一種基于主動(dòng)維護(hù)功能擴(kuò)展裝置的ups系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于應(yīng)急供電電源技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于主動(dòng)維護(hù)功能擴(kuò)展裝置的UPS系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]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(guò)程中存在對(duì)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(wèn)題，容易造成UPS供電系統(tǒng)線路短路、蓄電池?fù)舸┑裙收希踔翆?dǎo)致火災(zāi)的發(fā)生，造成安全事故和重大損失。
[0003]國(guó)家專利局公布了申請(qǐng)?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 “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(zhǎng)。一旦UPS蓄電池發(fā)生故障，僅靠人工巡視很難及時(shí)發(fā)現(xiàn)，這會(huì)影響變電站內(nèi)RTU的安全運(yùn)行。而且在UPS的使用過(guò)程中，每年至少需要對(duì)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(fèi)人力物力。”此技術(shù)方案只監(jiān)測(cè)蓄電池組串端電壓，不能監(jiān)測(cè)每一個(gè)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(wú)法利用UPS本身的充放電控制電路，不能實(shí)現(xiàn)合理的充放電過(guò)程。
[0004]國(guó)家專利局公布了申請(qǐng)?zhí)?201510115561.0《不間斷電源蓄電池充電電壓的監(jiān)控裝置》其在說(shuō)明書(shū)的【背景技術(shù)】及
【發(fā)明內(nèi)容】
中記載了“然而，當(dāng)前的UPS充電器在向蓄電池充電時(shí)可能存在充電電壓過(guò)高或過(guò)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(wèn)題。本發(fā)明的實(shí)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(shí)可能存在充電電壓過(guò)高或過(guò)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(wèn)題。”此技術(shù)方案只監(jiān)測(cè)蓄電池組串端電壓，不能監(jiān)測(cè)每一個(gè)蓄電池的健康與工作狀況，如果每一個(gè)蓄電池都要監(jiān)測(cè)那就需要每一個(gè)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(duì)每一個(gè)蓄電池都安裝一個(gè)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(duì)蓄電池的影響，使其監(jiān)測(cè)效果大打折扣。
[0005]國(guó)家專利局還公布了申請(qǐng)?zhí)?200710100691.2《嵌套式冗余不間斷電源裝置及方法》其在說(shuō)明書(shū)的【背景技術(shù)】及
【發(fā)明內(nèi)容】
中記載了 “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(yùn)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(gè)或一個(gè)以上的UPS單元，其能夠通過(guò)負(fù)載的轉(zhuǎn)接來(lái)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(yùn)行模式下，第一UPS被旁路而第二UPS用于帶負(fù)載，在第二運(yùn)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(duì)方的備用后備(Standby backup)。在典型的并聯(lián)冗余布置中，多個(gè)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)冗余布置已在例如了&88^丨110，介.等人的美國(guó)專利％.5，745，357 3&88^丨110，介.等人的美國(guó)專利N0.6,549,440，Luo等人的美國(guó)專利N0.6,803,679，Wal Iace等人的美國(guó)專利N0.6，118，680，Hase的美國(guó)專利N0.4,104,539，Wang等人的美國(guó)專利公開(kāi)N0.2005/0162792，以及Luo等人的美國(guó)專利公開(kāi)N0.2005/0073783中進(jìn)行了描述?！逼?br/>【發(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(gè)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(yùn)行與備用均沒(méi)有對(duì)蓄電池進(jìn)行必要的維護(hù)性充放電。
[0006]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(gè)方面的重要因素:
[0007]1)UPS采用的蓄電池大多為儲(chǔ)能型蓄電池，其充放電功率受到產(chǎn)品設(shè)計(jì)和采用材料及工藝的限制，產(chǎn)品性能和出廠時(shí)建議使用均為溫度25°C時(shí)充放電電流為0.1C;—般還建議0.3C時(shí)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(shí)，滿負(fù)荷運(yùn)行時(shí)達(dá)到0.5C，50 %負(fù)荷運(yùn)行時(shí)也2 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(shí)，極易發(fā)生事故嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生火災(zāi)；
[0008]2)通常UPS的蓄電池長(zhǎng)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(shí)間內(nèi)對(duì)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)。
[0009 ] 3)諸多的蓄電池中，由于出廠時(shí)就存在一定的差異，在逐漸的老化過(guò)程中差異也逐漸加大，而目前的UPS系統(tǒng)對(duì)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(shí)可能已經(jīng)造成個(gè)別蓄電池過(guò)充或欠充，極易造成個(gè)別蓄電池提前失效而引起事故的發(fā)生。
[0010]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)，SP增加一個(gè)以上的冗余UPS單元，使其相互作為對(duì)方的備用后備單元系統(tǒng)，再一個(gè)UPS故障時(shí)備用后備的UPS單元進(jìn)行替換;但是均缺少對(duì)蓄電池進(jìn)行在線維護(hù)，不能克服上述蓄電池使用過(guò)程中的相關(guān)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011]為了解決上述問(wèn)題，克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，特別是對(duì)已有的利用現(xiàn)有技術(shù)構(gòu)成的UPS系統(tǒng)以及UPS多機(jī)系統(tǒng)，本發(fā)明提出一種基于主動(dòng)維護(hù)功能擴(kuò)展裝置的UPS系統(tǒng)，包括:系統(tǒng)控制器、蓄電池監(jiān)控器、蓄電池多路電力調(diào)控模塊、雙向DC/AC逆變模塊、UPS系統(tǒng)A、UPS系統(tǒng)B、UPS系統(tǒng)N、UPS系統(tǒng)A蓄電池組串、UPS系統(tǒng)B蓄電池組串、UPS系統(tǒng)N蓄電池組串、UPS系統(tǒng)A蓄電池組串連接線、UPS系統(tǒng)B蓄電池組串連接線、UPS系統(tǒng)N蓄電池組串連接線、蓄電池多路電力調(diào)控模塊A路UPS連接線、蓄電池多路電力調(diào)控模塊A路蓄電池組串連接線、蓄電池多路電力調(diào)控模塊B路UPS連接線、蓄電池多路電力調(diào)控模塊B路蓄電池組串連接線、蓄電池多路電力調(diào)控模塊N路UPS連接線、蓄電池多路電力調(diào)控模塊N路蓄電池組串連接線、蓄電池監(jiān)控總線、系統(tǒng)總線、擴(kuò)展蓄電池組串、雙向DC/AC逆變模塊輸入電力線、雙向DC/AC逆變模塊輸出電力線、主電源電力輸入母線、系統(tǒng)電力輸出母線、用戶負(fù)載、系統(tǒng)控制操控模塊、系統(tǒng)通信模塊，其中:
[0012 ]系統(tǒng)控制器、蓄電池監(jiān)控器、蓄電池多路電力調(diào)控模塊、雙向DC/AC逆變模塊、蓄電池監(jiān)控總線、擴(kuò)展蓄電池組串以及系統(tǒng)總線、系統(tǒng)控制操控模塊、系統(tǒng)通信模塊組成主動(dòng)維護(hù)擴(kuò)展裝置，其連接方式為蓄電池多路電力調(diào)控模塊分別連接雙向DC/AC逆變模塊和擴(kuò)展蓄電池組串，同時(shí)系統(tǒng)控制器通過(guò)系統(tǒng)總線分別連接蓄電池監(jiān)控器、蓄電池多路電力調(diào)控模塊、雙向DC/AC逆變模塊，并且蓄電池監(jiān)控器通過(guò)蓄電池監(jiān)控總線連接擴(kuò)展蓄電池組串中的每一塊蓄電池；
[0013]系統(tǒng)控制器連接系統(tǒng)控制操控模塊和系統(tǒng)通信模塊構(gòu)成系統(tǒng)就地控制和遠(yuǎn)程控制功能子系統(tǒng)；
[0014]基于主動(dòng)維護(hù)功能擴(kuò)展裝置的UPS系統(tǒng)的系統(tǒng)特征是:
[0015]蓄電池多路電力調(diào)控模塊通過(guò)蓄電池多路電力調(diào)控模塊A路UPS連接線與UPS系統(tǒng)A連接并通過(guò)蓄電池多路電力調(diào)控模塊A路蓄電池組串連接線與UPS系統(tǒng)A蓄電池組串連接，以此替代UPS系統(tǒng)A蓄電池組串連接線；
[0016]蓄電池多路電力調(diào)控模塊通過(guò)蓄電池多路電力調(diào)控模塊B路UPS連接線與UPS系統(tǒng)B連接并通過(guò)蓄電池多路電力調(diào)控模塊B路蓄電池組串連接線與UPS系統(tǒng)B蓄電池組串連接，以此替代UPS系統(tǒng)B蓄電池組串連接線；
[0017]蓄電池多路電力調(diào)控模塊通過(guò)蓄電池多路電力調(diào)控模塊N路UPS連接線與UPS系統(tǒng)N連接并通過(guò)蓄電池多路電力調(diào)控模塊N路蓄電池組串連接線與UPS系統(tǒng)N蓄電池組串連接，以此替代UPS系統(tǒng)N蓄電池組串連接線；
[0018]主電源電力輸入母線分別連接UPS系統(tǒng)A、UPS系統(tǒng)B、UPS系統(tǒng)N的電源輸入端，同時(shí)UPS系統(tǒng)A、UPS系統(tǒng)B、UPS系統(tǒng)N的各自電力輸出端分別連接系統(tǒng)電力輸出母線，由系統(tǒng)電力輸出母線連接用戶負(fù)載構(gòu)成多單元UPS供電系統(tǒng)；
[0019]主電源電力輸入母線分別連接UPS系統(tǒng)A、UPS系統(tǒng)B、UPS系統(tǒng)N的電源輸入端以及主電源電力輸入母線通過(guò)雙向DC/AC逆變模塊輸入電力線連接雙向DC/AC逆變模塊，同時(shí)UPS系統(tǒng)A、UPS系統(tǒng)B、UPS系統(tǒng)N的各自電力輸出端分別連接系統(tǒng)電力輸出母線以及雙向DC/AC逆變模塊通過(guò)雙向DC/AC逆變模塊輸出電力線連接系統(tǒng)電力輸出母線，再由系統(tǒng)電力輸出母線連接用戶負(fù)載構(gòu)成擴(kuò)展的多單元UPS供電系統(tǒng)；
[0020]蓄電池監(jiān)控器通過(guò)蓄電池監(jiān)控總線分別連接擴(kuò)展蓄電池組串、UPS系統(tǒng)A蓄電池組串、UPS系統(tǒng)B蓄電池組串、UPS系統(tǒng)N蓄電池組串中的每一塊蓄電池，構(gòu)成擴(kuò)展的多單元UPS供電系統(tǒng)的蓄電池監(jiān)控鏈路；
[0021]系統(tǒng)控制器通過(guò)系統(tǒng)總線分別連接蓄電池監(jiān)控器、蓄電池多路電力調(diào)控模塊、雙向DC/AC逆變模塊、UPS系統(tǒng)A、UPS系統(tǒng)B、UPS系統(tǒng)N，構(gòu)成擴(kuò)展的多單元UPS供電系統(tǒng)的系統(tǒng)監(jiān)控鏈路；
[0022]上述一種基于主動(dòng)維護(hù)功能擴(kuò)展裝置的UPS系統(tǒng)，所述的蓄電池多路電力調(diào)控模塊包括:直流電力調(diào)控器、擴(kuò)展控制器接口電路、擴(kuò)展控制器總線、逆變模塊連接端、A擴(kuò)展電力通斷電路、B擴(kuò)展電力通斷電路、N擴(kuò)展電力通斷電路、擴(kuò)展直流母線、蓄電池調(diào)配直流母線、蓄電池調(diào)配直流母線通斷電路、蓄電池調(diào)配A電力通斷