*CN203193377U*
(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 203193377 U(45)授权公告日 2013.09.11
(12)实用新型专利
(21)申请号 201320019455.9(22)申请日 2013.01.14
(73)专利权人中国能源建设集团广东省电力设
计研究院
地址510670 广东省广州市萝岗区广州科学
城天丰路1号(72)发明人施世鸿 谭茂强 刘平 谷新梅
张劲松 贺艳芝 许斌斌(74)专利代理机构广州广信知识产权代理有限
公司 44261
代理人张文雄(51)Int.Cl.
(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利
H02J 11/00(2006.01)H02J 7/34(2006.01)
(54)实用新型名称
变电站用通信电源与站用直流电源一体化的结构(57)摘要
本实用新型公开变电站用通信电源与站用直流电源一体化的结构，包括通信配电屏和若干个通信设备屏，在各通信设备屏配置一个DC/DC模块；所述通信配电屏的电源输入端连通站用直流电源的输出端，该通信配电屏的若干个电源输出端各连接一个DC/DC模块的电源输入端；采用站用直流电源为输入电源，从直流配电屏将110V或220V直流电源接到通信设备屏上，通过通信设备屏上的DC/DC模块变换成-48V电源输出给通信设备供电。本实用新型提供了变电站用通信电源，并且当某通信设备屏内的DC/DC模块输出支路发生短路或过载等故障时，仅影响本屏设备，大大缩小故障范围，取消了原有的48V通信母线，简化了电气接线，提高了通信电源的可靠性。
权利要求书2页 说明书5页 附图3页权利要求书2页 说明书5页 附图3页
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权 利 要 求 书
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1.变电站用通信电源，其特征在于：包括通信配电屏（3-1）和若干个通信设备屏（4），在各通信设备屏（4）配置一个DC/DC模块（5）；所述通信配电屏（3-1）的电源输入端连通站用直流电源的输出端，该通信配电屏（3-1）的若干个电源输出端各连接一个DC/DC模块（5）的电源输入端；采用站用直流电源为输入电源，所述DC/DC模块（5）内置隔离变压器，通过该隔离变压器实现变电站直流与通信直流对接的电路结构。
2.根据权利要求1所述的变电站用通信电源，其特征在于：站用直流电源的直流蓄电池（1）、直流充电机屏（2）通过直流母线（7）连接通信配电屏（3-1）的电源输入端，安装在各通信设备屏（4）内的DC/DC模块（5）的电源输入端连接在直流母线（7）上，构成站用直流蓄电池（1）和站用直流充电机屏（2）为输入电源的电路结构。
3.如权利要求1所述的变电站用通信电源与站用直流电源一体化的结构，其特征在于：采用分布式DC/DC模块（5）的设计理念，在每面通信设备屏内安装DC/DC模块（5），从直流配电屏将110V或220V直流电源接到通信设备屏（4）上，通过通信设备屏（4）上的DC/DC模块（5）变换成-48V电源输出给通信设备（6）供电，取消通信直流-48V母线，用直流蓄电池（1）和站用直流充电机屏（2）为输入电源，构成站用直流蓄电池（1）和站用直流充电机屏为输入电源的电路结构。
4.据权利要求3所述的变电站用通信电源与站用直流电源一体化的结构，其特征在于：在设计方案中设置一体化电源智能监控系统，所述一体化电源智能监控系统对变电站的直流蓄电池（1）、直流充电机屏（2）、直流母线绝缘状态、馈线分合状态及DC/DC模块状态进行实时在线监控。
5.根据权利要求4所述的变电站用通信电源与站用直流电源一体化的结构，其特征在于：所述一体化电源智能监控系统采用分层分布式结构，包括高级应用层和间隔层，所述高级应用层是一体化电源智能监控单元（9），所述间隔层包括直流蓄电池在线监测模块（10）、直流充电机在线监测模块（11）、DC/DC在线监测模块（12）、直流母线绝缘在线监测模块（13）和馈线状态在线监测模块（14）；所述间隔层的直流蓄电池在线监测模块（10）、直流充电机屏在线监测模块（11）、DC/DC在线监测模块（12）、直流母线绝缘在线监测模块（13）和馈线状态在线监测模块（14）都基于IEC61850规约、采用光纤或以太网线通过以太网交换机接入一体化电源智能监控单元（9），通过直流蓄电池在线监测模块（11）、直流充电机屏在线监测模块（11）、DC/DC 在线监测模块（12）、直流母线绝缘在线监测模块（13）和馈线状态在线监测模块（14）实时监控采集直流电源设备的信息，并把信息实时的传递到一体化电源智能监控单元（9），通过一体化电源智能监控单元（9）实现集中监控、集中分析、设备告警以及设备状态的显示、参数的设置。
6.根据权利要求5所述的变电站用通信电源与站用直流电源一体化的结构，其特征在于：所述间隔层的直流蓄电池在线监测模块（10）、直流充电机屏在线监测模块（11）、DC/DC在线监测模块（12）、直流母线绝缘在线监测模块（13）和馈线状态在线监测模块（14）也可基于MODBUS规约通过电缆总线接入一体化电源智能监控单元（9）。
7.根据权利要求5或6所述的变电站用通信电源与站用直流电源一体化的结构，其特征在于：所述 DC/DC在线监测模块（13）通过总线将所有分布在各通信设备屏（4）上的DC/DC模块（5）连接起来，实现对所有DC/DC模块（5）的实时监控。
8.根据权利要求3或4所述的变电站用通信电源与站用直流电源一体化的结构，其特
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权 利 要 求 书
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征在于：所述直流配电屏分为通信配电屏（3-1）和变电站直流配电屏（3-2），所述变电站直流配电屏（3-2）专为变电站直流负荷供电，通信配电屏（3-1）专为通信直流负荷供电，通信配电屏（3-1）和变电站直流配电屏（3-2）上均设有自动切除开关（15），所述自动切除开关（15）由一体化电源智能监控单元（9）控制。
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说 明 书
变电站用通信电源与站用直流电源一体化的结构
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技术领域
本实用新型涉及变电站用通信电源，具体是涉及变电站用通信电源及与站用直流
电源一体化的设计方案。属于变电站的设备配置技术领域。
[0001]
背景技术
通信是电网的神经，关系到整个电网的安全生产和有效管理。目前，变电站采用的
通信直流电源与变电站站用直流电源单独配置，通信直流电源配置的通信直流蓄电池、充电机、配电屏等与变电站站用直流电源的设备重复，且蓄电池房间需单独设置，造成了一定的资源浪费。另外，由于通信专业相关人员匹配不足、巡检运维缺乏严格的规范，维护水平参差不齐，导致部分电源性能下降、寿命缩短，存在安全隐患。 [0003] 为了提高通信设备供电电源的可靠性和减少设备投资、减小主控楼建筑面积，研究了变电站站用直流电源与通信直流电源一体化方案，但现有站用直流电源与通信直流电源一体化方案是从站用直流电源经2路DC/DC模块输出连接至-48V通信母线，给通信设备供电。经各种运行工况适应性测试发现,该方案存在以下问题： [0004] 1）DC/DC模块输出保护失效会导致输出电压过高而有可能损坏通信设备。 [0005] 2）馈线支路短路或过载可能会导致其它支路通信设备断电。 [0006] 3）大容量通信设备接入可能会导致其它支路通信设备断电。 [0007] 上述3个问题，其中1)是由于DC/DC装置自身控制模块的故障，导致DC/DC输出电压过高，从而可能损坏所有接至通信母线上的设备。 [0008] 2）和3）均是由于DC/DC装置的大电流特性比蓄电池差，无法在短时提供大电流，使空开无法脱扣或通信母线电压骤降引起的。因此采用该方案的通信设备供电电源的可靠性较差。
[0009] 而且在对于电源事故放电时间的处理上，根据与通信直流相关的国标和行标规定，通信直流电源要按12小时事故放电处理，站用直流电源按2小时事故放电处理，该方案则采用站用直流电源与通信直流电源事故放电时间折中值。地理位置偏远地区变电站电气负荷按2小时事故放电，通信负荷按4小时事故放电考虑，该取折中时间的方法不能满足现行规范的要求。
[0010] 由于上述问题，影响了通信直流电源的可靠性，制约了变电站直流电源一体化技术的推广应用。
[0002]
发明内容
本实用新型的目的之一，是为了克服现有技术的不足，提供变电站用通信电源。
[0012] 本实用新型的目的之二，是为了提供变电站用通信电源与站用直流电源一体化的设计方案，该方案能够提高通信电源的可靠性，缩小故障范围，并能实时监控各项设备及早发现问题。同时既满足通信电源与站用电源放电时间的相关规范要求，又不会使蓄电池容量大幅上升，提高一体化电源的可靠性与智能化水平。
[0011]
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说 明 书
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本实用新型的目的之一可以通过采取以下技术方案实现：
[0014] 变电站用通信电源，其特征在于：包括通信配电屏和若干个通信设备屏，在各通信设备屏配置一个DC/DC模块；所述通信配电屏的电源输入端连通站用直流电源的输出端，该通信配电屏的若干个电源输出端各连接一个DC/DC模块的电源输入端；采用站用直流电源为输入电源，所述DC/DC模块内置隔离变压器，通过该隔离变压器实现变电站直流与通信直流对接的电路结构。通信配电屏的电源输入端与站用直流电源相连，为通信设备屏提供了变电站用通信电源。
[0015] 本实用新型的进一步方案：站用直流电源的直流蓄电池、直流充电机屏通过直流母线连接通信配电屏的电源输入端，安装在各通信设备屏内的DC/DC模块的电源输入端连接在直流母线上，构成站用直流蓄电池和站用直流充电机屏为输入电源的电路结构。 [0016] 本实用新型的目的之二可以通过采取如下技术方案达到： [0017] 变电站用通信电源与站用直流电源一体化的设计方案，其特征在于：采用分布式DC/DC模块的设计理念，在每面通信设备屏内安装DC/DC模块，从直流配电屏将110V或220V直流电源接到通信设备屏上，通过通信设备屏上的DC/DC模块变换成-48V电源输出给通信设备供电，取消通信直流-48V母线，用直流蓄电池和站用直流充电机屏为输入电源，构成站用直流蓄电池和站用直流充电机屏为输入电源的电路结构。实现了变电站内的直流电源与通信直流电源的统一，取消了通信直流蓄电池、取消通信直流充电机，每个通信设备屏内安装DC/DC模块,当某通信设备屏内的DC/DC模块输出支路发生短路或过载等故障时，仅影响本屏设备，不会对其他通信设备产生影响，大大缩小的故障范围。所述DC/DC模块能实现110V直流或220V直流向-48V直流的转换。 [0018] 本实用新型的进一步方案：在设计方案中设置一体化电源智能监控系统，所述一体化电源智能监控系统对变电站的直流蓄电池、直流充电机屏、直流母线绝缘状态、馈线分合状态及DC/DC模块状态进行实时在线监控。 [0019] 本实用新型的进一步方案：所述一体化电源智能监控系统采用分层分布式结构，包括高级应用层和间隔层，所述高级应用层是一体化电源智能监控单元，所述间隔层包括直流蓄电池在线监测模块、直流充电机在线监测模块、DC/DC在线监测模块、直流母线绝缘在线监测模块和馈线状态在线监测模块；所述间隔层的直流蓄电池在线监测模块、直流充电机屏在线监测模块、DC/DC在线监测模块、直流母线绝缘在线监测模块和馈线状态在线监测模块都基于IEC61850规约、采用光纤或以太网线通过以太网交换机接入一体化电源智能监控单元，通过直流蓄电池在线监测模块、直流充电机屏在线监测模块、DC/DC在线监测模块、直流母线绝缘在线监测模块和馈线状态在线监测模块实时监控采集直流电源设备的信息，并把信息实时的传递到一体化电源智能监控单元，通过一体化电源智能监控单元实现集中监控、集中分析、设备告警以及设备状态的显示、参数的设置。
[0020] 直流蓄电池在线监测模块——实时监测蓄电池组中每只蓄电池的电压、电流、电阻等信息，并将信息上送到智能监控单元。
[0021] 直流充电机屏在线监测模块——实时监测充电机屏(即开关电源模块)的交流输入电压、交流输入电流、直流输出电压、直流输出电流、每个充电模块的负荷状态、功率因数等信息，并将信息上送到智能监控单元。
[0022] 直流母线绝缘监测模块——实时监测直流母线的绝缘水平，发生绝缘降低时，马
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上发出告警信号，并将信息上送到智能监控单元。
[0023] 馈线状态监测模块——实时监测每一路馈线空开的合、分状态，并将信息上送到智能监控单元。
[0024] DC/DC模块监测模块——实时监测每一个DC/DC模块的输入电压、输入电流、输出电压、输出电流、负荷状态、功率因数等各项信息，并将信息上送到智能监控单元。 直流蓄电池在线监测模块、直流充电机在线监测模块、DC/DC模块监测模块、直流母线绝缘状态监测模块、馈线状态监测模块等均采用总线通讯或以太网通讯的方式连接到一体化电源智能监控单元，所有在线监测的数据集中到一体化电源智能监控单元中进行集中处理和分析。
[0026] 本实用新型的进一步方案：所述间隔层的直流蓄电池在线监测模块、直流充电机屏在线监测模块、DC/DC在线监测模块、直流母线绝缘在线监测模块和馈线状态在线监测模块也可基于MODBUS规约通过电缆总线接入一体化电源智能监控单元。 [0027] 本实用新型的进一步方案：所述DC/DC在线监测模块通过总线将所有分布在各通信设备屏上的DC/DC模块连接起来，实现对所有DC/DC模块的实时监控。 [0028] 本实用新型的进一步方案：所述直流配电屏分为通信配电屏和变电站直流配电屏，所述变电站直流配电屏专为变电站直流负荷供电，通信配电屏专为通信直流负荷供电，通信配电屏和变电站直流配电屏上均设有自动切除开关，所述自动切除开关由一体化电源智能监控单元控制，一体化电源智能监控单元实时监测直流充电机屏的交流进线电压，当所有交流失电后，通过自动切除开关将直流蓄电池的事故放电时间分为2个阶段，第一阶段：0～120min，该阶段内直流蓄电池同时给变电站直流电源的设备和通信设备供电；第二阶段：121min～720min，该阶段直流蓄电池仅给通信设备供电。 [0029] 本实用新型的进一步方案：所述直流蓄电池的容量满足第一阶段和第二阶段的放电负荷，第一阶段：0～120min，该阶段内事故放电负荷为变电站直流电源设备的负荷与通信设备负荷的总和，第二阶段：121min～720min，该阶段仅为通信设备负荷。 [0030] 本实用新型的有益效果： [0031] 1）、采用站用直流电源为通信配电屏的输入电源，提供了变电站用通信电源。 [0032] 2）、通过每个通信设备屏内独立的DC/DC模块，从直流配电屏将110V或220V直流电源接到通信设备屏上，用直流蓄电池和站用直流充电机屏为输入电源，构成站用直流蓄电池和站用直流充电机屏为输入电源的电路结构。当某通信设备屏内的DC/DC模块输出支路发生短路或过载等故障时，仅影响本屏设备，不会对其他通信设备产生影响，大大缩小的故障范围，而且取消了原有的48V通信母线，简化了电气接线，提高了通信电源的可靠性；
[0025]
3）、通过一体化电源智能监控单元和自动切除开关实现了分阶段放电，将直流蓄电池事故放电时间分为0～120min和121min～720min两个时间段，解决了通信电源与变电站的直流电源一体化后，在事故放电时间的选择上同时满足通信 电源与变电站直流电源相关规范的要求，而且又不会大幅增加蓄电池的容量。 [0034] 4）、本方案设计了完善的电源自身智能监控功能，通过一体化电源智能监控系统实时监测各项参数，及早发现问题，提高了一体化电源的可靠性与智能化水平。推进了变电站交直流电源一体化技术的发展。
[0033]
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附图说明
图1是现有直流电源一体化技术的结构示意图。
[0036] 图2是本实用新型的结构示意图。
[0037] 图3是本实用新型一体化电源智能监控系统的框图。
[0035]
具体实施例
[0038] 下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。 [0039] 具体实施例1：
[0040] 如图2和图3所示的变电站用通信电源，包括通信配电屏3-1和若干个通信设备屏4，在各通信设备屏4配置一个DC/DC模块5；所述通信配电屏3-1的电源输入端连通站用直流电源的输出端，该通信配电屏3-1的若干个电源输出端各连接一个DC/DC模块5的电源输入端；采用站用直流电源为输入电源，所述DC/DC模块5内置隔离变压器，通过该隔离变压器实现变电站直流与通信直流对接的电路结构。 [0041] 所述站用直流电源的直流蓄电池1、直流充电机屏2通过直流母线7连接通信配电屏3-1的电源输入端，安装在各通信设备屏4内的DC/DC模块5的电源输入端连接在直流母线7上，构成站用直流蓄电池1和站用直流充电机屏2为输入电源的电路结构。 [0042] 变电站用通信电源与站用直流电源一体化的设计方案，采用分布式DC/DC模块5的设计理念，在每面通信设备屏4内安装DC/DC模块5，从直流配电屏将110V或220V直流电源接到通信设备屏4上，通过通信设备屏4上的DC/DC模块5变换成-48V电源输出给通信设备6供电，取消通信直流-48V母线，用直流蓄电池1和站用直流充电机屏2为输入电源，构成站用直流蓄电池1和站用直流充电机屏2为输入电源的电路结构。 [0043] 在设计方案中设置一体化电源智能监控系统，所述一体化电源智能监控系统对变电站的直流蓄电池1、直流充电机屏2、直流母线绝缘状态、馈线分合状态及DC/DC模块状态进行实时在线监控。
[0044] 所述一体化电源智能监控系统采用分层分布式结构，包括高级应用层和间隔层，所述高级应用层是一体化电源智能监控单元9，所述间隔层包括直流蓄电池在线监测模块10、直流充电机在线监测模块11、DC/DC在线监测模块12、直流母线绝缘在线监测模块13和馈线状态在线监测模块14；所述间隔层的直流蓄电池在线监测模块10、直流充电机屏在线监测模块11、DC/DC在线监测模块12、直流母线绝缘在线监测模块13和馈线状态在线监测模块14都基于IEC61850规约、采用光纤或以太网线通过以太网交换机接入一体化电源智能监控单元9，通过直流蓄电池在线监测模块11、直流充电机屏在线监测模块11、DC/DC在线监测模块12、直流母线绝缘在线监测模块13和馈线状态在线监测模块14实时监控采集直流电源设备的信息，并把信息实时的传递到一体化电源智能监控单元9，通过一体化电源智能监控单元9实现集中监控、集中分析、设备告警以及设 备状态的显示、参数的设置。 [0045] 所述DC/DC在线监测模块13通过总线将所有分布在各通信设备屏4上的DC/DC模块5连接起来，实现对所有DC/DC模块5的实时监控。
[0046] 所述直流配电屏分为通信配电屏3-1和变电站直流配电屏3-2，所述变电站直流配电屏3-2专为变电站直流负荷供电，通信配电屏3-1专为通信直流负荷供电，通信配电屏3-1和变电站直流配电屏3-2上均设有自动切除开关15，所述自动切除开关15由一体化电
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源智能监控单元9控制，一体化电源智能监控单元9实时监测直流充电机屏2的交流进线电压，当所有交流失电后，通过自动切除开关15将直流蓄电池1的事故放电时间分为2个阶段，第一阶段：0～120min，该阶段内直流蓄电池1同时给变电站直流电源的设备和通信设备6供电；第二阶段：121min～720min，该阶段直流蓄电池1仅给通信设备6供电。 [0047] 所述直流蓄电池1的容量满足第一阶段和第二阶段的放电负荷，第一阶段：0～120min，该阶段内事故放电负荷为变电站直流电源设备的负荷与通信设备负荷的总和，第二阶段：121min～720min，该阶段仅为通信设备负荷。
[0048] 直流蓄电池1的事故放电时间采用如下方法实现：在通信配电屏3-1和变电站直流配电屏3-2上设置自动切除开关15，一体化电源智能监控单元9实时监测直流充电机屏2的所有交流进线电源，当所有交流进线电源都失电时，开始计时，通过自动切除开关15开启变电站直流电源的通信配电屏3-1和变电站直流配电屏3-2，当失电时间满足120min后，一体化电源智能监控单元9控制自动切除开关切断变电站直流配电屏3-2，在接下来的121min～720min内仅保留通信配电屏3-1，从而既满足通信直流电源12小时事故放电要求，又不致于使蓄电池容量大幅增加。例如，经过计算，一个500kV变电站，实施本实用新型的一体化电源方案，采用该分阶段切除策略后，站用直流蓄电池容量由原来的110V800Ah变成110V1200Ah即可满足要求。 [0049] 具体实施例2：
[0050] 本实施例的特点是：所述间隔层的直流蓄电池在线监测模块10、直流充电机屏在线监测模块11、DC/DC在线监测模块12、直流母线绝缘在线监测模块13和馈线状态在线监测模块14也可基于MODBUS规约通过电缆总线接入一体化电源智能监控单元9，其他特点与具体实施例1相同。
[0051] 其的保护范围并不局限于实施例所述的内容，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的范围内，根据本实用新型的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型的保护范围。
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