陈志超 叶枫舒 赵晓辉 杨万里 郭强强 薛文端
深圳供电局有限公司 深圳 518000
摘要：目前国内电力系统用的直流电源普遍使用蓄电池直流电源。蓄电池是直流电源的核心部件，但由于自身工作机理的原因，寿命一直无法满足电力系统的要求，而且它的可靠性受环境影响较大，污染较大。所以近年来直流电源生产厂也在不断完善直流电源监控、管理设备。但因为没有蓄电池的优化替代产品，整个电源的寿命依然是电源的致命缺陷。深圳供电局有限公司经过长期试验研究总结出了一种基于超级电容的直流电源供电设备，具体实施效果及方案本文做了简单的陈述。
1 智能电网配电房供电现状
随着智能电网的不断发展和长期运行实践的积累，配电房中的自动化设备数量逐渐增多，目前除极少数配电房安装了作为继电保护装置后备电源的直流屏柜外，大多数公用电房缺乏备用电源供电系统，自动化终端和智能装置各自配置备用电源，大大增加了维护成本、降低了维护效率。同时采用蓄电池组做为备用电源的供电方式逐渐暴露了其不足之处：
1.1 蓄电池组作为备用电源的模式,存在单只蓄电池质量影响整组蓄电池工作性能,新旧蓄电池难以匹配,蓄电池的使用带来环境污染。
1.2 蓄电池组检修、维护及更换成本高。
2 基于超级电容的直流电源供电设备的提出
针对现有技术的不足，本文提供了一种基于超级电容的直流电源供电设备，具备可集中管控、降低设备的安全运行风险，减少后备电源投资成本及维护成本等优点，解决了单只蓄电池质量影响整组蓄电池工作性能, 检修、维护及更换成本高的问题。
3 一种基于超级电容的直流电源供电设备技术方案
为实现可集中管控、降低设备的安全运行风险，减少后备电源投资成本及维护成本的目的，本文提供如下技术方案：一种基于超级电容的直流电源供电设备，包括直流配电网和备用电源柜，所述直流配电网和备用电源柜之间为电连接，其特征在于：所述备用电源柜的内部固定连接有超级电容组，所述超级电容组的内部电连接有电流传感器、电压传感器和充电控制器，所述电流传感器、电压传感器和充电控制器的内部信号连接有监控屏，所述超级电容组的充电端电连接有充电监测器，所述超级电容组的放电端电连接有放电监测器，所述充电监测器和放电监测器的内部信号连接有数据库，所述数据库和监控屏之间为信号连接，所述备用电源柜的一端固定连接有温度传感器，所述温度传感器和监控屏信号连接，所述监控屏的底部固定连接有电流故障灯、电压故障灯、充电故障灯、放电故障灯和温度固定灯；所述超级电容组包括若干个超级电容，所述超级电容的两端电连接有子电流传感器和子电压传感器，所述子电流传感器和子电压传感器的内部信号连接有报警器，所述报警器和监控屏固定连接；所述备用电源柜的一端固定连接有充电固定架，所述充电固定架的一端固定连接有充电监测插槽，所述备用电源柜的两端设置有电流电压监测插槽，所述备用电源柜的另一端设置有放电监测插槽，所述备用电源的底部设置有电容监测插槽，所述备用电源的中部插接有安装板。
下面将结合实施例中的附图，对本文实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本文一部分实施例，而不是全部的实施例。具体设计如图1 所示。基于本文中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本文保护的范围。
一种基于超级电容的直流电源供电设备，包括直流配电网1和备用电源柜2，直流配电网1和备用电源柜2之间为电连接，其特征在于：备用电源柜2的内部固定连接有超级电容组3，超级电容组3的内部电连接有电流传感器4、电压传感器5和充电控制器6，电流传感器4、电压传感器5和充电控制器6的内部信号连接有监控屏7，超级电容组3的充电端电连接有充电监测器8，超级电容组3的放电端电连接有放电监测器9，充电监测器8和放电监测器9的内部信号连接有数据库10，数据库10和监控屏7之间为信号连接，备用电源柜2的一端固定连接有温度传感器11，温度传感器11和监控屏7信号连接，监控屏7的底部固定连接有电流故障灯12、电压故障灯13、充电故障灯14、放电故障灯15和温度固定灯16；超级电容组3包括若干个超级电容301，超级电容301的两端电连接有子电流传感器17和子电压传感器18，子电流传感器17和子电压传感器18的内部信号连接有报警器19，报警器19和监控屏7固定连接；备用电源柜2的一端固定连接有充电固定架20，充电固定架20的一端固定连接有充电监测插槽21，备用电源柜2的两端设置有电流电压监测插槽22，备用电源柜2的另一端设置有放电监测插槽23，备用电源2的底部设置有电容监测插槽24，备用电源2的中部插接有安装板25，备用电源柜2的内部开设有若干个和超级电容301相适配的固定槽，备用电源柜2的一端开设有充电接口，备用电源柜2的另一端开设有放电接口，超级电容组3由若干个超级电容301串联而成，电流传感器4和超级电容组3相互串联，电压传感器5与超级电容组3相互并联，充电控制器6和超级电容组3串联，充电监测器8和放电监测器9和超级电容组3串联，超级电容301和子电流传感器17串联，超级电容301和子电压传感器18并联，电流故障灯12、电压故障灯13、充电故障灯14、放电故障灯15和温度固定灯16从左到右依次排列，报警器19的数量和超级电容301的数量相同，报警器19位于电流故障灯12、电压故障灯13、充电故障灯14、放电故障灯15和温度固定灯16的下方，报警器19按照和超级电容301相同的位置依次排列，充电控制器6位于充电固定架20的内部，充电监测器8插接于充电监测插槽21的内部，电流传感器4位于电流电压监测插槽22的内部，放电监测器9位于放电监测插槽23的内部，子电流传感器17位于电容监测插槽24的内部，电压传感器5和子电压传感器18位于安装板25的上方，包括以下步骤：
S1、电源安装，将超级电容组3和监测设备安装到备用电源柜2的内部，将直流配电网1和备用电源柜2进行连接；
S2、电源监测，通过监测屏7对超级电容组3的运行情况进行监测；
S3、电源维护，通过故障灯和报警器19对电源故障进行指示，进行定点维护。
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4 一种基于超级电容的直流电源供电设备实施效果
与现有技术相比，本文提供了一种基于超级电容的直流电源供电设备，具备以下有益效果：
4.1该基于超级电容的直流电源供电设备，通过对配电房内配网自动化终端、光纤通讯终端、智能配电房监控终端、智能低压台区数据集中器的功耗与备用电源维持进行分析研究，集成一套安全、经济的智能免维护超级电容备用电源供电系统，可保证在失去市电的情况为配电房内监控终端提供60min以上的供电，采用集中式备用电源供电系统设计，可集中管控、降低设备的安全运行风险，减少后备电源投资成本及维护成本。
4.2该基于超级电容的直流电源供电设备，通过对直流电源内部的电流、电压、温度等进行实时监测、记录，也可以对直流电源的充电、放电电流进行监测、记录，遇到异常即发出报警信号，对每组超级电容器进行实时监控，一旦有电容器出现异常，就发出预警信号，提醒运维人员进行测试和更换。
5 总结
本文公开了一种基于超级电容的直流电源供电设备，涉及电源供电技术领域，该基于超级电容的直流电源供电设备，包括超级电容组，所述超级电容组的内部电连接有电流传感器、电压传感器和充电控制器，所述电流传感器、电压传感器和充电控制器的内部信号连接有监控屏，所述超级电容组的充电端电连接有充电监测器，所述超级电容组的放电端电连接有放电监测器，所述充电监测器和放电监测器的内部信号连接有数据库。该基于超级电容的直流电源供电设备，可保证在失去市电的情况为配电房内监控终端提供60min以上的供电，采用集中式备用电源供电系统设计，可集中管控、降低设备的安全运行风险，减少后备电源投资成本及维护成本。