城市軌道交通電力操作直流電源解決方案

城市軌道交通電力操作直流電源解決方案第一部分：電源安全城市軌道交通直流電源因蓄電池發(fā)生過問題嗎？蓄電池核容讓大家疲倦嗎？講之前忐忑的原因講之前忐忑的原因基于電網(wǎng)變電站實(shí)踐提出的間接并聯(lián)電池技術(shù)對(duì)軌道交通電力操作直流電源意味著什么？電網(wǎng)變電站電力操作直流電源功能=城市軌道交通變電所電力操作直流電源功能電力操作直流電源功能：給繼電保護(hù)、自動(dòng)裝置、開關(guān)控制等供電并聯(lián)型直流電源系統(tǒng)技術(shù)2009年首先由深圳市泰昂能源科技股份有限公司提出，2012年產(chǎn)品面世。間接并聯(lián)電池技術(shù)2013年該系統(tǒng)閥控鉛酸電池與磷酸鐵鋰電池混合使用，應(yīng)用于國(guó)家電網(wǎng)依托工程武漢110kV城東變電站。2014年該系統(tǒng)采用分布式布置應(yīng)用于依托工程上海110kV妙鏡變電站。2015年該系統(tǒng)應(yīng)用于國(guó)家電網(wǎng)110kV預(yù)制艙式變電站。間接并聯(lián)電池技術(shù)2014年、2015年并聯(lián)型直流電源系統(tǒng)均被納入《國(guó)家電網(wǎng)公司依托工程設(shè)計(jì)新技術(shù)推廣應(yīng)用實(shí)施目錄》。2015年，通過了多輪專家評(píng)估，并聯(lián)智能直流電源系統(tǒng)在國(guó)家電網(wǎng)公司電子商務(wù)平臺(tái)“新技術(shù)推廣”欄目正式公開發(fā)布，同時(shí)寫入35kV變電站選型技術(shù)規(guī)范。間接并聯(lián)電池技術(shù)應(yīng)用情況并聯(lián)智能電源系統(tǒng)進(jìn)入國(guó)家電網(wǎng)公司依托工程設(shè)計(jì)新技術(shù)推廣應(yīng)用成果匯編（2015年版）應(yīng)用情況并聯(lián)智能電源系統(tǒng)進(jìn)入國(guó)家電網(wǎng)公司依托工程設(shè)計(jì)新技術(shù)推廣應(yīng)用成果匯編（2015年版）應(yīng)用情況并聯(lián)智能直流電源系統(tǒng)進(jìn)入國(guó)家電網(wǎng)公司部門文件（基建技術(shù)[2014]30號(hào)）國(guó)網(wǎng)基建部關(guān)于發(fā)布設(shè)計(jì)新技術(shù)推廣應(yīng)用實(shí)施目錄（2014年版第一批）的通知應(yīng)用情況并聯(lián)智能直流電源系統(tǒng)進(jìn)入國(guó)家電網(wǎng)公司部門文件（基建技術(shù)[2014]30號(hào)）國(guó)網(wǎng)基建部關(guān)于發(fā)布設(shè)計(jì)新技術(shù)推廣應(yīng)用實(shí)施目錄（2014年版第一批）的通知應(yīng)用情況并聯(lián)智能直流電源系統(tǒng)進(jìn)入國(guó)家電網(wǎng)公司部門文件（基建技術(shù)[2014]30號(hào)）國(guó)網(wǎng)基建部關(guān)于發(fā)布設(shè)計(jì)新技術(shù)推廣應(yīng)用實(shí)施目錄（2014年版第一批）的通知應(yīng)用情況并聯(lián)智能直流電源系統(tǒng)進(jìn)入國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司部門文件（浙電基字[2014]10號(hào)）關(guān)于印發(fā)浙江地區(qū)設(shè)計(jì)新技術(shù)推廣應(yīng)用實(shí)施目錄（2014年第一批）的通知應(yīng)用情況并聯(lián)智能直流電源系統(tǒng)進(jìn)入國(guó)網(wǎng)浙江省電力公司部門文件（浙電基字[2014]10號(hào)）關(guān)于印發(fā)浙江地區(qū)設(shè)計(jì)新技術(shù)推廣應(yīng)用實(shí)施目錄（2014年第一批）的通知第2部分：并聯(lián)型直流電源系統(tǒng)智能間接并聯(lián)電池技術(shù)并聯(lián)電池技術(shù)應(yīng)用研究四

目錄總結(jié)一直流電源技術(shù)的發(fā)展及面臨問題二三輝煌成就第1代：相控型直流電源第2代：高頻開關(guān)直流電源串聯(lián)型蓄電池結(jié)構(gòu)串聯(lián)型直流電源技術(shù)世界領(lǐng)先！隱憂蓄電池技術(shù)也得到一定發(fā)展1、蓄電池逐步“免維護(hù)”；2、蓄電池在線監(jiān)測(cè)技術(shù)；3、蓄電池均衡技術(shù)；4、蓄電池活化技術(shù)；5、蓄電池防爆技術(shù)。。。但，蓄電池串聯(lián)結(jié)構(gòu)，讓有些問題卻無解。。。串聯(lián)型蓄電池問題1電池單元：電池+連接線電池單元：電池+連接線電池單元：電池+連接線電池單元：電池+連接線輸出端電壓U=電池個(gè)數(shù)*單體電壓=0串聯(lián)型蓄電池結(jié)構(gòu)要求：?jiǎn)误w影響整組輸出蓄電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)或離子遷移難以人為精確控制，串聯(lián)數(shù)量越多，單體故障發(fā)生幾率越大。----蓄電池間串聯(lián)結(jié)構(gòu)引出的可靠性問題串聯(lián)型蓄電池問題2電池單元：電池+連接線電池單元：電池+連接線電池單元：電池+連接線電池單元：電池+連接線輸出端電壓U=電池個(gè)數(shù)*單體電壓--------蓄電池間串聯(lián)結(jié)構(gòu)引出的環(huán)保性、經(jīng)濟(jì)性問題串聯(lián)型蓄電池結(jié)構(gòu)要求：蓄電池電參數(shù)嚴(yán)格保持一致，不同品牌、不同類型蓄電池不能混合使用，部分故障則導(dǎo)致整組報(bào)廢，導(dǎo)致蓄電池利用效率降低。串聯(lián)型蓄電池問題3電池單元：電池+連接線電池單元：電池+連接線電池單元：電池+連接線電池單元：電池+連接線輸出端電壓U=電池個(gè)數(shù)*單體電壓蓄電池組無法實(shí)現(xiàn)在線全容量核容、在線更換。---蓄電池間串聯(lián)結(jié)構(gòu)引出的方便性問題串聯(lián)型蓄電池其他問題電池單元：電池+連接線電池單元：電池+連接線電池單元：電池+連接線電池單元：電池+連接線輸出端電壓U=電池個(gè)數(shù)*單體電壓蓄電池組只能整組冗余配置、難以分散布置、防爆防燃處理成本高等---蓄電池間串聯(lián)結(jié)構(gòu)引出的應(yīng)用靈活性問題問題歸納及解決問題思路問題歸納：1、單體影響整組輸出。2、蓄電池電參數(shù)嚴(yán)格保持一致，不同品牌、不同類型蓄電池不能混合使用，部分故障則導(dǎo)致整組報(bào)廢，導(dǎo)致蓄電池利用效率降低。3、蓄電池組無法實(shí)現(xiàn)在線全容量核容、在線更換。4、蓄電池組只能整組冗余配置、難以分散布置、防爆防燃處理成本高等。解決思路：蓄電池間連接結(jié)構(gòu)改變！智能間接并聯(lián)電池技術(shù)并聯(lián)電池技術(shù)應(yīng)用研究四

目錄總結(jié)一直流電源技術(shù)的發(fā)展及面臨問題二三通過將單只12V蓄電池與匹配的AC/DC、DC/DC電路及蓄電池充放電管理電路集成設(shè)計(jì)為“間接并聯(lián)智能電池組件”。1個(gè)間接并聯(lián)電池組件正常運(yùn)行故障運(yùn)行智能間接并聯(lián)電池組件AC/DC～AC220VDC/DCDC220V/DC110VDC/DC電池充電DC/DC電池放電1個(gè)間接并聯(lián)電池組件智能間接并聯(lián)電池組件并聯(lián)型直流電源系統(tǒng)并聯(lián)型直流電源系統(tǒng)直流母線交流母線2交流母線1圖：串聯(lián)型單母直流電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)XXXXXXX交流電源切換AC/DCAC/DCAC/DCAC/DCXXX串聯(lián)型蓄電池組充電模塊直流饋線蓄電池巡檢裝置直流監(jiān)控裝置絕緣檢測(cè)裝置直流母線12V蓄電池交流母線2交流母線1圖：并聯(lián)型單母直流電源系統(tǒng)結(jié)構(gòu)XXXXX交流電源切換XXX直流監(jiān)控裝置AC/DCDC/DC充電電路放電電路AC/DCDC/DC充電電路放電電路絕緣檢測(cè)裝置并聯(lián)型“智能間接并聯(lián)電池組件”=

充電模塊+串聯(lián)型蓄電池組+蓄電池組巡檢裝置+核容假負(fù)載…充電機(jī)充電機(jī)充電機(jī)電池巡檢…串聯(lián)型直流電源系統(tǒng)AC/DCDC/DC12v電池或6只2V電池AC220V…AC/DCDC/DC12v電池或6只2V電池AC220VAC/DCDC/DC12v電池或6只2V電池AC220V…并聯(lián)型直流電源系統(tǒng)DC220V/110V受客戶關(guān)注的主要特性1、蓄電池間為間接并聯(lián)結(jié)構(gòu)，解決了單體影響整組問題。受客戶關(guān)注的主要特性2、蓄電池組件自動(dòng)0.1C在線全容量核容?！瑼C/DCDC/DC12v電池或6只2V電池AC220V…DC220V/110VAC/DCDC/DC12v電池或6只2V電池AC220VAC/DCDC/DC12v電池或6只2V電池AC220V均流線0.1CII0.1C核容是指被核容的蓄電池在浮充電的情況下轉(zhuǎn)為以恒定0.1C電流放電，達(dá)到放電終止電壓時(shí)停止放電，再轉(zhuǎn)為充電，在整個(gè)過程中通過電流檢測(cè)及軟件算法計(jì)算蓄電池的實(shí)際物理容量監(jiān)控界面設(shè)置：定時(shí)核容周期間隔時(shí)間180天監(jiān)控手動(dòng)啟動(dòng)核容控制設(shè)定界面：模塊核容控制核容結(jié)果顯示受客戶關(guān)注的主要特性3、不同批次、不同品牌、不同類型蓄電池可在一個(gè)變電所混合使用，提高了蓄電池利用效率。效益：提高現(xiàn)有鉛酸蓄電池利用率以某市軌道交通100座變電所/100套鉛酸蓄電池組估算。每套19只12V/100AH鉛酸蓄電池中18只蓄電池使用年限由5年提高到10年，則10年周期內(nèi)可減少100*18=1800只12V/100AH鉛酸蓄電池采購(gòu)，更不用說節(jié)約的廢舊電池處理費(fèi)用。比較內(nèi)容常規(guī)串聯(lián)蓄電池組設(shè)計(jì)并聯(lián)電池直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)獲得母線電壓方式電池串聯(lián)后電壓疊加DC/DC升壓電池連接方式串聯(lián)通過DC/DC間接并聯(lián)帶負(fù)荷方式所有負(fù)荷集中在同一直流母線可按負(fù)荷類型分段冗余配置方式整組蓄電池冗余配置多組件并聯(lián)冗余直流系統(tǒng)組成充電組件+蓄電池組+蓄電池巡檢+絕緣檢測(cè)+直流監(jiān)控+饋線多個(gè)并聯(lián)智能電池組件+絕緣檢測(cè)+直流監(jiān)控+饋線蓄電池維護(hù)方式離線在線人工操作蓄電池組退出運(yùn)行，并做全容量核容試驗(yàn)，至少需要2人2~3天工時(shí)。在線維護(hù)，節(jié)約離線全容量核容試驗(yàn)費(fèi)用。并聯(lián)與串聯(lián)直流系統(tǒng)比較比較內(nèi)容常規(guī)串聯(lián)蓄電池組設(shè)計(jì)分布式并聯(lián)電池直流系統(tǒng)設(shè)計(jì)檢修更換方式停電退出檢修在線檢修更換停電操作費(fèi)節(jié)約停電操作費(fèi)放電穩(wěn)壓情況隨放電母線電壓下降通過DC/DC穩(wěn)壓防爆防燃隔離需專設(shè)蓄電池室，并專門配置防爆空調(diào)設(shè)計(jì)中已考慮單組件易實(shí)現(xiàn)防爆防燃隔離，可節(jié)約土建等投資。安裝方式集中可集中，可分布直流系統(tǒng)供電可靠性單節(jié)蓄電池?fù)p壞影響系統(tǒng)輸出單節(jié)蓄電池?fù)p壞不影響整個(gè)系統(tǒng)電池利用率部分蓄電池?fù)p壞將導(dǎo)致整組報(bào)廢蓄電池?fù)p壞可直接更換，不同品牌，不同批次蓄電池在同一直流系統(tǒng)可混合使用并聯(lián)與串聯(lián)直流系統(tǒng)比較智能間接并聯(lián)電池技術(shù)并聯(lián)電池技術(shù)應(yīng)用四

目錄發(fā)展前景一直流電源技術(shù)的發(fā)展及面臨問題二三應(yīng)用產(chǎn)品研究主要功能1、交流輸入欠壓保護(hù)及恢復(fù)功能。2、交流輸入過壓保護(hù)及恢復(fù)功能。3、模塊輸出欠壓保護(hù)功能。4、模塊輸出過壓保護(hù)功能。5、模塊過溫保護(hù)及恢復(fù)功能。6、模塊過流及短路保護(hù)功能。7、電池過、欠壓保護(hù)功能。輸入工作電壓范圍：176～270Vac（交流輸入頻率：45Hz～65Hz輸出額定輸出電壓：220Vdc/110Vdc額定輸出電流：2A/4A額定輸出功率：440W穩(wěn)壓精度：≤±0.5％紋波因數(shù)：≤0.5%模塊效率：≥85％使用環(huán)境工作溫度：－10℃～45℃相對(duì)濕度：5％～95％（無冷凝）海拔高度：小于2000m散熱方式：風(fēng)冷方式第1代并聯(lián)電池管理模塊均流方式模擬式主要功能1、交流輸入欠壓保護(hù)及恢復(fù)功能。2、交流輸入過壓保護(hù)及恢復(fù)功能。3、模塊輸出欠壓保護(hù)功能。4、模塊輸出過壓保護(hù)功能。5、模塊過溫保護(hù)及恢復(fù)功能。6、模塊過流及短路保護(hù)功能。7、電池過、欠壓保護(hù)功能。輸入工作電壓范圍：176～270Vac（交流輸入頻率：45Hz～65Hz輸出額定輸出電壓：220Vdc/110Vdc額定輸出電流：2A/4A額定輸出功率：440W穩(wěn)壓精度：≤±0.5％紋波因數(shù)：≤0.5%模塊效率：≥92％使用環(huán)境工作溫度：－10℃～45℃相對(duì)濕度：5％～95％（無冷凝）海拔高度：小于2000m散熱方式：自冷方式第2代并聯(lián)電池管理模塊均流方式數(shù)字式第2代并聯(lián)電池管理模塊第三方認(rèn)證應(yīng)用方式研究一體化及全模塊化系統(tǒng)概述并聯(lián)型直流電源接線方式2負(fù)荷集中式---適合軌道交通35kV/10kV變電所AC/DCDC/DCAC220VDC220V/DC110VAC/DCDC/DCAC220VDC220V/DC110VAC/DCDC/DCAC220VDC220V/DC110VDC/ACDC/DCDC48VAC220V一體化及全模塊化系統(tǒng)概述并聯(lián)型直流電源接線方式2負(fù)荷集中式項(xiàng)目名稱實(shí)施時(shí)間備注重慶綦南永新35kV變電站2012.8主網(wǎng)集中式方案冀北供電公司唐山供電局東南郊110kV變電站2012.9主網(wǎng)集中式方案云南臨滄110kV耿馬站2013.11主網(wǎng)集中式方案江蘇徐州供電局徐州35kV馬莊站2013.11主網(wǎng)集中式方案浙江寧波110kV下陳輸變電工程2016.1主網(wǎng)集中式方案（新一代智能站）河北唐山110kV步步川變電站新建工程2016.3主網(wǎng)集中式方案（新一代智能站）陜西110千伏陂西輸變電工程2016.5主網(wǎng)集中式方案（新一代智能站）重慶綦南永新35kV變電站一體化及全模塊化系統(tǒng)概述并聯(lián)型直流電源接線方式2負(fù)荷分段式（按負(fù)荷類型組母線，可采用母聯(lián)刀閘）-----適合軌道交通110kV主變電所AC/DCDC/DCAC220VDC220V/DC110VAC/DCDC/DCAC220VDC220V/DC110VAC/DCDC/DCAC220VDC220V/DC110VAC/DCDC/DCAC220VDC220V/DC110V一體化及全模塊化系統(tǒng)概述并聯(lián)型直流電源接線方式2負(fù)荷分段式（可采用母聯(lián)刀閘）湖北110kV城東變電站湖北宜昌遠(yuǎn)安城東110kV變電站（部分模塊配磷酸鐵鋰電池）2013.11負(fù)荷分段母線方案湖北武漢新洲汪集110kV變電站2013.11負(fù)荷分段母線方案湖北武漢東擴(kuò)未來城110kV變電站2013.12負(fù)荷分段母線方案（新一代艙式智能站）一體化及全模塊化系統(tǒng)概述并聯(lián)型直流電源接線方式2地理分布式-----適合軌道交通110kV主變電所上海110kV鶴墻站分布式并聯(lián)電池方案主控室110kVGIS室10kV開關(guān)室并聯(lián)電池系統(tǒng)1（14只模塊）并聯(lián)電池系統(tǒng)2（6只模塊）并聯(lián)電池系統(tǒng)3（4只模塊）交流輸入一體化及全模塊化系統(tǒng)概述并聯(lián)型直流電源接線方式2地理分布式上海浦東110kV鶴墻變電站2016.1分布式上海供電公司浦東110kV妙境變2015.4分布式上海110kV鶴墻站上海全模塊之前應(yīng)用實(shí)現(xiàn)：1、全面應(yīng)用智能開關(guān)組件；2、全面應(yīng)用分布式智能并聯(lián)電池組件。一體化及全模塊化系統(tǒng)概述并聯(lián)型直流電源接線方式2地理分布式上海110kV妙境站智能開關(guān)組件上海110kV鶴強(qiáng)站智能并聯(lián)電池組件上海110kV妙境變電站驗(yàn)收專家意見一體化及全模塊化系統(tǒng)概述并聯(lián)型直流電源接線方式2預(yù)制艙分布式

110kV預(yù)制艙10kV預(yù)制艙并聯(lián)電池系統(tǒng)1（14只模塊）并聯(lián)電池系統(tǒng)3（4只模