專利名稱：一種變電站用直流電源系統(tǒng)及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電力電源系統(tǒng)及其控制方法，特別是基于磷酸鐵鋰電池的變電站用直流電源系統(tǒng)及其控制方法，其適用于變電站用直流電源系統(tǒng)的在線自動免維護控制， 該系統(tǒng)主要用于發(fā)電廠、水電站和工業(yè)企業(yè)配電等各類變電站或開關(guān)站，也可擴展應(yīng)用于通信基站或建筑樓宇的直流電源系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的站用直流電源系統(tǒng)中的直流操作電源、UPS電源、逆變電源、通信電源都配備各自的后備蓄電池，蓄電池基本都采用閥控鉛酸電池，雖然使用性能較普通的鉛酸電池已有了顯著提高，但仍存在能量密度和功率密度低、工作溫度范圍窄、充放電效率低、使用壽命短等缺陷。況且鉛已被列入六種有害物質(zhì)限制范圍，現(xiàn)在所面臨的實際情況是，無論是密封式鉛酸電池還是閥控式鉛酸電池，均存在嚴重的酸污染和鉛污染。隨著無人值守變電站和城市化變電站的普及，以及變電站直流系統(tǒng)的智能化、數(shù)字化和自動化水平的大幅提高，對變電站用直流系統(tǒng)電池的體積、性能、安全性和免維護性提出了更高的要求。據(jù)申請人所知，磷酸鐵鋰電池循環(huán)壽命長、抗沖擊負荷能力強、比能量高、充放電倍率高、工作溫度范圍寬、無記憶效應(yīng)、免維護、長壽命以及綠色環(huán)保等特點，目前被廣泛應(yīng)用于電動汽車、電動自行車、電動工具等領(lǐng)域。但是，在變電站直流電源系統(tǒng)中，由于不間斷供電的工作要求，致使電池長期處于浮充狀態(tài)，導致電池的使用壽命明顯縮短。同時，傳統(tǒng)鉛酸電池的維護仍然采用人工干預(yù)的方式進行，需要改造才能適應(yīng)先行的工作環(huán)境和要求。中國專利文獻(公開號CN101752616 A)公開的《變電站直流操作電源蓄電池容量的在線維護方法》，其由檢測、更換、補水和充電等步驟先檢測出并更換保有容量低的蓄電池，將換下的蓄電池補充水到極板高度后，再根據(jù)其結(jié)構(gòu)容量按500ml/500Ah 1500ml/500Ah的比例加水，然后向蓄電池充電，調(diào)節(jié)并校準浮充電壓到額定電壓的 98. 18% 101. 82%，使蓄電池最終的保有容量不低于結(jié)構(gòu)容量的80%。中國專利文獻 (CN1588255 A)公開的《直流電源屏智能監(jiān)控器及控制方法》，其用于變電站、發(fā)電廠、工廠及機場等一切都要使用直流屏的地方，用于IOKV以上變電站和任何容量發(fā)電廠的成套設(shè)備，要解決直流屏系統(tǒng)中對直流電源柜進行集中控制、檢測、保護、報警及顯示等裝置。該方法包括電池組的單體電池電壓檢測、絕緣監(jiān)測技術(shù)及多串口擴展技術(shù)等技術(shù)領(lǐng)域。申請人認為前述的《變電站直流操作電源蓄電池容量的在線維護方法》和《直流電源屏智能監(jiān)控器及控制方法》均存在維護自動化程度低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是本發(fā)明將磷酸鐵鋰電池應(yīng)用于變電站用直流電源系統(tǒng)中，解決了現(xiàn)有變電站用直流電源系統(tǒng)中蓄電池占地面積大、廢棄污染嚴重等問題，同時采用智能協(xié)調(diào)控制算法解決磷酸鐵鋰電池長期浮充縮短使用壽命和真正自動在線維護等問題。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種變電站用直流電源系統(tǒng)，包括直流操作電源模塊、UPS電源模塊、逆變電源模塊、通信電源模塊、磷酸鐵鋰儲能模塊和集中監(jiān)控模塊，其特征在于
所述磷酸鐵鋰儲能模塊通過第一繼電開關(guān)KMl連接在直流母線上，所述直流操作電源模塊、UPS電源模塊、逆變電源模塊、通信電源模塊分別通過第二繼電開關(guān)KM2、第三繼電開關(guān)KM3、第四繼電開關(guān)KM4、第五繼電開關(guān)KM5連接在直流母線上，并共用磷酸鐵鋰儲能模塊；所述集中監(jiān)控模塊通過CAN通信總線與各個模塊實現(xiàn)信息通信，并通過直流母線供電； 直流電源系統(tǒng)中的每種模塊均可通過增加并聯(lián)到直流母線的模塊數(shù)量實現(xiàn)系統(tǒng)的冗余備份；
所述磷酸鐵鋰儲能模塊是由磷酸鐵鋰電池組與電池管理系統(tǒng)并聯(lián)構(gòu)成，磷酸鐵鋰電池組是由多個磷酸鐵鋰電池先并后串組成的電池組。如上所述的變電站用直流電源系統(tǒng)，其特征在于，所述直流電源系統(tǒng)采用公共直流母線連接方式，各個模塊均可實現(xiàn)在線運行的即插即用，系統(tǒng)可自動切除存在故障的功能模塊，并在不影響系統(tǒng)正常運行的情況下對故障模塊進行在線更換。如上所述的變電站用直流電源系統(tǒng)，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)由液晶屏、主控模塊及多個采集/均衡模塊組成，電池管理系統(tǒng)直接與磷酸鐵鋰電池組相連，采集模塊采集單體電池的電壓和電池組的電壓、電流及溫度信息，主控模塊將采集的數(shù)據(jù)進行一些預(yù)定的算法處理，判斷出電池工作狀況，電池工作狀況通過電池管理系統(tǒng)上的液晶屏實時顯示，并通過CAN總線傳給集中監(jiān)控系統(tǒng)，集中監(jiān)控系統(tǒng)再控制直流操作電源模塊的充電機。如上所述的變電站用直流電源系統(tǒng)，其特征在于，所述集中監(jiān)控模塊，由微控制器、存儲器、智能變電站以太網(wǎng)通信接口、工控觸摸屏和多路CAN總線、RS485總線和無線通信總線組成，微控制器通過并行總線、SPI總線和I2C總線與存儲器實現(xiàn)互聯(lián)；工控觸摸屏通過以太網(wǎng)或CAN總線接口實現(xiàn)與微控制器的通信連接；微控制器通過以太網(wǎng)接口與變電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)通信連接，并符合IEC61850通信規(guī)約；直流電源系統(tǒng)每種模塊的各個子模塊連接到一路CAN總線上；集中監(jiān)控模塊通過GPRS、CDMA、射頻或WIFI無線通信方式與變電站的無線移動終端實現(xiàn)信息互聯(lián)；微控制器通過RS485接口實現(xiàn)與外部設(shè)備的信息互聯(lián)；集中監(jiān)控模塊通過CAN總線收集每個模塊的狀態(tài)信息和工控觸摸屏設(shè)定的保護參數(shù)信息，并將其保存到存儲器中，集中監(jiān)控模塊根據(jù)負荷運行電流和設(shè)定的磷酸鐵鋰電池工作電流，采用智能控制方法計算出實時控制的充電機電流，并將控制指令發(fā)送至直流操作電源中的充電機模塊，從而實現(xiàn)磷酸鐵鋰電池的浮充管理。本發(fā)明還提供一種變電站用直流電源系統(tǒng)的控制方法，采用如上所述的直流電源系統(tǒng)，由集中監(jiān)控模塊實現(xiàn)淺充淺放控制方法、自動維護控制方法和故障放電控制方法，其特征在于集中監(jiān)控模塊根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài)或者磷酸鐵鋰電池發(fā)送的指令請求判斷選擇是否采用磷酸鐵鋰電池的淺充淺放控制方法、自動維護控制方法或者故障放電控制方法中的一種，實現(xiàn)對電源系統(tǒng)的智能控制，具體步驟如下
1)集中監(jiān)控模塊通過CAN總線獲取直流母線上各個模塊的運行狀態(tài)信息，并顯示在監(jiān)控面板上；
2)如果監(jiān)測到供電故障，則通過集中監(jiān)控模塊執(zhí)行故障放電控制方法，故障放電控制方法的步驟如下首先判斷電池容量是否小于保護設(shè)定值或電池電壓是否小于保護設(shè)定值，如果沒達到保護設(shè)定值，電池執(zhí)行正常放電指令；如果達到了保護設(shè)定值，則指令與磷酸鐵鋰電池配接且控制磷酸鐵鋰電池工作的第一繼電開關(guān)KMl關(guān)斷，所述第一繼電開關(guān)關(guān)斷之后判斷后備電池是否工作正常，如果后備電池工作正常則合閘開通與后備電池相連接的繼電器開關(guān)，啟動后備電池供電；
3)如果電源系統(tǒng)供電正常，則判斷電池是否達到自動維護周期，如果達到自動維護周期，則通過集中監(jiān)控模塊實施自動維護控制方法；
4)如果電源系統(tǒng)供電正常，且磷酸鐵鋰電池無需自動維護，則通過集中監(jiān)控模塊實施淺充淺放控制方法。如上所述的變電站用直流電源系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述淺充淺放控制方法如下當集中監(jiān)控模塊通過CAN總線監(jiān)測到電源系統(tǒng)各個模塊工作在正常狀態(tài)，沒有達到電池自動維護的條件，且電池工作于可放電狀態(tài)，集中監(jiān)控模塊通過CAN總線向充電機發(fā)送控制指令，控制電池以小倍率電流放電，直到電池的容量小于設(shè)定的淺充淺放下限容量SOCmin ；之后電池工作于可充電狀態(tài)；當電池工作于可充電狀態(tài)，電源系統(tǒng)自動切換到高倍率電流充電狀態(tài)，實現(xiàn)電池的快速均充，該運行狀態(tài)一直持續(xù)到設(shè)定的淺充淺放上限容量SOCmax ；電源系統(tǒng)按上述模式如此循環(huán)往復(fù)。如上所述的變電站用直流電源系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述自動維護控制方法如下
1)電池放電當監(jiān)測到電源系統(tǒng)各個模塊工作在正常狀態(tài)，并且電池自動維護時間小于設(shè)定值，而且電池工作于自動維護放電狀態(tài)，監(jiān)控系統(tǒng)通過CAN總線控制充電機，調(diào)節(jié)輸出電流為零，電池以直流電源系統(tǒng)的正常負荷進行深度放電；
2)電池終止放電當電池的輸出電壓Ubat小于電池的放電終止電壓^時，電池深度放電過程結(jié)束，其自動維護標識位設(shè)定到充電狀態(tài)；
3)電池充電當自動維護標識位設(shè)定到充電狀態(tài)之后，集中監(jiān)控模塊控制充電機以設(shè)定的快充電流倍率對電池進行快速均充，直到電池的容量達到設(shè)定的淺充淺放上限容量 SOCmax或電壓幅值達到設(shè)定的充電最大電壓Umax，此時電池的自動維護標識位被設(shè)定為放電狀態(tài)，電池的維護計時時間清零；電源系統(tǒng)的自動維護控制按上述模式如此循環(huán)往復(fù)。本發(fā)明的優(yōu)點在于，構(gòu)思新穎，結(jié)構(gòu)合理，方法簡便，便于實施。本發(fā)明的系統(tǒng)具有優(yōu)異的性能，電池的充放電效率高、漏電流小、充放電倍率大，電源系統(tǒng)抗負載沖擊能力強， 寬的工作溫度范圍。本發(fā)明的系統(tǒng)可靠性高，各個模塊通過繼電開關(guān)連接在直流母線上，并通過CAN總線與幾種監(jiān)控模塊相聯(lián)；當某一模塊出現(xiàn)故障時，可及時切斷該模塊，不會影響整個系統(tǒng)的正常工作。運用本發(fā)明的控制方法可實現(xiàn)電池的在線維護，無需人工干預(yù)；還能避免電池長期工作于浮充狀態(tài)，有效地延長電池的使用壽命。本發(fā)明的有益效果還有1)綠色環(huán)保磷酸鐵理電池在生產(chǎn)環(huán)節(jié)、使用環(huán)節(jié)和報廢處理環(huán)節(jié)均不存在環(huán)境污染的問題。2)節(jié)省資源磷酸鐵理電池的體積小重量輕，與鉛酸電池相比，同等容量的電池，磷酸鐵鋰電池的體積只有鉛酸電池的三分之一，且重量只有鉛酸電池的一半。


圖1是本發(fā)明的變電站用直流電源系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的磷酸鐵鋰電池的儲能模塊冗余備份方法示意圖。圖3是本發(fā)明的磷酸鐵鋰電池儲能模塊示意圖。圖4是本發(fā)明的變電站用直流電源系統(tǒng)集中監(jiān)控模塊結(jié)構(gòu)圖。圖5是本發(fā)明的變電站用直流電源系統(tǒng)的智能控制方法的流程圖。
具體實施例方式以下通過具體實施方式
，結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。參見圖1，本實施例中，整個系統(tǒng)采用了集中管理分布式控制的思想，直流操作電源模塊、UPS電源模塊、逆變電源模塊、通信電源模塊和磷酸鐵鋰儲能模塊，通過CAN總線連接在集中監(jiān)控模塊上。磷酸鐵鋰儲能模塊通過第一繼電開關(guān)KMl連接在直流母線上；各電源模塊通過第二至第五繼電開關(guān)KM2 KM5連接在直流母線上，各個電源模塊都使用磷酸鐵鋰電池作為后備電池。直流電源系統(tǒng)中的每種模塊均可通過增加并聯(lián)到直流母線的模塊數(shù)量實現(xiàn)系統(tǒng)的冗余備份，如圖2所示，為磷酸鐵鋰儲能模塊冗余備份方法示意圖。與傳統(tǒng)的變電站直流電源系統(tǒng)所采用的雙獨立電源系統(tǒng)冗余備份相比，本電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的技術(shù)特點在于，每個模塊通過多個小容量子模塊并聯(lián)構(gòu)成，系統(tǒng)故障后只對產(chǎn)生故障的子模塊進行切除，并投入后備的子模塊，不會對其它正常的功能模塊產(chǎn)生影響，提高了系統(tǒng)的運行穩(wěn)定性和可靠性。同時，這些子模塊不會同時出現(xiàn)故障，因此冗余備份的子模塊數(shù)量可顯著減少，從而降低系統(tǒng)造價。本實施例中，集中監(jiān)控模塊采用嵌入式微控制器，集中監(jiān)控模塊集中采集來自各子電源模塊和電池管理系統(tǒng)的數(shù)據(jù)，并對整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)融合，判斷系統(tǒng)的工作狀況，若發(fā)現(xiàn)有異常工作情況，可通過控制繼電開關(guān)KMl KM5將故障模塊從直流母線上切除，保證整個系統(tǒng)的安全。參見圖3，本實施例中，磷酸鐵鋰電池儲能模塊由電池管理系統(tǒng)和磷酸鐵鋰電池組并聯(lián)組成。電池管理系統(tǒng)由液晶屏、主控模塊、采集/均衡模塊組成。磷酸鐵鋰電池管理系統(tǒng)直接與磷酸鐵鋰電池組相連，采集模塊采集單體電池的電壓和電池組的電壓、電流、溫度，主控模塊將采集的數(shù)據(jù)進行一些預(yù)定的算法處理，判斷出電池工作狀況，電池工作狀況通過電池管理系統(tǒng)上的液晶屏實時顯示，并通過CAN總線傳給集中監(jiān)控系統(tǒng)，集中監(jiān)控系統(tǒng)再控制充電機。參見圖4，本實施例中，變電站直流電源系統(tǒng)的集中監(jiān)控模塊由微控制器、存儲器、 智能變電站以太網(wǎng)通信接口、工控觸摸屏和多路CAN、RS485和GPRS或射頻無線接口組成。 微控制器通過CAN總線接口采集各個電源模塊、檢測設(shè)備和儲能設(shè)備的運行狀態(tài)信息，通過RS485接口采集系統(tǒng)外部連接設(shè)備的運行狀態(tài)，并將狀態(tài)信息保存在存儲器中。微控制器執(zhí)行系統(tǒng)級的智能控制算法，向各個子模塊發(fā)送控制指令，實現(xiàn)各個電源模塊、儲能模塊之間的協(xié)調(diào)控制。存儲器由RAM、ROM、Flash等存儲媒質(zhì)構(gòu)成。工控觸摸屏通過以太網(wǎng)或 RS485接口實現(xiàn)與微控制器的通信，并顯示由微控制器采集的系統(tǒng)運行狀態(tài)信息，包括各個模塊的運行電壓、電流、溫度、交流頻率、功率、故障狀態(tài)等；同時工控觸摸屏通過人機界面設(shè)定系統(tǒng)運行的參數(shù)，并保存在存儲器的Flash媒質(zhì)中。微控制器提供滿足IEC61850通信協(xié)議的以太網(wǎng)通信接口，實現(xiàn)智能變電站的遠程監(jiān)控。微控制器接收來自遠程監(jiān)控的指令后，對指令信息進行分析，并向?qū)?yīng)的系統(tǒng)模塊發(fā)送控制指令，實現(xiàn)目標控制。由GPRS或射頻無線單元構(gòu)成的通信接口向變電站內(nèi)的無線移動終端發(fā)送運行狀態(tài)信息。參見圖5，給出了變電站直流電源系統(tǒng)的智能控制方法的實施例。當集中監(jiān)控模塊監(jiān)測到電源系統(tǒng)供電故障時，電源系統(tǒng)工作在故障放電階段，磷酸鐵鋰電池組作為后備電池為電源系統(tǒng)供電。當電池持續(xù)放電，直至容量小于10%或者電池的電壓Ubat小于保護電壓 Umin，集中監(jiān)控模塊斷開繼電開關(guān)KM1，防止過放損壞磷酸鐵鋰電池。如果后備電池工作于正常狀態(tài)，則集中監(jiān)控模塊控制繼電器開關(guān)，投入冗余磷酸鐵鋰儲能模塊為電源系統(tǒng)供電。如果電源系統(tǒng)未出現(xiàn)供電故障，且監(jiān)測到電池達到自動維護的時間要求，集中監(jiān)控模塊對電池進行自動維護控制。集中監(jiān)控模塊監(jiān)測電池自動維護的標識位是否為1，即處于放電狀態(tài)，如果電池處于放電狀態(tài)，則監(jiān)測電池電壓Ubat是否高于設(shè)定的維護放電終止電壓隊，若滿足條件則通過電源系統(tǒng)負荷對電池進行深度放電。如果電池電壓低于放電終止電壓，則集中監(jiān)控模塊將電池的自動維護標識位置為0。如果監(jiān)測電池自動維護的標識位為 0，則集中監(jiān)控模塊對電池進行快速均充，直到電池的容量大于98%或電池電壓達到設(shè)定上限值Umax，之后將電池的自動維護標識位置位1，同時將自動維護計時器T清零。如果電源系統(tǒng)供電正常且無需對電池進行自動維護時，集中監(jiān)控模塊對電池進行淺充淺放控制，防止電池長期工作在浮充電狀態(tài)，從而提高電池的使用壽命和使用性能。如果監(jiān)測到電池容量大于90%，且充電標識位為0，集中監(jiān)控模塊通過監(jiān)測的負載電流數(shù)據(jù)控制調(diào)節(jié)充電機的輸出電流，使電池以小放電倍率放電，直到電池的容量小于90%。放電結(jié)束后，集中監(jiān)控模塊將電池的充電標識位置為1，同時控制充電機的輸出電流，以高充電倍率給磷酸鐵鋰電池充電，先以恒流方式充電，再以恒壓方式實現(xiàn)均充，直到電池的容量大于 98%，此時，電池的充電標識位被置為0。
權(quán)利要求
1.一種變電站用直流電源系統(tǒng)，包括直流操作電源模塊、UPS電源模塊、逆變電源模塊、通信電源模塊、磷酸鐵鋰儲能模塊和集中監(jiān)控模塊，其特征在于所述磷酸鐵鋰儲能模塊通過第一繼電開關(guān)KMl連接在直流母線上，所述直流操作電源模塊、UPS電源模塊、逆變電源模塊、通信電源模塊分別通過第二繼電開關(guān)KM2、第三繼電開關(guān)KM3、第四繼電開關(guān)KM4、第五繼電開關(guān)KM5連接在直流母線上，并共用磷酸鐵鋰儲能模塊；所述集中監(jiān)控模塊通過CAN通信總線與各個模塊實現(xiàn)信息通信，并通過直流母線供電； 直流電源系統(tǒng)中的每種模塊均可通過增加并聯(lián)到直流母線的模塊數(shù)量實現(xiàn)系統(tǒng)的冗余備份；所述磷酸鐵鋰儲能模塊是由磷酸鐵鋰電池組與電池管理系統(tǒng)并聯(lián)構(gòu)成，磷酸鐵鋰電池組是由多個磷酸鐵鋰電池先并后串組成的電池組。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站用直流電源系統(tǒng)，其特征在于，所述直流電源系統(tǒng)采用公共直流母線連接方式，各個模塊均可實現(xiàn)在線運行的即插即用，系統(tǒng)可自動切除存在故障的功能模塊，并在不影響系統(tǒng)正常運行的情況下對故障模塊進行在線更換。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站用直流電源系統(tǒng)，其特征在于，所述電池管理系統(tǒng)由液晶屏、主控模塊及多個采集/均衡模塊組成，電池管理系統(tǒng)直接與磷酸鐵鋰電池組相連， 采集模塊采集單體電池的電壓和電池組的電壓、電流及溫度信息，主控模塊將采集的數(shù)據(jù)進行一些預(yù)定的算法處理，判斷出電池工作狀況，電池工作狀況通過電池管理系統(tǒng)上的液晶屏實時顯示，并通過CAN總線傳給集中監(jiān)控系統(tǒng)，集中監(jiān)控系統(tǒng)再控制直流操作電源模塊的充電機。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的變電站用直流電源系統(tǒng)，其特征在于，所述集中監(jiān)控模塊，由微控制器、存儲器、智能變電站以太網(wǎng)通信接口、工控觸摸屏和多路CAN總線、RS485總線和無線通信總線組成，微控制器通過并行總線、SPI總線和I2C總線與存儲器實現(xiàn)互聯(lián)；工控觸摸屏通過以太網(wǎng)或CAN總線接口實現(xiàn)與微控制器的通信連接；微控制器通過以太網(wǎng)接口與變電站遠程監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)通信連接，并符合IEC61850通信規(guī)約；直流電源系統(tǒng)每種模塊的各個子模塊連接到一路CAN總線上；集中監(jiān)控模塊通過GPRS、CDMA、射頻或WIFI無線通信方式與變電站的無線移動終端實現(xiàn)信息互聯(lián)；微控制器通過RS485接口實現(xiàn)與外部設(shè)備的信息互聯(lián)；集中監(jiān)控模塊通過CAN總線收集每個模塊的狀態(tài)信息和工控觸摸屏設(shè)定的保護參數(shù)信息，并將其保存到存儲器中，集中監(jiān)控模塊根據(jù)負荷運行電流和設(shè)定的磷酸鐵鋰電池工作電流，采用智能控制方法計算出實時控制的充電機電流，并將控制指令發(fā)送至直流操作電源中的充電機模塊，從而實現(xiàn)磷酸鐵鋰電池的浮充管理。
5.一種變電站用直流電源系統(tǒng)的控制方法，采用如權(quán)利要求1所述的直流電源系統(tǒng)， 由集中監(jiān)控模塊實現(xiàn)淺充淺放控制方法、自動維護控制方法和故障放電控制方法，其特征在于集中監(jiān)控模塊根據(jù)系統(tǒng)運行狀態(tài)或者磷酸鐵鋰電池發(fā)送的指令請求判斷選擇是否采用磷酸鐵鋰電池的淺充淺放控制方法、自動維護控制方法或者故障放電控制方法中的一種，實現(xiàn)對電源系統(tǒng)的智能控制，具體步驟如下1)集中監(jiān)控模塊通過CAN總線獲取直流母線上各個模塊的運行狀態(tài)信息，并顯示在監(jiān)控面板上；2)如果監(jiān)測到供電故障，則通過集中監(jiān)控模塊執(zhí)行故障放電控制方法，故障放電控制方法的步驟如下首先判斷電池容量是否小于保護設(shè)定值或電池電壓是否小于保護設(shè)定值，如果沒達到保護設(shè)定值，電池執(zhí)行正常放電指令；如果達到了保護設(shè)定值，則指令與磷酸鐵鋰電池配接且控制磷酸鐵鋰電池工作的第一繼電開關(guān)KMl關(guān)斷，所述第一繼電開關(guān)關(guān)斷之后判斷后備電池是否工作正常，如果后備電池工作正常則合閘開通與后備電池相連接的繼電器開關(guān)，啟動后備電池供電；3)如果電源系統(tǒng)供電正常，則判斷電池是否達到自動維護周期，如果達到自動維護周期，則通過集中監(jiān)控模塊實施自動維護控制方法；4)如果電源系統(tǒng)供電正常，且磷酸鐵鋰電池無需自動維護，則通過集中監(jiān)控模塊實施淺充淺放控制方法。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變電站用直流電源系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述淺充淺放控制方法如下當集中監(jiān)控模塊通過CAN總線監(jiān)測到電源系統(tǒng)各個模塊工作在正常狀態(tài)，沒有達到電池自動維護的條件，且電池工作于可放電狀態(tài)，集中監(jiān)控模塊通過CAN總線向充電機發(fā)送控制指令，控制電池以小倍率電流放電，直到電池的容量小于設(shè)定的淺充淺放下限容量SOCmin ；之后電池工作于可充電狀態(tài)；當電池工作于可充電狀態(tài)，電源系統(tǒng)自動切換到高倍率電流充電狀態(tài)，實現(xiàn)電池的快速均充，該運行狀態(tài)一直持續(xù)到設(shè)定的淺充淺放上限容量SOCmax ；電源系統(tǒng)按上述模式如此循環(huán)往復(fù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變電站用直流電源系統(tǒng)的控制方法，其特征在于，所述自動維護控制方法如下1)電池放電當監(jiān)測到電源系統(tǒng)各個模塊工作在正常狀態(tài)，并且電池自動維護時間小于設(shè)定值，而且電池工作于自動維護放電狀態(tài)，監(jiān)控系統(tǒng)通過CAN總線控制充電機，調(diào)節(jié)輸出電流為零，電池以直流電源系統(tǒng)的正常負荷進行深度放電；2)電池終止放電當電池的輸出電壓Ubat小于電池的放電終止電壓^時，電池深度放電過程結(jié)束，其自動維護標識位設(shè)定到充電狀態(tài)；3)電池充電當自動維護標識位設(shè)定到充電狀態(tài)之后，集中監(jiān)控模塊控制充電機以設(shè)定的快充電流倍率對電池進行快速均充，直到電池的容量達到設(shè)定的淺充淺放上限容量 SOCmax或電壓幅值達到設(shè)定的充電最大電壓Umax，此時電池的自動維護標識位被設(shè)定為放電狀態(tài)，電池的維護計時時間清零；電源系統(tǒng)的自動維護控制按上述模式如此循環(huán)往復(fù)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種變電站用直流電源系統(tǒng)及其控制方法，系統(tǒng)包括集中監(jiān)控模塊、直流操作電源模塊、UPS電源模塊、逆變電源模塊、通信電源模塊和磷酸鐵鋰儲能模塊。直流電源系統(tǒng)的各個模塊通過繼電開關(guān)接入公共直流母線，并每種模塊采用多子模塊并聯(lián)到公共直流母線的方式實現(xiàn)冗余備份。直流電源系統(tǒng)的模塊都通過CAN通信總線與集中監(jiān)控模塊相連，集中監(jiān)控模塊收集每個模塊的運行狀態(tài)信息，并對系統(tǒng)的各個模塊進行統(tǒng)一管理，通過智能的協(xié)調(diào)控制對電池實現(xiàn)淺充淺放，并實現(xiàn)電池的在線自動維護。本發(fā)明的優(yōu)點系統(tǒng)可靠性高、抗沖擊負荷能力強、免維護、占地面積小、節(jié)能環(huán)保，智能協(xié)調(diào)控制方法提高了電池的使用壽命和性能。
文檔編號H02J7/34GK102270878SQ201110208988
公開日2011年12月7日 申請日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者劉亮, 劉飛, 張良華, 李愛魁 申請人:國網(wǎng)電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司