本發(fā)明涉及變電站直流系統(tǒng)的技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及一種變電站備用直流系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

蓄電池單體在出廠時無法保證每個單體參數(shù)均一致；供電企業(yè)在進(jìn)行采購時，亦以單體參數(shù)誤差在一定數(shù)值以內(nèi)作為驗收標(biāo)準(zhǔn)。組建站用直流蓄電池系統(tǒng)時候，需要要求蓄電池容量、端電壓等參數(shù)完全一致，要求蓄電池內(nèi)阻誤差在5%以內(nèi)，實際操作中往往要求蓄電池為同一批次的產(chǎn)品。這極大地束縛了后續(xù)蓄電池單體劣化后的備品更換。

變電站站用蓄電池或通信用蓄電池均是將若干蓄電池單體串聯(lián)成組，通過基于高頻開關(guān)的直流充電機直接對整組蓄電池進(jìn)行充放電控制，并通過蓄電池狀態(tài)巡檢儀對每組蓄電池的端電壓、溫度等參數(shù)進(jìn)行測量和監(jiān)視。

供電企業(yè)的蓄電池系統(tǒng)具有一定數(shù)量的就地備用單體。如，某個變電站站用直流采用110v電壓等級，故此其蓄電池系統(tǒng)采用52組蓄電池串聯(lián)，同時準(zhǔn)備2個就地備用單體蓄電池。

因此，本發(fā)明獨開思路，發(fā)明了一種有別于傳統(tǒng)蓄電池單體運行方式的變電站直流供電系統(tǒng)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

供電企業(yè)現(xiàn)有的將整組蓄電池以整組控制的充放電運行方式下，蓄電池在浮充電時將無可避免地存在這種現(xiàn)象（供電企業(yè)的蓄電池99%以上的工作時間均處于浮充狀態(tài)）：大部分單體處在浮充狀態(tài)，而某個單體處在過充狀態(tài)，某個單體處在欠充狀態(tài)。而這種現(xiàn)象亦會無可避免地導(dǎo)致蓄電池組的電池容量降低，降低蓄電池使用壽命，甚至?xí)?dǎo)致核容試驗不合格（實際容量<80%*額定容量時即判斷為核容不合格，此時需要對蓄電池進(jìn)行更換）。

本發(fā)明將蓄電池單體進(jìn)行并聯(lián)，并且通過各傳感器的電氣信息輸入至控制系統(tǒng)，由控制系統(tǒng)控制并聯(lián)的蓄電池單體中的某一個或某幾個向直流母線供電。

蓄電池單體經(jīng)過電能質(zhì)量維持裝置向直流母線供電。電能質(zhì)量維持裝置可簡化地表示為由直流變壓器（如dc/dc電路模塊或其他）和電壓保持器（如磁懸浮飛輪儲能裝置、超級電容陣列等等）組成。這是一種可用于代替現(xiàn)有的蓄電池單體串聯(lián)供電的直流系統(tǒng)。

基于該技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種變電站備用直流系統(tǒng)，具體技術(shù)方案如下。

一種變電站備用直流系統(tǒng)，包括：電能質(zhì)量維持裝置、多個蓄電池、控制模塊；每個蓄電池之間并聯(lián)，且都能為直流母線連接進(jìn)行供電，控制模塊控制并聯(lián)的蓄電池單體中的一個或多個向直流母線供電；當(dāng)其中一個向所述直流母線供電的蓄電池的端電壓低于預(yù)設(shè)閾值時，控制模塊斷開所述高于預(yù)設(shè)閾值的蓄電池與所述直流母線之間的連接，并令另一個端電壓滿足要求的蓄電池單體與直流母線連接，進(jìn)行放電供能。

進(jìn)一步，所述電能質(zhì)量維持裝置包括：直流變壓器和電壓保持器。

進(jìn)一步，所述直流變壓器是dc/dc電路模塊。

進(jìn)一步，所述電壓保持器是磁懸浮飛輪儲能裝置和/或超級電容陣列。

電壓保持器（如磁懸浮飛輪儲能裝置、超級電容陣列等等）反應(yīng)靈敏，可保證供給的電能質(zhì)量，可容忍dc帶來的紋波噪音及其短時中斷。直流變壓器（如dc/dc電路模塊或其他）用于保證并聯(lián)的蓄電池的端電壓均變?yōu)橹绷髂妇€所需的電壓。

進(jìn)一步，所述多個蓄電池是鉛酸電池，鋰電池、磷酸電池中的一種或多種。這樣可以適應(yīng)各種電動勢的蓄電池，也可以適應(yīng)各種劣化程度不一的蓄電池。他們可以同時通過可控開關(guān)并聯(lián)與控制器，等待與母線連接供電。

進(jìn)一步，所述閾值通過感應(yīng)蓄電池的電動勢而進(jìn)行判斷蓄電池的種類，進(jìn)而自適應(yīng)地選擇閾值的設(shè)值。

進(jìn)一步，所述控制模塊包括電壓傳感電路，所述電壓傳感電路用于檢測正在向所述直流母線供電的蓄電池的端電壓。

進(jìn)一步，所述的電壓傳感電路是靜態(tài)同步補償電路、同步信號發(fā)生電路或磁補償霍爾采樣電路。

進(jìn)一步，所述控制模塊包括多個開關(guān)，一個開關(guān)控制一個蓄電池與發(fā)電裝置之間連接的開斷。

進(jìn)一步，所述的開關(guān)是大功率cmos開關(guān)和/或igbt開關(guān)。

進(jìn)一步，所述控制模塊包括電流傳感電路表，所述電流傳感電路表用于檢測正在向所述直流母線供電的蓄電池的總電流。

進(jìn)一步，所述的電流傳感電路可使用靜態(tài)同步補償電路、同步信號發(fā)生電路或磁補償霍爾采樣電路。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果是：

1.本發(fā)明可直接在電池兩端接線，進(jìn)行供能，使用方便；

2.最大限度使用蓄電池容量和使用壽命；

3.蓄電池個數(shù)n不受控制；蓄電池的電動勢不做限制，可同時將鉛酸，鋰電池、磷酸電池及其他電池接入系統(tǒng)；也可將劣化程度不一的蓄電池接入系統(tǒng)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的變電站備用直流系統(tǒng)的示意圖。

附圖標(biāo)記說明：1—磁懸浮飛輪儲能裝置，2—dc斬波裝置，3—電流傳感電路，4—電壓傳感電路，5—蓄電池1，6—蓄電池2，7—蓄電池n，8—開關(guān)，9—控制器。

具體實施方式

附圖僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制；為了更好說明本實施例，附圖某些部件會有省略、放大或縮小，并不代表實際產(chǎn)品的尺寸；對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，附圖中某些公知結(jié)構(gòu)及其說明可能省略是可以理解的。附圖中描述位置關(guān)系僅用于示例性說明，不能理解為對本專利的限制。

請參照圖1，本發(fā)明提供一種變電站備用直流系統(tǒng)，包括由磁懸浮飛輪儲能裝置1和dc斬波裝置2構(gòu)成的電能質(zhì)量維持裝置，多個被編號為1~n的蓄電池，由電壓傳感電路4、電流傳感電路3、控制器9和多個開關(guān)8構(gòu)成的控制模塊。

直流母線與磁懸浮飛輪儲能裝置1的輸入端連接，磁懸浮飛輪儲能裝置1的輸出端與dc斬波裝置2的輸入端連接。dc斬波裝置2與蓄電池連接，每個蓄電池之間并聯(lián)。每個蓄電池的并聯(lián)分路上都設(shè)有一個開關(guān)8。蓄電池并聯(lián)的總路上設(shè)有電流傳感電路3。電壓傳感電路4與蓄電池并聯(lián)?？刂破?分別與電流傳感電路3、電壓傳感電路4、每個開關(guān)8連接。

變電站站用直流系統(tǒng)正常工作時，本發(fā)明所述的系統(tǒng)應(yīng)為零功率輸出。此時電能質(zhì)量保持裝置是空載與直流母線上，如電能質(zhì)量保持裝置選擇飛輪，則飛輪將保持轉(zhuǎn)速ω；如選擇電容，則電容保持電壓為一定值u。

變電站站用直流系統(tǒng)因故失電，則本裝置應(yīng)能迅速反應(yīng)，對直流母線進(jìn)行供電。此時，因為有功率輸出，如電能質(zhì)量保持裝置選擇飛輪，則飛輪的轉(zhuǎn)速ω將減小。裝置將設(shè)定一個小于1的常數(shù)，比如η是0.98，這樣可以避免飛輪因為機械等固有損耗而頻繁啟動。當(dāng)飛輪轉(zhuǎn)速降為η*ω時，電能質(zhì)量保持裝置應(yīng)該喚醒控制裝置選擇蓄電池單體通過電能質(zhì)量保持裝置向直流母線供電。

由dc斬波裝置2檢測磁懸浮飛輪儲能裝置1，飛輪減速為0.98ω時，dc開始工作，通過控制器有策略地將1~n給予開關(guān)導(dǎo)通，當(dāng)控制器檢測電壓傳感電路4低于1~1.1倍、優(yōu)選1.05倍截止電壓時。給予下一編號開關(guān)導(dǎo)通。蓄電池個數(shù)n不受控制；蓄電池的電動勢不做限制，可同時將鉛酸，鋰電池、磷酸電池及其他電池接入系統(tǒng)；也可將劣化程度不一的蓄電池接入系統(tǒng)。

檢測到直流母線有外電源供電時，本發(fā)明的裝置停止工作，飛輪恢復(fù)轉(zhuǎn)速ω空轉(zhuǎn)。

截止電壓的閾值是的確定：1、保護(hù)如鉛酸蓄電池在放電時候不必放至截止電壓而導(dǎo)致蓄電池單次深度放電而導(dǎo)致的蓄電池劣化。2、保護(hù)如鎳氫蓄電池等具有記憶效益的蓄電池可放電至接近截止電壓，最大限度地利用其單體容量。例如，閾值可人工設(shè)置為截止電壓的固定倍數(shù)或截止電壓、環(huán)境溫度等的函數(shù)式，或者可設(shè)置閾值通過感應(yīng)蓄電池的電動勢而進(jìn)行判斷蓄電池的種類，進(jìn)而自適應(yīng)地選擇閾值的設(shè)值。

顯然，本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。