專利名稱：無源電容式在線直流電源屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種直流電源屏。
本發(fā)明的無源在線直流電源屏包括可調(diào)壓整流電源、直流儲能補(bǔ)償裝置、直流接觸器及直流饋出各回路，可調(diào)壓整流電源的正輸出端經(jīng)組合電開關(guān)的一接點(diǎn)與直流儲能補(bǔ)償裝置的正輸入端連接，負(fù)輸出端經(jīng)組合開關(guān)的另一接點(diǎn)與直流負(fù)母線-M連接，直流儲能補(bǔ)償裝置的正、負(fù)輸出端分別與直流正母線+M和直流負(fù)母線-M連接，直流饋出各回路連接在直流正母線+M和直流負(fù)母線-M，其特征是所說的直流儲能補(bǔ)償裝置是直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置，該電路所用的儲能元件為電容量不小于0.8法拉耐壓不低于于200V的超級電容器，為了與直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置配合還設(shè)置著自動延時(shí)投切直流電源控制器和系統(tǒng)電源電壓采樣裝置，系統(tǒng)電源電壓采樣裝置與自動延時(shí)投切直流電源控制器的輸入端連接；系統(tǒng)電源電壓采樣裝置由降壓的兩個單相電壓互感器TV與電壓選擇開關(guān)KV1及交流電壓繼電器1YJ和2YJ組成，交流電壓繼電器1YJ和2YJ的通電線圈分別連接在兩個單相電壓互感器TV的低壓輸出端；自動延時(shí)投切直流電源控制器主要由兩個時(shí)間繼電器SJ1、SJ2、中間繼電器ZJ、直流接觸器CZ、電容電源控制開關(guān)3K組成的延時(shí)控制電路，時(shí)間繼電器SJ2為配置延時(shí)電容器C3的延時(shí)時(shí)間繼電器，延時(shí)時(shí)間不小于18秒。該控制電路有一個正接線端和一個負(fù)接線端，正接線端與直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置的電容電源正接線端子+CM連接，負(fù)接線端與電容電源負(fù)接線端子-CM連接，交流電壓繼電器1YJ和2YJ的常開接點(diǎn)及時(shí)間繼電器SJ1通電線圈串聯(lián)在負(fù)接線端與正接線端之間。
更具體地講，直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置主要由最少一個超級儲能電容器及輔助電器件組成，輔助電器件有直流電壓繼電器YJ、放電二極管VD6、放電碘鎢燈R、充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF、電容電源正接線端子+CM和電容電源負(fù)接線端子-CM，超級儲能電容器的正極連接在電容電源正接線端子+CM，負(fù)極連接在電容電源負(fù)接線端子-CM，放電二極管VD6的正極與碘鎢燈R的一端均連接在電容電源正接線端子+CM，碘鎢燈R的另一端連接在充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF的第3和第4接點(diǎn)，放電二極管VD6的負(fù)極連接到直流接觸器CZ的常開主接點(diǎn)作為該電路的正極輸出端，經(jīng)電容電源轉(zhuǎn)換開關(guān)3HK連接到直流正母線+M，充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF的第1接點(diǎn)和第5接點(diǎn)，經(jīng)電容電源轉(zhuǎn)換開關(guān)3HK、充電電源選擇開關(guān)KCF轉(zhuǎn)接到直流電源組合開關(guān)2HK的正接線點(diǎn)，該電路的電容電源負(fù)接線端子-CM經(jīng)直流熔斷器13RD與充電負(fù)接線端子-X及充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF的第8接點(diǎn)連接，電容電源負(fù)接線端子-CM作為直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置的負(fù)輸出端同時(shí)接電容電源轉(zhuǎn)換開關(guān)3HK的靜接點(diǎn)，經(jīng)該轉(zhuǎn)換開關(guān)接到直流負(fù)母線-M。充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF的第2接點(diǎn)、第6接點(diǎn)、第7接點(diǎn)連接在一起與充電正接線端子+X連接。
自動延時(shí)投切直流電源控制器是這樣連接的，交流電壓繼電器1YJ和2YJ的常開接點(diǎn)及時(shí)間繼電器SJ1通電線圈串聯(lián)在負(fù)接線端與正接線端之間，時(shí)間繼電器SJ2通電線圈的兩端與中間繼電器ZJ的通電線圈并聯(lián)在一起再與時(shí)間繼電器SJ1的常閉接點(diǎn)串聯(lián)在一起串聯(lián)在負(fù)接線端與正接線端之間，電容電源控制開關(guān)3K、時(shí)間繼電器SJ2、中間繼電器ZJ的一對常開/常閉接點(diǎn)與直流接觸器CZ通電線圈依次串聯(lián)在一起，串聯(lián)在正接線端與負(fù)接線端M之間。
系統(tǒng)電源電壓采樣裝置是這樣連接的，兩個單相電壓互感器TV接成V型，輸出側(cè)的四個輸出端的兩個輸出端連接在一起并接地，兩個交流電壓繼電器1YJ和2YJ的通電線圈有四個接線端，兩個接線端接在一起與單相電壓互感器TV輸出端的接地的線連接，另兩個接線端分別與單相電壓互感器TV的另外兩個輸出端連接。單相電壓互感器TV的一個輸出端與線電壓選擇開關(guān)KV1的第1接點(diǎn)連接，與地連接的輸出端與該開關(guān)的第8接點(diǎn)連接，另一個輸出端與該開關(guān)的第3接點(diǎn)和第6接點(diǎn)連接，線電壓選擇開關(guān)KV1的第2、兩個第4接點(diǎn)連接在一起，第7及兩個第5接點(diǎn)連接在一起。
為了操作可靠，對于兩路供電的電源，設(shè)置交流電源兩路互投裝置，該電路主要由兩個對稱的互為控制的電路組成。
本發(fā)明的直流電源屏有下述優(yōu)點(diǎn)1、本電源裝置有自動延時(shí)投切直流電源控制器，可做到電網(wǎng)供電系統(tǒng)電源的停電時(shí)，該裝置對直流用電系統(tǒng)可延時(shí)供直流電，系統(tǒng)電源來電時(shí)，對直流用電系統(tǒng)可延時(shí)提供直流電源。
2、用小容量設(shè)備充電即小電流充電(2～5A)，可提供瞬時(shí)的連續(xù)的大電流(100A～150A)，對直流電源有穩(wěn)壓和電流放大補(bǔ)償調(diào)節(jié)作用，不會因交流電源的波動和供電部門的倒閘作業(yè)間斷供電，而受到影響。
3、在電網(wǎng)供電系統(tǒng)10KV電源停電時(shí)，超級電容器存儲的能量可作直流系統(tǒng)短時(shí)的后備電源，可短時(shí)提供跳閘、合閘，控制電源。
4、在沒有電網(wǎng)供電系統(tǒng)的電源情況下，外接單相小容量充電機(jī)，可對直流系統(tǒng)提供一個長時(shí)間工作電源和間斷連續(xù)大電流合閘電源。
5、本裝置性能穩(wěn)定、儲能器件(超級電容器)免維護(hù)、操作簡單，一次性投資小、體積小，僅為3萬元與相同容量的蓄電池直流電源屏相比，投資僅為1/4，體積為1/2，工作環(huán)境使用條件低，如對供電電壓波動要求低，使用溫度范圍寬，儲能元件壽命長達(dá)20年。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施例的可調(diào)壓整流電源、直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置及直流電源饋出各回路接線圖。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施例的10V系統(tǒng)電源電壓采樣裝置圖。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施例的自動延時(shí)投切直流電源控制器圖。
圖5是本發(fā)明的實(shí)施例的交流電源兩路互投裝置圖。
圖6是直流閃光指示電路圖。
圖7是本發(fā)明的實(shí)施例內(nèi)部結(jié)構(gòu)及電器布置圖。
圖8是本發(fā)明的無源在線直流電源屏外形圖。上述圖中1、交流電源兩路互投裝置 2、可調(diào)壓整流電源3、系統(tǒng)電源電壓采樣裝置 4、自動延時(shí)投切直流電源控制器5、直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置 6、直流接觸器CZ7、直流饋出各回路TV 單相電壓互感器T 可調(diào)壓整流變壓器R 放電電阻(碘鎢燈) KTY調(diào)壓轉(zhuǎn)換開關(guān)A1、B1、C1、N1 一路電源進(jìn)線端子A2、B2、C2、N2 二路電源進(jìn)線端子1-4H 電源指示燈 5H 試驗(yàn)白燈N1、N2 中性點(diǎn)線RF 分流器 +CM 電容電源正接線端子 -CM 電容電源負(fù)接線端子+X 充電正接線端子 -X 充電負(fù)接線端子1RDG、2RDG、3RDG高壓熔斷器 RDA、RDC二次熔斷器1RD-6RD 交流電源控制熔斷器 7RD、8RD 交流電源熔斷器9RD、10RD 直流電源輸出熔斷器 11RD 電容放電熔斷器12RD、13RD 充電熔斷器 14RD、15RD 控制電路熔斷器16RD-18RD 直流饋出熔斷器 19RD 合閘熔斷器X1-X6 為整流裝置接線端子 A3、B3可調(diào)壓整流電源輸入端子CB濾波電容器 RB濾波電阻 KY1、KY2線電壓選擇開關(guān)C1、C2 超級電容器 型號CFG1 0.8F DC240-280V 最大儲能33.KJ內(nèi)阻0.65Ω 漏電電流小于1.5mA 外形尺寸220×220×450mmC3延時(shí)電容器 電容量不小于1400μF1K、2K交流電源控制開關(guān) 3K 電容電源控制開關(guān)KCX充電電源選擇開關(guān) KCF充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)1KF、2KF 空氣開關(guān) 1HK 交流電源組合開關(guān)+M 直流正母線 -M 直流負(fù)母線2HK 直流電源組合開關(guān) 3HK 電容電源組合開關(guān)3KF、4KF、5KF、6KF 直流饋出空氣開關(guān)YA 閃光試驗(yàn)按鈕1GZP、2GZP 光字牌R6 閃光繼電器附加電阻VD1、VD2、VD3、VD4、VD5 整流二級管ZJ 中間繼電器VD6 放電二極管1CJ、2CJ 交流接觸器 CZ 直流接觸器1YJ、2YJ 交流電壓繼電器SJ1、SJ2 時(shí)間繼電器V1、V2 交流電壓表 V3 直流電壓表 SGJ 閃光繼電器V4 電容電壓表 A1、A2 直流電流表 YJ 直流電壓繼電器

圖1的電路方框圖描敘了本無源在線直流電源屏的組成，它由交流電源兩路互投裝置1、可調(diào)壓整流電源2、系統(tǒng)電源電壓采樣裝置3、自動延時(shí)投切直流電源控制器4、直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置5、直流接觸器CZ6及直流饋出各回路7組成。電源屏的輸入為兩路交流電源三相四線制引入，送至兩路電源互投電路對整變壓器供電，其交流的供電方式為互為備用。
10V系統(tǒng)電源電壓采樣裝置3參見圖3，它由兩個單相電壓互感TV和12個接點(diǎn)線電壓選擇開關(guān)KV1及交流電壓繼電器1YJ和2YJ組成，兩個單相電壓互感器TV接成V型，輸入側(cè)為10KV，輸出側(cè)為0.1KV，輸出側(cè)的四個輸出端的兩個輸出端連接在一起并接地，兩個交流電壓繼電器1YJ和2YJ的通電線圈有四個接線端，兩個接線端接在一起與單相電壓互感器TV輸出端的接地的線連接，另兩個接線端分別與單相電壓互感器TV的另外兩個輸出端連接。單相電壓互感器TV的一個輸出端與線電壓選擇開關(guān)KV1的第1接點(diǎn)連接，與地連接的輸出端與該開關(guān)的第8接點(diǎn)連接，另一個輸出端與該開關(guān)的第3接點(diǎn)和第6接點(diǎn)連接，線電壓選擇開關(guān)KV1的第2、兩個第4接點(diǎn)連接在一起，第7及兩個第5接點(diǎn)連接在一起。
自動延時(shí)投切直流電源控制器4參見圖4，它主要由兩個時(shí)間繼電器SJ1、SJ2、中間繼電器ZJ、直流接觸器CZ、電容電源控制開關(guān)3K組成，時(shí)間繼電器SJ2為配置延時(shí)電容器C3的延時(shí)時(shí)間繼電器，本實(shí)施例的延時(shí)時(shí)間不小于18秒。該控制電路有一個正接線端和一個負(fù)接線端，正接線端與直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置的電容電源正接線端子+CM連接，負(fù)接線端與電容電源負(fù)接線端子-CM連接，交流電壓繼電器1YJ和2YJ的常開接點(diǎn)及時(shí)間繼電器SJ1通電線圈經(jīng)直流熔斷器14RD和15RD串聯(lián)在負(fù)接線端與正接線端之間，時(shí)間繼電器SJ2通電線圈的兩端與中間繼電器ZJ的通電線圈并聯(lián)在一起再與時(shí)間繼電器SJ1的常閉接點(diǎn)串聯(lián)在一起經(jīng)直流熔斷器14RD和15RD串聯(lián)在負(fù)接線端與正接線端之間，電容電源控制開關(guān)3K、時(shí)間繼電器SJ2、中間繼電器ZJ的一對常開/常閉接點(diǎn)與直流接觸器CZ通電線圈依次串聯(lián)在一起，經(jīng)直流熔斷器14RD和平15RD串聯(lián)在正接線端與負(fù)接線端之間。
直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置5見圖2，它主要由兩個并聯(lián)的超級儲能電容器C1、C2及輔助電器件組成，輔助電器件有直流電壓繼電器YJ、放電二極管VD6、放電碘鎢燈R、充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF、直流電流表A2及直流電壓表V4、電容電源正接線端子+CM和電容電源負(fù)接線端子-CM，兩個超級儲能電容器C1、C2的正極連接在電容電源正接線端子+CM，負(fù)極連接在電容電源負(fù)接線端子-CM，超級儲能電容器C1、C2，放電二極管VD6的正極與直流電壓繼電器YJ的通電線圈及碘鎢燈R的一端均連接在電容電源正接線端子+CM，直流電壓繼電器YJ的通電線圈另一端與碘鎢燈R的另一端連接在一起并連接在充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF的第3和第4接點(diǎn)，放電二極管VD6的負(fù)極經(jīng)電容放電熔斷器11RD連接到直流接觸器CZ的常開主接點(diǎn)作為該電路的正極輸出端，經(jīng)電容電源轉(zhuǎn)換開關(guān)3HK連接到作為直流電源輸出的直流正母線+M，充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF的第1接點(diǎn)和第5接點(diǎn)，經(jīng)直流電流表A2、電容電源轉(zhuǎn)換開關(guān)3HK、充電電源選擇開關(guān)KCF轉(zhuǎn)接到直流電源組合開關(guān)2HK的正接線點(diǎn)，該電路的電容電源負(fù)接線端子-CM經(jīng)直流熔斷器13RD與充電負(fù)接線端子-X及充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF的第8接點(diǎn)連接，電容電源負(fù)接線端子-CM作為直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置5的負(fù)輸出端同時(shí)接電容電源轉(zhuǎn)換開關(guān)3HK的靜接點(diǎn)，經(jīng)該轉(zhuǎn)換開關(guān)接到作為直流電源輸出的直流負(fù)母線-M。充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF的第2接點(diǎn)、第6接點(diǎn)、第7接點(diǎn)連接在一起經(jīng)直流熔斷器12RD與充電正接線端子+X連接。
可調(diào)壓整流電源2見圖2，它主要由單線調(diào)壓整流變壓器T、5個整流二極管和組合開關(guān)1HK、KTY及熔斷器組成，調(diào)壓整流變壓器T的輸入側(cè)的有一線分為380V、400V、420V三擋，CB濾波電容器和RB濾波電阻串聯(lián)在該變壓器的兩個輸出端，該變壓器的兩個輸出端與5個整流二極管VD1、VD2、VD3、VD4組成兩相橋式整流電路，直流電壓表V3聯(lián)接在兩相橋式整流電路的兩端輸出端，兩個整流二極管VD1和VD3的負(fù)極與整流二極管VD5的正極連接在一起，整流二極管VD5的負(fù)極與接線端子X5連接，再經(jīng)直流電源輸出熔斷器9RD和直流電流表A1連接到直流電源組合開關(guān)2HK的靜接點(diǎn)，作為可調(diào)壓整流電源2的正輸出端，整流二極管VD2、VD4的正極與接線端子X6連接，再經(jīng)直流電源輸出熔斷器10RD連接到直流電源組合開關(guān)2HK的另一靜接點(diǎn)，作為可調(diào)壓整流電源2的負(fù)輸出端，直流電源組合開關(guān)2HK與之對應(yīng)的另一靜接點(diǎn)與直流負(fù)母線-M連接。
直流饋出各回路7見圖2，它主要由與直流正母線+M和直流負(fù)母線-M連接的四個兩線雙向直流饋出空氣開關(guān)3KF、4KF、5KF、6KF組成，四個直流饋出空氣開關(guān)的輸出端分別為控制電源開關(guān)、信號電源開關(guān)、操作電源開關(guān)和合閘電源開關(guān)，每個直流饋出空氣開關(guān)的一個輸出端聯(lián)接著一個直流饋出熔斷器，兩個輸出端之間連接著指示燈，如直流饋出空氣開關(guān)3KF的一輸出端連接著直流饋出熔斷器16RD，兩輸出端之間連接著指示燈5H(RD)。
交流電源兩路互投裝置1見圖5，它主要由兩個對稱的互為控制的電路組成，以圖中右邊的一個控制電路說明控制電路的組成，該控制電路主要由空氣開關(guān)2KF、交流接觸器2CJ和交流電源控制開關(guān)2K組成，空氣開關(guān)2KF的三個靜接點(diǎn)分別與400V的交流電源的A2、B2、C2連接，空氣開關(guān)2KF的另三個靜接點(diǎn)分另與交流接觸器2CJ的三個靜接點(diǎn)聯(lián)接，同時(shí)有兩個靜接點(diǎn)如圖中與400V的A線和B線相對應(yīng)的兩靜接點(diǎn)，與交流電源控制開關(guān)2K的兩個常開靜接點(diǎn)連接，該開關(guān)的與這兩常開靜接點(diǎn)相對應(yīng)的另外兩個靜接點(diǎn)與交流接觸器1CJ的兩個常閉靜接點(diǎn)連接，該接觸器的與這兩個常閉靜接點(diǎn)相對應(yīng)的另一側(cè)的兩個常閉靜接點(diǎn)連接著交流接觸器1CJ的通電線圈。交流接觸器2CJ的另個三個靜接點(diǎn)分別與三相輸出線A、B、C連接。該控制電路中還有串聯(lián)在空氣開關(guān)2KF的一靜接點(diǎn)與零線之間的電源指示燈4H、交流電源控制熔斷器6RD和交流接觸器2CJ的另一個常開接點(diǎn)。圖中左邊的控制電路與右邊的相同，只是把圖右中的交流接觸器2CJ換為交流接觸器1CJ，交流接觸器1CJ的接點(diǎn)換為交流接觸器2CJ的接點(diǎn)，用空氣開關(guān)1KF取代空氣開關(guān)2KF，與400V交流電源的A1、B1、C1連接。在三相輸出線A、B、C連接著線電壓選擇開關(guān)KV2，線電壓選擇開關(guān)KV2的3、6接點(diǎn)接三相輸出線A，8與1接點(diǎn)分別接三相輸出線的B與C，交流電壓表V2的一端接電壓選擇開關(guān)KV2一的2和4接點(diǎn)，另一端接5和6接點(diǎn)。
本實(shí)施例配置著直流閃光指示電路，參見圖6。
本實(shí)施例的電器元件在機(jī)殼內(nèi)的安裝見圖7。
本實(shí)施例的盤面布置見圖8。
下面結(jié)合圖1至圖5介紹本發(fā)明的原理和工作過程。
1、當(dāng)系統(tǒng)電源來電時(shí)本裝置的工作過程(1)對直流電源屏送電的啟動過程當(dāng)10KV系統(tǒng)來電時(shí)，由于高壓10KV側(cè)和0.4KV側(cè)的斷路器均在斷開位，本電源屏兩路均無交流電源，此時(shí)電壓互感器TV是直接接在10KV系統(tǒng)電源上，交流電壓繼電器1YJ、2YJ經(jīng)過電壓互感器TV的踩樣將信號傳給自動延時(shí)投切直流電源控制器4，交流電壓繼電器1YJ和2YJ常開接點(diǎn)閉合，時(shí)間繼電器SJ1線圈受電常開接點(diǎn)按整定的時(shí)間閉合，使中間繼電器ZJ線圈受電常開接點(diǎn)閉合和時(shí)間繼電器SJ2線圈受電常開接點(diǎn)瞬時(shí)閉合，電容電源控制開關(guān)3K在合位，使直流接觸器CZ線圈受電CZ主接點(diǎn)閉合，此時(shí)，直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置5中，超級電容器C1和C2存儲的電能，由電容電源正接線端子+CM經(jīng)放電二極管VD6、放電熔斷器11RD，直流接觸器CZ的主接點(diǎn)(指能通額定大電流，并且有滅弧裝置的接點(diǎn))，電容電源組合開關(guān)3HK送至直流電源饋出各回路7的直流正母線+M；電容電源負(fù)接線端子-CM經(jīng)3HK送到直流電源饋出各回路7的直流負(fù)母線-M上，使直流正負(fù)母線±M的直流電源通過空氣開關(guān)3KF、4KF、5KF、6KF分別送到控制、信號、操作、合閘饋出各回路，為變配電設(shè)備送進(jìn)直流工作電源，使控制系統(tǒng)自動控制高低壓斷路器合閘，合閘后，系統(tǒng)10KV交流電經(jīng)電力變壓器再對本電源屏送電。
(2)兩路電源互投電路的工作過程本實(shí)施例的輸入為兩路交流電源1路和2路，并分別以三相四線制引入，送至交流電源兩路互投裝置1，對可調(diào)壓整流電源2供電，其運(yùn)行方式為互為備用。送電前，空氣開關(guān)1KF、2KF，交流電源控制開關(guān)1K、2K均在合位，兩路電源送電時(shí)，電源指示燈1H(YE)、2H(YE)均亮(黃燈)，交流接觸器1CJ和2CJ的通電線圈存在著先受電的先工作，沒受電的做備用的特性，如1CJ的通電線圈先受電，A1相電源經(jīng)熔斷器3RD，交流電源控制開關(guān)1K，2CJ的常閉接點(diǎn)，1CJ的通電線圈，2CJ的常閉接點(diǎn)和交流電源控制開關(guān)1K到B1相電源，交流接觸器1CJ輔助常閉節(jié)點(diǎn)斷開，使交流接觸器2CJ的通電線圈失電，2CJ的主接點(diǎn)斷開，使2路電源不能對可調(diào)壓整流電源2輸入端子A3、B3供電，同時(shí)1CJ主接點(diǎn)閉合，使交流電源1路由進(jìn)線端子A1、B1、C1、N1經(jīng)空氣開關(guān)1KF，1CJ主接點(diǎn)對可調(diào)壓整流電源2端子A3和B3送電。1CJ輔助常開接點(diǎn)閉合，電源指示紅燈3H(RD)亮，表示電源1路送電正常。當(dāng)電源1路失電(停電)時(shí)，1CJ的通電線圈失電，1CJ主接點(diǎn)斷開，1CJ的輔助常閉接點(diǎn)閉合，使電源2路由進(jìn)線端子A2經(jīng)空氣開關(guān)2KF，交流電源控制熔斷器4RD，交流電源控制開關(guān)2K，1CJ輔助常閉接點(diǎn)，2CJ通電線圈，1CJ常閉接點(diǎn)，交流電源控制開關(guān)2K空氣開關(guān)2KF到電源2路B2端，形成閉合通路，使2CJ通電線圈受電，2CJ常閉接點(diǎn)斷開，使1CJ線圈回路斷路，同時(shí)2CJ主接點(diǎn)閉合，電源2路由進(jìn)線端子A2、B2、C2、N2經(jīng)空氣開關(guān)2KF，2CJ的主接點(diǎn)送到輸入端子A3、B3對可調(diào)壓整流電源2供電。2CJ輔助常開接點(diǎn)閉合，電源指示紅燈4H(RD)亮，表示2路電源正常供電。
同理兩路電源同時(shí)送電時(shí)，2路交流接觸器2CJ先受電投運(yùn)的工作原理與1路交流接觸器1CJ先受電投運(yùn)工作原理相同。
(3)直流電源進(jìn)行調(diào)壓的過程直流電源的調(diào)壓是靠可調(diào)壓整流電源2實(shí)現(xiàn)的，在交流側(cè)調(diào)壓，直流側(cè)檢測。直流電壓表V3是監(jiān)視直流輸出電壓的一般指示為230V，當(dāng)直流電壓表V3指示數(shù)低于230V很多時(shí)，調(diào)整調(diào)壓轉(zhuǎn)換開關(guān)KTY應(yīng)向低電壓檔位調(diào)整；當(dāng)直流電壓表V3指示數(shù)高于230V很多時(shí)，調(diào)壓轉(zhuǎn)換開關(guān)KTY向高電壓檔位調(diào)整。調(diào)到規(guī)定的220V--230V的電壓范圍內(nèi)。在調(diào)整過程中，不會因?yàn)殚g斷整流變壓器供電，而引起直流正負(fù)母線±M電壓波動和間斷，因?yàn)榇丝坛夒娙萜鰿1和C2對系統(tǒng)直流電源補(bǔ)充供電。
(4)超級電容器C1、C2的充電工作過程可調(diào)壓整流電源2輸出的直流電源，是超級電容器C1和C2的儲能電源，直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置5是對超級電容器C1、C1的充電、工作放電和自放電技術(shù)處理的專用線路。用以解決超級電容器C1、C2內(nèi)阻很小約1Ω，對充電電源相當(dāng)于短路易損壞充電設(shè)備和在自放電中，不能用導(dǎo)體直接放電。
對超級電容器C1、C2充電時(shí)，將充電電源選擇開關(guān)KCX和電容電源組合開關(guān)3HK置“合位”，充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF搬置“充電”位置(手柄豎直①③，⑤⑦通位)，接通直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置5，充電電源正極由+2HK→KCX→3HK→A2→KCF①③→R到超級電容器C1、C2的正極，充電電源負(fù)極由2HK→-M→3HK→到超級電容器C1和C2的負(fù)極，對超級電容器C1和C2充電，充電電流的大小是由充放電電阻R(碘鎢燈)自動調(diào)整的，開始充電時(shí)超級電容器C1、C2兩端無電壓，電容電壓表V4為0V，電阻R和直流電壓繼電器YJ線圈兩端電壓近220V左右，YJ常開接點(diǎn)閉合光字牌1GZP顯示“電容器電能不足”，參見圖6，放電電阻R的功率500W，通過的電流約2.3A左右，電流表A2為2.3A。隨著超級電容器C1、C2的電量不斷增加端電壓不斷增高，電阻R兩端電壓差降低，充電電流減小，當(dāng)超級電容器C1、C2兩端電壓與系統(tǒng)直流電源電壓±M相等或接近時(shí)，充電電流趨向于零，電阻R和YJ兩端電壓也趨向于零，直流電壓繼電器YJ線圈失電，YJ常閉閉合，此時(shí)光字牌2GZP顯示“電容器電充足”，超級電容器C1、C2處于浮充狀態(tài)。
初次充電或檢修將超級電容器C1、C2放完電再恢復(fù)充電時(shí)，應(yīng)將直流接觸器CZ的電容電源控制開關(guān)3K搬置合位，超級電容器C1、C2充足后，電壓達(dá)到規(guī)定的220-230V，CZ可以自動合閘對系統(tǒng)設(shè)備供直流電。
2、本裝置供直流電的工作過程本設(shè)備的可調(diào)壓整流電源2，能提供8A直流電流，但實(shí)際使用中，“充電電流”加變配設(shè)備工作電流之和往往小于8A，一般對超級電容器C1、C2的最大充電電流2.3A，設(shè)備的用電電流約1-3A，所以本裝置在正常工作時(shí)，一方面對超級電容器充電，另一方面對變配電設(shè)備供電，其總的最大電流小于5A，一般超級電容器C1、C2充足電后，浮充電流很小，主要是設(shè)備用電電流一般小于2A。當(dāng)遇有大于8A以上的短時(shí)工作電流，或操作合閘最大電流小于150A時(shí)，超級電容器C1、C2利用自身充足的電能，對直流設(shè)備大電流的需求，進(jìn)行補(bǔ)嘗供給，提供一個大的工作電流或大的合閘電流，確保大電流的瞬間供電，完后再由系統(tǒng)直流電對超級電容器C1、C2補(bǔ)充電能，直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置5在這里起到了補(bǔ)償電流穩(wěn)定電壓和放大輸出直流電流的作用，也是超級電容器C1、C2的工作放電過程。
3、系統(tǒng)電源停電時(shí)本裝置放電的工作過程當(dāng)10KV或400V系統(tǒng)電源停電后，本裝置設(shè)計(jì)的自動延時(shí)投切直流電源控制器4和直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置5，可對直流電源饋出各回路7中的用直流電設(shè)備延時(shí)供電18秒鐘，保證這段時(shí)間內(nèi)的失壓保護(hù)跳閘，彈簧儲能機(jī)構(gòu)的用電。18秒后，直流接觸器CZ 6自動切斷電容電源，使超級電容器C1、C2的電能得以保存，為系統(tǒng)來電時(shí)準(zhǔn)備合閘電能。
自動延時(shí)18秒鐘切斷電容電源的工作過程。當(dāng)10KV電壓停電后，交流電壓繼電器1YJ、2YJ的通電線圈失電其常開接點(diǎn)打開，使時(shí)間繼電器SJ1線圈失電，SJ1常開接點(diǎn)瞬間打開，使中間繼電器ZJ失電，時(shí)間繼電器SJ2線圈由延時(shí)電容器C3并接供電18秒鐘，此時(shí)間內(nèi)，時(shí)間繼電器SJ2延時(shí)打開常開接點(diǎn)，一直是閉合的，使超級電容器C1、C2電容電源正極+CM經(jīng)熔斷器14RD電容電源控制開關(guān)3K，時(shí)間繼電器SJ2延時(shí)打開接點(diǎn)，中間繼電器ZJ常閉接點(diǎn)，直流接觸器CZ線圈，熔斷器15RD到電容電源負(fù)極-CM，構(gòu)成了閉合回路，使CZ線圈一直受電，CZ主接點(diǎn)一直閉合接通并保持18秒鐘。與此同時(shí)，直流放大儲能補(bǔ)償電路5中的超級電容器C1和C2存儲的電能向直流電源饋出各回路7供電(放電)。因?yàn)橹绷麟妷豪^電器YJ和放電電阻R的并聯(lián)阻值比放電二極管VD6的正向阻值大的很多，對電容電源到直流正負(fù)母線±M的放電電流通路講，YJ和R的并聯(lián)電路相當(dāng)于斷路，對放電二極管VD6講相當(dāng)于通路，正極放電電流的路徑是由超級電容器C1和C2的正極→放電二極管DV6→放電熔斷11RD→直流接觸器CZ的常開主接點(diǎn)→電容電源組合開關(guān)3HK→到直流正母線+M，負(fù)極放電電流的路徑由超級電容器C1和C2的負(fù)極→電容電源組合開關(guān)3HK→到直流負(fù)母線-M。即對直流饋出各回路7供電。若此時(shí)間，用電電能大于電容器電能，使得電容電源電壓(電容電壓表V4)壓降過低，不到18秒鐘，直流接觸器CZ失電跳閘，中斷供電，可對超級電容器C1和C2再增補(bǔ)超級電容器，增加電能直到滿足要求為止。
4、系統(tǒng)電源停電，使用外接充電設(shè)備的工作過程先關(guān)斷充電電源選擇開關(guān)KCX，把充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF搬至“充電”位，再在直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置5中的充電正接線端子+X和負(fù)接線端子-X外接具有充電電壓230V，電流5A的充電設(shè)備。此時(shí)的充電電流路徑由充電設(shè)備正極→充電熔斷器12RD→充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF⑦⑤→充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF①③→放電電阻R→超級電容器C1和C2正極；充電設(shè)備負(fù)極→充電負(fù)接線端子-X→充電熔斷器13RD→超級電容器C1和C2的負(fù)極，對超級電容器C1、C2進(jìn)行充電，電壓控制在230V左右，電容電壓表V4指示與充電設(shè)備電壓230V接近或相等時(shí)，超級電容器C1和C2充足處于浮充狀態(tài)。此時(shí)在滿足設(shè)備的工作電流(工作電流應(yīng)小于充電電流)，同時(shí)也能滿足連續(xù)的瞬時(shí)合閘的大電流(≤150A)工作。
本實(shí)施例中系統(tǒng)電源踩樣端電壓(a1、b1、c1端)AC 100V系統(tǒng)來電后，延時(shí)送電整定時(shí)間范圍(SJ1)1～10秒系統(tǒng)停電后，延時(shí)供電時(shí)間(SJ2)≥18秒工作電流 5A
權(quán)利要求
1.一種在線直流電源屏，它包括可調(diào)壓整流電源、直流儲能補(bǔ)償裝置、直流接觸器及直流饋出各回路，可調(diào)壓整流電源的正輸出端經(jīng)組合電開關(guān)的一接點(diǎn)與直流儲能補(bǔ)償裝置的正輸入端連接，負(fù)輸出端經(jīng)組合開關(guān)的另一接點(diǎn)與直流負(fù)母線-M連接，直流儲能補(bǔ)償裝置的正、負(fù)輸出端分別與直流正母線+M和直流負(fù)母線-M連接，直流饋出各回路連接在直流正母線+M和直流負(fù)母線-M，其特征是所說的直流儲能補(bǔ)償裝置是直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置，該電路所用的儲能元件為電容量不小于0.8法拉耐壓不低于于200V的超級電容器，還設(shè)置著自動延時(shí)投切直流電源控制器和系統(tǒng)電源電壓采樣裝置，系統(tǒng)電源電壓采樣裝置與自動延時(shí)投切直流電源控制器的輸入端連接；系統(tǒng)電源電壓采樣裝置由降壓的兩個單相電壓互感器TV與電壓選擇開關(guān)KV1及交流電壓繼電器1YJ和2YJ組成，交流電壓繼電器1YJ和2YJ的通電線圈分別連接在兩個單相電壓互感器TV的低壓輸出端；自動延時(shí)投切直流電源控制器主要由兩個時(shí)間繼電器SJ1、SJ2、中間繼電器ZJ、直流接觸器CZ、電容電源控制開關(guān)3K組成的延時(shí)控制電路，時(shí)間繼電器SJ2為配置延時(shí)電容器C3的延時(shí)時(shí)間繼電器，延時(shí)時(shí)間不小于18秒，該控制電路有一個正接線端和一個負(fù)接線端，正接線端與直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置的電容電源正接線端子+CM連接，負(fù)接線端與電容電源負(fù)接線端子-CM連接，交流電壓繼電器1YJ和2YJ的常開接點(diǎn)及時(shí)間繼電器SJ1通電線圈串聯(lián)在負(fù)接線端與正接線端之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的線直流電源屏，其特征是所說的直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置主要由最少一個超級儲能電容器及輔助電器件組成，輔助電器件有直流電壓繼電器YJ、放電二極管VD6、放電碘鎢燈R、充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF、電容電源正接線端子+CM和電容電源負(fù)接線端子-CM，超級儲能電容器的正極連接在電容電源正接線端子+CM，負(fù)極連接在電容電源負(fù)接線端子-CM，放電二極管VD6的正極與碘鎢燈R的一端均連接在電容電源正接線端子+CM，碘鎢燈R的另一端連接在充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF的第3和第4接點(diǎn)，放電二極管VD6的負(fù)極連接到直流接觸器CZ的常開主接點(diǎn)作為該電路的正極輸出端，經(jīng)電容電源轉(zhuǎn)換開關(guān)3HK連接到直流正母線+M，充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF的第1接點(diǎn)和第5接點(diǎn)，經(jīng)電容電源轉(zhuǎn)換開關(guān)3HK、充電電源選擇開關(guān)KCF轉(zhuǎn)接到直流電源組合開關(guān)2HK的正接線點(diǎn)，該電路的電容電源負(fù)接線端子-CM經(jīng)直流熔斷器13RD與充電負(fù)接線端子-X及充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF的第8接點(diǎn)連接，電容電源負(fù)接線端子-CM作為直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置的負(fù)輸出端同時(shí)接電容電源轉(zhuǎn)換開關(guān)3HK的靜接點(diǎn)，經(jīng)該轉(zhuǎn)換開關(guān)接到直流負(fù)母線-M，充放電轉(zhuǎn)換開關(guān)KCF的第2接點(diǎn)、第6接點(diǎn)、第7接點(diǎn)連接在一起與充電正接線端子+X連接；自動延時(shí)投切直流電源控制器中，交流電壓繼電器1YJ和2YJ的常開接點(diǎn)及時(shí)間繼電器SJ1通電線圈串聯(lián)在負(fù)接線端與正接線端之間，時(shí)間繼電器SJ2通電線圈的兩端與中間繼電器ZJ的通電線圈并聯(lián)在一起再與時(shí)間繼電器SJ1的常閉接點(diǎn)串聯(lián)在一起串聯(lián)在負(fù)接線端與正接線端之間，電容電源控制開關(guān)3K、時(shí)間繼電器SJ2、中間繼電器ZJ的一對常開/常閉接點(diǎn)與直流接觸器CZ通電線圈依次串聯(lián)在一起，串聯(lián)在正接線端與負(fù)接線端M之間；系統(tǒng)電源電壓采樣裝置中，兩個單相電壓互感器TV接成V型，輸出側(cè)的四個輸出端的兩個輸出端連接在一起并接地，兩個交流電壓繼電器1YJ和2YJ的通電線圈有四個接線端，兩個接線端接在一起與單相電壓互感器TV輸出端的接地的線連接，另兩個接線端分別與單相電壓互感器TV的另外兩個輸出端連接。單相電壓互感器TV的一個輸出端與線電壓選擇開關(guān)KV1的第1接點(diǎn)連接，與地連接的輸出端與該開關(guān)的第8接點(diǎn)連接，另一個輸出端與該開關(guān)的第3接點(diǎn)和第6接點(diǎn)連接，線電壓選擇開關(guān)KV1的第2、兩個第4接點(diǎn)連接在一起，第7及兩個第5接點(diǎn)連接在一起。
全文摘要
一種無源電容式在線直流電源屏，它包括可調(diào)壓整流電源、直流儲能補(bǔ)償裝置、直流接觸器及直流饋出各回路，其特征是所說的直流儲能補(bǔ)償裝置是不小于0.8法拉的直流放大電容儲能補(bǔ)償裝置，還設(shè)置著自動延時(shí)投切直流電源控制器和系統(tǒng)電源電壓采樣裝置，系統(tǒng)電源電壓采樣裝置與自動延時(shí)投切直流電源控制器的輸入端連接；系統(tǒng)電源電壓采樣裝置有兩個單相電壓互感器TV及交流電壓繼電器1YJ和2YJ，交流電壓繼電器1YJ和2YJ的通電線圈與兩個單相電壓互感器TV連接；自動延時(shí)投切直流電源控制器主要由兩個時(shí)間繼電器SJ1、SJ2、中間繼電器ZJ、直流接觸器CZ、電容電源控制開關(guān)3K組成的延時(shí)控制電路。本裝置一次性投資少、體積小，儲能元件壽命長。
文檔編號H02J9/00GK1479428SQ03138798
公開日2004年3月3日 申請日期2003年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月3日
發(fā)明者孫澈, 孫 澈 申請人:太原鐵路水電工程勘察設(shè)計(jì)公司