一种带备用电池的直流供电系统及主备自动切换方法与流程

本发明涉及电源系统，具体涉及一种带备用电池的直流供电系统及主备自动切换方法。

背景技术：

1、发电厂的机组紧急停机回路、继电保护装置、高压断路器分合闸机构、重要测控仪表、机组辅助控制柜均依靠直流蓄电池作为事故备用电源。厂区内直流负载分为两类常用规格，220v直流多用于高压开关分合闸驱动、机组紧急跳闸保护回路，110v直流多用于测控保护装置、柜内二次仪表、远程信号采集模块。现有常规蓄电池组仅能单一电压输出，若要同时适配两类设备，需要分别配置两套独立蓄电池组，不仅占用大量配电室柜体空间，设备采购、定期维护成本大幅增加。

2、同时蓄电池常年处于浮充待机状态，充电电源会干扰内阻与电量采样，想要精准评估电池健康度往往需要停机离线检测，检测期间直流备用保障能力下降。传统电源投切依靠人工就地操作，运维操作繁琐。同时切换存在延时，极易造成保护装置短时失电。

技术实现思路

1、为克服现有技术中的上述不足，本发明提供一种精简硬件配置，降低设备投入与运维成本；依托控制单元实现蓄电池在线健康检测与主备电源自动切换，保障电厂直流关键回路供电连续稳定的带备用电池的直流供电系统及主备自动切换方法。

2、本发明的技术方案一方面为：

3、一种带备用电池的直流供电系统，包括若干主蓄电池组、备用蓄电池组、充电模块、电量检测模块、检测选通开关、联锁开关组件以及控制单元；

4、所述主蓄电池组与所述备用蓄电池组均由多节蓄电池串联构成，且各类蓄电池均设有中间抽头，以形成多档位电压输出；

5、所述充电模块，用于对所述主蓄电池组与所述备用蓄电池组进行常态浮充供电；

6、各类蓄电池组的各档位电压通过所述检测选通开关接入所述电量检测模块，所述电量检测模块用于测量各档位输出下所对应的蓄电池分组的电量及健康状态；

7、各类蓄电池组的电压输出支路通过所述联锁开关组件接入对应负载母线；

8、所述控制单元用于控制所述充电模块的开闭、电量测量的时序选通，以及主备供电的切换。

9、优选的是，所述主蓄电池组与所述备用蓄电池组均通过所述中间抽头分隔形成总输出段和分压输出段，不同输出段对应输出不同等级电压，以适配各所述负载母线的多元供电需求。

10、在上述任一方案中优选的是，所述电量检测模块配置有共用检测负载，所述控制单元通过所述检测选通开关分时选通不同蓄电池的电压输出回路，使待测蓄电池接入所述共用检测负载，并依据负载投切前后的电压参数和电流参数计算内阻，实现电量及健康状态的评估。

11、在上述任一方案中优选的是，所述主蓄电池组的进线开关与所述备用蓄电池组的支路开关之间设置有电气联锁结构。

12、在上述任一方案中优选的是，所述联锁开关组件采用继电器，所述继电器受控于所述控制单元。

13、在上述任一方案中优选的是，所述备用蓄电池组的各电压输出支路均串联有限流保护元件及单向导通器件，电流仅由所述备用蓄电池组单向流向所述负载母线。

14、在上述任一方案中优选的是，所述控制单元按照预设周期控制所述充电模块停止工作，以解除所述主蓄电池组与所述备用蓄电池组的长期浮充状态。

15、本发明的技术方案另一方面为：

16、一种直流供电主备自动切换方法，应用于上述任一项所述的带备用电池的直流供电系统，包括以下步骤：

17、s1、在预设检测周期内，控制单元先关停充电模块，解除蓄电池的浮充供电状态；

18、s2、通过电量检测模块持续监测各主蓄电池组的内阻、电量及负载母线电压状态；

19、s3、当所述主蓄电池组供电异常或工况不达标时，控制联锁开关组件联锁动作，自动接入备用蓄电池组对应档位电压，以完成替补供电。

20、优选的是，进行主备电源切换时，所述控制单元控制所述联锁开关执行重叠时序控制：先闭合备用侧开关，延时后再断开主供电侧开关，以使两路电源短时并联，避免后端负载瞬时失电。

21、在上述任一方案中优选的是，在系统常态运行期间，周期性关停所述充电模块以解除所述蓄电池的浮充，并且定期执行所述蓄电池的小电流活化放电，养护结束后恢复所述蓄电池的浮充待机模式。

22、本发明的带备用电池的直流供电系统及主备自动切换方法，在蓄电池组设置中间抽头形成多电压输出，一套备用蓄电池便可适配不同用电回路，无需为各路主电源单独配备备用电池，以此减少电池柜体与配套硬件，直接缩减采购与运维开销；同时依靠控制单元统筹管控充电模块、检测选通开关以及联锁开关组件。检测周期到来时先关停充电模块解除浮充干扰，再通过检测选通开关配合电量检测模块，精准测得蓄电池真实电量与健康状态；一旦监测判定主蓄电池供电工况异常，控制单元即刻驱动联锁开关完成主备电源投切，无需人工现场操作，既实现电池状态提前排查，又保证后端负载不会断电，有效提升整套直流供电系统的运行可靠性。

1.一种带备用电池的直流供电系统，其特征在于，包括若干主蓄电池组、备用蓄电池组、充电模块、电量检测模块、检测选通开关、联锁开关组件以及控制单元；

2.根据权利要求1所述的带备用电池的直流供电系统，其特征在于，所述主蓄电池组与所述备用蓄电池组均通过所述中间抽头分隔形成总输出段和分压输出段，不同输出段对应输出不同等级电压，以适配各所述负载母线的多元供电需求。

3.根据权利要求1所述的带备用电池的直流供电系统，其特征在于，所述电量检测模块配置有共用检测负载，所述控制单元通过所述检测选通开关分时选通不同蓄电池的电压输出回路，使待测蓄电池接入所述共用检测负载，并依据负载投切前后的电压参数和电流参数计算内阻，实现电量及健康状态的评估。

4.根据权利要求1所述的带备用电池的直流供电系统，其特征在于，所述主蓄电池组的进线开关与所述备用蓄电池组的支路开关之间设置有电气联锁结构。

5.根据权利要求4所述的带备用电池的直流供电系统，其特征在于，所述联锁开关组件采用继电器，所述继电器受控于所述控制单元。

6.根据权利要求1所述的带备用电池的直流供电系统，其特征在于，所述备用蓄电池组的各电压输出支路均串联有限流保护元件及单向导通器件，电流仅由所述备用蓄电池组单向流向所述负载母线。

7.根据权利要求1所述的带备用电池的直流供电系统，其特征在于，所述控制单元按照预设周期控制所述充电模块停止工作，以解除所述主蓄电池组与所述备用蓄电池组的长期浮充状态。

8.一种直流供电主备自动切换方法，应用于权利要求1至7任一项所述的系统，其特征在于，包括以下步骤：

9.根据权利要求8所述的直流供电主备自动切换方法，其特征在于，进行主备电源切换时，所述控制单元控制所述联锁开关执行重叠时序控制：先闭合备用侧开关，延时后再断开主供电侧开关，以使两路电源短时并联，避免后端负载瞬时失电。

10.根据权利要求8所述的直流供电主备自动切换方法，其特征在于，在系统常态运行期间，周期性关停所述充电模块以解除所述蓄电池的浮充，并且定期执行所述蓄电池的小电流活化放电，养护结束后恢复所述蓄电池的浮充待机模式。