[发明专利]一种集中监控的多子系统组成的N+M冗余UPS系统

摘要

本发明属于应急供电电源技术领域，具体涉及一种集中监控的多子系统组成的N+M冗余UPS系统。针对至少两组UPS子系统构成的多单元模块UPS系统或N+N或N+B(B为1至N的整数)冗余应急供电系统，对单元子系统的蓄电池组串轮流进行维护性充放电，同时由蓄电池监控器监测蓄电池组串中每一个蓄电池的状态信息，通过系统控制器根据程序预置参数或通过显示及操控面板及系统远程通信接口设定的参数和策略，监测分析蓄电池监控器采集的蓄电池状态信号判断生成调控指令，实现了自动监测分析、自动进行维护、自动调整充放电功率、自动提示落后蓄电池的位置，确保了蓄电池组串的健康运行，大大提高蓄电池组串的可用性和安全性，有利于延长蓄电池的寿命；从而极大地提高了UPS系统的安全性、可靠性以及时效性。

主权项

一种集中监控的多子系统组成的N+M冗余UPS系统，包括：集中式系统控制器(1)、蓄电池集中监控器(2)、单元A子系统充放电控制模块(3A)、集中式系统显示及操控面板(4)、单元A子系统整流电路模块(5A)、单元A子系统逆变电路模块(6A)、单元A子系统蓄电池组串(7A)、单元A子系统旁路A开关模块(8A)、单元B子系统充放电控制模块(3B)、单元B子系统整流电路模块(5B)、单元B子系统逆变电路模块(6B)、单元B子系统蓄电池组串(7B)、单元B子系统旁路B开关模块(8B)、多电源输入控制开关模块(9)、用户负载(10)、主输入电源(11)、副输入电源(12)、集中式系统远程通信接口(13)、A多单元子系统源极并接端子(14A1)、A多单元子系统末极并接端子(14A2)、B多单元子系统源极并接端子(14B1)、B多单元子系统末极并接端子(14B2)、A单元控制器(15A)、B单元控制器(15B)、A单元监控总线(16A)、B单元监控总线(16B)、蓄电池监控总线(17)、多系统集中监控总线(18)；由单元A子系统充放电控制模块(3A)、A单元控制器(15A)、单元A子系统整流电路模块(5A)、单元A子系统逆变电路模块(6A)、单元A子系统蓄电池组串(7A)、单元A子系统旁路A开关模块(8A)、A多单元子系统源极并接端子(14A1)、A多单元子系统末极并接端子(14A2)、A单元监控总线(16A)组成独立运行的不间断电源单元A子系统；由单元B子系统充放电控制模块(3B)、B单元控制器(15B)、单元B子系统整流电路模块(5B)、单元B子系统逆变电路模块(6B)、单元B子系统蓄电池组串(7B)、单元B子系统旁路B开关模块(8B)、B多单元子系统源极并接端子(14B1)、B多单元子系统末极并接端子(14B2)、B单元监控总线(16B)组成独立运行的不间断电源单元B子系统；主输入电源(11)和副输入电源(12)分别通过多电源输入控制开关模块(9)顺次连接A多单元子系统源极并接端子(14A1)、单元A子系统整流电路模块(5A)、单元A子系统逆变电路模块(6A)、A多单元子系统末极并接端子(14A2)及用户负载(10)，构成主输入电源(11)或副输入电源(12)为用户负载(10)供电的A电力路径；主输入电源(11)和副输入电源(12)分别通过多电源输入控制开关模块(9)顺次连接A多单元子系统源极并接端子(14A1)、单元A子系统整流电路模块(5A)、单元A子系统充放电控制模块(3A)及单元A子系统蓄电池组串(7A)，构成主输入电源(11)或副输入电源(12)为单元A子系统蓄电池组串(7A)供电的A充电电力路径；单元A子系统蓄电池组串(7A)顺次连接单元A子系统充放电控制模块(3A)、单元A子系统逆变电路模块(6A)、A多单元子系统末极并接端子(14A2)及用户负载(10)，构成单元A子系统蓄电池组串(7A)为用户负载(10)应急供电的蓄电池电力A供电路径；主输入电源(11)和副输入电源(12)分别通过多电源输入控制开关模块(9)顺次连接A多单元子系统源极并接端子(14A1)、单元A子系统旁路A开关模块(8A)、A多单元子系统末极并接端子(14A2)及用户负载(10)，构成主输入电源(11)或副输入电源(12)为用户负载(10)旁路A供电的电力路径；主输入电源(11)和副输入电源(12)分别通过多电源输入控制开关模块(9)顺次连接B多单元子系统源极并接端子(14B1)、单元B子系统整流电路模块(5B)、单元B子系统逆变电路模块(6B)、B多单元子系统末极并接端子(14B2)及用户负载(10)，构成主输入电源(11)或副输入电源(12)为用户负载(10)供电的B电力路径；主输入电源(11)和副输入电源(12)分别通过多电源输入控制开关模块(9)顺次连接B多单元子系统源极并接端子(14B1)、单元B子系统整流电路模块(5B)、单元B子系统充放电控制模块(3B)及单元B子系统蓄电池组串(7B)，构成主输入电源(11)或副输入电源(12)为单元B子系统蓄电池组串(7B)供电的B充电电力路径；单元B子系统蓄电池组串(7B)顺次连接单元B子系统充放电控制模块(3B)、单元B子系统逆变电路模块(6B)、B多单元子系统末极并接端子(14B2)及用户负载(10)，构成单元B子系统蓄电池组串(7B)为用户负载(10)应急供电的蓄电池电力B供电路径；主输入电源(11)和副输入电源(12)分别通过多电源输入控制开关模块(9)顺次连接B多单元子系统源极并接端子(14B1)、单元B子系统旁路B开关模块(8B)、B多单元子系统末极并接端子(14B2)及用户负载(10)，构成主输入电源(11)或副输入电源(12)为用户负载(10)旁路B供电的电力路径；A单元控制器(15A)通过A单元监控总线(16A)分别连接单元A子系统充放电控制模块(3A)、单元A子系统整流电路模块(5A)、单元A子系统逆变电路模块(6A)、单元A子系统旁路A开关模块(8A)、A多单元子系统源极并接端子(14A1)、A多单元子系统末极并接端子(14A2)，构成单元A子系统监控链路；B单元控制器(15B)通过B单元监控总线(16B)分别连接单元B子系统充放电控制模块(3B)、单元B子系统整流电路模块(5B)、单元B子系统逆变电路模块(6B)、单元B子系统旁路B开关模块(8B)、B多单元子系统源极并接端子(14B1)、B多单元子系统末极并接端子(14B2)，构成单元B子系统监控链路；集中式系统控制器(1)分别连接蓄电池集中监控器(2)、集中式显示及操控面板(4)及集中式系统远程通信接口(13)，构成多单元子系统的N+M冗余UPS系统集中能量管理就地监控和远程监控电路；集中式系统控制器(1)通过多系统集中监控总线(18)分别连接A单元控制器(15A)和B单元控制器(15B)，多单元系统集中监控链路；蓄电池集中监控器(2)的信号采集传感器(211)分别连接单元A子系统蓄电池组串(7A)和单元B子系统蓄电池组串(7B)中的每一个蓄电池，构成单体蓄电池状态信号采集链路；其系统控制的特征是：由A子系统和B子系统构成的多单元子系统组成的N+M冗余UPS系统，其中N为整数，整数M为1至N中的一个整数；多个单元子系统各自独立受控运行，各自独立运行的单元子系统均受控于一个集中式系统控制器(1)；集中式系统控制器(1)根据程序预置参数或通过集中式显示及操控面板(4)及集中式系统远程通信接口(13)设定的参数和策略，监测分析多个单元子系统的能量与负载运行功率参数以及监测分析蓄电池集中监控器(2)采集的蓄电池状态信号并据此判断生成调控指令，即：1)按监测分析数据和设定时段选择并对单元A子系统蓄电池组串(7A)和单元B子系统蓄电池组串(7B)中的一组需要进行维护的蓄电池组主动进行维护性充放电控制，另外一组为在线不间断供电值班运行；2)对单元A子系统蓄电池组串(7A)和单元B子系统蓄电池组串(7B)中的每一个蓄电池的状态信号进行分析处理，对性能落后的蓄电池提示位置信息和报警信息；3)监测分析发现存在运行风险的异常单元子系统的电路模块时发出隔离断开异常单元子系统的指令，通过A单元控制器(15A)控制A多单元子系统源极并接端子(14A1)、A多单元子系统末极并接端子(14A2)或通过B单元控制器(15B)控制B多单元子系统源极并接端子(14B1)、B多单元子系统末极并接端子(14B2)隔离断开异常单元子系统以及报警提示人工处理；4)监测分析发现存在运行风险的异常蓄电池组串时发出隔离断开异常蓄电池组串的指令，并通过蓄电池集中监控器(2)的I/O驱动电路(27)控制直流电力保护电路(26)隔离断开异常蓄电池组串以及报警提示人工处理。