等部分采用簡潔面板應用設計，使用簡單，管理方便。
[0061 ] d)新型檢測裝置完成的使用功效圖
[0062]新型檢測裝置平臺，基本滿足現場檢測的各類需要是設計該項產品的初衷，為復雜的配電現場檢測提供可靠穩定的電源、簡化現場使用儀器種類，提高電網運營管理工作效率發揮積極作用。
[0063]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。
【主權項】
1.一種基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置，其特征在于:包括充電輸入插座、逆變交流輸出插座、充電管理模塊、交流電流信號源輸出接口、交流電流信號源輸出監視表、交流電流信號源輸出線性調節旋鈕、儲能剩余電量指示、直流電源輸出接口、交流電壓信號源輸出接口、交流電流信號源輸出監視表、交流電壓信號源輸出線性調節旋鈕和主機工作總開關，所述充電輸入插座、逆變交流輸出插座、充電管理模塊、交流電流信號源輸出接口、交流電流信號源輸出監視表、交流電流信號源輸出線性調節旋鈕、儲能剩余電量指示、直流電源輸出接口、交流電壓信號源輸出接口、交流電流信號源輸出監視表、交流電壓信號源輸出線性調節旋鈕和主機工作總開關相互電性連接。2.如權利要求1所述的基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置，其特征在于:所述基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置的內部功能設計系統主要包括:充電管理模塊、矩陣排列磷酸鐵鋰儲能電池組、中央監控處理CPU模塊、逆變控制模塊、輔助直流電源輸出控制模塊、主交流電源輸出控制模塊、交流電壓信號源控制模塊和交流電流源控制模塊。3.如權利要求2所述的基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置，其特征在于:所述基于儲能轉換自供電模式多功能配電檢測裝置的內部功能設計系統的設計方案如下: a)充電管理模塊的設計: 該系統設計充電原理方案采用三段式控制電流曲線模式，即恒流充電階段，充電電流比較大，充電量快速增長;恒壓充電階段充電電流逐漸減少，充電量繼續增加;浮充充電階段是充電放電基本平衡，電池電量不會再增加;考慮到電池組的深放電功能，充電模塊設計增加慢啟動實現與低電壓電池組連接，對于額定48V電池系統，充電模塊支持與低于40V電壓的電池組級聯成功實現充電功能。 b)儲能磷酸鐵鋰電池組的設計: 該系統儲能設計采用48V50AH磷酸鐵鋰矩陣電池組模塊;具有防爆、耐高溫、耐沖擊、儲能高密度、支持較深度放電的特性等特點；系統設計所采用的磷酸鐵鋰矩陣電池組具有過電流短路保護功能，方式外部設備異常或出現短路故障等問題。 c)逆變控制功能的設計 該系統設計采用大功率多電平電力電子逆變電路，采用軟開關控制原理，逆變效率控制在85 %以上，逆變控制模塊的功能是將儲能系統內DC48電源提升再逆變輸出AC220V，為檢測系統提供穩定的大功率電源。逆變控制輸出設計采用軟啟動過載保護功能，減少系統沖擊和異常保護，最大輸出功率可達5KW，額定長期穩定輸出可達最大輸出功率80 %以上，為檢測系統提供穩定可靠的工作電源系統。 d)直流電源控制輸出的設計: 該系統設計備用輔助直流電源DC48V輸出功能，目前隨著配網自動化系統的不斷發展，直流48V供電的自動化裝置應用越來越廣，為了滿足檢測人員的現場需要，該檢測系統將內部電池組48電源通過保護控制輸出，作為檢測系統的備用電源，這樣大大解決了測試工作的靈活性和方便性。 e)儀器電壓、電流信號源的功能設計； 該系統設計增加集成配電檢測需要的信號源功能模塊，電壓、電流信號源(即標準源或繼電保護校驗儀等具有的信號源)是每次電力運營部門配電檢測的必備專業需求。對一般性校驗檢測工作，該檢測裝置集成設計提供的0.5級電壓、電流信號源完全可以滿足大多數現場的檢測需要，這樣大大簡化現場的使用儀器種類和數量以及重量；同時直接大大減輕了現場作業人員的工作負擔，間接提高了整體工作效率。電壓信號源輸出O?120V，精度0.5級；電流信號源輸出O?60A，精度0.5級;完全滿足現場各類配電自動化控制器及自動化裝置的需要。
【文檔編號】H02J7/00GK105978080SQ201610417149
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月15日
【發明人】張倩, 謝蘭平, 楊雄, 蒙化
【申請人】深圳市粵能電氣有限公司