CN110896238A - 一种外接直流电源装置及其方法 - Google Patents

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CN110896238A CN201911121323.5A CN201911121323A CN110896238A CN 110896238 A CN110896238 A CN 110896238A CN 201911121323 A CN201911121323 A CN 201911121323A CN 110896238 A CN110896238 A CN 110896238A
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谭祖雁
黄嘉豪
杨智诚
胡志燊
许志光
李文亮
吴荣嘉
梁健纯
胡裕鸿
冼杰能
傅许良
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Abstract

本发明涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种外接直流电源装置及其方法，包括监控单元和供电单元，所述监控单元和供电单元电连接，所述外接直流电源装置上设有与外界结构连接的插接头。本发明通过插接头与开关柜连接，通过供电单元直接给开关柜供电，监控单元进行监控以及模式选用，有效的提供了备用电源，避免人员冒险进行维修。且本发明采取了大比能量的磷酸铁锂电池作为电能储备，体积小巧，能在较长时间内提供稳定的直流电压输出，且接线简易，操作方便，还能为自动化开关调试、检修，集抄调试、开关柜操作以及电动工器具的使用等提供多档位直流电源,有助于提高工作效率，安全可靠，使用过程无毒无污染，能有效降低作业人员的人身风险。

Description

一种外接直流电源装置及其方法
技术领域
本发明涉及电力技术领域，更具体地，涉及一种外接直流电源装置及其方法。
背景技术
在配电网中，大部分开关柜直流电源***发生故障时，会出现开关柜合闸闭锁的现象，开关柜在直流电源缺失的情况下，需拆开开关柜机构面板，操作人员直接操作弹簧机构触点才能进行合闸操作，而此操作违反安全规程规定，且对操作人员存在安全风险。
发明内容
本发明为克服开关柜直流电源***发生故障需开柜冒险维修的缺点，提供一种外接直流电源装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
提供一种外接直流电源装置，包括监控单元和供电单元，所述监控单元和供电单元电连接，所述外接直流电源装置上设有与外界结构连接的插接头。
本发明通过与外界结构连接的插接头，也就是通过插接头与开关柜连接，通过供电单元直接给开关柜供电，监控单元进行监控以及模式选用，有效的提供了备用电源，避免人员冒险进行维修。
优选地，所述监控单元设有用于反映装置状态信息的显示单元。优选地，所述监控单元还设有内部设有控制器和用于外界进行调控的功能按钮，所述控制器与显示单元、功能按钮均电连接。优选地，显示单元为液晶显示屏。具体地：监控单元主要负责反映该装置的状态信息，如电源模式和充电模式下的输出电压、输出电流、充电电压、充电电流等数据。同时，该显示单元通过设置调整基准参数来反映电池欠压、电池过压、输出过压、输出欠压等状态。此外，在出现电池过压、电池欠压、交流故障、模块故障和绝缘故障等故障情况时，监控单元的液晶显示屏能够显示相应的文字来告警，且红色警告灯和警报会同步点亮和响起。
优选地，所述监控单元还设有用于散热的散热器。这样设置是避免监控单元和供电单元工作时候太热，由于都是电路的设置，因此温度升高会影响元器件的使用寿命，进行有效降温，从而提高其使用寿命。
优选地，所述供电单元包括充电电路、升压电路和蓄电池组，所述充电电路、升压电路均与蓄电池组电连接。这
优选地，所述充电电路外接AC220V电源，所述充电电路内部设有高频开关整流模块。
优选地，所述升压电路设有DC48V升压模块、DC110V升压模块、DC220V升压模块，对应设有输出DC48V端口、DC110V端口、DC220V端口。
优选地，所述蓄电池组设有输出DC24V的端口。
优选地，所述蓄电池组采用磷酸铁锂电池，所述蓄电池组的电流为30Ah、循环寿命1000-2000次、比能量155Wh/kg。
具体地：供电单元为这个装置的核心单元，该单元采用大比能量的磷酸铁锂电池(30Ah，循环寿命1000-2000次，比能量(Wh/kg)155)作为储能装置，在开关柜直流***故障时为其供应直流电能，可支持边充电边输出。电气单元可以大致划分为充电电路、升压电路和蓄电池组三大部分。充电电路通过接入外部AC220V电源，经DC24V/20A的高频开关整流模块后为蓄电池充电。蓄电池再经过升压模块得以提供DC48V、DC110V、DC220V的输出电压。此外，蓄电池有一个不经升压电路直接输出DC24V的端口。为开关柜提供直流电源时，可通过专用航空插头连接KYN柜直流端子和装置端口提供DC24V，或者端口提供DC48V、DC110V、DC220V(通过直流输出电压档位旋钮进行切换)等多档位直流电压。
优选地，外接直流电源装置设有箱体结构，所述监控单元和供电单元均安装于箱体结构内。这样设置是为了保护内部的监控单元和供电单元，避免其被擦碰导致损坏，同时避免外接直流电源装置工作时，其他人碰触到，提高安全性。
本发明还提供一种应用所述的外接直流电源装置的方法，具体步骤如下：
(1)将外接直流电源装置的插接头与开关柜插接；
(2)在步骤(1)之后，根据开关柜所需电源进行输出电压的选择；外接直流电源装置可通过输出DC24V的端口直接为开关柜提供DC24V直流电源；或充电电路通过接入外部AC220V电源，经DC24V/20A的高频开关整流模块后为蓄电池组充电，蓄电池组再经过升压电路为开关柜提供DC48V、DC110V、DC220V的输出电压；同时通过监控单元进行工作状态的监控；
(3)在步骤(2)之后，开关柜工作完毕，拔出与开关柜插接的插接头。
与现有技术相比，有益效果是：
本发明提供一种外接直流电源装置及其方法，通过与外界结构连接的插接头，也就是通过插接头与开关柜连接，通过供电单元直接给开关柜供电，监控单元进行监控以及模式选用，有效的提供了备用电源，避免人员冒险进行维修。且本发明采取了大比能量的磷酸铁锂电池作为电能储备，体积小巧，能在较长一段时间内提供稳定的直流电压输出，且接线简易，操作方便，还能为自动化开关调试、检修，集抄调试、开关柜操作以及电动工器具的使用等提供多档位直流电源,有助于提高工作效率，安全可靠，使用过程无毒无污染，能有效降低作业人员的人身风险。
附图说明
图1为本发明外接直流电源装置的结构示意图。
图2为供电单元的电路原理图。
具体实施方式
附图仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”“长”“短”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的具体描述：
实施例
如图1至图2为本发明一种外接直流电源装置的实施例，包括监控单元1和供电单元2，监控单元1和供电单元2电连接，外接直流电源装置上设有与外界结构连接的插接头。
其中，监控单元1设有用于反映装置状态信息的显示单元11。本实施例中显示单元为液晶显示屏。另外，监控单元1还设有内部设有控制器和用于调控的功能按钮12，控制器与显示单元11、功能按钮12均电连接。本实施例中，控制器为单片机。
具体地：监控单元1主要负责反映该装置的状态信息，如电源模式和充电模式下的输出电压、输出电流、充电电压、充电电流等数据。同时，该显示单元11通过设置调整基准参数来反映电池欠压、电池过压、输出过压、输出欠压等状态。此外，在出现电池过压、电池欠压、交流故障、模块故障和绝缘故障等故障情况时，监控单元的液晶显示屏能够显示相应的文字来告警，且红色警告灯和警报会同步点亮和响起。
其中，监控单元1还设有用于散热的散热器13。这样设置是避免监控单元和供电单元工作时候太热，由于都是电路的设置，因此温度升高会影响元器件的使用寿命，进行有效降温，从而提高其使用寿命。
另外，供电单元2包括充电电路21、升压电路22和蓄电池组23，充电电路21、升压电路22均与蓄电池组23电连接。
其中，充电电路21外接AC220V电源，充电电路21内部设有高频开关整流模块。
另外，升压电路22设有DC48V升压模块、DC110V升压模块、DC220V升压模块，对应设有输出DC48V端口、DC110V端口、DC220V端口。需要说明的是，这些端口的数值只是优选，并不是限制性的规定，可根据需要进行选择设计。
其中，蓄电池组23设有输出DC24V的端口。
另外，蓄电池组23采用磷酸铁锂电池，蓄电池组23的电流为30Ah、循环寿命1000-2000次、比能量155Wh/kg。需要说明的是，这些端口的数值只是优选，并不是限制性的规定，可根据需要进行选择。
如图1所示，设有如下端口：6为DC24V输出、7为DC输出(48V、DC110V、DC220V)、8为AC220V输入(充电电源)、24为蓄电池开关、25为输出开关、26为交流输入开关。
具体地：供电单元2为这个装置的核心单元，该单元采用大比能量的磷酸铁锂电池(30Ah，循环寿命1000-2000次，比能量(Wh/kg)155)作为储能装置，在开关柜直流***故障时为其供应直流电能，可支持边充电边输出。电气单元可以大致划分为充电电路、升压电路和蓄电池组三大部分。充电电路通过接入外部AC220V电源，经DC24V/20A的高频开关整流模块后为蓄电池充电。蓄电池再经过升压模块得以提供DC48V、DC110V、DC220V的输出电压。此外，蓄电池有一个不经升压电路直接输出DC24V的端口。为KYN柜提供直流电源时，可通过专用航空插头连接KYN柜直流端子和装置端口提供DC24V，或者端口提供DC48V、DC110V、DC220V(通过直流输出电压档位旋钮进行切换)等多档位直流电压。
其中，外接直流电源装置设有箱体结构3，监控单元1和供电单元2均安装于箱体结构3内。这样设置是为了保护内部的监控单元和供电单元，避免其被擦碰导致损坏，同时避免外接直流电源装置工作时，其他人碰触到，提高安全性。
本发明还提供一种应用所述的外接直流电源装置的方法，具体步骤如下：
(1)将外接直流电源装置的插接头与开关柜插接；
(2)在步骤(1)之后，根据开关柜所需电源进行输出电压的选择；外接直流电源装置可通过输出DC24V的端口直接为开关柜提供DC24V直流电源；或充电电路21通过接入外部AC220V电源，经DC24V/20A的高频开关整流模块后为蓄电池组23充电，蓄电池组23再经过升压电路22为开关柜提供DC48V、DC110V、DC220V的输出电压；同时通过监控单元1进行工作状态的监控；
(3)在步骤(2)之后，开关柜工作完毕，拔出与开关柜插接的插接头。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种外接直流电源装置，其特征在于，包括监控单元(1)和供电单元(2)，所述监控单元(1)和供电单元(2)电连接，所述外接直流电源装置上设有与外界结构连接的插接头。
2.根据权利要求1所述的外接直流电源装置，其特征在于，所述监控单元(1)设有用于反映装置状态信息的显示单元(11)。
3.根据权利要求2所述的外接直流电源装置，其特征在于，所述监控单元(1)还设有内部设有控制器和用于外界进行调控的功能按钮(12)，所述控制器与显示单元(11)、功能按钮(12)均电连接。
4.根据权利要求1或2所述的外接直流电源装置，其特征在于，所述监控单元(1)还设有用于散热的散热器(13)。
5.根据权利要求1所述的外接直流电源装置，其特征在于，所述供电单元(2)包括充电电路(21)、升压电路(22)和蓄电池组(23)，所述充电电路(21)、升压电路(22)均与蓄电池组(23)电连接。
6.根据权利要求5所述的外接直流电源装置，其特征在于，所述充电电路(21)外接AC220V电源，所述充电电路(21)内部设有高频开关整流模块。
7.根据权利要求5或6所述的外接直流电源装置，其特征在于，所述升压电路(22)设有DC48V升压模块、DC110V升压模块、DC220V升压模块，对应设有输出DC48V端口、DC110V端口、DC220V端口；所述蓄电池组(23)设有输出DC24V的端口。
8.根据权利要求1所述的外接直流电源装置，其特征在于，所述蓄电池组(23)采用磷酸铁锂电池，所述蓄电池组(23)的电流为30Ah、循环寿命1000-2000次、比能量155Wh/kg。
9.根据权利要求1所述的外接直流电源装置，其特征在于，外接直流电源装置设有箱体结构(3)，所述监控单元(1)和供电单元(2)均安装于箱体结构(3)内。
10.一种应用权利要求1至9任一项所述的外接直流电源装置的方法，其特征在于，具体步骤如下：
(1)将外接直流电源装置的插接头与开关柜插接；
(2)在步骤(1)之后，根据开关柜所需电源进行输出电压的选择；外接直流电源装置可通过输出DC24V的端口直接为开关柜提供DC24V直流电源；或充电电路(21)通过接入外部AC220V电源，经DC24V/20A的高频开关整流模块后为蓄电池组(23)充电，蓄电池组(23)再经过升压电路(22)为开关柜提供DC48V、DC110V、DC220V的输出电压；同时通过监控单元(1)进行工作状态的监控；
(3)在步骤(2)之后，开关柜工作完毕，拔出与开关柜插接的插接头。
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CN112350167A (zh) * 2020-10-30 2021-02-09 株洲中车时代电气股份有限公司 一种rov用水面直流供电电源装置

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