本發(fā)明涉及一種開閉所備用電源設(shè)備，具體涉及一種基于超級電容儲能開閉所備用電源系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著城鎮(zhèn)規(guī)模擴(kuò)大，為之提供電力的配套設(shè)施也在同步發(fā)展，無論其數(shù)量還是運(yùn)行的要求，都在發(fā)生顯著變化，尤其是在電網(wǎng)建設(shè)中，電網(wǎng)建設(shè)規(guī)模逐漸由經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)擴(kuò)大范圍，越來越多的地區(qū)正在進(jìn)行或者準(zhǔn)備進(jìn)行電力基礎(chǔ)建設(shè)。

相關(guān)技術(shù)中，通常采用帶蓄電池的高頻開關(guān)電源系統(tǒng)為全所二次設(shè)備及斷路器分合閘供電，蓄電池在運(yùn)行過程中，需要運(yùn)行維護(hù)，增加配網(wǎng)管理負(fù)擔(dān)，隨著可以預(yù)見的開閉所數(shù)量較快增長速度，勢必造成配網(wǎng)運(yùn)行人員負(fù)擔(dān)過重，因此相關(guān)運(yùn)行部門普遍反對增設(shè)大容量蓄電池的供電方式。目前市場上使用的UPS電源往往具有以下不足之處：

1、現(xiàn)有的UPS電源需要每年進(jìn)行維護(hù)，配網(wǎng)運(yùn)行人員負(fù)擔(dān)過重；

2、現(xiàn)有的UPS電源系統(tǒng)無在線監(jiān)測功能，無法及時反映UPS電源本身故障；

3、現(xiàn)有的UPS電源系統(tǒng)無主備兩用，當(dāng)UPS電源系統(tǒng)故障，就面臨失電危險；

4、現(xiàn)有的UPS電源系統(tǒng)功率不高，增大功率，就必須增加蓄電池組投入。

針對這種情況一般有如下幾種設(shè)計(jì)方法，一是增加電源系統(tǒng)的循環(huán)放電次數(shù)，減少電源系統(tǒng)的維修次數(shù)，進(jìn)而減輕配網(wǎng)運(yùn)行人員負(fù)擔(dān)；二是設(shè)置一個完備的電源系統(tǒng)的在線監(jiān)測系統(tǒng)，確保能夠及時反映電源系統(tǒng)本身出現(xiàn)的故障；三是設(shè)置備用電源系統(tǒng)，在供電電源系統(tǒng)發(fā)生故障時，可實(shí)現(xiàn)供電的可持續(xù)；四是在充分考慮經(jīng)濟(jì)條件的基礎(chǔ)上增大電源系統(tǒng)的充放電密度，即增加電源系統(tǒng)的功率。

因此，需要提供一種新的方案以解決上述技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種基于超級電容儲能開閉所備用電源系統(tǒng)，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，一種基于超級電容儲能開閉所備用電源系統(tǒng)，包括一臺控制器、2臺超級電容模組和RS485總線，控制器包括輸入電源模塊、2組超級電容充電模塊、2組多電源輸入的直流電源逆變器、中央處理控制模塊，每組超級電容模組包括超級電容在線監(jiān)測模塊和32組超級電容并聯(lián)模塊，其中，輸入電源模塊的輸入端設(shè)置為2路交直流電路，輸入電源模塊的輸出端設(shè)置為2組超級電容充電模塊和2組多電源輸入的直流電源逆變器，2組超級電容充電模塊和中央處理控制模塊進(jìn)行雙相數(shù)據(jù)傳遞，2組多電源輸入的直流電源逆變器和中央處理控制模塊進(jìn)行雙相數(shù)據(jù)傳遞，2組超級電容充電模塊的一個輸出端為32組超級電容并聯(lián)模塊，32組超級電容并聯(lián)模塊的輸出端設(shè)置為2組多電源輸入的直流電源逆變器和超級電容在線監(jiān)測模塊。

進(jìn)一步的，所述輸入電源模塊接入兩組交直流電源，任意一路有電均可輸出直流電源，輸入電源模塊輸出直流電源供給、2組超級電容充電模塊、2組多電源輸入的直流電源逆變器。

進(jìn)一步的，所述2組超級電容充電模塊為2組超級電容模組充電。

進(jìn)一步的，所述2組多電源輸入的直流電源逆變器每組的輸入電源來源為輸入電源模塊輸出的直流電源和2組超級電容模組，當(dāng)輸入電源模塊無電的情況由2組超級電容模組供電，任意一組超級電容模組正常，均可正常輸出。

進(jìn)一步的，所述2組多電源輸入的直流電源逆變器互為備用，任意一組直流電源逆變器故障，另一組可正常供電。

進(jìn)一步的，所述中央處理控制模塊通過以太網(wǎng)將系統(tǒng)實(shí)時工作狀態(tài)與遠(yuǎn)方主站通訊。

進(jìn)一步的，所述2組超級電容模組,包括在線監(jiān)測模塊、32組超級電容并聯(lián)模塊串聯(lián)其中3個超級電容并聯(lián)模塊由3個超級電容并聯(lián)組成。

進(jìn)一步的，所述在線監(jiān)測模塊對32組超級電容并聯(lián)模塊在線監(jiān)測并聯(lián)模塊的電壓進(jìn)行在線監(jiān)測，判斷32組超級電容并聯(lián)模塊充放電的容量以及32組超級電容并聯(lián)模塊每組的狀態(tài)是否正常，并通過RS485總線與控制器的中央處理控制模塊通訊。

進(jìn)一步的，所述2組多電源輸入的直流電源逆變器設(shè)置有過流保護(hù)接口。

進(jìn)一步的，所述32組超級電容并聯(lián)模塊內(nèi)部設(shè)置為切換式和組合式兩種放電模式，設(shè)置32個超級電容實(shí)現(xiàn)自由切換或者組合，明顯增大放電功率。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)充電速度快，充電10分鐘可達(dá)到其額定容量的95％以上,因此基于超級電容儲能開閉所備用電源充電響應(yīng)速度快，在一次放完電后，能迅速充滿電，滿足開閉所下一次備用電源要求；

(2)循環(huán)使用壽命長，深度充放電循環(huán)使用次數(shù)可達(dá)100萬次，沒有“記憶效應(yīng)”,正常工作條件下平均壽命為10年,在運(yùn)行過程中可以真正做到免維護(hù)；

(3)功率密度高，相當(dāng)于電池的5至10倍，大電流放電能力超強(qiáng)，能量轉(zhuǎn)換效率高，可為全所二次設(shè)備及斷路器分合閘供電,電池儲能系統(tǒng)通常不得不采用超大型設(shè)計(jì)以滿足峰值電力要求，即便峰值需求只有短短幾秒鐘，因此，采用電池的系統(tǒng)相對來說更龐大、更笨重，本產(chǎn)品則要明顯輕得多，因?yàn)槌夒娙萜鞅旧砟芩查g釋放大功率，完全可滿足峰值電力需求，因此本產(chǎn)品不需要采用超大型設(shè)計(jì)；

(4)本產(chǎn)品原材料構(gòu)成、生產(chǎn)、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環(huán)保電源；

(5)充放電線路簡單，無需充電電池那樣的充電電路，安全系數(shù)高，自身具備檢測電路，剩余電量可直接讀出,不需要更復(fù)雜的充電和監(jiān)控系統(tǒng)；

(6)超低溫特性好，溫度范圍寬-40℃至+60℃,沒有加熱制冷成本；

(7)本系統(tǒng)充電模塊，逆變器模塊、電容模組均為2組，2組互為備用，在一組故障情況下，另一組仍可正常工作。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的連接框圖。

圖2為本發(fā)明的各單元連接關(guān)系圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明主要披露超級電容儲能開閉所備用電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)組成及系統(tǒng)工作原理，以下文中所對照的附圖，主要表達(dá)與本發(fā)明特征有關(guān)的結(jié)構(gòu)示意，并未亦不需要依據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)尺寸完整繪制，在先說明。

如圖1和圖2所示，一種基于超級電容儲能開閉所備用電源系統(tǒng)，其中，基于超級電容儲能開閉所備用電源系統(tǒng)由3個分體設(shè)備組成，包括一臺控制器、2臺超級電容模組和RS485總線，控制器包括輸入電源模塊、2組超級電容充電模塊、2組多電源輸入的直流電源逆變器、中央處理控制模塊，每組超級電容模組包括超級電容在線監(jiān)測模塊和32組超級電容并聯(lián)模塊，其中，輸入電源模塊的輸入端設(shè)置為2路交直流電路，輸入電源模塊的輸出端設(shè)置為2組超級電容充電模塊和2組多電源輸入的直流電源逆變器，2組超級電容充電模塊和中央處理控制模塊進(jìn)行雙相數(shù)據(jù)傳遞，2組多電源輸入的直流電源逆變器和中央處理控制模塊進(jìn)行雙相數(shù)據(jù)傳遞，2組超級電容充電模塊的一個輸出端為32組超級電容并聯(lián)模塊，32組超級電容并聯(lián)模塊的輸出端設(shè)置為2組多電源輸入的直流電源逆變器和超級電容在線監(jiān)測模塊。

進(jìn)一步的，所述輸入電源模塊接入兩組交直流電源，任意一路有電均可輸出直流電源，輸入電源模塊輸出直流電源供給、2組超級電容充電模塊、2組多電源輸入的直流電源逆變器。

進(jìn)一步的，所述2組超級電容充電模塊為2組超級電容模組充電。

進(jìn)一步的，所述2組多電源輸入的直流電源逆變器每組的輸入電源來源為輸入電源模塊輸出的直流電源和2組超級電容模組，當(dāng)輸入電源模塊無電的情況由2組超級電容模組供電，任意一組超級電容模組正常，均可正常輸出。

進(jìn)一步的，所述2組多電源輸入的直流電源逆變器互為備用，任意一組直流電源逆變器故障，另一組可正常供電。

進(jìn)一步的，所述中央處理控制模塊通過以太網(wǎng)將系統(tǒng)實(shí)時工作狀態(tài)與遠(yuǎn)方主站通訊。

進(jìn)一步的，所述2組超級電容模組,包括在線監(jiān)測模塊、32組超級電容并聯(lián)模塊串聯(lián)其中3個超級電容并聯(lián)模塊由3個超級電容并聯(lián)組成。

進(jìn)一步的，所述在線監(jiān)測模塊對32組超級電容并聯(lián)模塊在線監(jiān)測并聯(lián)模塊的電壓進(jìn)行在線監(jiān)測，判斷32組超級電容并聯(lián)模塊充放電的容量以及32組超級電容并聯(lián)模塊每組的狀態(tài)是否正常，并通過RS485總線與控制器的中央處理控制模塊通訊。

進(jìn)一步的，所述2組多電源輸入的直流電源逆變器設(shè)置有過流保護(hù)接口。

進(jìn)一步的，所述32組超級電容并聯(lián)模塊內(nèi)部設(shè)置為切換式和組合式兩種放電模式，設(shè)置32個超級電容實(shí)現(xiàn)自由切換或者組合，明顯增大放電功率。

工作原理：使用時，超級電容組可實(shí)時監(jiān)測自身狀態(tài)并將狀態(tài)通過RS485總線發(fā)送至控制器，控制器兩路交流輸入電源接入輸入模塊，2組超級電容充電模塊為超級電容模組充電，當(dāng)外部電源斷電情況下2組多電源輸入的直流電源逆變器由超容模組供電否則由外部電源供電，控制器通過以太網(wǎng)將系統(tǒng)的自身狀態(tài)傳至遠(yuǎn)方主站。

本發(fā)明提供一種能夠針對開閉所基于超級電容儲能開閉所備用電源系統(tǒng)，針對開閉所供電情況其特點(diǎn)功率大能量小、環(huán)境惡劣、需要真正免維護(hù)等特征所做的一種能夠針對開閉所基于超級電容儲能開閉所備用電源系統(tǒng)，此系統(tǒng)采用超級電容模組作為儲能，由于超容模組充放電循環(huán)可到100萬次，其在運(yùn)行工程中真正免維護(hù)，減輕配網(wǎng)管理負(fù)擔(dān)，當(dāng)斷電的情況下，超級電容儲能直流電源可持續(xù)供電，本系統(tǒng)模塊均為2組，互為備用，極大提升了可靠性。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。