一种中压电源管理系统[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111355238 A(43)申请公布日 2020.06.30

(21)申请号 202010300402.9(22)申请日 2020.04.16

(71)申请人 施耐德万高(天津)电气设备有限公

司

地址 300392 天津市滨海新区高新技术产

业开发区华苑产业区（环外）海泰创新六路11号(72)发明人 李超　王玉祥　李松泽　李程程　

张军　(74)专利代理机构 天津滨海科纬知识产权代理

有限公司 12211

代理人 耿树志(51)Int.Cl.

H02J 3/00(2006.01)H02J 3/14(2006.01)

权利要求书2页 说明书4页 附图2页

H02J 13/00(2006.01)

()发明名称

一种中压电源管理系统(57)摘要

本发明提供了一种中压电源管理系统，包括

母联开关控制子系统和负转换开关控制子系统、

荷管理子系统，所述转换开关控制子系统、母联开关控制子系统和负荷管理子系统通过通讯总线两两相连。本发明有益效果：该系统覆盖转换开关控制、母联开关控制、负荷管理，减少了子系统之间互联的硬接线，布线更简单，节约了用户使用成本，同时查找系统问题更加简便。

CN 111355238 ACN 111355238 A

权　利　要　求　书

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1.一种中压电源管理系统，其特征在于：包括转换开关控制子系统、母联开关控制子系统和负荷管理子系统，所述转换开关控制子系统、母联开关控制子系统和负荷管理子系统通过通讯总线两两相连，

所述转换开关控制子系统,用于采集多路输入电源的电压、电流、频率，判断电源是否发生故障，将转换开关控制子系统的状态上传，同时接收母联开关控制子系统和负荷管理子系统的控制信号或控制母联开关控制子系统和负荷管理子系统的状态，

所述母联开关控制子系统，用于采集母联侧的电压、电流、频率，监视母联侧电源状态，将母联控制子系统的状态上传，同时接收转换开关控制子系统和负荷管理子系统的控制信号，控制母联开关，

所述负荷管理子系统，用于监视负荷功耗、负荷侧的电压、电流，控制负荷管理主控终端控制范围内的负荷的投切和负荷状态，收集转换开关控制子系统的负荷卸载命令、负荷投入命令。

2.根据权利要求1所述的一种中压电源管理系统，其特征在于：所述转换开关控制子系统包括电源模拟量采集模块、转换输入输出模块、转换人机交互模块、转换通讯模块，所述电源模拟量采集模块用于采集多路输入电源的电压、电流、频率，判断电源是否发生故障；所述转换输入输出模块用于控制自动转换开关；所述转换人机交互模块用于调整转换开关控制子系统的参数与定值；所述转换通讯模块用于将转换开关控制子系统的状态上传，同时可以接收母联开关控制子系统和负荷管理子系统的控制信号或者控制母联开关控制子系统和负荷管理子系统的状态。

3.根据权利要求1所述的一种中压电源管理系统，其特征在于：所述母联控制子系统包括母联模拟量采集模块、母联输入输出模块、母联人机交互模块、母联通讯模块，所述母联模拟量采集模块用于采集母联侧的电压、电流、频率，监视母联侧电源状态，所述母联人机交互模块用于调整母联控制子系统的参数与定值，所述母联通讯模块用于将母联控制子系统的状态上传，同时可以接收转换开关控制子系统和负荷管理子系统的控制信号；所述母联输入输出模块用于控制母联开关。

4.根据权利要求1所述的一种中压电源管理系统，其特征在于：所述负荷管理子系统包括通过通讯总线相互连接的负荷管理主控终端和多个负荷管理远方终端，所述负荷管理主控终端包括负荷管理主控模拟量采集模块、负荷人机交互模块、负荷管理主控输入输出模块、负荷管理主控通讯模块；所述负荷管理主控模拟量采集模块用于监视负荷功耗、负荷侧的电压、电流，所述负荷人机交互模块用于调整负荷管理子系统的参数与定值；所述负荷管理主控输入输出模块用于控制负荷管理主控终端控制范围内的负荷的投切和负荷状态；所述负荷管理主控通讯模块用于收集转换开关控制子系统的负荷卸载命令、负荷投入命令，并向负荷管理远方终端发送远方负荷卸载、负荷投入命令。

5.根据权利要求4所述的一种中压电源管理系统，其特征在于：所述负荷管理远方终端包括负荷管理远方模拟量采集模块、负荷管理远方输入输出模块、负荷管理远方通讯模块，所述负荷管理远方模拟量采集模块用于监视负荷功耗、电压、电流；所述负荷管理远方输入输出模块控制负荷管理远方终端控制范围内的负载的投切和负载状态；所述负荷管理远方通讯模块用于收集负荷管理主控终端的负荷卸载、负荷投入命令。

6.根据权利要求5所述的一种中压电源管理系统，其特征在于：所述负荷管理主控终端

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权　利　要　求　书

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和负荷管理远方终端均含有多个负荷控制接点。

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说　明　书一种中压电源管理系统

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技术领域

[0001]本发明属于电力配电技术领域，尤其是涉及一种中压电源管理系统。

背景技术

[0002]中压电压等级一般是10kV-35kV。而目前市场中没有专用的、系统化的中压电源管理系统。

[0003]目前，中压转换开关控制系统，主要是由继电保护装置、控制器或PLC搭建的转换开关控制系统；母联控制，主要是由继电保护的备用电源自动投入装置修改逻辑做为母联控制系统；负荷管理控制，主要是由PLC或继电保护装置等搭建逻辑作为负荷投入、负荷卸载的控制系统。

[0004]而现有的中压电源控制有以下不足：整个系统内部由多个厂家提供，设备调试复杂，厂商之间交流困难，为业主带来不便；设备都是非专用设备，应对复杂逻辑无法满足需求；设备之间的接线大多为硬接线的形式，接线多，接线复杂，成本昂贵，出现问题时定位困难；现有系统的集成度低，导致功能扩展困难。发明内容

[0005]有鉴于此，本发明旨在提出一种中压电源管理系统，以解决上述问题的不足之处。[0006]为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：[0007]一种中压电源管理系统，包括转换开关控制子系统、母联开关控制子系统和负荷管理子系统，所述转换开关控制子系统、母联开关控制子系统和负荷管理子系统通过通讯总线两两相连，

[0008]所述转换开关控制子系统,用于采集多路输入电源的电压、电流、频率，判断电源是否发生故障，将转换开关控制子系统的状态上传，同时接收母联开关控制子系统和负荷管理子系统的控制信号或控制母联开关控制子系统和负荷管理子系统的状态，[0009]所述母联开关控制子系统，用于采集母联侧的电压、电流、频率，监视母联侧电源状态，将母联控制子系统的状态上传，同时接收转换开关控制子系统和负荷管理子系统的控制信号，控制母联开关，

[0010]所述负荷管理子系统，用于监视负荷功耗、负荷侧的电压、电流，控制负荷管理主控终端控制范围内的负荷的投切和负荷状态，收集转换开关控制子系统的负荷卸载命令、负荷投入命令。

[0011]进一步的，所述转换开关控制子系统包括电源模拟量采集模块、转换输入输出模块、转换人机交互模块、转换通讯模块，所述电源模拟量采集模块用于采集多路输入电源的电压、电流、频率，判断电源是否发生故障；所述转换输入输出模块用于控制自动转换开关；所述转换人机交互模块用于调整转换开关控制子系统的参数与定值；所述转换通讯模块用于将转换开关控制子系统的状态上传，同时可以接收母联开关控制子系统和负荷管理子系统的控制信号或者控制母联开关控制子系统和负荷管理子系统的状态。

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说　明　书

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进一步的，所述母联控制子系统包括母联模拟量采集模块、母联输入输出模块、母

联人机交互模块、母联通讯模块，所述母联模拟量采集模块用于采集母联侧的电压、电流、频率，监视母联侧电源状态；所述母联人机交互模块用于调整母联控制子系统的参数与定值；所述母联通讯模块用于将母联控制子系统的状态上传，同时可以接收转换开关控制子系统和负荷管理子系统的控制信号；所述母联输入输出模块用于控制母联开关。[0013]进一步的，所述负荷管理子系统包括通过通讯总线相互连接的负荷管理主控终端和多个负荷管理远方终端，所述负荷管理主控终端包括负荷管理主控模拟量采集模块、负荷人机交互模块、负荷管理主控输入输出模块、负荷管理主控通讯模块，所述负荷管理主控模拟量采集模块用于监视负荷功耗、负荷侧的电压、电流，所述负荷人机交互模块用于调整负荷管理子系统的参数与定值；所述负荷管理主控输入输出模块用于控制负荷管理主控终端控制范围内的负荷的投切和负荷状态，所述负荷管理主控通讯模块用于收集转换开关控制子系统的负荷卸载命令、负荷投入命令，并向负荷管理远方终端发送远方负荷卸载、负荷投入命令。

[0014]进一步的，所述负荷管理远方终端包括负荷管理远方模拟量采集模块、负荷管理远方输入输出模块、负荷管理远方通讯模块，所述负荷管理远方模拟量采集模块用于监视负荷功耗、电压、电流，负荷管理远方输入输出模块控制负荷管理远方终端控制范围内的负载的投切和负载状态，所述负荷管理远方通讯模块用于收集负荷管理主控终端的负荷卸载、负荷投入命令。[0015]进一步的，所述负荷管理主控终端和负荷管理远方终端均含有多个负荷控制接点。[0016]相对于现有技术，本发明所述的中压电源管理系统具有以下优势：[0017]本发明所述的中压电源管理系统覆盖转换开关控制，母联开关控制，负荷管理，减少了子系统之间互联的硬接线，布线更简单，节约了用户使用成本，同时查找系统问题更加简便；负荷管理终端扩展配置灵活，除了配置一套负荷主控终端外，可以根据负荷的数量、负荷的物理地点，分布式地配置多台负荷远方终端，主控终端通过通讯总线控制远方终端，满足了就地控制负荷的需求，减少了硬接线。附图说明

[0018]构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：[0019]图1为本发明实施例所述的中压电源管理系统结构框图；[0020]图2为电源架构示意图。

具体实施方式

[0021]需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

[0022]下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。[0023]如图1所示，一种中压电源管理系统，包括转换开关控制子系统、母联开关控制子系统和负荷管理子系统，所述转换开关控制子系统、母联开关控制子系统和负荷管理子系

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说　明　书

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统通过通讯总线两两相连，

[0024]所述转换开关控制子系统,用于采集多路输入电源的电压、电流、频率，判断电源是否发生故障，将转换开关控制子系统的状态上传，同时接收母联开关控制子系统和负荷管理子系统的控制信号或控制母联开关控制子系统和负荷管理子系统的状态，[0025]所述母联开关控制子系统，用于采集母联侧的电压、电流、频率，监视母联侧电源状态，将母联控制子系统的状态上传，同时接收转换开关控制子系统和负荷管理子系统的控制信号，控制母联开关，

[0026]所述负荷管理子系统，用于监视负荷功耗、负荷侧的电压、电流，控制负荷管理主控终端控制范围内的负荷的投切和负荷状态，收集转换开关控制子系统的负荷卸载命令、负荷投入命令。

[0027]所述转换开关控制子系统包括电源模拟量采集模块、转换输入输出模块、转换人机交互模块、转换通讯模块，所述电源模拟量采集模块用于采集多路输入电源的电压、电流、频率，判断电源是否发生故障；如果电源故障，通过所述转换输入输出模块来控制自动转换开关，将电源转换到正常电源，保证系统供电；所述转换人机交互模块用于调整转换开关控制子系统的参数与定值，应对不同应用场景都能保证本系统的通用性；所述转换通讯模块用于将转换开关控制子系统的状态上传，同时可以接收母联开关控制子系统和负荷管理子系统的控制信号或者控制母联开关控制子系统和负荷管理子系统的状态。[0028]所述母联控制子系统包括母联模拟量采集模块、母联输入输出模块、母联人机交互模块、母联通讯模块，所述母联模拟量采集模块用于采集母联侧的电压、电流、频率，监视母联侧电源状态，所述母联人机交互模块用于调整母联控制子系统的参数与定值，应对不同应用场景都能保证该系统的通用性，所述母联通讯模块用于将母联控制子系统的状态上传，同时可以接收转换开关控制子系统和负荷管理子系统的控制信号，所述母联输入输出模块用于控制母联开关。

[0029]所述负荷管理子系统包括通过通讯总线相互连接的负荷管理主控终端和多个负荷管理远方终端，所述负荷管理主控终端包括负荷管理主控模拟量采集模块、负荷人机交互模块、负荷管理主控输入输出模块、负荷管理主控通讯模块，所述负荷管理主控模拟量采集模块用于监视负荷功耗、负荷侧的电压、电流，所述负荷人机交互模块用于调整负荷管理子系统的参数与定值；所述负荷管理主控输入输出模块用于控制负荷管理主控终端控制范围内的负荷的投切和负荷状态，所述负荷管理主控通讯模块用于收集转换开关控制子系统的负荷卸载命令、负荷投入命令，并向负荷管理远方终端发送远方负荷卸载、负荷投入命令。

[0030]所述负荷管理远方终端包括负荷管理远方模拟量采集模块、负荷管理远方输入输出模块、负荷管理远方通讯模块，所述负荷管理远方模拟量采集模块用于监视负荷功耗、电压、电流，负荷管理远方输入输出模块控制负荷管理远方终端控制范围内的负载的投切和负载状态，所述负荷管理远方通讯模块用于收集负荷管理主控终端的负荷卸载、负荷投入命令。根据具体应用需求可以选择是否配置、配置几组负荷管理远方终端，以满足负荷控制的扩展和就地控制的需求。

[0031]每个子系统都有单独的人机交互模块，便于客户修改系统的参数与定制，使整个系统使用灵活，通用性强。

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说　明　书

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所述负荷管理主控终端和负荷管理远方终端均含有多个负荷控制接点，用于控制

多组负载。

[0033]如图2所示，为一个现场应用的电源架构示意图，本实施例在该电源构架中使用时，任何一路市电故障时，转换开关控制子系统的转换电源模拟量采集模块采集到异常电压、电流、频率，通过转换通讯模块与母联开关控制子系统通讯，母联开关控制子系统的母联输入输出模块控制母联开关投入，为负荷正常供电。[0034]当两路市电均故障，转换开关控制子系统的转换电源模拟量采集模块监测到电源故障时，则转换开关控制子系统通过转换输入输出模块控制发电机组启动。转换开关控制子系统通过转换通讯模块与负荷管理控制子系统通讯发出减轻负载的命令，负荷管理控制子系统通过负荷电源模拟量采集模块时刻监视负荷的电压、电流、功率等指标，根据预先设定的减轻负荷逻辑，通过负荷输入输出模块发出指令来切断若干数量的负荷，负荷减载、的顺序可配置，减载延时可配置。

[0035]通过每个子系统的通讯模块，以及一体化的通讯网络，整个系统内的监测数据对于每个子系统都是共享的，同时可以接入客户的后台监控系统，使用户可以时刻监视整个系统的状态甚至控制整个系统的运行。

[0036]整个系统内的每个子系统可以根据应用需求配置单个子系统或者两个子系统，或者三个子系统同时存在，配置灵活。且负荷管理子系统中，可以根据负荷的数量、负荷的物理地点，选择配置多台负荷管理远方终端，负荷管理的扩展能力强。[0037]应用GOOSE规约传输数据，整个系统的通讯响应延迟短，系统的扩展能力强，减少了整个系统的硬接线。应用环网技术，整个系统中即使一个网络节点断开，也不影响整个系统的正常通讯。

[0038]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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说　明　书　附　图

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图1

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说　明　书　附　图

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图2

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