[發明專利]低溫環境下的具備后備電源系統的配電自動化終端

在審

• 申請號: 201410408046.7
• 申請日: 2014-08-19
• 公開（公告）號: CN104201773A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 張喜林;楊松;夏燕東;淦克亮;班偉;張志華;孫建東;蘆城
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網吉林省電力有限公司長春供電公司;國電南瑞科技股份有限公司
• 主分類號: H02J13/00
• 分類號: H02J13/00;H02M3/335;H02J9/06
• 代理公司: 吉林長春新紀元專利代理有限責任公司 22100
• 代理人: 王薇

技術領域

本發明涉及一種低溫環境下的具備后備電源系統的配電自動化終端，屬于電力系統及其自動化領域。?

背景技術

配電自動化建設是未來智能電網發展的必然趨勢。在配電自動化系統中，大多數終端核心單元在常溫下都能正常工作，滿足配電終端在智能電網建設中的各項技術指標。但是，在高寒地區低溫環境下，往往會出現無法正常啟動的現象，嚴重影響配電自動化系統在高緯度地區的推廣與建設。于是，自然就產生了對抗低溫能力強，低溫環境能正常直接冷啟動的新型配電終端核心單元的迫切需求。?

由于在配電自動系統中，大多數終端都是分散安裝，沒有專門的直流屏柜供電。因此，如柱上開關、環網柜、開閉所等處安裝的配電自動化終端必須配有后備電源。目前常用的配電終端后備電源大多采用鉛酸蓄電池供電。常溫下工作正常，儲能量大，能滿足多次跳合閘操作的技術指標。但存在工作壽命短，在低溫下不能正常供電的缺點，嚴重影響了配電自動化系統的大規模建設。配電自動化終端在北方等高寒地區設備核心單元無法正常啟動導致配電網絡出現大規模終端掉線的狀況時有發生。目前智能配電終端核心單元和后備電源系統在低溫環境無法正常直接冷啟動導致配電終端和配電網絡無法正常運行的問題。?

發明內容

本發明的目的在于提供一種低溫環境下的具備后備電源系統的配電自動化終端。配電自動化終端核心單元選取抗低溫能力強的工業級核心單元處理芯片，使該終端能夠在－40°C低溫環境下直接冷啟動。配電終端后備電源采用硅能蓄電池，硅能蓄電池具有循環壽命長，高低溫性能好，?低溫下容量高，在環境-40°C條件下，容量仍可保持在80％以上；在-40℃至＋70℃?范圍內可正常工作，將二者統一成套形成具備后備電源的配電自動化終端，使其具備溫度補償的功能，即能在-50℃至＋70℃范圍內正常工作。?

本發明的技術方案是這樣實現的：一種低溫環境下的具備后備電源系統的配電自動化終端，由溫度采集模塊和電源控制模塊組成，其特征在于：電源控制模塊為高效抗低溫電源模塊其電源轉5V/DC裝置CPU供電；配電自動化終端核心單元采用雙CPU設計，兩塊CPU芯片BF518和BF533均為工業級芯片，兩塊CPU芯片嵌入工業級設計電路中，溫度采集模塊中的R11、R12、R13和PT100?組成傳感器測量電橋，電橋輸入端通過TL431穩壓；調整橋臂電阻R13，改變輸入到運放的差分電壓信號大小，用于調零；電橋輸出端設計了兩級放大電路，集成運算放大器采用LM358；電源控制模塊中，輸入電壓V_in首先經EMI濾波電路濾除EMI干擾并對交流輸入整流，得到穩定的直流輸入電壓V_dc，RCD箝位電路位于變壓器初級側，用來抑制漏感能量所激發的尖峰；電源控制模塊電路輸出接閉環負反饋，輸出電壓V_out經分壓得到反饋電壓V_fb，V_fb與溫度采集電路輸出的采樣電壓V_o1經差值放大器EA輸出調制電壓V_c，V_c通過光耦后，經PWM脈寬調制器（LD7575）控制MOS管（Q₁）的導通時間t_on，從而控制輸出電壓V_out。?

本發明的積極效果是針對配電自動化終端在北方等高寒地區設備后備電源系統無法正常啟動導致配電網絡出現斷電后，后備電源無法供應情況，其蓄電池采用乳體硅能蓄電池，用乳體電解液代替硫酸電解液，電解質采用了新型的復合硅鹽，使電池的低溫性能得到了極大改善，從而保證蓄電池在－40°C時，容量仍能保持在80%以上，同時在－40°C至＋60°C度的戶外環境中工作，使用壽命不小于5年，該后備電源主要應用于配電自動化系統中。?

附圖說明

圖1是可以在－40°C直接冷啟動的配電自動化終端核心單元電源部分設計原理圖。?

圖2是可以在－40°C直接冷啟動的配電自動化終端核心單元CPU部分設計原理圖。?

圖3是可以在－40°C直接冷啟動的配電自動化終端核心單元工作原理圖。?

圖4是可以在－40°C環境下直接應用的智能配電終端后備電源系統?

的電源控制模塊部分引腳圖。

圖5是可以在－40°C環境下直接應用的智能配電終端后備電源系統?

的工作原理圖。

圖6是可以在－40°C環境下直接應用的智能配電終端后備電源系統?

的蓄電池－40°C充放電實驗曲線圖。