基于车载邱健蓄电池的变电站应急直流电源

摘要：提出了一种根据车载蓄电池的、由逆变器和可调电源组成的变电站应急直流电源计划，处理了110kV及35kV变电站中直流蓄电池退出运转且直流充电机因各种原因也退出运转时，全站面临停电的问题。

关键词：车载蓄电池；逆变器；直流电源

Abstract

AschemeofemergencyDCpowersupplyfortransformersubstationbasedonvehiclebattery，whichiscomposedofinverterandadjustablepowersupply，isproposed.Theproblemofpowerfailurefacedbythewholesubstationin110kVand35kVtransformersubstationsissolvedwhenthebatteryisdischarged.

Keywords：Vehiclebattery，Inverter，DCPowerSupply

1导言

为确保站用直流蓄电池的运转状况正常，作业人员需求按规定周期对直流蓄电池进行全容量核对性充放电实验。在进行充放电实验前需求将直流蓄电池退出运转。现在部分110kV变电站以及35kV变电站、10kV配电房只是配置了一套直流蓄电池，不满意直流电源N-1的要求。尤其当进行直流蓄电池充放电实验时，唯一的一套直流蓄电池也被退出运转，站内保护、测控等设备就只是靠直流充电机维持直流供电。此时若由于外部进线毛病或者站用变压器毛病等原因导致站内沟通失压，则会导致直流充电机停止作业，进而导致全站直流电源消失，保护、测控等设备退出运转。全站设备无保护运转对电网安稳损害极大，绝不允许。

针对直流充放电实验时直流蓄电池退出运转的问题，现在通行的处理办法是集结备用蓄电池至作业现场，作为直流电源备用。这种办法的缺陷是：备用蓄电池体积大，分量大，搬运安装不方便，需耗费大量人力。别的，备用蓄电池在不用时需求维持充电状态，以保证其牢靠运转值班，导致对备用蓄电池的保护作业量较大。别的，特殊状况也能够集结应急发电车至作业现场作为沟通备用。由于发电车的吨位大，运用本钱高，且只能继续发电4小时就需求停机1小时，使得这种办法耗费大量人力物力，不能大规模推广。

根据车载蓄电池的、由逆变器和可调电源组成的变电站应急直流电源计划，就是在直流蓄电池退出运转且直流充电机因各种原因也退出运转时，接入变电站直流电源体系母线，保证全站的供电。这个计划克服了上述的缺陷。该体系能够主动检测直流母线状态而做到主动投入，投入时刻快，使全站失电形成的影响小；体系能够继续供电，防止中途停机；体系也能够多台并联运用，极大扩展了体系的适用范围；此外，体系还具有分量轻，携带方便等优点。这些优点使该计划特别合适直流应急电源需求场合，具有宽广的使用前景。

2应急直流电源体系结构

本体系的根本框图如图1所示，体系由DC/AC逆变器、AC/DC直流电源、检测与操控等三个模块组成。

图1体系的根本结构

DC/AC逆变器将12V直流转为220V沟通，既能够给AC/DC直流电源供电，也能够对外供给220VAC的应急沟通电源。AC/DC直流电源是一个输出可调的直流电源，以习惯不同变电站的蓄电池直流母线电压。检测与操控模块负责检测直流模型电压和三相380V沟通电压。

该体系的作业原理如下：

（1）该应急直流电源体系接入直流母线今后，当检测到直流母线失压（失压定值能够设置），即变电站直流蓄电池退出运转且直流充电机因各种原因也退出运转时，该体系主动投入到直流体系带直流母线负荷。

（2）在该应急直流电源体系主动投入今后，检测三相沟通电源同时来电（沟通来电定值可设定）时，该体系具有手动/主动停止输出：当挑选为手动时，体系检测到沟通来电今后体系供给声光报警功用，提示运用者手动切除输出。当挑选主动的时候，体系检测到沟通来电今后主动切除输出。

3详细设计

3.1DC/AC逆变器

本体系DC/AC逆变器是将车载蓄电池的12V直流电压逆变为沟通220V/50Hz的电压，选用的是正弦脉宽调制逆变电路计划，如图2，该电路由12V直流输入以及输入过压保护电路、输入欠压保护电路、过热保护电路、输出过压保护电路、输出过流保护电路、PWM全桥逆变电路I、阻隔升压与整流滤波电路、PWM全桥逆变电路II、输出滤波电路等组成。

图2DC/AC逆变器电路框图

本计划是选用了比较典型的逆变电路的改换方式，把直流12V电压改换成220V的沟通电压，即榜首级选用直流/直流改换电路，经过脉宽调制（PWM）全桥逆变1、高频变压器阻隔和整流滤波后把直流低压升压变成直流高压，再经过第二级直流/沟通改换电路，经过对脉宽调制对全桥逆变2的各个桥臂MOS管通断的操控，把高压直流逆变为沟通电压，然后经过滤波电路，滤出我们所需求的50Hz的频率沟通电压，从而完结12V直流电压逆变成220V/50Hz的沟通电压。

3.2AC/DC直流电源

本体系AC/DC直流电源是将沟通220V/50Hz的电压改换为0-240VDC的直流电压，选用的是单相PFC和脉宽调制全桥逆变电路计划，如图3，该电路由单相PFC电路、输入过压过热保护电路、输入欠压保护电路、输出过压过热保护电路、输出过流保护电路、PWM全桥逆变电路、阻隔变压器与整流滤波电路等组成。

图3AC/DC直流电源电路框图

本计划是选用了比较典型的AC/DC直流电源拓扑，即榜首级选用单相PFC电路，把沟通变成直流，再经过第二级直流/沟通改换电路，经过脉宽调制（PWM）全桥逆变、高频变压器阻隔和整流滤波后把直流变为所需的可调直流电压。

3.3检测和操控模块

本体系检测和操控模块主要检测变电站蓄电池母线电压、三相沟通电源，操控相关的AC/DC直流电源，如图4：

图4检测和操控模块框图

检测和操控模块由一款单片机和母线电压检测电路、三相沟通电源检测电路、声光报警与数值显示电路、手动/主动开关电路、定值设置电路等外围电路组成。当单片机检测到直流母线电压失压时（失压定值能够设置），即变电站直流蓄电池退出运转且直流充电机因各种原因也退出运转时，该单片机操控AC/DC电源主动投入到直流体系带直流母线负荷。当单片机检测三相沟通电源来电（沟通来电定值可设定）时，单片机检测手动/主动开关状态，当为手动时，供给声光报警功用，提示运用者手动切除输出。当为主动状态时，体系主动切除输出。

4体系性能参数

体系的性能参数如下：

输入电压：DC12V-14V

输入电流：每路120A，两路

输出电压：DC0-240V，可调，可并联

输出电流：DC0-10A

分量：小于10Kg

输入输出阻隔耐压：2000Vrms

输出对地耐压：2000Vrms

输入对地耐压：1000Vrms

检测失电到主动投入时刻：小于200ms

5体系功用特色

根据车载蓄电池的、由逆变器和可调电源组成的变电站应急直流电源计划，具有以下功用特色：

（1）实用性：体系12V电源来自于工程轿车的发电机和12V蓄电池，能源来历广泛。体系在220V输出下，能够负载7A负荷，满意一般110kV及以下变电站正常负荷需求。在毛病跳闸时，利用轿车12V的蓄电池的输出，能够短时负载30A以上直流负荷，足以应对开关分合闸负荷变动的冲击。

（2）灵活性：既能够供给220V沟通电，又能够供给可调的直流电，且设备直流输出能够并联运用，满意更大负荷需求。

（3）主动化：主动检测直流母线电压，主动检测三相沟通电源，并做出合理的投入与切除。

（4）安全性：DC/AC逆变器、AC/DC直流电源的输入输出彼此阻隔，使体系具有很高安全性。

（5）投入时刻快：设备从检测到体系失压到主动投入的时刻不超越200ms，使得全站失电形成的影响小。

（6）继续供电时刻长：比较于应急发电车只能继续发电4小时就需求停机1小时的状况，本电源设备能够长时刻不间断作业。

（7）免保护：与现在笨重、安装不变、需求长时间充电保护备用蓄电池的办法比较，本设备具有免保护的特色。

（8）分量轻，运用本钱低：与现有的应急发电车、备用蓄电池等办法比较，本设备分量轻，只要10公斤，每小时耗油量不超越1.5L，本钱不超越15元，运用本钱低。

6定论

本文介绍的体系是一个比较实用的根据车载蓄电池的、由逆变器和可调电源组成的变电站应急直流电源，它以工程轿车发电机及其12V蓄电池为根底，完成了12V转沟通220V的逆变电源，同时也完成了可调的直流电源，并具有主动检测直流母线电压和三相沟通电源，主动投入和切除功用，有效处理了110kV及35kV变电站中直流蓄电池退出运转且直流充电机因各种原因也退出运转时，全站直流失压的问题。该计划特别合适直流应急电源需求场合，具有宽广的使用前景。