專利名稱：交直流一體化不間斷電源的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種為變電站提供各種電源的交直流一體化不間斷電源。
背景技術：
站用交直流電源是變電站安全運行的基礎，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，相應提高站用電源整體的運行管理水平具有非常重要意義。隨著中國大力推進堅強智能電網的建設步伐，智能變電站已成為新一代變電站的發(fā)展趨勢?；凇癉L/T 860(IEC61850) ”的智能變電站/數字化站用一體化電源系統應運而生，站用電源系統逐步向統一的數字化、程序化、智能化的方向發(fā)展。傳統變電站站用電源分為交流系統、直流系統、UPS、通信電源系統等，各子系統采 用分散設計，獨立組屏，設備由不同的供應商生產、安裝、調試，供電系統也分配不同的專業(yè)人員進行管理。這種模式存在的主要問題如下( I)站用電源自動化程度不高由不同供應商提供的各子系統通信規(guī)約一般不兼容，難以實現網絡化管理，系統缺乏綜合的分析平臺，制約了管理的提升。(2)經濟性較差站用電源資源不能綜合考慮，使一次重復投資顯著增加。(3)安裝、服務協調較難各個供應商由于利益的差異使安裝、服務協調困難，遠不如站用交直流電源一體化的“交鑰匙工程”模式順暢。(4)運行維護不方便站用電源分配不同專業(yè)人員進行管理，交流系統與直流系統由變電人員進行運行維護，UPS由自動化人員進行維護，通信電源由通信人員維護，人力資源不能總體調配，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。(5)饋線監(jiān)測盲點問題傳統站用電源部分開關位置、事故跳閘告警、負荷電流、漏電流等數據及信號并未得到全面及時的監(jiān)控，電源監(jiān)測存有盲點。
發(fā)明內容本實用新型的目的是提供一種自動化程度高、經濟性較佳、安裝維護方便的交直流一體化不間斷電源。為達到上述目的，本實用新型采用的技術方案是一種交直流一體化不間斷電源，用于變電站作為站用電源，其包括直流電源部分、交流電源部分、逆變電源部分、通信直流電源部分；所述的交流電源部分包括進線斷路器、控制所述的交流電源部分的功能或測量所述的交流電源部分的各項參數的交流控制器；所述的進線斷路器的輸入端與總電源相連接且所述的進線斷路器的輸出端連接至交流負載母線構成所述的交流電源部分的進線，所述的交流電源部分為與所述的交流負載母線相連接的交流饋線提供交流電源；所述的直流電源部分包括高頻整流模塊、控制所述的直流電源部分的功能或測量所述的直流電源部分的各項參數的直流控制器；所述的高頻整流模塊的輸入端與所述的交流負載母線相連接，所述的高頻整流模塊的輸出端連接至合閘母線和直流控制母線并為與所述的直流控制母線相連接的直流饋線提供直流電源；所述的逆變電源部分包括逆變器，所述的逆變器包括與所述的合閘母線相連接的
直流端、第一交流端；所述的通信直流電源部分包括連接于所述的合閘母線上的通信電源；所述的交流控制器、所述的直流控制器、所述的高頻整流模塊、所述的逆變器、所述的通信電源分別連接至電源總監(jiān)控裝置，且所述的電源總監(jiān)控裝置連接至上位機構成監(jiān)控通訊網絡。優(yōu)選的，所述的交流電源部分具有兩路連接至所述的總電源的進線，每路所述的進線上分別設置有所述的進線斷路器，且兩路所述的進線均通過自動切換開關連接至所述的交流負載母線，所述的自動切換開關與所述的交流控制器相連接。優(yōu)選的，直流電源部分設置有多個所述的高頻整流模塊構成冗余配置。優(yōu)選的，所述的合閘母線上還連接有蓄電池組；所述的監(jiān)控通訊網絡還包括監(jiān)測所述的蓄電池組的電池監(jiān)測儀和測量所述的蓄電池組溫度的溫度采集模塊，所述的電池檢測儀和所述的溫度采集模塊分別與所述的電源總監(jiān)控裝置相連接。優(yōu)選的，所述的直流電源部分與所述的直流控制母線之間設置有硅鏈降壓斬波單
J Li ο優(yōu)選的，所述的逆變器還包括第二交流端，所述的第二交流端連接至所述的交流負載母線。優(yōu)選的，所述的監(jiān)控通訊網絡還包括監(jiān)測所述的直流饋線的狀態(tài)的直流開關采集模塊、監(jiān)測所述的交流饋線的狀態(tài)的交流開關采集模塊，所述的直流開關采集模塊、所述的交流開關采集模塊分別于所述的電源總監(jiān)控裝置相連接。優(yōu)選的，所述的監(jiān)控通訊網絡還包括測量所述的直流饋線的正負端對地絕對電阻值的支路絕緣模塊，所述的支路絕緣模塊與所述的電源總監(jiān)控裝置相連接。優(yōu)選的，所述的電源總監(jiān)控裝置以61850通信規(guī)約與所述的上位機通過以太網相連接。由于上述技術方案運用，本實用新型與現有技術相比具有下列優(yōu)點本實用新型整合了直流電源部分、交流電源部分、逆變電源部分、通信直流電源部分并構建監(jiān)控通訊網絡，可以實現電源系統的統一管理、分散控制、就地和遠控相結合的監(jiān)控，方便對其進行安裝和維護，經濟性較佳。

附圖I為本實用新型的交直流一體化不間斷電源的系統結構圖。附圖2為本實用新型的交直流一體化不間斷電源的監(jiān)控通訊網絡的網絡拓撲結構圖。
具體實施方式
以下結合附圖所示的實施例對本實用新型作進一步描述。實施例一一種交直流一體化不間斷電源，用于變電站作為站用電源。參見附圖I所示，該交直流一體化不間斷電源包括直流電源部分、交流電源部分、逆變電源部分、通信直流電源部分。交流電源部分包括進線斷路器、控制交流電源部分的功能或測量交流電源部分的各項參數的交流控制器。進線斷路器的輸入端與總電源相連接，進線斷路器的輸出端連接至交流負載母線構成交流電源部分的進線，交流電源部分為與交流負載母線相連接的交流饋線提供交流電源。優(yōu)選的，交流電源部分具有兩路連接至總電源的進線(分別為主供電源和備供電源)，每路進線上分別設置有進線斷路器，且兩路進線均通過自動切換開關連接至交流負載母線，自動切換開關與交流控制器相連接。自動切換開關可手動或自動選擇切換兩路進線電源，并快速、可靠、安全的提供給負載。當選擇“自動”模式時，其功能如下(I)初始上電，當主供電源和備供電源均正常時，由主動電源供電；(2)當主供電源失電、備供電源正常時，延時(延時時間可設)雙分，延時(延時時間可設)投入備供電源；主供電源恢復正常后，需手動切換至主供電源；·(3)當自動切換開關動作后，可在告警信息中查詢其動作記錄；(4)可以選擇“主供電源恢復正常后，自動切換至主供電源”的功能。當選擇“手動”模式時，其功能如下(I)當開關打在“#1進線”檔位時，主供電源投入；(2)當開關打在“#2進線”檔位時，備供電源投入；(3)當開關打在“斷開”檔位時，主供電源和備供電源均不投入。交流控制器的主要功能有(I)自動切換開關的自動切換控制功能；(2)模擬量、狀態(tài)量采集；(3)防雷故障信息采樣。直流電源部分包括多個構成冗余配置的高頻整流模塊、控制直流電源部分的功能或測量直流電源部分的各項參數的直流控制器。高頻整流模塊的輸入端與交流負載母線相連接，高頻整流模塊的輸出端連接至合閘母線和直流控制母線并為與直流控制母線相連接的直流饋線提供直流電源。直流電源部分與直流控制母線之間設置有硅鏈降壓斬波單元為直流饋線提供可靠的220V直流電源。合閘母線上還連接有可充電的蓄電池組。直流控制器的主要功能有(I)直流電源部分中各個模擬量的測量；(2)蓄電池組均浮充的轉換；
(3)直流控制母線絕緣檢測；(4)支路絕緣檢測主機。逆變電源部分包括逆變器，逆變器包括與合閘母線相連接的直流端、第一交流端、第二交流端，直流端通過逆變回路連接逆變饋線，第一交流端通過交流旁路連接逆變饋線，第二交流端連接至交流負載母線。第一交流端作為直流端的第一交流旁路，第二交流端與第一交流端、直流端之間構成第二交流旁路即交流維修旁路。該逆變電源部分除了具備通用電力逆變模塊功能之外，還具備電池電能回饋電網的功能。當需要校核蓄電池組容量時，設置到回饋狀態(tài)就可以實現將蓄電池組的能量以單位功率因數(單位功率因數至電壓、電流的相位相重合，沒有諧波，負載為阻性，功率因數為I)純正弦電流形式回饋電網，從而實現蓄電池組特性的在線偵測又不污染電網。該逆變電源部分的功能包括(1)正常工作時，由逆變回路供電；(2)當直流異常時，自動切換至第一交流旁路供電；(3)當逆變器發(fā)生故障時，手動切換至交流維修旁路供電；(4)維修旁路與逆變器之間具有電氣、機械互鎖功倉泛。通信直流電源部分包括連接于合閘母線上的通信電源，其通過通信母線連接通信饋線。通信直流電源部分除了為設備提供穩(wěn)定可靠的48V直流電源之外，在通信母線上任一通信饋線短路時，其內部涉及能夠提供補充短路電流以保證通信饋線開關跳閘隔離故障，避免因一通信饋線短路造成所有負荷停電的問題。參見附圖2所示，交流控制器、直流控制器、高頻整流模塊、逆變器、通信電源分別連接至電源總監(jiān)控裝置，且電源總監(jiān)控裝置通過以太網并采用IEC61850通訊連接規(guī)約至上位機而無縫接入變電站自動化控制系統，從而構成監(jiān)控通訊網絡。監(jiān)控通訊網絡還包括分別與電源總監(jiān)控裝置相連接的電池監(jiān)測儀、溫度采集模塊、直流開關采集模塊、交流開關采集模塊、測量直流饋線的正負端對地絕對電阻值的支路絕緣模塊。其中，交流控制器、直流控制器、直流開關采集模塊、交流開關采集模塊、支路絕緣模塊、溫度采集模塊分別通過CAN總線與電源總監(jiān)控裝置相連接。電池監(jiān)測儀用于監(jiān)測蓄電池組。溫度采集模塊用于測量蓄電池組內每節(jié)電池的溫度并判斷其是否工作正常。直流開關采集模塊用于監(jiān)測直流饋線的狀態(tài)，即采集直流饋線的開關狀態(tài)(分或合)，當任一直流饋線跳閘時其產生報警信號至電源總監(jiān)控裝置。同樣，交 流開關采集模塊用于監(jiān)測交流流饋線的狀態(tài)，即采集交流饋線的開關狀態(tài)(分或合)，當任一交流饋線跳閘時其產生報警信號至電源總監(jiān)控裝置。支路絕緣模塊用于測量每一條直流饋線的正負端對地絕緣電阻值，當任一直流饋線的對地絕緣電阻值小于某一設定值時其產生報警信號。直流控制器與電源總監(jiān)控裝置實現通訊，實時上傳各項模擬量和報警數據，同時控制輸出干接點的動作。當電源總監(jiān)控裝置出現故障時，直流控制器可以獨立工作而不影響整個直流電源部分的正常工作。其監(jiān)測的參數包括(I)直流電源部分輸入的交流電壓；
(2)高頻整流模塊輸出的電壓和電流；(3)合閘母線和直流控制母線的電壓和電流；(4)蓄電池組的電壓和電流、蓄電池組中每節(jié)電池的電壓；(5)直流控制母線的正負對地電阻和電壓；(6)直流饋線對地絕緣電阻值及故障報警；(7)直流饋線的開關狀態(tài)及脫扣總報警。交流控制器與電源總監(jiān)控裝置實現通訊，實時上傳各項模擬量和報警數據。當電源總監(jiān)控裝置出現故障時，交流控制器可以獨立工作而不影響整個交流電源部分的正常工作。其監(jiān)測的參數包括(I)兩路交流輸入的電壓及電流；(2 )交流負載母線的電壓、電流、視在功率、有功功率、無功功率、功率因數；(3)交流饋線的開關狀態(tài)及脫扣總報警。電源總監(jiān)控裝置對逆變器的工作方式(關機、逆變、旁路、回饋)進行切換。逆變電源部分監(jiān)測的參數包括(I)輸入直流的電壓、電流；(2)輸入交流的電壓、電流；(3)輸出交流的電壓、電流、頻率；(4)逆變饋線開關狀態(tài)及脫扣總報警；(5)逆變器的工作狀態(tài)；
(6)逆變器的故障狀態(tài)。通信電源部分監(jiān)測的參數包括(1)通信母線的輸出電壓、電流；(2)通信饋線的開關狀態(tài)及脫扣總報警。上述交直流一體化不間斷電源運行安全、穩(wěn)定、可靠、節(jié)能。當電源總監(jiān)控裝置出現故障時，各個部分的正常工作不受影響。其具有如下優(yōu)點( I)減少重復配置、降低一次性投資成本，減少運行維護與協調成本；(2)采用高頻電源變換器達到節(jié)能效果，對饋線智能控制，減少電能浪費；(3)減少鉛酸蓄電池使用量，降低了對環(huán)境的污染；( 4 )模塊化適宜工業(yè)化大規(guī)模生產，通過模塊化設計可實現產品的標準化生產，提高生產效率，大大縮短交貨期。上述交直流一體化不間斷電源整合了直流電源部分、交流電源部分、逆變電源部分、通信直流電源部分并構建監(jiān)控通訊網絡，可以實現電源系統的統一管理、分散控制、就地和遠控相結合的監(jiān)控，并通過基于IEC61850的通訊規(guī)約與上位機實現實時通訊，方便對其進行安裝和維護，經濟性較佳。上述實施例只為說明本實用新型的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項技術的人士能夠了解本實用新型的內容并據以實施，并不能以此限制本實用新型的保護范圍。凡根據本實用新型精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本實用新型的保護范圍 之內。
權利要求1.一種交直流一體化不間斷電源，用于變電站作為站用電源，其特征在于其包括直流電源部分、交流電源部分、逆變電源部分、通信直流電源部分； 所述的交流電源部分包括進線斷路器、控制所述的交流電源部分的功能或測量所述的交流電源部分的各項參數的交流控制器；所述的進線斷路器的輸入端與總電源相連接且所述的進線斷路器的輸出端連接至交流負載母線構成所述的交流電源部分的進線，所述的交流電源部分為與所述的交流負載母線相連接的交流饋線提供交流電源； 所述的直流電源部分包括高頻整流模塊、控制所述的直流電源部分的功能或測量所述的直流電源部分的各項參數的直流控制器；所述的高頻整流模塊的輸入端與所述的交流負載母線相連接，所述的高頻整流模塊的輸出端連接至合閘母線和直流控制母線并為與所述的直流控制母線相連接的直流饋線提供直流電源； 所述的逆變電源部分包括逆變器，所述的逆變器包括與所述的合閘母線相連接的直流端、第一交流端； 所述的通信直流電源部分包括連接于所述的合閘母線上的通信電源； 所述的交流控制器、所述的直流控制器、所述的高頻整流模塊、所述的逆變器、所述的通信電源分別連接至電源總監(jiān)控裝置，且所述的電源總監(jiān)控裝置連接至上位機構成監(jiān)控通訊網絡。
2.根據權利要求I所述的交直流一體化不間斷電源，其特征在于所述的交流電源部分具有兩路連接至所述的總電源的進線，每路所述的進線上分別設置有所述的進線斷路器，且兩路所述的進線均通過自動切換開關連接至所述的交流負載母線，所述的自動切換開關與所述的交流控制器相連接。
3.根據權利要求I所述的交直流一體化不間斷電源，其特征在于直流電源部分設置有多個所述的高頻整流模塊構成冗余配置。
4.根據權利要求I所述的交直流一體化不間斷電源，其特征在于所述的合閘母線上還連接有蓄電池組；所述的監(jiān)控通訊網絡還包括監(jiān)測所述的蓄電池組的電池監(jiān)測儀和測量所述的蓄電池組溫度的溫度采集模塊，所述的電池檢測儀和所述的溫度采集模塊分別與所述的電源總監(jiān)控裝置相連接。
5.根據權利要求I所述的交直流一體化不間斷電源，其特征在于所述的直流電源部分與所述的直流控制母線之間設置有硅鏈降壓斬波單元。
6.根據權利要求I所述的交直流一體化不間斷電源，其特征在于所述的逆變器還包括第二交流端，所述的第二交流端連接至所述的交流負載母線。
7.根據權利要求I所述的交直流一體化不間斷電源，其特征在于所述的監(jiān)控通訊網絡還包括監(jiān)測所述的直流饋線的狀態(tài)的直流開關采集模塊、監(jiān)測所述的交流饋線的狀態(tài)的交流開關采集模塊，所述的直流開關采集模塊、所述的交流開關采集模塊分別于所述的電源總監(jiān)控裝置相連接。
8.根據權利要求I所述的交直流一體化不間斷電源，其特征在于所述的監(jiān)控通訊網絡還包括測量所述的直流饋線的正負端對地絕對電阻值的支路絕緣模塊，所述的支路絕緣模塊與所述的電源總監(jiān)控裝置相連接。
9.根據權利要求I所述的交直流一體化不間斷電源，其特征在于所述的電源總監(jiān)控裝置以61850通信規(guī)約與所述的上位機通過以太網相連接。
專利摘要本實用新型涉及一種交直流一體化不間斷電源，包括直流電源部分、交流電源部分、逆變電源部分、通信直流電源部分；交流電源部分包括進線斷路器、交流控制器；進線斷路器的輸入端與總電源相連，輸出端連至交流負載母線；直流電源部分包括高頻整流模塊、直流控制器；高頻整流模塊的輸入端與交流負載母線相連，輸出端連至合閘母線和直流控制母線；逆變電源部分包括逆變器；通信直流電源部分包括通信電源；交流控制器、直流控制器、高頻整流模塊、逆變器、通信電源分別連至電源總監(jiān)控裝置且連至上位機構成監(jiān)控通訊網絡。本實用新型整合各電源部分并構建監(jiān)控通訊網絡，可實現電源系統的統一管理、分散控制、就地和遠控相結合的監(jiān)控，方便其安裝和維護。
文檔編號H02J9/04GK202721495SQ20122029306
公開日2013年2月6日 申請日期2012年6月21日 優(yōu)先權日2012年6月21日
發(fā)明者顧維良, 石一峰, 潘曉明, 陸鳳楊, 夏蓉, 趙二川, 李棟 申請人:江蘇省電力公司蘇州供電公司, 江蘇省電力公司, 國家電網公司, 蘇州通源自動化設備有限公司