本發(fā)明屬于應(yīng)急供電電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種分布式多子系統(tǒng)組成的n+m冗余ups系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

眾所周知作為應(yīng)急供電電源的ups被廣泛應(yīng)用于各行業(yè)部門，為關(guān)鍵負(fù)載提供了電源保障，其工作穩(wěn)定性、安全性極其重要。而由于用戶在使用過程中存在對ups供電系統(tǒng)的管理不當(dāng)、維護(hù)不到位或蓄電池老化、容量配置不合適等問題，容易造成ups供電系統(tǒng)線路短路、蓄電池?fù)舸┑裙收?，甚至?dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生，造成安全事故和重大損失。

國家專利局公布了申請?zhí)?01510149311.9《不間斷電源的遠(yuǎn)程維護(hù)裝置》其在背景技術(shù)中記載了“[0003]ups工作狀態(tài)需要靠廠站值班員定期巡視變電站設(shè)備獲得。然而隨著電網(wǎng)發(fā)展，變電站數(shù)量增加，導(dǎo)致人工巡視周期延長。一旦ups蓄電池發(fā)生故障，僅靠人工巡視很難及時發(fā)現(xiàn)，這會影響變電站內(nèi)rtu的安全運行。而且在ups的使用過程中，每年至少需要對蓄電池進(jìn)行一次充放電維護(hù)工作，人工進(jìn)行充放電維護(hù)工作耗費人力物力?！贝思夹g(shù)方案只監(jiān)測蓄電池組串端電壓，不能監(jiān)測每一個蓄電池的健康與工作狀況，而且蓄電池維護(hù)的充放電也只是調(diào)節(jié)電力路徑，無法利用ups本身的充放電控制電路，不能實現(xiàn)合理的充放電過程。

國家專利局公布了申請?zhí)枺?01510115561.0《不間斷電源蓄電池充電電壓的監(jiān)控裝置》其在說明書的背景技術(shù)及

技術(shù)實現(xiàn)要素：
中記載了“[0003]然而，當(dāng)前的ups充電器在向蓄電池充電時可能存在充電電壓過高或過低的情況，造成ups蓄電池的電池容電功能衰退，使用壽命縮短，蓄電池極板損壞的問題。[0004] 本發(fā)明的實施例提供一種不間斷電源蓄電池充電電壓的監(jiān)控裝置，以解決當(dāng)前的ups充電器在向蓄電池充電時可能存在充電電壓過高或過低的情況，造成ups蓄電池的電池容電功能衰退，使用壽命縮短，蓄電池極板損壞的問題。”此技術(shù)方案只監(jiān)測蓄電池組串端電壓，不能監(jiān)測每一個蓄電池的健康與工作狀況，如果每一個蓄電池都要監(jiān)測那就需要每一個蓄電池都安裝監(jiān)控裝置，這顯然是不可行的；另外此方案即便是對每一個蓄電池都安裝一個監(jiān)控裝置，由于其只比較端電壓的電壓值忽視了溫度和使用環(huán)境對蓄電池的影響，使其監(jiān)測效果大打折扣。

國家專利局還公布了申請?zhí)枺?00710100691.2《嵌套式冗余不間斷電源裝置及方法》其在說明書的背景技術(shù)及發(fā)明內(nèi)容中記載了“[0004]多種不同的技術(shù)已被用于改善不間斷電源系統(tǒng)的可靠性。這些技術(shù)包括備用冗余、串聯(lián)冗余以及并聯(lián)冗余方法。典型的備用冗余ups結(jié)構(gòu)包括運行在備用基礎(chǔ)上的、不帶負(fù)載或只帶部分負(fù)載的、一個或一個以上的ups單元，其能夠通過負(fù)載的轉(zhuǎn)接來立即代替故障ups單元工作。典型的串聯(lián)冗余布置包含以串聯(lián)方式連接的第一和第二ups，其中，在第一運行模式下，第一ups被旁路而第二ups用于帶負(fù)載，在第二運行模式下，第二ups被旁路而第一ups用于帶負(fù)載，這樣，第一和第二ups可相互作為對方的備用后備(standbybackup)。[0005]在典型的并聯(lián)冗余布置中，多個不間斷電源(ups)被并聯(lián)耦合到負(fù)載，以便提供冗余以及通常提供增加的負(fù)載容量。ac電源(例如ups)的并聯(lián)冗余布置已在例如tassitino，jr.等人的美國專利no.5,745,357，tassitino，jr.等人的美國專利no.6,549,440，luo等人的美國專利no.6,803,679，wallace等人的美國專利no.6,118,680，hase的美國專利no.4,104,539，wang等人的美國專利公開no.2005/0162792，以及l(fā)uo等人的美國專利公開no.2005/0073783中進(jìn)行了描 述?！逼浒l(fā)明內(nèi)容是根據(jù)負(fù)荷大小有選擇地啟用和停用冗余組中的ups，控制多個ups單元之間的互為備用的數(shù)量；作為備用ups單元也僅是備用而已，運行與備用均沒有對蓄電池進(jìn)行必要的維護(hù)性充放電。

目前ups廣泛應(yīng)用的鉛酸蓄電池，影響其安全性的因素很多，情況也比較復(fù)雜，歸納一下至少有如下幾個方面的重要因素：

1)ups采用的蓄電池大多為儲能型蓄電池，其充放電功率受到產(chǎn)品設(shè)計和采用材料及工藝的限制，產(chǎn)品性能和出廠時建議使用均為溫度25℃時充放電電流為0.1c；一般還建議0.3c時連續(xù)工作＜5分鐘；目前大部分用戶ups系統(tǒng)配置的蓄電池≤2小時，滿負(fù)荷運行時達(dá)到0.5c，50％負(fù)荷運行時也≥0.25c；這嚴(yán)重影響蓄電池的健康及存在安全隱患；特別是蓄電池內(nèi)阻不一致或部分老化時，極易發(fā)生事故嚴(yán)重時會發(fā)生火災(zāi)；

2)通常ups的蓄電池長期處于浮充備用狀態(tài)，極板結(jié)晶導(dǎo)致容量下降，需要在一定的時間內(nèi)對蓄電池進(jìn)行大電流充放電以達(dá)到融化晶體激活其中的化學(xué)物質(zhì)。

3)諸多的蓄電池中，由于出廠時就存在一定的差異，在逐漸的老化過程中差異也逐漸加大，而目前的ups系統(tǒng)對蓄電池的監(jiān)控主要依據(jù)就是端電壓，在蓄電池組串的端電壓正常時可能已經(jīng)造成個別蓄電池過充或欠充，極易造成個別蓄電池提前失效而引起事故的發(fā)生。

4)為了改善不間斷電源系統(tǒng)ups的可靠性，現(xiàn)有技術(shù)通常采用n+m冗余ups系統(tǒng)，即增加一個以上的冗余ups單元，使其相互作為對方的備用后備單元系統(tǒng)，在一個ups發(fā)生故障時冗余備用的ups單元進(jìn)行替換；但是冗余ups系統(tǒng)雖然安裝了多個子系統(tǒng)或模塊，卻均缺少對蓄電池進(jìn)行在線主動的自動維護(hù)，不能克服上述蓄電池使用過程中的相關(guān)問題，使得冗余ups系統(tǒng)不能達(dá)到預(yù)期 的效果。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述問題，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，使得冗余ups系統(tǒng)具有在線主動的蓄電池自動檢測和維護(hù)能力，本發(fā)明提出一種分布式多子系統(tǒng)組成的n+m冗余ups系統(tǒng)，包括：單元a子系統(tǒng)控制器(1a)、單元a子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2a)、單元a子系統(tǒng)充放電控制模塊(3a)、單元a子系統(tǒng)顯示及操控面板(4a)、單元a子系統(tǒng)整流電路模塊(5a)、單元a子系統(tǒng)逆變電路模塊(6a)、單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)、單元a子系統(tǒng)旁路a開關(guān)模塊(8a)、單元a子系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口(13a)、a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)、a多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14a2)、單元a子系統(tǒng)監(jiān)控總線(16a)、單元a子系統(tǒng)蓄電池監(jiān)控總線(17a)、單元b子系統(tǒng)控制器(1b)、單元b子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2b)、單元b子系統(tǒng)充放電控制模塊(3b)、單元b子系統(tǒng)顯示及操控面板(4b)、單元b子系統(tǒng)整流電路模塊(5b)、單元b子系統(tǒng)逆變電路模塊(6b)、單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)、單元b子系統(tǒng)旁路b開關(guān)模塊(8b)、單元b子系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口(13b)、b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)、b多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14b2)、單元b子系統(tǒng)監(jiān)控總線(16b)、單元b子系統(tǒng)蓄電池監(jiān)控總線(17b)、多電源輸入控制開關(guān)模塊(9)、用戶負(fù)載(10)、主輸入電源(11)、副輸入電源(12)、多系統(tǒng)通信連接線(15)；

由單元a子系統(tǒng)控制器(1a)、單元a子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2a)、單元a子系統(tǒng)充放電控制模塊(3a)、單元a子系統(tǒng)顯示及操控面板(4a)、單元a子系統(tǒng)整流電路模塊(5a)、單元a子系統(tǒng)逆變電路模塊(6a)、單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)、單元a子系統(tǒng)旁路a開關(guān)模塊(8a)、單元a子系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口(13a)、a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)、a多單元子系統(tǒng)末 極并接端子(14a2)、單元a子系統(tǒng)監(jiān)控總線(16a)、單元a子系統(tǒng)蓄電池監(jiān)控總線(17a)組成獨立運行的不間斷電源單元a子系統(tǒng)；

由單元b子系統(tǒng)控制器(1b)、單元b子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2b)、單元b子系統(tǒng)充放電控制模塊(3b)、單元b子系統(tǒng)顯示及操控面板(4b)、單元b子系統(tǒng)整流電路模塊(5b)、單元b子系統(tǒng)逆變電路模塊(6b)、單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)、單元b子系統(tǒng)旁路b開關(guān)模塊(8b)、單元b子系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口(13b)、b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)、b多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14b2)、單元b子系統(tǒng)監(jiān)控總線(16b)、單元b子系統(tǒng)蓄電池監(jiān)控總線(17b)組成獨立運行的不間斷電源單元b子系統(tǒng)；

主輸入電源(11)和副輸入電源(12)分別通過多電源輸入控制開關(guān)模塊(9)順次連接a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)、單元a子系統(tǒng)整流電路模塊(5a)、單元a子系統(tǒng)逆變電路模塊(6a)、a多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14a2)及用戶負(fù)載(10)，構(gòu)成主輸入電源(11)或副輸入電源(12)為用戶負(fù)載(10)供電的a電力路徑；

主輸入電源(11)和副輸入電源(12)分別通過多電源輸入控制開關(guān)模塊(9)順次連接a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)、單元a子系統(tǒng)充放電控制模塊(3a)及單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)，構(gòu)成主輸入電源(11)或副輸入電源(12)為單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)供電的充電a電力路徑；

單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)順次連接單元a子系統(tǒng)充放電控制模塊(3a)、單元a子系統(tǒng)逆變電路模塊(6a)、a多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14a2)及用戶負(fù)載(10)，構(gòu)成單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)為用戶負(fù)載(10)應(yīng)急供電的蓄電池a電力供電路徑；

主輸入電源(11)和副輸入電源(12)分別通過多電源輸入控制開關(guān)模 塊(9)順次連接a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)、單元a子系統(tǒng)旁路a開關(guān)模塊(8a)、a多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14a2)及用戶負(fù)載(10)，構(gòu)成主輸入電源(11)或副輸入電源(12)為用戶負(fù)載(10)旁路a供電的電力路徑；

主輸入電源(11)和副輸入電源(12)分別通過多電源輸入控制開關(guān)模塊(9)順次連接b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)、單元b子系統(tǒng)整流電路模塊(5b)、單元b子系統(tǒng)逆變電路模塊(6b)、b多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14b2)及用戶負(fù)載(10)，構(gòu)成主輸入電源(11)或副輸入電源(12)為用戶負(fù)載(10)供電的b電力路徑；

主輸入電源(11)和副輸入電源(12)分別通過多電源輸入控制開關(guān)模塊(9)順次連接b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)、單元b子系統(tǒng)充放電控制模塊(3b)及單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)，構(gòu)成主輸入電源(11)或副輸入電源(12)為單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)供電的充電b電力路徑；

單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)順次連接單元b子系統(tǒng)充放電控制模塊(3b)、單元b子系統(tǒng)逆變電路模塊(6b)、b多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14b2)及用戶負(fù)載(10)，構(gòu)成單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)為用戶負(fù)載(10)應(yīng)急供電的蓄電池b電力供電路徑；

主輸入電源(11)和副輸入電源(12)分別通過多電源輸入控制開關(guān)模塊(9)順次連接b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)、單元b子系統(tǒng)旁路b開關(guān)模塊(8b)、b多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14b2)及用戶負(fù)載(10)，構(gòu)成主輸入電源(11)或副輸入電源(12)為用戶負(fù)載(10)旁路b供電的電力路徑；

單元a子系統(tǒng)控制器(1a)連接單元a子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2a) 和單元a子系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口(13a)以及單元a子系統(tǒng)控制器(1a)通過單元a子系統(tǒng)監(jiān)控總線(16a)分別連接單元a子系統(tǒng)充放電控制模塊(3a)、單元a子系統(tǒng)整流電路模塊(5a)、單元a子系統(tǒng)逆變電路模塊(6a)、單元a子系統(tǒng)旁路a開關(guān)模塊(8a)、a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)、a多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14a2)，構(gòu)成單元a子系統(tǒng)監(jiān)控鏈路和單元a子系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控鏈路；

單元b子系統(tǒng)控制器(1b)連接單元b子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2b)和單元b子系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口(13b)以及單元b子系統(tǒng)控制器(1b)通過單元b子系統(tǒng)監(jiān)控總線(16b)分別連接單元b子系統(tǒng)充放電控制模塊(3b)、單元b子系統(tǒng)整流電路模塊(5b)、單元b子系統(tǒng)逆變電路模塊(6b)、單元b子系統(tǒng)旁路a開關(guān)模塊(8b)、b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)、b多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14b2)，構(gòu)成單元b子系統(tǒng)監(jiān)控鏈路和單元b子系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控鏈路；

a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)通過多系統(tǒng)通信連接線(15)連接b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)，構(gòu)成多單元系統(tǒng)互聯(lián)通信鏈路；

單元a子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2a)的信號采集傳感器(211)分別連接單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)中的每一個蓄電池，構(gòu)成單元a子系統(tǒng)的單體蓄電池狀態(tài)信號采集鏈路；

單元b子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2b)的信號采集傳感器(211)分別連接單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)中的每一個蓄電池，構(gòu)成單元b子系統(tǒng)的單體蓄電池狀態(tài)信號采集鏈路；

其系統(tǒng)控制的特征是：由具備獨立運行能力的a子系統(tǒng)和b子系統(tǒng)構(gòu)成的分布式多單元子系統(tǒng)n+m冗余ups系統(tǒng)，其中n為整數(shù)，m為整數(shù)1至n中的 一個整數(shù)，每一個子系統(tǒng)設(shè)定一個唯一的系統(tǒng)單元編號；并通過多系統(tǒng)通信連接線(15)進(jìn)行多個單元子系統(tǒng)之間的連接通信及按約定交互各自的狀態(tài)信息，據(jù)此多個單元子系統(tǒng)形成優(yōu)先級序列；

多個單元子系統(tǒng)構(gòu)成的冗余ups系統(tǒng)設(shè)有自治運行和協(xié)同運行兩個運行模式，協(xié)同運行模式是單元子系統(tǒng)狀態(tài)分值高的優(yōu)先級高，同等狀態(tài)分值時系統(tǒng)單元編號高的優(yōu)先級高，優(yōu)先級低的服從優(yōu)先級高的指揮，當(dāng)一個子系統(tǒng)需要從備用供電運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為主動維護(hù)運行狀態(tài)前，需要通報其他子系統(tǒng)并由優(yōu)先級高的子系統(tǒng)按約定發(fā)布執(zhí)行指令；在自治運行模式運行時，多個分布式單元子系統(tǒng)各自獨立自治運行，各自獨立自治運行的單元子系統(tǒng)均受控于各自單元子系統(tǒng)控制器，即a子系統(tǒng)和b子系統(tǒng)相對應(yīng)的單元a子系統(tǒng)控制器(1a)和單元b子系統(tǒng)控制器(1b)；

各單元子系統(tǒng)控制器根據(jù)程序預(yù)置參數(shù)或通過各自顯示及操控面板以及各自系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口設(shè)定的參數(shù)和策略或優(yōu)先級最高的子系統(tǒng)發(fā)出的指令，監(jiān)測分析各自單元子系統(tǒng)的能量與負(fù)載運行功率參數(shù)以及監(jiān)測分析各自蓄電池監(jiān)控器采集的蓄電池狀態(tài)信號并據(jù)此判斷生成自身子系統(tǒng)的調(diào)控指令，即：

1)接受優(yōu)先級最高的子系統(tǒng)發(fā)出的指令并執(zhí)行；

2)按監(jiān)測分析數(shù)據(jù)和設(shè)定時段選擇并申請對單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)和單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)中的一組需要進(jìn)行維護(hù)的蓄電池組進(jìn)行維護(hù)性充放電控制，其他的子系統(tǒng)為在線不間斷供電值班備用運行；

3)對單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)和單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)中的每一個蓄電池的狀態(tài)信號進(jìn)行分析處理，對性能落后的蓄電池提示位置信息和報警信息；

4)監(jiān)測分析發(fā)現(xiàn)存在運行風(fēng)險的異常單元子系統(tǒng)的電路模塊時發(fā)出隔 離斷開異常單元子系統(tǒng)的指令，并通過單元a子系統(tǒng)控制器(1a)控制a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)、a多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14a2)或通過單元b子系統(tǒng)控制器(1b)控制b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)、b多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14b2)隔離斷開異常單元子系統(tǒng)以及通知其他子系統(tǒng)和報警提示人工處理；

5)監(jiān)測分析發(fā)現(xiàn)存在運行風(fēng)險的異常蓄電池組串時發(fā)出隔離斷開異常蓄電池組串的指令，并通過單元a子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2a)或單元b子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2b)的i/o驅(qū)動電路(27)控制直流電力保護(hù)電路(26)隔離斷開異常蓄電池組串以及報警提示人工處理。

上述一種分布式多子系統(tǒng)組成的n+m冗余ups系統(tǒng)，所述單元a子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2a)和單元b子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2b)均由嵌入式單片計算機(21)、固化軟件系統(tǒng)(22)、數(shù)據(jù)存儲器(23)、時鐘電路(24)、電源電路(25)、直流電力保護(hù)電路(26)、i/o驅(qū)動電路(27)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(28)、通信接口電路(29)、總線(210)、信號采集傳感器(211)、報警電路(212)組成，并且嵌入式單片計算機(21)通過總線(210)分別連接固化軟件系統(tǒng)(22)、數(shù)據(jù)存儲器(23)、時鐘電路(24)、電源電路(25)、直流電力保護(hù)電路(26)、i/o驅(qū)動電路(27)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(28)、通信接口電路(29)，構(gòu)成蓄電池集中監(jiān)控器(2)主控電路模塊；由i/o驅(qū)動電路(27)分別連接直流電力保護(hù)電路(26)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(28)以及信號采集傳感器(211)和報警電路(212)，構(gòu)成蓄電池狀態(tài)信號采集與直流電力保護(hù)監(jiān)控鏈路。

本發(fā)明一種分布式多子系統(tǒng)組成的n+m冗余ups系統(tǒng)，針對至少兩組ups子系統(tǒng)構(gòu)成的多單元模塊ups系統(tǒng)或n+n或n+b(b為1至n的整數(shù))冗余應(yīng)急供電系統(tǒng)，提出了一種在線主動的對蓄電池進(jìn)行自動檢測和維護(hù)的技術(shù)方案， 通過自動生成多子系統(tǒng)的優(yōu)先級序列進(jìn)行協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)對ups單元子系統(tǒng)的蓄電池組串輪流進(jìn)行維護(hù)性充放電，同時由單元a子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器監(jiān)測蓄電池組串中每一個蓄電池的狀態(tài)信息，通過系統(tǒng)控制器根據(jù)程序預(yù)置參數(shù)或通過顯示及操控面板及系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口設(shè)定的參數(shù)和策略，監(jiān)測分析各自單元子系統(tǒng)的能量與負(fù)載運行功率參數(shù)以及監(jiān)測分析各自蓄電池監(jiān)控器采集的蓄電池狀態(tài)信號并據(jù)此判斷生成自身子系統(tǒng)的調(diào)控指令，實現(xiàn)了自動監(jiān)測分析、自動進(jìn)行維護(hù)、自動調(diào)整充放電功率、自動提示落后蓄電池的位置，確保了蓄電池組串的健康運行，大大提高蓄電池組串的可用性和安全性，有利于延長蓄電池的壽命。

附圖說明

圖1為一種分布式多子系統(tǒng)組成的n+m冗余ups系統(tǒng)的原理框圖。

圖2為蓄電池監(jiān)控器的原理框圖。

具體實施方式

作為實施例子，結(jié)合附圖對一種分布式多子系統(tǒng)組成的n+m冗余ups系統(tǒng)給予說明，但是，本發(fā)明的技術(shù)與方案不限于本實施例子給出的說明內(nèi)容。

附圖1給出了一種分布式多子系統(tǒng)組成的n+m冗余ups系統(tǒng)，包括：單元a子系統(tǒng)控制器(1a)、單元a子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2a)、單元a子系統(tǒng)充放電控制模塊(3a)、單元a子系統(tǒng)顯示及操控面板(4a)、單元a子系統(tǒng)整流電路模塊(5a)、單元a子系統(tǒng)逆變電路模塊(6a)、單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)、單元a子系統(tǒng)旁路a開關(guān)模塊(8a)、單元a子系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口(13a)、a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)、a多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14a2)、單元a子系統(tǒng)監(jiān)控總線(16a)、單元a子系統(tǒng)蓄電池監(jiān)控總線(17a)、單元b子系統(tǒng)控制器(1b)、單元b子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2b)、單元b子 系統(tǒng)充放電控制模塊(3b)、單元b子系統(tǒng)顯示及操控面板(4b)、單元b子系統(tǒng)整流電路模塊(5b)、單元b子系統(tǒng)逆變電路模塊(6b)、單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)、單元b子系統(tǒng)旁路b開關(guān)模塊(8b)、單元b子系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口(13b)、b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)、b多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14b2)、單元b子系統(tǒng)監(jiān)控總線(16b)、單元b子系統(tǒng)蓄電池監(jiān)控總線(17b)、多電源輸入控制開關(guān)模塊(9)、用戶負(fù)載(10)、主輸入電源(11)、副輸入電源(12)、多系統(tǒng)通信連接線(15)；

由單元a子系統(tǒng)控制器(1a)、單元a子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2a)、單元a子系統(tǒng)充放電控制模塊(3a)、單元a子系統(tǒng)顯示及操控面板(4a)、單元a子系統(tǒng)整流電路模塊(5a)、單元a子系統(tǒng)逆變電路模塊(6a)、單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)、單元a子系統(tǒng)旁路a開關(guān)模塊(8a)、單元a子系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口(13a)、a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)、a多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14a2)、單元a子系統(tǒng)監(jiān)控總線(16a)、單元a子系統(tǒng)蓄電池監(jiān)控總線(17a)組成獨立運行的不間斷電源單元a子系統(tǒng)；

由單元b子系統(tǒng)控制器(1b)、單元b子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2b)、單元b子系統(tǒng)充放電控制模塊(3b)、單元b子系統(tǒng)顯示及操控面板(4b)、單元b子系統(tǒng)整流電路模塊(5b)、單元b子系統(tǒng)逆變電路模塊(6b)、單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)、單元b子系統(tǒng)旁路b開關(guān)模塊(8b)、單元b子系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口(13b)、b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)、b多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14b2)、單元b子系統(tǒng)監(jiān)控總線(16b)、單元b子系統(tǒng)蓄電池監(jiān)控總線(17b)組成獨立運行的不間斷電源單元b子系統(tǒng)；

主輸入電源(11)和副輸入電源(12)分別通過多電源輸入控制開關(guān)模塊(9)順次連接a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)、單元a子系統(tǒng)整流電 路模塊(5a)、單元a子系統(tǒng)逆變電路模塊(6a)、a多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14a2)及用戶負(fù)載(10)，構(gòu)成主輸入電源(11)或副輸入電源(12)為用戶負(fù)載(10)供電的a電力路徑；

主輸入電源(11)和副輸入電源(12)分別通過多電源輸入控制開關(guān)模塊(9)順次連接a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)、單元a子系統(tǒng)充放電控制模塊(3a)及單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)，構(gòu)成主輸入電源(11)或副輸入電源(12)為單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)供電的充電a電力路徑；

單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)順次連接單元a子系統(tǒng)充放電控制模塊(3a)、單元a子系統(tǒng)逆變電路模塊(6a)、a多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14a2)及用戶負(fù)載(10)，構(gòu)成單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)為用戶負(fù)載(10)應(yīng)急供電的蓄電池a電力供電路徑；

主輸入電源(11)和副輸入電源(12)分別通過多電源輸入控制開關(guān)模塊(9)順次連接a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)、單元a子系統(tǒng)旁路a開關(guān)模塊(8a)、a多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14a2)及用戶負(fù)載(10)，構(gòu)成主輸入電源(11)或副輸入電源(12)為用戶負(fù)載(10)旁路a供電的電力路徑；

主輸入電源(11)和副輸入電源(12)分別通過多電源輸入控制開關(guān)模塊(9)順次連接b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)、單元b子系統(tǒng)整流電路模塊(5b)、單元b子系統(tǒng)逆變電路模塊(6b)、b多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14b2)及用戶負(fù)載(10)，構(gòu)成主輸入電源(11)或副輸入電源(12)為用戶負(fù)載(10)供電的b電力路徑；

主輸入電源(11)和副輸入電源(12)分別通過多電源輸入控制開關(guān)模塊(9)順次連接b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)、單元b子系統(tǒng)充放電 控制模塊(3b)及單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)，構(gòu)成主輸入電源(11)或副輸入電源(12)為單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)供電的充電b電力路徑；

單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)順次連接單元b子系統(tǒng)充放電控制模塊(3b)、單元b子系統(tǒng)逆變電路模塊(6b)、b多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14b2)及用戶負(fù)載(10)，構(gòu)成單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)為用戶負(fù)載(10)應(yīng)急供電的蓄電池b電力供電路徑；

主輸入電源(11)和副輸入電源(12)分別通過多電源輸入控制開關(guān)模塊(9)順次連接b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)、單元b子系統(tǒng)旁路b開關(guān)模塊(8b)、b多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14b2)及用戶負(fù)載(10)，構(gòu)成主輸入電源(11)或副輸入電源(12)為用戶負(fù)載(10)旁路b供電的電力路徑；

單元a子系統(tǒng)控制器(1a)連接單元a子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2a)和單元a子系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口(13a)以及單元a子系統(tǒng)控制器(1a)通過單元a子系統(tǒng)監(jiān)控總線(16a)分別連接單元a子系統(tǒng)充放電控制模塊(3a)、單元a子系統(tǒng)整流電路模塊(5a)、單元a子系統(tǒng)逆變電路模塊(6a)、單元a子系統(tǒng)旁路a開關(guān)模塊(8a)、a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)、a多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14a2)，構(gòu)成單元a子系統(tǒng)監(jiān)控鏈路和單元a子系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控鏈路；

單元b子系統(tǒng)控制器(1b)連接單元b子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2b)和單元b子系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口(13b)以及單元b子系統(tǒng)控制器(1b)通過單元b子系統(tǒng)監(jiān)控總線(16b)分別連接單元b子系統(tǒng)充放電控制模塊(3b)、單元b子系統(tǒng)整流電路模塊(5b)、單元b子系統(tǒng)逆變電路模塊(6b)、單元b子系統(tǒng)旁路a開關(guān)模塊(8b)、b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)、b多單元子系統(tǒng) 末極并接端子(14b2)，構(gòu)成單元b子系統(tǒng)監(jiān)控鏈路和單元b子系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控鏈路；

a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)通過多系統(tǒng)通信連接線(15)連接b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)，構(gòu)成多單元系統(tǒng)互聯(lián)通信鏈路；

單元a子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2a)的信號采集傳感器(211)分別連接單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)中的每一個蓄電池，構(gòu)成單元a子系統(tǒng)的單體蓄電池狀態(tài)信號采集鏈路；

單元b子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2b)的信號采集傳感器(211)分別連接單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)中的每一個蓄電池，構(gòu)成單元b子系統(tǒng)的單體蓄電池狀態(tài)信號采集鏈路；

其系統(tǒng)控制的特征是：由具備獨立運行能力的a子系統(tǒng)和b子系統(tǒng)構(gòu)成的分布式多單元子系統(tǒng)n+m冗余ups系統(tǒng)，其中n為整數(shù)，m為整數(shù)1至n中的一個整數(shù)，每一個子系統(tǒng)設(shè)定一個唯一的系統(tǒng)單元編號；并通過多系統(tǒng)通信連接線(15)進(jìn)行多個單元子系統(tǒng)之間的連接通信及按約定交互各自的狀態(tài)信息，據(jù)此多個單元子系統(tǒng)形成優(yōu)先級序列；

多個單元子系統(tǒng)構(gòu)成的冗余ups系統(tǒng)設(shè)有自治運行和協(xié)同運行兩個運行模式，協(xié)同運行模式是單元子系統(tǒng)狀態(tài)分值高的優(yōu)先級高，同等狀態(tài)分值時系統(tǒng)單元編號高的優(yōu)先級高，優(yōu)先級低的服從優(yōu)先級高的指揮，當(dāng)一個子系統(tǒng)需要從備用供電運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換為主動維護(hù)運行狀態(tài)前，需要通報其他子系統(tǒng)并由優(yōu)先級高的子系統(tǒng)按約定發(fā)布執(zhí)行指令；在自治運行模式運行時，多個分布式單元子系統(tǒng)各自獨立自治運行，各自獨立自治運行的單元子系統(tǒng)均受控于各自單元子系統(tǒng)控制器，即a子系統(tǒng)和b子系統(tǒng)相對應(yīng)的單元a子系統(tǒng)控制器(1a)和單元b子系統(tǒng)控制器(1b)；

各單元子系統(tǒng)控制器根據(jù)程序預(yù)置參數(shù)或通過各自顯示及操控面板以及各自系統(tǒng)遠(yuǎn)程通信接口設(shè)定的參數(shù)和策略或優(yōu)先級最高的子系統(tǒng)發(fā)出的指令，監(jiān)測分析各自單元子系統(tǒng)的能量與負(fù)載運行功率參數(shù)以及監(jiān)測分析各自蓄電池監(jiān)控器采集的蓄電池狀態(tài)信號并據(jù)此判斷生成自身子系統(tǒng)的調(diào)控指令，即：

1)接受優(yōu)先級最高的子系統(tǒng)發(fā)出的指令并執(zhí)行；

2)按監(jiān)測分析數(shù)據(jù)和設(shè)定時段選擇并申請對單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)和單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)中的一組需要進(jìn)行維護(hù)的蓄電池組進(jìn)行維護(hù)性充放電控制，其他的子系統(tǒng)為在線不間斷供電值班備用運行；

3)對單元a子系統(tǒng)蓄電池組串(7a)和單元b子系統(tǒng)蓄電池組串(7b)中的每一個蓄電池的狀態(tài)信號進(jìn)行分析處理，對性能落后的蓄電池提示位置信息和報警信息；

4)監(jiān)測分析發(fā)現(xiàn)存在運行風(fēng)險的異常單元子系統(tǒng)的電路模塊時發(fā)出隔離斷開異常單元子系統(tǒng)的指令，并通過單元a子系統(tǒng)控制器(1a)控制a多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14a1)、a多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14a2)或通過單元b子系統(tǒng)控制器(1b)控制b多單元子系統(tǒng)源極并接端子(14b1)、b多單元子系統(tǒng)末極并接端子(14b2)隔離斷開異常單元子系統(tǒng)以及通知其他子系統(tǒng)和報警提示人工處理；

5)監(jiān)測分析發(fā)現(xiàn)存在運行風(fēng)險的異常蓄電池組串時發(fā)出隔離斷開異常蓄電池組串的指令，并通過單元a子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2a)或單元b子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2b)的i/o驅(qū)動電路(27)控制直流電力保護(hù)電路(26)隔離斷開異常蓄電池組串以及報警提示人工處理。

圖2所示，一種分布式多子系統(tǒng)組成的n+m冗余ups系統(tǒng)，所述單元a子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2a)和單元b子系統(tǒng)蓄電池集中監(jiān)控器(2b)均由 嵌入式單片計算機(21)、固化軟件系統(tǒng)(22)、數(shù)據(jù)存儲器(23)、時鐘電路(24)、電源電路(25)、直流電力保護(hù)電路(26)、i/o驅(qū)動電路(27)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(28)、通信接口電路(29)、總線(210)、信號采集傳感器(211)、報警電路(212)組成，并且嵌入式單片計算機(21)通過總線(210)分別連接固化軟件系統(tǒng)(22)、數(shù)據(jù)存儲器(23)、時鐘電路(24)、電源電路(25)、直流電力保護(hù)電路(26)、i/o驅(qū)動電路(27)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(28)、通信接口電路(29)，構(gòu)成蓄電池集中監(jiān)控器(2)主控電路模塊；由i/o驅(qū)動電路(27)分別連接直流電力保護(hù)電路(26)、模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(28)以及信號采集傳感器(211)和報警電路(212)，構(gòu)成蓄電池狀態(tài)信號采集與直流電力保護(hù)監(jiān)控鏈路。