本实用新型涉及并联直流电源系统领域，具体涉及一种适用于并联冗余交流不间断电源的分布式并联直流电源系统。
背景技术：
采用计算机监控的发电厂、变电站和换流站设置交流不间断电源(ups)，用于对供电间断时间有极高要求的计算机负荷。交流不间断电源的主电源来自发电厂、变电站、换流站的保安电源，当主电源故障或消失时，切换至直流电源持续供电，直流电源系统蓄电池组容量需考虑交流不间断电源负荷需求。
交流不间断电源根据工程电压等级、建设规模、二次设备布置方式以及计算机监控系统的要求配置，采用全站集中设置或区域分散设置方式。对于大型发电厂、直流特高压换流站、交流特高压变电站，每个区域配置两套交流不间断电源。
交流不间断电源有多种接线型式，其中并联冗余由2台或多台并联的交流不间断电源主机分担负载，当其中1台或几台交流不间断电源主机故障时，其余交流不间断电源主机承担全部负载。
起初的直流电源系统采用串联蓄电池组，但其存在单体蓄电池开路而影响直流电源系统可靠性问题。随着技术的发展，近年来推出一种并联直流电源系统，其将12v蓄电池或6只2v蓄电池与匹配的ac/dc充电模块、dc/dc升压模块等器件组成智能电池组件，多只电池组件的高压输出并联。由于电池组件之间无直接的连接关系，部分蓄电池损坏不会导致整组蓄电池退役，具有可在线更换，在线核容的特点。
大型发电厂、直流特高压换流站、交流特高压变电站按区域分散布置交流不间断电源，与并联直流电源系统组件可分布式布置的特性匹配，两者具备良好的合作应用前景。
技术实现要素：
本实用新型所要解决的技术问题是：提出一种适用于并联冗余交流不间断电源的具有高安全性、高可靠性、节省投资和减小占用空间的分布式并联直流电源系统。
本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：
适用于并联冗余交流不间断电源的分布式并联直流电源系统,所述并联冗余交流不间断电源的每台主机容量按并联冗余交流不间断电源的全部负荷设置，其母线采用单母线分段；所述分布式并联直流电源系统包括：电源智能控制器和多个直流母线段；所述多个直流母线段之间通过联络开关连接；各个直流母线段下设置有并联直流电源系统组件，且各个直流母线段通过直流馈线开关连接配套的并联冗余交流不间断电源的主机；所述电源智能控制器的信号输入端采集并联冗余交流不间断电源的母线分段开关位置信号、各段母线进线开关位置信号以及各段母线的进线电流、电压值信号；所述电源智能控制器的信号输出端连接各个直流馈线开关的控制端和联络开关的控制端。
作为进一步优化，与并联冗余交流不间断电源的各台主机配套的直流母线段下的并联直流电源系统组件的总容量按主机容量×(n/n)设置，其中，n为并联冗余交流不间断电源的主机总台数，n为与本直流母线段配套的并联冗余交流不间断电源的主机台数。
作为进一步优化，当所述并联冗余交流不间断电源配置两台主机时，分布式并联直流电源系统的直流母线段的个数设置为两段，直流母线段与主机一对一配套，与每台主机配套的直流母线段下并联直流电源系统组件的总容量按主机一半容量设置。
作为进一步优化，当所述并联冗余交流不间断电源配置n台主机时，n≥3，分布式并联直流电源系统的直流母线段的个数设置为两段，每段直流母线与n台主机配套，n≤n，各直流母线段下的并联直流电源系统组件总容量按照主机容量的n/n设置。
作为进一步优化，当所述并联冗余交流不间断电源配置n台主机时，n≥3，分布式并联直流电源系统的直流母线段的个数设置为设n段，直流母线段与主机一对一配套，与每台主机配套的直流母线段下并联直流电源系统组件的总容量按主机容量1/n设置。
本实用新型的有益效果是：
基于该分布式并联直流电源系统，通过电源智能控制器采集交流不间断电源母线分段开关位置、母线进线开关位置以及母线进线电流、电压值，判定交流不间断电源运行方式，指令相应的直流母线联络开关以及相应的连接交流不间断电源主机的直流馈线开关分合，支持并联冗余交流不间断电源主机分列运行、主机退出时其它主机替代等运行方式，实现同步对分布式并联直流电源系统的运行方式进行调整。
通过对与并联冗余交流不间断电源主机配套的直流母线段下并联直流电源系统组件容量的合理选取，既可满足部分主机退出时承担全部负荷的需求，又可避免每段直流母线下并联直流电源系统组件按主机全部容量配置造成的投资浪费和更大的安装空间要求。
整个分布式并联直流电源系统针对可能的多种运行方式，搭建匹配系统结构与接线型式，操作简便，投切灵活，具有投资省、空间占用小、高安全性和高可靠性特点，具备良好的应用前景和社会经济价值。
附图说明
图1为实施例1中适用于并联冗余交流不间断电源双主机配置的分布式并联直流电源系统示意图；
图2为实施例2中适用于并联冗余交流不间断电源n(n≥3)主机配置的分布式两段母线并联直流电源系统示意图；
图3为实施例3中适用于并联冗余交流不间断电源n(n≥3)主机配置的分布式多段母线并联直流电源系统示意图。
具体实施方式
本实用新型旨在提出一种适用于并联冗余交流不间断电源的具有高安全性、高可靠性、节省投资和减小占用空间的分布式并联直流电源系统。其核心思想是：将大型发电厂、直流特高压换流站、交流特高压变电站按区域分散布置交流不间断电源与并联直流电源系统组件可分布式布置的特性匹配，针对交流不间断电源可能的多种运行方式，搭建匹配的并联直流电源系统结构与接线型式；在系统使用时，通过电源智能控制器采集交流不间断电源母线分段开关位置、母线进线开关位置以及母线进线电流、电压值，以此判定交流不间断电源运行方式，指令相应的直流母线联络开关以及相应的连接交流不间断电源主机的直流馈线开关分/合，支持并联冗余交流不间断电源主机分列运行、主机退出时其它主机替代等运行方式，实现同步对分布式并联直流电源系统的运行方式进行调整。此系统操作简便，投切灵活，具有投资省、空间占用小、高安全性和高可靠性特点，具备良好的应用前景和社会经济价值。
本实用新型中，并联冗余交流不间断电源的每台主机容量按并联冗余交流不间断电源的全部负荷设置，其母线采用单母线分段；本实用新型中的分布式并联直流电源系统包括：电源智能控制器和多个直流母线段；所述多个直流母线段之间通过联络开关连接；各个直流母线段下设置有并联直流电源系统组件，且各个直流母线段通过直流馈线开关连接配套的并联冗余交流不间断电源的主机；所述电源智能控制器的信号输入端采集并联冗余交流不间断电源的母线分段开关位置信号、各段母线进线开关位置信号以及各段母线的进线电流、电压值信号；电源智能控制器的信号输出端连接各个直流馈线开关的控制端和联络开关的控制端。
这里的并联直流电源系统组件由蓄电池(12v蓄电池或6只2v蓄电池)与匹配的ac/dc充电模块、dc/dc升压模块等器件组成，各个组件的高压输出连接直流母线段。
实施例1：
本实施例是以并联冗余交流不间断电源配置两台主机，分布式直流电源系统的直流母线段数设两段来搭建分布式并联直流电源系统为例；
如图1所示，并联冗余交流不间断电源的两台主机分别为upsa和upsb；分布式直流电源系统的直流母线分为直流电源屏ⅰ段和直流电源屏ⅱ段两个直流母线段；
直流电源屏ⅰ段通过一个直流馈线开关连接至upsa；直流电源屏ⅱ段通过一个直流馈线开关连接至upsb；两个直流母线段之间通过联络开关连接；
电源智能控制器的信号输入端连接交流不间断电源母线分段开关以及upsa的母线(a段母线)进线开关和upsb的母线(b段母线)进线开关；信号输出端连接分布式并联直流电源的两个直流母线段之间的联络开关以及两个直流馈线开关。
对于正常情况，并联冗余交流不间断电源的两台主机分列运行，各带一半负荷，与每台主机配套的直流母线段下并联直流电源系统组件总容量按主机一半容量选择。全站交流失电时，交流不间断电源的输入电源切换至直流，并联直流电源智能控制器采集交流不间断电源母线分段开关位置、母线进线开关位置以及母线进线电流、电压值。
若母线分段开关断开，母线进线开关合上，两回母线进线均有流有压，则判定并联冗余交流不间断电源仍旧分列运行，则智能控制器指令直流母线联络开关断开，同时合上至交流不间断电源的两回直流馈线开关，每段直流母线分别给对应的交流不间断电源主机供电，从直流电源源头开始保证分列。
若智能控制器采集到交流不间断电源母线分段开关合上，其中一段母线进线开关断开且无流无压，则判定并联冗余交流不间断电源该段母线对应主机退出运行，另一台主机带全部负荷，智能控制器指令直流母线联络开关合上，同时合上至还在运行的交流不间断电源主机的直流馈线开关，断开另一段直流母线馈线开关，将两段直流母线下并联直流电源系统组件集中起来给运行的交流不间断电源主机供电。
由于与并联冗余交流不间断电源每台主机配套的直流母线段下并联直流电源系统组件总容量为主机容量一半，此时所有并联直流电源系统组件刚好可满足全部负荷需求，又可避免每段直流母线下并联直流电源系统组件按主机全部容量配置造成的投资浪费和更大的安装空间要求。
实施例2：
本实施例是以并联冗余交流不间断电源配置n台主机，n≥3，分布式直流电源系统的直流母线段数设两段来搭建分布式并联直流电源系统为例；
如图2所示，并联冗余交流不间断电源的3台主机分别为upsa、upsb和upsc；分布式直流电源系统的直流母线分为直流电源屏ⅰ段和直流电源屏ⅱ段两个直流母线段；
直流电源屏ⅰ段通过一个直流馈线开关连接至upsa,并通过一个直流馈线开关连接至upsb；直流电源屏ⅱ段通过一个直流馈线开关连接至upsc；两个直流母线段之间通过联络开关连接；
由于并联冗余交流不间断电源的3台主机对应3段母线，则需要采用2个分段开关实现3段母线之间的连接；
电源智能控制器的信号输入端连接交流不间断电源的2个母线分段开关以及upsa的母线(a段母线)进线开关、upsb的母线(b段母线)进线开关和upsc的母线(c段母线)进线开关；信号输出端连接分布式并联直流电源的两个直流母线段之间的联络开关以及3个直流馈线开关。
对于正常情况，3台主机分列运行，各带1/3负荷，并联直流电源系统的每段直流母线与n(n≤3)台主机配套，该直流母线段下并联直流电源系统组件总容量就按主机容量n/3选择。并联直流电源智能控制器采集量和控制对象与配置两台主机情况类似，即通过对交流不间断电源母线分段开关位置、母线进线开关位置以及母线进线电流、电压值的采集，判定交流不间断电源运行方式，具体哪台主机退出，又是由哪些其它主机带退出主机的负荷，同步对分布式并联直流电源系统运行方式进行调整。当某段直流母线配套的并联冗余交流不间断电源主机部分退出时，智能控制器指令直流母线联络开关保持开断，本段直流母线下并联直流电源系统组件继续给运行的交流不间断电源主机供电；只有当直流母线段配套的并联冗余交流不间断电源主机全部退出时，智能控制器才指令直流母线联络开关合上，此种方式即可保证供电高可靠性，又满足现行国家/行业标准对两段直流母线的常规要求，配置清晰，节省投资。
实施例3：
本实施例是以并联冗余交流不间断电源配置n台主机，n≥3，分布式直流电源系统的直流母线段数设n段来搭建分布式并联直流电源系统为例；
如图3所示，并联冗余交流不间断电源的3台主机分别为upsa、upsb和upsc；分布式直流电源系统的直流母线分为直流电源屏ⅰ段、直流电源屏ⅱ段和直流电源屏ⅲ段3个直流母线段；
直流电源屏ⅰ段通过一个直流馈线开关连接至upsa,直流电源屏ⅱ段通过一个直流馈线开关连接至upsb；直流电源屏ⅲ段通过一个直流馈线开关连接至upsc；3个直流母线段之间通过两个联络开关连接，即直流电源屏ⅰ段与直流电源屏ⅱ段之间通过ⅰ-ⅱ联络开关连接，直流电源屏ⅱ段与直流电源屏ⅲ段之间通过ⅱ-ⅲ联络开关连接；
由于并联冗余交流不间断电源的3台主机对应3段母线，则需要采用2个分段开关实现3段母线之间的连接；
电源智能控制器的信号输入端连接交流不间断电源的2个母线分段开关以及upsa的母线(a段母线)进线开关、upsb的母线(b段母线)进线开关和upsc的母线(c段母线)进线开关；信号输出端连接分布式并联直流电源的两个直流母线段之间的2个联络开关以及3个直流馈线开关。
对于正常情况，3台主机分列运行，各带1/3负荷，并联直流电源系统的每段直流母线与1台主机配套，该直流母线段下并联直流电源系统组件总容量就按主机容量1/3选择。电源智能控制器采集量和控制对象与实施例2中配置3台主机情况类似，不同之处在于每段直流母线与1台并联冗余交流不间断电源主机配套，直流母线联络开关不止1台。
此种方式采用直流母线段与并联冗余交流不间断电源主机一对一配置，电源来源清晰，方便故障定位与排除，适用于运行方式确定，对检修恢复时间要求较高的场所。
需要说明的是，随着交流不间断电源的主机总台数n的增大，交流不间断电源运行方式数量呈指数倍增加，直流母线段间连接方式复杂。故可以选择并联冗余交流不间断电源最有可能发生的几种运行方式确定直流母线段之间的连接，将并联直流电源系统接线复杂度控制在可接受的范围。
1.适用于并联冗余交流不间断电源的分布式并联直流电源系统,
其特征在于，所述并联冗余交流不间断电源的每台主机容量按并联冗余交流不间断电源的全部负荷设置，其母线采用单母线分段；
所述分布式并联直流电源系统包括：电源智能控制器和多个直流母线段；所述多个直流母线段之间通过联络开关连接；各个直流母线段下设置有并联直流电源系统组件，且各个直流母线段通过直流馈线开关连接配套的并联冗余交流不间断电源的主机；所述电源智能控制器的信号输入端采集并联冗余交流不间断电源的母线分段开关位置信号、各段母线进线开关位置信号以及各段母线的进线电流、电压值信号；所述电源智能控制器的信号输出端连接各个直流馈线开关的控制端和联络开关的控制端。
2.如权利要求1所述的适用于并联冗余交流不间断电源的分布式并联直流电源系统,
其特征在于，与并联冗余交流不间断电源的各台主机配套的直流母线段下的并联直流电源系统组件的总容量按主机容量×(n/n)设置，其中，n为并联冗余交流不间断电源的主机总台数，n为与本直流母线段配套的并联冗余交流不间断电源的主机台数。
3.如权利要求2所述的适用于并联冗余交流不间断电源的分布式并联直流电源系统,
其特征在于，当所述并联冗余交流不间断电源配置两台主机时，分布式并联直流电源系统的直流母线段的个数设置为两段，直流母线段与主机一对一配套，与每台主机配套的直流母线段下并联直流电源系统组件的总容量按主机一半容量设置。
4.如权利要求2所述的适用于并联冗余交流不间断电源的分布式并联直流电源系统,
其特征在于，当所述并联冗余交流不间断电源配置n台主机时，n≥3，分布式并联直流电源系统的直流母线段的个数设置为两段，每段直流母线与n台主机配套，n≤n，各直流母线段下的并联直流电源系统组件总容量按照主机容量的n/n设置。
5.如权利要求2所述的适用于并联冗余交流不间断电源的分布式并联直流电源系统,
其特征在于，当所述并联冗余交流不间断电源配置n台主机时，n≥3，分布式并联直流电源系统的直流母线段的个数设置为设n段，直流母线段与主机一对一配套，与每台主机配套的直流母线段下并联直流电源系统组件的总容量按主机容量1/n设置。
技术总结