[發明專利]一種防止直流電源母線失壓的系統及其運行方法

在審

• 申請號: 201611074785.2
• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106602689A
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 楊愛晟;白更生;王卯生;郭偉;李策;孫凱;劉軍;王中杰;黃笑樂;魏勝琪;蔡文成
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網山西省電力公司晉中供電公司;石家莊奧耐電氣設備科技有限公司
• 主分類號: H02J7/34
• 分類號: H02J7/34
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙)14110
• 代理人: 趙科

技術領域

本發明涉及一種防止直流電源母線失壓的系統及其運行方法，屬于電力系統直流電源領域。

背景技術

發電廠或變電站直流系統，為信號設備、保護、自動裝置、事故照明、應急電源及斷路器分、合閘操作提供直流電源，是一個獨立的電源，它不受發電機、站用交流電及系統運行方式的影響，在正常運行時，充電裝置承擔經常負荷，同時向蓄電池組補充充電，以補充蓄電池的自放電，使蓄電池以滿容量的狀態處于備用，在外部交流電中斷的情況下，由后備電源即蓄電池組繼續向負載提供直流電源。

作為直流電源系統的核心部件，蓄電池組大多采用多節單體蓄電池串聯的形式，隨著蓄電池運行時間的不斷加長，以及溫度、濕度等環境的影響，蓄電池組中各單體蓄電池的性能也在不斷變化，其中會導致部分蓄電池內阻增大、容量下降或其他的故障，在需要直流系統向負載提供電源的時刻，由于一節或幾節單體蓄電池的故障使得整組蓄電池無法輸出，造成直流母線失壓，從而造成保護設備或控制設備無法正常工作。

以下列舉幾例典型事故：

1)2013年，南方某220kV變電站110kV兩段母線相繼三相故障，該110kV母差出口，跳開了5臺110kV開關，由于變電站直流系統異常，站內其他斷路器無法正常跳閘，越級至上級電源線路跳閘，導致變電站全站失壓。其原因在于：220kV變電站110kV母線發生三相故障后，10kV電壓下降，直流充電機退出運行，110kV母線保護動作，但因蓄電池組某一節發生虛斷，使得直流電源不穩定，當事故發生需要蓄電池向外放電時，蓄電池組無法輸出電壓，造成全站多個110kV斷路器未跳開。

2)2013年，西北區域某電力公司發生由于交流側故障導致站用交流電源失壓，此前蓄電池組已斷路而未發現及處理，從而造成直流母線失壓，保護電器未動作，造成燒毀主變2臺。

3)2015年，華北區域某電力公司由于35kV二段母線失電，2#站變失電，3#站變不能投入，全站交流電源失電，事后檢查原因為1#蓄電池組73#電池內部開路，導致直流一段母線失電，用2#蓄電池組帶全站直流負荷后，2#蓄電池組44#蓄電池內部又發生開路，全站直流母線失壓。

由于事故影響較大，相關單位及廠家做了一些工作來避免此類事故的發生。專利201310668765.8提供了一種“串聯蓄電池組的充放電補償系統”，通過給每節單體蓄電池設置充電器來實現對單體蓄電池故障的補償；專利201010598584.9提供了一種“基于蓄電池并聯的直流電源系統”，通過設置的變換器將多組電池并聯起來，當發生一個或多個電池故障時，未故障的蓄電池仍能為直流母線提供電源；專利201410316418.3提供了一種“蓄電池組自動無隙旁接系統”，在每節單體蓄電池上設置監測管理單元和跨接單元，當檢測到單體蓄電池產生故障時，自動跨接過該節電池，實現了無故障單體電池組成的電池組可以持續提供電源的要求。

上述技術雖在一定程度上解決了單節電池故障時造成的母線失壓，但均存在實現機理繁瑣、成本高等缺點。

發明內容

本發明的目的是提供一種防止直流電源母線失壓的系統及其運行方法，運行在含有蓄電池組(X)且蓄電池組(X)含有m節串聯的單體蓄電池的直流電源系統中，通過對母線電壓及電壓變化率的判斷，自動補償對直流母線的供電補給，從而避免母線失壓。

本發明的技術解決方案為：

一種防止直流電源母線失壓的系統，運行在含有蓄電池組(BT)且蓄電池組(BT)含有m節串聯的單體蓄電池的直流電源系統中，包括至少一個智能檢測模塊(J)和一個或多個DC/DC模塊(M)，其特征在于：智能檢測模塊(J)包括母線電壓采集電路單元(JY)、控制輸出電路單元(JS)和智能判斷電路單元(JP)，其中的母線電壓采集電路單元(JY)接至直流電源母線，可以檢測直流電源母線的電壓；DC/DC模塊(M)具有輸入和輸出接口，如果設置一個DC/DC模塊(M)，則還需設置至少一個獨立蓄電池組(BT1),DC/DC模塊(M)的輸入接口接至蓄電池組(BT1)的兩端，其輸出接口接至直流母線；如果設置多個DC/DC模塊(M)，DC/DC模塊(M)的輸入接口可以接至直流電源系統蓄電池組(BT)某連續的若干節單體蓄電池的兩端，也可以接至設置的多個獨立蓄電池組(BTn)的兩端，或者上述兩種模式的混合，其輸出接口接至直流母線。