CN103715757A

CN103715757A - 一种核电站用后备式冗余低压配电系统

Info

Publication number: CN103715757A
Application number: CN201310698594.3A
Authority: CN
Inventors: 曹新民; 秦裕强; 邱韶阳
Original assignee: State Nuclear Power Automation System Engineering Co Ltd
Current assignee: State Nuclear Power Automation System Engineering Co Ltd
Priority date: 2013-12-19
Filing date: 2013-12-19
Publication date: 2014-04-09

Abstract

本发明属于低压配电技术领域，涉及一种适用于核电站的后备式冗余低压配电系统，其特征在于：第一交流电、第一断路器开关、第一开关电源和电源二选一模块、直流UPS控制器依次电连接，第二交流电、第二断路器开关、第二开关电源和电源二选一模块、直流UPS控制器依次电连接；直流UPS控制器和直流UPS电源电连接；第一开关电源和第二开关电源为交流转直流电源模块，还设有监控装置实时监控系统各模块的工作状态。本发明通过冗余设备和后备式电池的配置提高了系统的可靠性、连续性和安全性，同时整个系统还具有配置灵活、空间占用少、结构简单、方便维护和监控等优点。

Description

一种核电站用后备式冗余低压配电系统

技术领域

本发明属于低压配电技术领域，具体涉及一种适用于核电站等对可靠性要求较高的后备式冗余低压配电系统。

背景技术

在工业低压配电领域，尤其是核电站的终端低压配电系统，常常需要稳定可靠的直流电输出供现场设备使用。目前，大部分的低压配电系统可以通过设置多层次、多冗余的设备来提升整个配电系统的可靠性和稳定性，有些系统还通过设置双电源切换开关、交流UPS控制器和电池来确保交流电失去后也能继续供电。但是，双电源切换开关、交流UPS控制器和电池往往体积和重量十分庞大，核电站的设备往往对抗震性能要求较高，如此多的大重量的设备势必更难使整个系统在地震工况下仍能稳定可靠地运行。此外，这种设置也无法根据多个用电设备的额定功率进行有效灵活的配置，难免会造成UPS电源功率和电池的多余配置，加之多层次多冗余设备的设置，极大的占用了系统空间和体积，增加了系统成本支出，耗费了多余的资源。同时，系统中的双电源切换开关一旦发生故障，则会造成整个配电系统的瘫痪。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种体积小、成本低，又能在核电站等应用中有效保证整个低压配电系统可靠稳定运行的后备式冗余低压配电系统。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种核电站用后备式冗余低压配电系统，包括第一交流电、第二交流电、第一断路器开关、第二断路器开关、第一开关电源、第二开关电源、电源二选一模块、直流UPS控制器和直流UPS电源，其特征在于：所述第一交流电、第一断路器开关、第一开关电源和电源二选一模块、直流UPS控制器依次电连接，所述第二交流电、第二断路器开关、第二开关电源和电源二选一模块、直流UPS控制器依次电连接；所述直流UPS控制器和直流UPS电源电连接；所述第一开关电源和第二开关电源为交流转直流电源模块。

上述核电站用后备式冗余低压配电系统还包括监控装置，所述第一断路器开关、第二断路器开关、第一开关电源、第二开关电源、电源二选一模块、直流UPS控制器和直流UPS电源分别与监控装置连接。

以上所述电源二选一模块为电源二极管模块或者双电源切换开关。

本发明的积极效果是：两路冗余的交流电分别通过断路器开关输入两个开关电源后，经电源二选一模块进行二选一选择后，输入直流UPS控制器直至输出直流供电；使用直流UPS控制器和直流UPS电池对供电电路提供后备式电源，一旦两路冗余的交流电都丧失后，直流UPS控制器能快速切换启用挂载的直流UPS电池提供直流电输出；系统还设置了监控装置，能实时监控系统各模块的工作状态。本发明通过冗余设备和后备式电池的配置提高了系统的可靠性、连续性和安全性，同时整个系统还具有配置灵活、空间占用少、结构简单、方便维护和监控等优点。

附图说明

下面结合附图及具体实施实例对本发明作进一步说明。

图1为本发明实施例的系统架构示意图。

具体实施方式

如图1所示，一种核电站用后备式冗余低压配电系统，包括220V交流电（即第一交流电）101、220V冗余交流电（即第二交流电）102、第一断路器开关103、第二断路器开关104、第一开关电源105、第二开关电源106、电源二选一模块107、直流UPS控制器108和直流UPS电源109，其特征在于：所述第一交流电101、第一断路器开关103、第一开关电源105和电源二选一模块107、直流UPS控制器108依次电连接，所述第二交流电102、第二断路器开关104、第二开关电源106和电源二选一模块107、直流UPS控制器108依次电连接；所述直流UPS控制器108和直流UPS电源109电连接；所述第一开关电源105和第二开关电源106为交流转直流电源模块。

上述核电站用后备式冗余低压配电系统还包括监控装置，所述第一断路器开关103、第二断路器开关104、第一开关电源105、第二开关电源106、电源二选一模块107、直流UPS控制器108和直流UPS电源109分别与监控装置110连接。

以上所述电源二选一模块107为电源二极管模块或者双电源切换开关。

如图1所示，系统接收220V交流电101和220V冗余交流电102两路交流电输入，目的是确保其中一路220V交流电发生故障时系统仍能由另一路交流电提供交流电源；第一断路器开关103和第二断路器开关104分别接两路交流电，目的是对电路提供限流保护，一旦支路电流超过断路器开关的额定电流时，该断路器开关能及时断开以保护电路和设备的安全。

如图1所示，第一开关电源105和第二开关电源106为交流电转直流电模块，能将输入的220V交流电进行整流、滤波、稳压直至输出稳定的直流电，常见输出的直流电有48VDC、24VDC和12VDC。电源二选一模块107的作用是当其一路输入电源发生故障时，该电源二选一模块107能迅速切换至另一路输入电继续维持系统的正常供电输出，常见的电源二选一模块107有电源二极管模块和双电源切换开关。

如图1所示，直流UPS控制器108的作用是当输入直流电正常时将输入电滤波后输出，同时通过其内置的充电电路为直流UPS电池109充电；当输入直流电中断后该直流UPS控制器108则切换至直流UPS电池109输出直流电。同时，直流UPS控制器108面板上还可设置相关指示灯指示了其工作状态，包括正常工作状态和电池充电状态，此外还可设置指示柱实时提示了所挂载的电池中所含的电量。

如图1所示，直流UPS电池109为在线式可充电电池，包括有铅酸电池、锂离子电池、镍氢电池等。直流UPS电池109中设置有保护电路，包括过度充电保护、过电流/短路保护和过放电保护，以确保过度充电及放电状态时的安全，并防止电池的特性劣化。当需要提供更多的放电持续时间时，可以将多个直流UPS电池109并联挂载在直流UPS控制器108上。

如图1所示，监控装置110可以是一个触点信号接收显示装置，也可以是一个集成了通信交互功能的工程师站。如图1中所示，第一断路器开关103、第二断路器开关104、第一开关电源105、第二开关电源106、电源二选一模块107、直流UPS控制器108、直流UPS电池109可以输出工作状态触点信号送至监控装置110，这样可以在监控装置110上实时监控它们的工作状态。此外，在监控装置110上还能实时观测到直流UPS电池109的电量信息、充放电状态和放电持续时间等信息。监控装置110的设置能实时监控系统各模块的工作状态，方便工作人员进行监控和维护。

如图1所示，除与监控装置110连接的设备通过通讯线（图中虚线所示）进行连接外，其余设备之间的连接都是通过导线（图中实线所示）直接进行连接。图1中所有的设备都可以通过标准的固定安装支架统一安装在配电电气板上，这样可以确保在地震情况下整个低压配电系统仍能正常的运行。

如图1所示，所述的一种核电站后备式冗余低压配电系统，将最终为负载提供所需要的直流电输出。在实际应用过程中，依据负载的额定功率、额定电压和电能维持时间可以灵活选择配置系统中的直流UPS电池的容量和数量。此外，该低压配电系统通常输出24VDC的直流电，如果负载端需要诸如48VDC或12VDC等的直流电，则可以在输出端加接相对应的DC转DC电源模块。

综上所述，本发明既确保了核电站等对低压配电系统的高可靠性和高安全性的要求，同时也有效地达到了空间占用少、结构简单、易于操作等优点。双路冗余交流电和冗余开关电源的引入则有效地降低了由单一设备故障导致的系统故障率，增加了系统的可用性。监控装置的引入则能实时监控系统各模块的工作状态，尤其是对电池信息的实时跟踪，极大的方便了工作人员对整个系统的实时监控和维护。直流UPS控制器和直流UPS电池的配合使用，则使整个系统具有配置灵活的优点，减小了占用空间，在确保安全和质量的同时也具备了良好的经济和社会效益。

Claims

1.一种核电站用后备式冗余低压配电系统，包括第一交流电、第二交流电、第一断路器开关、第二断路器开关、第一开关电源、第二开关电源、电源二选一模块、直流UPS控制器和直流UPS电源，其特征在于：所述第一交流电、第一断路器开关、第一开关电源和电源二选一模块、直流UPS控制器依次电连接，所述第二交流电、第二断路器开关、第二开关电源和电源二选一模块、直流UPS控制器依次电连接；所述直流UPS控制器和直流UPS电源电连接；所述第一开关电源和第二开关电源为交流转直流电源模块。

2.根据权利要求1所述的核电站用后备式冗余低压配电系统，其特征在于：还包括监控装置，所述第一断路器开关、第二断路器开关、第一开关电源、第二开关电源、电源二选一模块、直流UPS控制器和直流UPS电源分别与监控装置连接。

3.根据权利要求1或2所述的核电站用后备式冗余低压配电系统，其特征在于：所述电源二选一模块为电源二极管模块或者双电源切换开关。