[发明专利]低温环境下的具备后备电源系统的配电自动化终端

说明书

技术领域

本发明涉及一种低温环境下的具备后备电源系统的配电自动化终端，属于电力系统及其自动化领域。 

背景技术

配电自动化建设是未来智能电网发展的必然趋势。在配电自动化系统中，大多数终端核心单元在常温下都能正常工作，满足配电终端在智能电网建设中的各项技术指标。但是，在高寒地区低温环境下，往往会出现无法正常启动的现象，严重影响配电自动化系统在高纬度地区的推广与建设。于是，自然就产生了对抗低温能力强，低温环境能正常直接冷启动的新型配电终端核心单元的迫切需求。 

由于在配电自动系统中，大多数终端都是分散安装，没有专门的直流屏柜供电。因此，如柱上开关、环网柜、开闭所等处安装的配电自动化终端必须配有后备电源。目前常用的配电终端后备电源大多采用铅酸蓄电池供电。常温下工作正常，储能量大，能满足多次跳合闸操作的技术指标。但存在工作寿命短，在低温下不能正常供电的缺点，严重影响了配电自动化系统的大规模建设。配电自动化终端在北方等高寒地区设备核心单元无法正常启动导致配电网络出现大规模终端掉线的状况时有发生。目前智能配电终端核心单元和后备电源系统在低温环境无法正常直接冷启动导致配电终端和配电网络无法正常运行的问题。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种低温环境下的具备后备电源系统的配电自动化终端。配电自动化终端核心单元选取抗低温能力强的工业级核心单元处理芯片，使该终端能够在－40°C低温环境下直接冷启动。配电终端后备电源采用硅能蓄电池，硅能蓄电池具有循环寿命长，高低温性能好， 低温下容量高，在环境-40°C条件下，容量仍可保持在80％以上；在-40℃至＋70℃ 范围内可正常工作，将二者统一成套形成具备后备电源的配电自动化终端，使其具备温度补偿的功能，即能在-50℃至＋70℃范围内正常工作。 

本发明的技术方案是这样实现的：一种低温环境下的具备后备电源系统的配电自动化终端，由温度采集模块和电源控制模块组成，其特征在于：电源控制模块为高效抗低温电源模块其电源转5V/DC装置CPU供电；配电自动化终端核心单元采用双CPU设计，两块CPU芯片BF518和BF533均为工业级芯片，两块CPU芯片嵌入工业级设计电路中，温度采集模块中的R11、R12、R13和PT100 组成传感器测量电桥，电桥输入端通过TL431稳压；调整桥臂电阻R13，改变输入到运放的差分电压信号大小，用于调零；电桥输出端设计了两级放大电路，集成运算放大器采用LM358；电源控制模块中，输入电压V_in首先经EMI滤波电路滤除EMI干扰并对交流输入整流，得到稳定的直流输入电压V_dc，RCD箝位电路位于变压器初级侧，用来抑制漏感能量所激发的尖峰；电源控制模块电路输出接闭环负反馈，输出电压V_out经分压得到反馈电压V_fb，V_fb与温度采集电路输出的采样电压V_o1经差值放大器EA输出调制电压V_c，V_c通过光耦后，经PWM脉宽调制器（LD7575）控制MOS管（Q₁）的导通时间t_on，从而控制输出电压V_out。 

本发明的积极效果是针对配电自动化终端在北方等高寒地区设备后备电源系统无法正常启动导致配电网络出现断电后，后备电源无法供应情况，其蓄电池采用乳体硅能蓄电池，用乳体电解液代替硫酸电解液，电解质采用了新型的复合硅盐，使电池的低温性能得到了极大改善，从而保证蓄电池在－40°C时，容量仍能保持在80%以上，同时在－40°C至＋60°C度的户外环境中工作，使用寿命不小于5年，该后备电源主要应用于配电自动化系统中。 

附图说明

图1是可以在－40°C直接冷启动的配电自动化终端核心单元电源部分设计原理图。 

图2是可以在－40°C直接冷启动的配电自动化终端核心单元CPU部分设计原理图。 

图3是可以在－40°C直接冷启动的配电自动化终端核心单元工作原理图。 

图4是可以在－40°C环境下直接应用的智能配电终端后备电源系统 

的电源控制模块部分引脚图。

图5是可以在－40°C环境下直接应用的智能配电终端后备电源系统 

的工作原理图。

图6是可以在－40°C环境下直接应用的智能配电终端后备电源系统 

的蓄电池－40°C充放电实验曲线图。