專利名稱：智能交直流一體化電源系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種智能交直流一體化電源系統(tǒng)，它適用于變電站、發(fā)電廠和風(fēng)電場的二次電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)變電站站用電源分為交流系統(tǒng)、直流系統(tǒng)、電力UPS (不間斷電源)、通信電源系統(tǒng)等，各種系統(tǒng)采用分散設(shè)計，獨(dú)立組屏，設(shè)備由不同的供應(yīng)商生產(chǎn)、安裝、調(diào)試。供電系統(tǒng)也分配不同的專業(yè)人員進(jìn)行管理。這種模式存在以下缺陷
(1)、站用電源自動化程度不高。由不同供應(yīng)商提供的各子系統(tǒng)通信規(guī)約一般不兼容，難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化管理，系統(tǒng)缺乏綜合的分析平臺，制約了管理的提升；
(2)、經(jīng)濟(jì)性較差。站用電源資源不能綜合考慮，使一次投資顯著增加；
(3)、安裝、服務(wù)協(xié)調(diào)較難。各個供應(yīng)商由于利益的差異使安裝、服務(wù)協(xié)調(diào)困難，遠(yuǎn)不如站用交直流電源一體化的“交鑰匙工程”模式順暢；
(4)、運(yùn)行維護(hù)不方便。站用電源分配不同專業(yè)人員進(jìn)行管理交流系統(tǒng)與直流系統(tǒng)由變電人員進(jìn)行運(yùn)行維護(hù)，UPS (不間斷電源)由自動化人員進(jìn)行維護(hù)，通信電源由通信人員維護(hù)，人力資源不能總體調(diào)配。通信電源、UPS (不間斷電源)等也沒有納入變電站嚴(yán)格的巡檢范圍，可靠性得不到保障。站用電源是變電站安全運(yùn)行的基礎(chǔ)，隨著變電站綜自化程度的越來越高以及大量無人值班站投運(yùn)，實(shí)現(xiàn)在一個平臺上對整個電站電源的交流與直流、逆變、通信等電源系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控。由一組維護(hù)人員同時管理、維護(hù)全站電源，便于統(tǒng)一調(diào)配人力資源。由一個廠家來完成所有電源的設(shè)計、生產(chǎn)、安裝、服務(wù)，一體化解決所有站用電源問題，可以大幅度降低工程投資、大幅度減少室內(nèi)面積。相應(yīng)提高站用電源整體的運(yùn)行管理水平具有非常重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是要提供一種智能交直流一體化電源系統(tǒng)，它能克服目前變電站、發(fā)電廠和風(fēng)電場所存在的以上問題。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，智能交直流一體化電源系統(tǒng)，包括雙電源自動切換裝置、高頻整流模塊、DC/DC直流變換模塊、逆變模塊、總監(jiān)控器、蓄電池組及直流饋線單元；其特征在于交流電源經(jīng)二路輸入雙電源自動切換裝置切換后，電網(wǎng)交流電源送至站用交流母線；所述的站用交流母線，一方面供交流負(fù)載，另一方面供高頻整流模塊；所述的高頻整流模塊輸出的直流電經(jīng)輸出開關(guān)至充電母線，充電母線向蓄電池提供充電電源，充電方式按總監(jiān)控器設(shè)置進(jìn)行；充電母線向合閘負(fù)載供電，形成合閘饋電；充電母線向DC/DC直流變換模塊提供輸入電源，變換后輸出-48V電源供通信負(fù)載；充電母線向逆變模塊提供直流輸入，經(jīng)逆變后輸出220V交流電，供計算機(jī)、事故照明負(fù)載；充電母線經(jīng)直流自動調(diào)壓裝置降壓后，至直流控制母線，向控制負(fù)載供電。所述的交流負(fù)載設(shè)有交流采集模塊，采集交流輸入、輸出的電壓、電流量和輸入開關(guān)的合、分信號和告警信號，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺，同時接受總監(jiān)控單元的控制信號。所述的逆變模塊設(shè)有逆變采集單元，采集逆變模塊交、直流電量和告警信號，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺，同時接受總監(jiān)控單元的控制信號。所述的高頻整流模塊內(nèi)置整流模塊采集單元，采集高頻整流模塊的運(yùn)行信息和參數(shù)，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺，同時接受總監(jiān)控單元的控制信號。所述的DC/DC直流變換模塊內(nèi)置通信變換采集單元，采集DC/DC直流變換模塊的運(yùn)行信息和參數(shù)，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺，同時接受總監(jiān)控單元的控制信號。所述的直流饋線單元包括合閘負(fù)載和控制負(fù)載，設(shè)有直流饋線采集模塊，采集合閘負(fù)載和控制負(fù)載回路電量參數(shù)和開關(guān)量信號，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺；同時設(shè)有直流絕緣接地采集模塊，采集合閘負(fù)載和控制負(fù)載回路絕緣接地信號，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺。
所述的通信負(fù)載，設(shè)有通信饋線采集模塊，采集通信負(fù)載電量參數(shù)和開關(guān)量信號，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺。所述的蓄電池組設(shè)電池采集模塊，采集蓄電池的電壓參數(shù)，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺。所述的總監(jiān)控單元為總監(jiān)控器，將從包括交流采集模塊、逆變采集單元、整流模塊采集單元、通信變換采集單元、直流饋線采集模塊、通信饋線采集模塊、直流絕緣接地采集模塊、電池采集模塊采集來的信號進(jìn)行處理，對雙電源自動切換裝置、高頻整流模塊、DC/DC直流變換模塊、逆變模塊發(fā)出控制信號，同時轉(zhuǎn)換成符合IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)模式上傳給變電站監(jiān)控中心，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化站用電源交、直流一體化管理系統(tǒng)。本發(fā)明技術(shù)先進(jìn)，結(jié)構(gòu)緊湊，維護(hù)方便，管理簡化、運(yùn)行安全可靠，具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，是國家智能化電站推廣的換代產(chǎn)品。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)
1.智能交直流一體化電源系統(tǒng)使用系統(tǒng)技術(shù)，針對變電站站用交流、直流、逆變、通信電源要求，統(tǒng)一實(shí)施一體化智能管理。建立站用電源信息共享平臺。一體化.將交流、直流、逆變、通信電源網(wǎng)絡(luò)智能化，對外I個通信接口，采用DL/T860國家電力標(biāo)準(zhǔn)和IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)約的開放式通信系統(tǒng)；
2.優(yōu)化設(shè)計即取消通信蓄電池組及充電裝置，使用DC/DC直流變換器直接掛于充電母線代替；取消UPS蓄電池，使用逆變模塊直接掛于充電母線代替，對重要負(fù)荷如事故照明等采用逆變電源供電；統(tǒng)一進(jìn)行波形處理；統(tǒng)一進(jìn)行防雷配置；統(tǒng)一進(jìn)行二次配電管理；站用電源設(shè)備智能管理，實(shí)現(xiàn)狀態(tài)檢修；
3.選用引進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)的高功率密度、高功率因數(shù)、符合電磁兼容標(biāo)準(zhǔn)、帶智能的高頻整流模塊、高頻DC/DC直流變換模塊和高頻逆變模塊，達(dá)到低損耗、高可靠、抗干擾，便于監(jiān)控的目的。高頻整流模塊、DC/DC直流變換模塊采用智能控制PWM脈寬調(diào)制變換技術(shù)、功率因數(shù)校正技術(shù)、零電流開通的軟開關(guān)技術(shù)，硬件自主均流和在線熱插拔等特征設(shè)計制造的產(chǎn)品。逆變模塊采用電力專用DSP全數(shù)字控制逆變器。具備交流輸入常用，直流逆變備用，SPWM即正弦脈寬調(diào)制，逆變、靜態(tài)開關(guān)切換及輸入輸出工頻隔離等特征；
4.對各種系統(tǒng)電源變換模塊和功能單元的檢測模塊，統(tǒng)一設(shè)計，統(tǒng)一RS485串行接口和CAN協(xié)議通信平臺，上傳總監(jiān)控系統(tǒng)。包含交流供電檢測、直流供電檢測、絕緣接地檢測、電池巡檢等；
5.主監(jiān)控模塊支持DL/T860國家電力標(biāo)準(zhǔn)和IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)通訊協(xié)議，使得整個智能變電站乃至智能電網(wǎng)的實(shí)現(xiàn)成為可能；
6.整合各功能單元，一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計。中、大容量按單元功能要求，分屏設(shè)計布置，便于信號采集、統(tǒng)一監(jiān)控和電氣操作。小容量設(shè)計在一個柜體內(nèi)，功能單元內(nèi)部分隔，實(shí)現(xiàn)控制和結(jié)構(gòu)的一體化；
7.系統(tǒng)內(nèi)部抗干擾措施，采用專用的抗靜電、抗高壓脈沖、抗雷擊設(shè)計，電氣設(shè)備可靠接地；軟件自診斷功能；采用超隔離技術(shù)和EMI濾波技術(shù)，有效防止電磁波、無線電和靜電等干擾。


圖1為本發(fā)明的原理 圖2為本發(fā)明監(jiān)控系統(tǒng)圖；1.雙電源自動切換裝置，2.高頻整流模塊，3. DC/DC直流變換模塊
4.逆變模塊，5.蓄電池組，6.直流自動調(diào)壓裝置，7.交流負(fù)載，8.合閘負(fù)載，9.控制負(fù)載，10.通信負(fù)載，11.計算機(jī)、事故照明負(fù)載，12.總監(jiān)控單元，13.交流采集模塊，14.逆變采集單元，15.整流模塊采集單元，16.通信變換采集單元，17.直流饋線采集模塊，I8.通信饋線采集模塊，19.直流絕緣接地采集模塊，20.電池采集模塊，21.變電站監(jiān)控中心，22.監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺，1-1.站用交流母線，2-1.充電母線，3-1.直流控制母線。
具體實(shí)施例方式 如圖1和圖2所示，智能交直流一體化電源系統(tǒng)，包括雙電源自動切換裝置1、高頻整流模塊2、DC/DC直流變換模塊3、逆變模塊4、總監(jiān)控器12、蓄電池組5及直流饋線單元；其特征在于交流電源經(jīng)二路輸入雙電源自動切換裝置I切換后，電網(wǎng)交流電源送至站用交流母線1-1 ;所述的站用交流母線1-1，一方面供交流負(fù)載7，另一方面供高頻整流模塊2 ;所述的高頻整流模塊2輸出的直流電經(jīng)輸出開關(guān)至充電母線2-1，充電母線2-1向蓄電池5提供充電電源，充電方式按總監(jiān)控器12設(shè)置進(jìn)行；充電母線2-1向合閘負(fù)載8供電，形成合閘饋電；充電母線2-1向DC/DC直流變換模塊3提供輸入電源，變換后輸出-48V電源供通信負(fù)載10 ;充電母線2-1向逆變模塊4提供直流輸入，經(jīng)逆變后輸出220V交流電，供計算機(jī)、事故照明負(fù)載11 ;充電母線2-1經(jīng)直流自動調(diào)壓裝置6降壓后，至直流控制母線3-1，向控制負(fù)載9供電。所述的交流負(fù)載7設(shè)有交流采集模塊13，采集交流輸入、輸出的電壓、電流量和輸入開關(guān)的合、分信號和告警信號，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺，同時接受總監(jiān)控單元12的控制信號。所述的逆變模塊4設(shè)有逆變采集單元14，采集逆變模塊交、直流電量和告警信號，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺，同時接受總監(jiān)控單元12的控制信號。所述的高頻整流模塊2內(nèi)置整流模塊采集單元15，采集高頻整流模塊的運(yùn)行信息和參數(shù)，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺，同時接受總監(jiān)控單元12的控制信號。所述的DC/DC直流變換模塊3內(nèi)置通信變換采集單元16，采集DC/DC直流變換模塊的運(yùn)行信息和參數(shù)，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺，同時接受總監(jiān)控單元12的控制信號。所述的直流饋線單元包括合閘負(fù)載8和控制負(fù)載9，設(shè)有直流饋線采集模塊17，采集合閘負(fù)載8和控制負(fù)載9回路電量參數(shù)和開關(guān)量信號，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺；同時設(shè)有直流絕緣接地采集模塊19，采集合閘負(fù)載8和控制負(fù)載9回路絕緣接地信號，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通
平臺。
所述的通信負(fù)載10設(shè)有通信饋線采集模塊18，采集通信負(fù)載10電量參數(shù)和開關(guān)量信號，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺。所述的蓄電池組5設(shè)電池采集模塊20，采集蓄電池的電壓參數(shù)，經(jīng)A/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺。所述的總監(jiān)控單元12為總監(jiān)控器，將從包括交流采集模塊13、逆變采集單元14、整流模塊采集單元15、通信變換采集單元16、直流饋線采集模塊17、通信饋線采集模塊18、直流絕緣接地采集模塊19、電池采集模塊20采集來的信號進(jìn)行處理，對雙電源自動切換裝置1、高頻整流模塊2、DC/DC直流變換模塊3、逆變模塊4發(fā)出控制信號，同時轉(zhuǎn)換成符合IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)模式上傳給變電站監(jiān)控中心21，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化站用電源交、直流一體化管理系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.智能交直流一體化電源系統(tǒng)，包括雙電源自動切換裝置(I)、高頻整流模塊(2)、DC/DC直流變換模塊(3)、逆變模塊(4)、總監(jiān)控器(12)、蓄電池組(5)及直流饋線單元；其特征在于交流電源經(jīng)二路輸入雙電源自動切換裝置(I)切換后，電網(wǎng)交流電源送至站用交流母線(1-1);所述的站用交流母線(1-1)，一方面供交流負(fù)載(7)，另一方面供高頻整流模塊(2);所述的高頻整流模塊(2)輸出的直流電經(jīng)輸出開關(guān)至充電母線(2-1)，充電母線(2-1)向蓄電池(5)提供充電電源，充電方式按總監(jiān)控器(12)設(shè)置進(jìn)行；充電母線(2-1)向合閘負(fù)載(8)供電，形成合閘饋電；充電母線(2-1)向DC/DC直流變換模塊(3)提供輸入電源，變換后輸出-48V電源供通信負(fù)載(10);充電母線(2-1)向逆變模塊(4)提供直流輸入，經(jīng)逆變后輸出220V交流電，供計算機(jī)、事故照明負(fù)載(11);充電母線(2-1)經(jīng)直流自動調(diào)壓裝置6降壓后，至直流控制母線(3-1)，向控制負(fù)載(9)供電。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能交直流一體化電源系統(tǒng)，其特征在于所述的交流負(fù)載(7)，設(shè)有交流采集模塊(13)，采集交流輸入、輸出的電壓、電流量和輸入開關(guān)的合、分信號和告警信號，經(jīng)Α/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺，同時接受總監(jiān)控單元(12)的控制信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能交直流一體化電源系統(tǒng)，其特征在于所述的逆變模塊(4)，設(shè)有逆變采集單元(14)，采集逆變模塊交、直流電量和告警信號，經(jīng)Α/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺，同時接受總監(jiān)控單元12的控制信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能交直流一體化電源系統(tǒng)，其特征在于所述的高頻整流模塊(2)內(nèi)置整流模塊采集單元(15)，采集高頻整流模塊的運(yùn)行信息和參數(shù)，經(jīng)Α/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺，同時接受總監(jiān)控單元12的控制信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能交直流一體化電源系統(tǒng)，其特征在于所述的DC/DC直流變換模塊(3)內(nèi)置通信變換采集單元(16)，采集DC/DC直流變換模塊的運(yùn)行信息和參數(shù)，經(jīng)Α/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺，同時接受總監(jiān)控單元(12)的控制信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能交直流一體化電源系統(tǒng)，其特征在于所述的直流饋線單元包括合閘負(fù)載(8)和控制負(fù)載(9)，設(shè)有直流饋線采集模塊(17)，采集合閘負(fù)載(8)和控制負(fù)載(9)回路電量參數(shù)和開關(guān)量信號，經(jīng)Α/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平；同時設(shè)有直流絕緣接地采集模塊(19)，采集合閘負(fù)載(8)和控制負(fù)載(9)回路絕緣接地信號，經(jīng)Α/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能交直流一體化電源系統(tǒng)，其特征在于所述的通信負(fù)載(10)，設(shè)有通信饋線采集模塊(18)，采集通信負(fù)載(10)電量參數(shù)和開關(guān)量信號，經(jīng)Α/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能交直流一體化電源系統(tǒng)，其特征在于所述的蓄電池組(5 )，設(shè)電池采集模塊(20 )，采集蓄電池的電壓參數(shù)，經(jīng)Α/D即模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換后上傳監(jiān)控系統(tǒng)內(nèi)RS485接口通信平臺。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的智能交直流一體化電源系統(tǒng)，其特征在于總監(jiān)控單元(12)為總監(jiān)控器，將從包括交流采集模塊(13)、逆變采集單元(14)、整流模塊采集單元(15)、通信變換采集單元(16)、直流饋線采集模塊(17)、通信饋線采集模塊(18)、直流絕緣接地采集模塊(19)、電池采集模塊(20)采集來的信號進(jìn)行處理，對雙電源自動切換裝置(1)、高頻整流模塊(2 )、DC/DC直流變換模塊(3 )、逆變模塊(4 )發(fā)出控制信號，同時轉(zhuǎn)換成符合IEC61850國際標(biāo)準(zhǔn)模式上傳給變電站監(jiān)控中心(21)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字化站用電源交、直流一體化管理系統(tǒng)。
全文摘要
智能交直流一體化電源系統(tǒng)，包括雙電源自動切換裝置、逆變模塊、總監(jiān)控器；組成一個包含統(tǒng)一監(jiān)控管理的交流、直流不間斷供電系統(tǒng)。采用分層分布式構(gòu)架，實(shí)行分散測控與集中管理。取消通信蓄電池組及充電裝置，使用DC/DC直流變換模塊直接掛于充電母線；取消UPS蓄電池，使用逆變模塊直接掛于充電母線，對重要負(fù)荷如計算機(jī)、事故照明等采用逆變電源供電；統(tǒng)一進(jìn)行二次配電管理，站用電源設(shè)備智能管理，狀態(tài)檢修。實(shí)現(xiàn)在一個平臺上對整個電站電源的交流與直流、逆變、通信等電源系統(tǒng)進(jìn)行統(tǒng)一監(jiān)控，統(tǒng)一調(diào)配人力資源、提高站用電源的整體管理水平。
文檔編號H02J11/00GK103051052SQ20121054738
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月17日
發(fā)明者王春明, 成彪 申請人:江蘇大唐科源電氣有限公司