CN110441709B - 一种监控蓄电池和充电模块的变电站直流电源***和监控方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种监控蓄电池和充电模块的变电站直流电源***和监控方法，包括监控器，通过该监控器控制蓄电池和充电模块轮流输出，检测蓄电池和充电模块是否异常。本发明可发现存在损坏或者输入输出回路接触不良的充电模块，及时发现存在的缺陷，安排处理。本发明提高直流电源监控器对蓄电池的监控可靠性。

Description

一种监控蓄电池和充电模块的变电站直流电源***和监控 方法

技术领域

本发明涉及一种变电站直流电源***，尤其是一种监控蓄电池和充电模块的变电站直流电源***，还涉及监控方法。

背景技术

目前变电站直流电源***监控器不能够对蓄电池和充电模块两大核心部件进行有效监控。

如长期处于浮充状态不能发现蓄电池是否存开路、零容量现象；充电模块输出滤波电容损耗电容量降低导致充电模块带载能力下降，而由于多台充电模块并联运行，监控器难以发现带载能力欠缺的充电模块。当直流***充电模块均损坏，无法正常输出，直流母线电压已经下降，充电屏上也无任何充电模块告警信号；查看蓄电池放电信息发现蓄电池几天前已经开始放电。如果该缺陷不能够及时发现，造成直流***失压，将危害变电站安全运行。事后检测发现充电模块输出回路滤波电容量下降，带载功能严重下降。

目前变电站直流电源***一般包含3个及以上充电模块，三个模块并联输出，采用监控器调节均流输出，但在充电模块无输出电流时不会发出告警信号。局内35kV变电站直流经常性负2到5A，配备4个220V10A充电模块；110kV变电站为荷直流经常性负荷为5到8A，配备4个220V20A充电模块；220kV变电站单套直流负荷也仅有5到8A，配备4个220V20A充电模块；负荷较小，均流效果不明显，有些模块带载不明显，不能通过输出电流判断充电模块是否存在异常。直流经常性负荷小于单个模块的输出额定电流，只要有一个充电模块正常运行，仍然能保证直流电源***浮充电压保证在正常范围内，监控器不能发现有故障不能正常输出的充电模块，一旦正常运行的一个充电模块损坏，则检修人员必须进行抢修。

变电站蓄电池组一般由104只2V的蓄电池串联而成，作为直流电源***核心组成元件，这104只蓄电池之中只要有一只蓄电池存在异常便会影响整组蓄电池的性能，如出现一只蓄电池存在开路现象，那整组蓄电池容量即为零，直接影响变电站的安全运行。目前变电站铅酸蓄电池组使用寿命7到8年，是所有电力设备里，寿命最短的电力***元件，运维工作量非常大。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种变电站直流电源***监控器和监控方法。本发明的技术方案具体如下：

一种监控蓄电池和充电模块的变电站直流电源***，包括监控器，该监控器通过第一采样电阻与若干并联运行的充电模块连接，控制若干充电模块的输出电压和输出电流，第一交流输入经第一空气开关连接至第一交流接触器，第二交流输入经第二空气开关连接至交流接触器，两路交流输入电源经交流检测盒将数据传送至监控器，监控器控制第一交流接触器、第二交流接触器吸合，将第一交流输入电源、第二交流输入电源供给交流母线；交流母线将交流电源供给若干充电模块，将交流电源整流成直流电源，直流母线采样盒将直流母线电压数据传送至监控器；直流母线正极连接至蓄电池组正极，直流母线负极串联第二电流检测电阻连接至蓄电池组负极，第二电流采样电阻将采样数据传送监控器；蓄电池组每只蓄电池正极接入单只蓄电池检测盒，单只蓄电池检测盒将每只蓄电池检测数据传送至监控器。

进一步地，若干充电模块输出正极连接直流母线正极，输出负极串联第一电流检测电阻连接至直流母线负极，第一采样电阻将数据传送至监控器。

进一步地，监控器轮流控制第一交流接触器、第二交流接触器吸合，检测第一交流接触器、第二交流接触器是否损坏，检测第一交流输入、第二交流输入回路是否存在异常。

进一步地，监控器维持其中一个充电模块的电压不变，降低其他充电模块的输出电压，此时电压不变的充电模块输出电压较高，承担所有直流负载，监控器检测该充电模块的输出电流、充电模块输出总电流、直流母线电压、蓄电池电流，当该充电模块的输出电流小于单模块额定电流0.9倍且直流母线电压出现明显波动，该充电模块存在异常。

进一步地，监控器降低充电模块输出电压，蓄电池组端电压高于充电模块输出电压，蓄电池组输出承担所有直流负载，检测蓄电池组输出电流、蓄电池单只电压，当单只蓄电池电压低于设定值时，判断蓄电池有异常，并记录蓄电池数据。

进一步地，该***设有3个及以上充电模块。

基于上述的***的监控方法，监控器轮流控制第一交流接触器、第二交流接触器吸合，检测第一交流接触器、第二交流接触器是否损坏，检测第一交流输入、第二交流输入回路是否存在异常；

监控器维持其中一个充电模块的电压不变，降低其他充电模块的输出电压，此时电压不变的充电模块输出电压较高，承担所有直流负载，控制器检测该充电模块的输出电流、充电模块输出总电流、直流母线电压、蓄电池电流，当该充电模块的输出电流小于单模块额定电流0.9倍且直流母线电压出现明显波动，则该充电模块存在异常；

监控器降低充电模块输出电压，蓄电池组端电压高于充电模块输出电压，蓄电池组输出承担所有直流负载，检测蓄电池组输出电流、蓄电池单只电压，当单只蓄电池电压低于设定值时，判断蓄电池有异常。

与现有技术相比，本发明的有益效果具体如下：

（1）本发明能够进行两路交流自动切换轮流值班，轮流切换后发现异常如接线接触不良，交流接触器异常等问题，可及时切换至原正常一路供电，并报缺陷及时处理，保证交流输入电源的可靠性。

（2）本发明使得充电模块轮流值班输出，依次轮流值班，便可发现存在损坏或者输入输出回路接触不良的充电模块，及时发现存在的缺陷，安排处理。

（3）本发明调节充电模块电压，蓄电池值班承担所有直流负载，通过检测单只蓄电池电压发行是否存在开路现象，从而提高直流电源监控器对蓄电池的监控可靠性。

（4）本发明的自动调压模块控制单元参数设置，设置投退功能，放电时放电容量，整组终止电压，单节终止电压，放电时长，放电间隔时间，通过操作界面设定放电过程中，达到以上设定定值，监控器调整充电模块输出电压，停止蓄电池组放电，恢复到之前运行状态。

附图说明

图1为本发明的变电站直流电源***的电路图；

其中：1-监控器；2-直流母线电压采样盒；3-第二采样电阻；4-第一采样电阻；5-蓄电池组；6-单只蓄电池电压检测盒；7-充电模块；8-第一交流接触器和空气开关；9-第二交流接触器和空气开关；10-交流电压检测盒。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例，对本实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是对本发明一部分实例，而不是全部的实例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本实施例的监控蓄电池和充电模块的变电站直流电源***，包括监控器1，该监控器通过第一采样电阻1FL4与3个并联运行的充电模块7连接，3个充电模块7依次为1M、2M、3M，1#交流输入经1QF空气开关连接至1KM交流接触器8，2#交流输入经2QF空气开关连接至2KM交流接触器9，两路交流输入电源经交流电压检测盒10将数据传送给监控1，监控器1控制1KM交流接触器、2KM交流接触器吸合将1#交流输入电源、2#交流输入电源供给交流母线。

交流母线将交流电源供给1M充电模块、2M充电模块、3M充电模块，将交流电源整流成直流电源，1M充电模块、2M充电模块、3M充电模块经通讯线与监控器1连接，将数据传送至监控器，监控器1经通讯线控制1M充电模块、2M充电模块、3M充电模块输出电压和输出电流。

充电模块输出正极连接至直流母线+L正极，充电模块输出负极串联第一采样电阻1FL4连接至直流母线-L负极，第一电流检测电阻1FL4将采样数据传送监控器1。直流母线采样盒2将直流母线电压数据传送监控器1。

直流母线正极连接至蓄电池组5正极，直流母线负极串联第二采样电阻2FL3连接至蓄电池组5负极，第二采样电阻2FL3将采样数据传送监控器1。蓄电池组5每只蓄电池正极接入单只蓄电池检测盒6，单只蓄电池检测盒6将每只蓄电池检测数据传送给监控器1。

本实施例的电网内35kV变电站直流经常性负2到5A，配备3个220V10A充电模块；110kV变电站为荷直流经常性负荷为5到8A，配备3个220V20A充电模块；220kV变电站单套直流负荷也仅有5到8A，配备3个220V20A充电模块。

本实施例的监控器1还可以进行两路交流自动切换轮流值班，正常情况下KM1、KM2仅有一个处于吸合状态，监控器轮流控制KM1、KM2吸合，检测KM1、KM2是否损坏，检测1#交流输入、2#交流输入回路是否存在异常。

通过设定切换时间及功能退出参数，不默认一路为主，一路为辅。轮流切换后发现异常如接线接触不良，交流接触器异常等问题，应及时切换至原正常一路供电，并报缺陷及时处理，保证交流输入电源的可靠性。

本实施例的充电模块7作为交流电变换为直流电的能量交换元件，其性能直接影响直流电源***运行可靠性。

监控器控制充电模块轮流输出，如图1所示，1M、2M、3M三个充电模块并联运行，监控器维持1M输出电压不变，降低2M、3M输出电压，此时输出电压较高的1M将承担所有直流负载，检测1M输出电流、充电模块输出总电流、直流母线电压、蓄电池电流，判断1M是否有异常。

监控器维持2M输出电压不变，降低1M、3M输出电压，此时输出电压较高的2M将承担所有直流负载，检测2M输出电流、充电模块输出总电流、直流母线电压、蓄电池电流，判断2M是否有异常。

监控器维持3M输出电压不变，降低1M、2M输出电压，此时输出电压较高的2M将承担所有直流负载，检测3M输出电流、充电模块输出总电流、直流母线电压、蓄电池电流，判断3M是否有异常。

本实施例采用充电模块轮流输出的控制模式，通过监控器1有效监控存在异常的充电单元。监控器将第1个充电模块输出电压维持不变，降低其余2个充电模块输出电压，让第1个模块承担所有直流负载5分钟以上，充电模块的输出电流小于单模块额定电流0.9倍且直流母线电压出现明显波动，说明充电模块损坏，轮流值班完成后恢复正常运行；依次轮流值班，便可发现存在损坏或者输入输出回路接触不良的充电模块，及时发现存在的缺陷，安排处理。

监控器降低充电模块输出电压，蓄电池组端电压高于充电模块输出电压，蓄电池组输出承担所有直流负载，检测蓄电池组输出电流、蓄电池单只电压，当单只蓄电池电压低于设定值时，判断蓄电池是否有异常，并记录蓄电池数据。

本实施例的监控器1调节降低充电模块输出电压，蓄电池供站内直流经常性负荷，通过检测单只蓄电池电压发行是否存在开路现象，从而提高直流电源监控器对蓄电池的监控可靠性。

综上，可提高监控器监控蓄电池的有效性，减少运行人员工作强度，降低人力资源成本；采用软件自动控制自行完成，技术成熟，无硬件成本，可大力推广应用。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种监控蓄电池和充电模块的变电站直流电源***，其特征在于：包括监控器，该监控器通过第一电流采样电阻与若干并联运行的充电模块连接，控制若干充电模块的输出电压和输出电流，第一交流输入电源经第一空气开关连接至第一交流接触器，第二交流输入电源经第二空气开关连接至第二交流接触器，两路交流输入电源经交流检测盒将数据传送至监控器，监控器控制第一交流接触器、第二交流接触器吸合，将第一交流输入电源、第二交流输入电源供给交流母线；交流母线将交流电源供给若干充电模块，将交流电源整流成直流电源，直流母线采样盒将直流母线电压数据传送至监控器；直流母线正极连接至蓄电池组正极，直流母线负极串联第二电流采样电阻连接至蓄电池组负极，第二电流采样电阻将采样数据传送监控器；

蓄电池组每只蓄电池正极接入单只蓄电池检测盒，单只蓄电池检测盒将每只蓄电池检测数据传送至监控器；监控器维持其中一个充电模块的电压不变，降低其他充电模块的输出电压，此时电压不变的充电模块输出电压较高，承担所有直流负载，监控器检测该充电模块的输出电流、充电模块输出总电流、直流母线电压、蓄电池电流，当该充电模块的输出电流小于单模块额定电流0.9倍且直流母线电压出现明显波动，则该充电模块存在异常；

若干充电模块输出正极连接直流母线正极，输出负极串联第一电流采样电阻连接至直流母线负极，第一电流采样电阻将数据传送至监控器；

监控器降低充电模块输出电压，蓄电池组端电压高于充电模块输出电压，蓄电池组输出承担所有直流负载，检测蓄电池组输出电流、单只蓄电池电压，当单只蓄电池电压低于设定值时，判断蓄电池有异常，并记录蓄电池数据。

2.根据权利要求1所述的监控蓄电池和充电模块的变电站直流电源***，其特征在于：监控器轮流控制第一交流接触器、第二交流接触器吸合，检测第一交流接触器、第二交流接触器是否损坏，检测第一交流输入电源、第二交流输入电源回路是否存在异常。

3.根据权利要求1所述的监控蓄电池和充电模块的变电站直流电源***，其特征在于：该***设有3个以上充电模块。

4.基于权利要求1-3之一的***的监控方法，其特征在于：监控器轮流控制第一交流接触器、第二交流接触器吸合，检测第一交流接触器、第二交流接触器是否损坏，检测第一交流输入电源、第二交流输入电源回路是否存在异常；

监控器维持其中一个充电模块的电压不变，降低其他充电模块的输出电压，此时电压不变的充电模块输出电压较高，承担所有直流负载，监控器检测该充电模块的输出电流、充电模块输出总电流、直流母线电压、蓄电池电流，当该充电模块的输出电流小于单模块额定电流0.9倍且直流母线电压出现明显波动，则该充电模块存在异常；

监控器降低充电模块输出电压，蓄电池组端电压高于充电模块输出电压，蓄电池组输出承担所有直流负载，检测蓄电池组输出电流、单只蓄电池电压，当单只蓄电池电压低于设定值时，判断蓄电池有异常。

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