并联型直流电源系统在铁路变配电所应用研究
摘要：铁路变配电所用直流电源为所内控制、信号、保护、自动装置及断路器等二次设备提供工作电源，是保障电力系统稳定运行的重要组成部分，目前普遍采用传统的“充电机+串联蓄电池组”的构成方式。在系统正常工作时，负载电流由充电马达供给，电池为浮充；当交流供电失效时，蓄电池会为负荷供电，保证系统在发生故障时能正常工作。在电力系统中，蓄电池的可靠性是影响电力系统安全、稳定、经济的重要因素。
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关键词：并联型；直流电源系统；铁路变配电所；应用研究
1、传统直流电源系统原理及存在问题
目前铁路变配电所普遍采用串联型直流电源系统。该串联型直流系统由交流配电电源、高频开关电源、串联蓄电池组、降压硅链、馈线单元、监控单元、蓄电池巡检单元组成，在实际运行中，由于供电半径大，沿线环境复杂，末端低电压或短路、接地等故障时有发生，当低电压穿越至变配电所时，直流电源充电设备将因输入低电压闭锁输出，此时系统能否安全可靠地提供后备电源完全取决于蓄电池组性能。结合辖区各站点的运行实际，传统直流电源系统主要存在以下问题：
1.1供电可靠性低
常规DC供电系统采用18节12V的LRA蓄电池串联构成，但在实际使用中存在容量下降、电压异常、内阻增大、开路等问题，其可靠性与电池的一致性和性能有关，主要表现为：蓄电池容量取决于整组中容量最低的一节；单节电池故障会导致整组电池不能承载；蓄电池的电化学活性要求规范、专业化的运行和维修，但由于线路分布广，运维人员不足，导致其带病运行的情况十分普遍。
1.2运维手段滞后
为了确保直流供电系统安全可靠，需要确保蓄电池的容量能够满足事故放电要求，除了定期巡视系统，还要定期进行0.1C校验性放电测试。目前，以人工脱机核容为主，存在着时间较长（每天4-6个人）、安全性低、记录繁琐等问题，尤其是在全网的减员、效率低下的情况下。
1.3经济性差
如果一节电池发生故障，必须更换新的电池，因为不同品牌、规格、新旧程度不同的电池
不能混合使用，而且在使用过程中，由于个别电池损坏，需要重新进行更换，维修费用较高。
2、智能并联型直流电源系统
2.1系统原理
该智能并联式DC供电系统包括N+X个DC电源模块的高压输出。每一单元均配备一套24V电池（组），分别为DC母线提供电源，并可对该单元进行智能化管理。该系统能以监测模块为基础，完成数据采集、参数设置、计算机通讯等功能，以电力物联网为基础，实现信息的传输和控制。并联机功率转换和电池的智能化维修与管理。在AC电源正常的情况下，通过AC/DC转换、DC/DC转换为电源，并对蓄电池进行充电；当交流电源被切断时，通过直流/直流升压回路将电能提供给负荷，从而在出现故障时进行不间断供电。
2.2线核容方案设计与实现
(1)交流电源正常运行时，通过对监控系统设定的核容深度和核容周期的判定，当核容量达到要求时，监控系统将会向各模块发出核容量指令；
(2)在接收到核容量指令后，该模块在自动增加DC/DC变换器的输出电压的情况下，将电池的放电电流逐步增加到0.1C，保持动态平衡；
(3)该模块对蓄电池的放电电流和电压进行实时采集，在电池电压达到设定的断开电压后，该模块将DC/DC转换为主电源，并以0.1C的电流给蓄电池充电；
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2.3多模块均流设计与实现
(1)在并联供电系统中，将各个并联组件的电流进行实时采集，将其与计算出的平均电流进行比较，将差值传送到均流环，以校正均流环的给量；
(2)将PI调整后的电压环和均流环的输出和滤波器电感的电流的平均值一起，作为电流环的输入；
3、智能并联型直流电源系统主要特点
3.1高可靠性
蓄电池是间接并联的，一节电池的异常状况仅对该单元的输出有一定的影响，其余的都能
正常工作。
3.2智能运维
支持电池的远程智能维修，能够实时监测和预警电池的工作状态，支持远程在线存储，有效地降低了维护人员和资源的投入，降低了运行费用；采用模块化的结构，可以在线维修和在线升级。
3.3经济环保
蓄电池彼此独立，可实现新旧、不同型号、不同型号电池的混合使用，单个电池仅需更换一组电池即可，提高电池使用效率，减少对环境的污染。4种智能并联DC系统在铁道配电所中的应用本文结合一个供电区分站直流系统的改造实例，对该系统的设计和实际应用进行了验证。
4、智能并联型直流电源系统在铁路配电所的应用
4.1直流系统改造工程设计方案感恩节哪天
从系统的可靠性和工程实践的角度出发，本项目将并联直流电源和常规DC电源的双元化相结合，即在原有的并联式直流电源基础上增加一组并联的直流电源。其中，D22004并联DC供电系统设有3套D22004并联DC电源，每个组件均配备2节12V/100A/h的铅酸蓄电池，总功率7200W；以5A的传统负载电流为基准，应急时间可以达到6小时，达到了系统的冗余度。
4.2基于改造工程的并联电源系统应用
4.2.1蓄电池全参数实时在线监测
该系统以并联DC供电模块为基础，对电池的电压、内阻、温度、充放电电流进行实时监测，通过监测设备将电池的在线状态评估、预警及故障报警。
4.2.2远程在线核对性放电林林总总什么意思
该并联DC电源模块可以实现对该系统的电池进行0.1C的全容量校验，并且可以实时地记录核容的数据，不需要任何人的参与；通过并联电源模块将核容容量输入到直流母线中，从而有效地解决了由于核容引起的能源损耗和安全问题。
4.2.3模块化设计与在线检修
塑料瓶数字该系统采用模块式结构，模块间和蓄电池间相对独立，经过测试，单个蓄电池或单个模块的故障不会对系统的性能造成任何影响，只需要在线替换相应的部件就可以继续工作，大大提高了系统的管理效率。
4.2.4经济运行与减员增效
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采用并联DC供电方式，将蓄电池的配置从原来的18节减少到6节，从而降低了设备费用、占用空间和后期的维修费用；同时，采用并联供电模块的智能管理功能，对蓄电池进行实时监控和智能维修，为铁路系统的减员、增效提供了有力的支持。该系统解决了传统串联式DC供电的不足，提高了系统的可靠性，同时也实现了智能运维，尤其是对蓄电池的远程在线核容，大大降低了变电站运维的人力物力投入。自投入使用后，系统运行平稳，有较好的推广和应用前景。
5、结束语
综上所述，铁路变配电所的直流电源系统一般都是采用“充电+串联蓄电池组”的结构，单节
蓄电池故障会影响整组输出、整组报废、维护检修不便，严重制约了系统供电可靠性及经济运行。本论文以并联方式为基础，研制了一种新型的智能自维护型直流供电系统，该系统可实现对蓄电池的远程在线核容和全参数在线监测，并已在某变电站中得到了成功的应用。
参考文献
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