[实用新型]一种应急直流电源设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种应急电源系统，具体涉及一种应急直流电源设备。

背景技术

变电站的直流电源系统，为变电站设备提供直流及应急电源。在电力系统110kV及以下变电站配置的基本上是单组蓄电池，当蓄电池组容量衰退、个别电池内部故障以及需要进行核容测试时，如没有临时蓄电池组支撑直流系统，一旦交流中断会造成全站直流母线失电的严重后果。

国内目前有两种直流应急电源系统。一种是采用传统铅酸蓄电池作为直流应急电源系统，存在体积大、设备沉重、寿命短、充电时间过长，运输不方便、延误抢修时间等问题；另外一种是质子交换膜燃料电池的变电站应急电源系统，但基于燃料电池的技术成熟性、运行维护等因素，在电力系统开展应用存在难度。除上述两种系统外，其它基本为UPS、EPS电源和照明应急电源，尚不能作为电力系统变电站的直流电源应急系统。

综上，现场迫切需要一套方便运输、利于转场的一种应急直流电源设备，作为变电站直流电源的应急之用。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是电力系统110kV及以下变电站按照设计规范一般配置一组蓄电池，当唯一这组蓄电池组故障、或者进行定期全容量放电核容测试时，一旦出现交流电源中断、整流充电装置故障，如没有额外的临时蓄电池组支撑直流系统，必将造成变电站全站直流电源消失，使用直流电源的保护、控制等装置的退出运行停止工作，变压器、断路器等一次设备丧失保护、控制功能，如遇电网故障或事故将造成电网无法恢复供电、甚至造成电网事故扩大的严重后果，本实用新型目的在于提供一种应急直流电源设备，根据现场安全和实际工作的迫切需要，我们开展了基于锂电池的一种应急直流电源设备的课题研究与应用，研究开发了一套方便运输、利于转场的便携式直流电源系统，作为变电站直流电源的应急之用。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种应急直流电源设备，本设备在变电站故障时进行应急供电，包括充电装置，所述充电装置下方设置有蓄电池组，所述充电装置前端面设置有监控装置，监控装置一侧设置有高频整流开关，所述监控装置下方设置有交流输入空开和直流空开，所述蓄电池组上设置有蓄电池模块和控制模块，所述控制模块上安装有控制直流空开，正常状态时，充电装置向蓄电池组充电，当系统出现故障后，蓄电池组进行供电。充电装置选用高频整流型整流开关，为蓄电池进行充电维护。三相交流电源通过空气开关K1进行投切，空气开关K1不仅是操作电器，同时还是保护电器，当应急系统出现故障时，K1根据故障电流的大小选择不同分闸动作时间，切断交流电源，避免系统内部故障发展。高频整流装置是由多个高频开关电源模块组成，高频开关电源模块将工频的交流电经普通全桥整流滤波或无源PFC或有源PFC整流滤波变为直流电，再经用IGBT或MOSFET作为高频开关器件的高频变换器将直流逆变为20kHz 以上的高频交流电，通过自动脉宽调制技术对输出端负载反馈信号进行有效调节，然后经高频变压器隔离，再经高频整流滤波电路过滤成平滑的满足负载需要的优质直流电。由于工作频率高，开关管功耗小，有功率因数校正电路，使得高频开关整流模块具有体积小、重量轻、噪音低、效率和功率因数高、电气参数好、维护方便等优点。

进一步地，所述充电装置选用高频整流开关，为蓄电池组进行充电维护，高频整流开关将工频的交流电经普通全桥整流滤波或无源PFC或有源PFC整流滤波变为直流电。通过整流开关将交流电变为直流电，让输出为直流电，便于与变电站的系统进行搭接。

进一步地，蓄电池组选用磷酸铁锂蓄电池，所述蓄电池组在变电站在原直流电源退出运行后，给直流负荷供电。磷酸铁锂蓄电池能够存储更多的能量，能量比大、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和无环境污染。磷酸铁锂蓄电池在充电时，正极中的锂离子Li+通过聚合物隔膜向负极迁移；在放电过程中，负极中的锂离子Li+通过隔膜向正极迁移，在整个充放电过程中不产生新的物质。

进一步地，所述监控装置对蓄电池组信息进行实时采集，并设定阈值，当采集数据超过阈值时，通过监控装置预警。所述监控装置通过电池管理系统对蓄电池组进行监控，并通过 CAN通信进行数据实时采集、处理、显示。通过不同容量锂电池放电特性、循环使用寿命进行分析，能够获得每种锂电池不同的阈值参数，将该参数设置在监控单元内，通过所述监控单元采集的铁锂电池组信息有充电、放电、电流、电压、短路、反充电以及温度信息，对比设置在监控单元内的阈值，若超出阈值信息，则通过显示器进行警示，这样能够实现实时监控，让工作人员能够从显示器的显示情况判断出本系统是否出现故障。