CN117728558A - 一种备用削峰活化增容多冗余配电*** - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种备用削峰活化增容多冗余配电***,属于电源***领域,包括市电进线柜、应急负荷开关柜、双向变流柜和储能电源柜;所述市电进线柜内部设有联络开关,联络开关和外部市电电线连接,应急负荷开关柜内部设有若干个应急负荷开关,应急负荷开关和联络开关连接,所述双向变流柜内的双向变流器交流连接端通过变流器开关和市电进线柜内部设有联络开关通电连接,双向变流器直流连接端和储能电源柜电连接。本发明利用直流存储功能,可以避免交流和直流之间的多次变换损耗,提高***效率;可以实现***的容量随负载变化而动态调整,利用削峰填谷和直流存储功能,可以活化储能电池,延长其使用寿命,降低维护成本。

Description

一种备用削峰活化增容多冗余配电***
技术领域
本发明涉及电源***领域,具体是一种备用削峰活化增容多冗余配电***。
背景技术
随着电力***的发展,电力需求不断增加,电网运行越来越复杂,电力质量和可靠性要求越来越高。为了满足这些要求,需要在配电网中采用一些新型的设备和技术,以提高配电网的智能化水平和运行效率。
配电***直接影响到电网以及用户的供电质量、安全性和经济性。因此,对配电***进行有效的监测、控制和优化是电力行业的重要任务。现有的配电***多为单路电源设计,少数重要单位会选择双路电源设计,但是这些配电***常存在以下问题亟待解决:
1.负载问题:配电***的设计容量通常是根据初步评估累计后再放大一定比例的负荷系数方式确定的,这样做虽然可以保证配电***的安全性和可靠性,但也造成了配电***的负载率很低,导致运行效率低下,耗能严重,增加运营成本;
2.增容问题:配电***的增容能力通常受到配电房***设计和空间限制的影响。由于配电房***设计是依据实际负荷计算供电容量确定的,并且已经固化在配线柜中,这样会导致在负载功率增大时无法增加相应的供电容量,造成供需不平衡;
3.双电源问题:建筑一级负荷需要配置两路电源,其中一路高压电源由供电公司免费提供,第二路电源需要建筑业主投资,通过设计、采购、施工等环节,投资资金占用建筑物5%,资金占用巨大;
4.投切问题:在电源投切的过程中,可能会导致短暂的电源中断,影响到负荷的正常供电,尤其是对关键设备和应用可能造成影响。投切过程中电源的切换可能会导致电压和频率的瞬时变化,影响到连接负载设备的稳定性和正常运行。
发明内容
对于现有存在的一些问题,本发明的目的在于提供一种备用削峰活化增容多冗余配电***,以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:
一种备用削峰活化增容多冗余配电***,包括市电进线柜、应急负荷开关柜、双向变流柜和储能电源柜;
所述市电进线柜内部设有联络开关,联络开关和外部市电电线连接,市电进线柜用于市电的接入;
所述应急负荷开关柜内部设有若干个应急负荷开关,应急负荷开关一端和市电进线柜内的联络开关通电连接,应急负荷开关另一端和外部负载连接,应急负荷开关用于控制应急负荷的线路通断;
所述双向变流柜内设有双向变流器,双向变流器交流连接端通过变流器开关和市电进线柜内的联络开关通电连接,变流器开关设置双向变流柜内,变流器开关用于控制双向变流器的通断;双向变流器直流连接端和储能电源柜电连接,双向变流器用于交流电和直流电的相互转换;
所述储能电源柜内部设有多组储能电池组,储能电池组通过电池组开关和双向变流柜内的双向变流器的直流连接端通电连接,储能电池组包括第一储能电池组、第二储能电池组。
作为本发明再进一步的方案:所述双向变流柜内部的双向变流器交流连接端和变压器T连接,变压器T通过市电输入断路器QFA和变流器开关的零线、三相火线连接,变压器T的输入端的引脚a、引脚b、引脚c和三相火线连接,变压器T的输入端的引脚d和零线通电连接,变压器T的输出端的引脚e、引脚f、引脚g和双向变流器通电连接,变压器T用于调整电压,变压器T用于调整电压。
作为本发明再进一步的方案:所述双向变流器输出端的正负极之间设有续流电容C。
作为本发明再进一步的方案:所述双向变流器输出端与直流滤波器DC-EMI输入端连接,直流滤波器DC-EMI用于抑制直流侧谐波。
作为本发明再进一步的方案:所述直流滤波器DC-EMI输出端的一根接线柱和接触器KM3的一端连接,接触器KM3的另一端和直流输入断路器QFD连接,直流滤波器DC-EMI输出端的另一根接线柱与直流输入断路器QFD通电连接,直流输入断路器QFD和隔离开关HD电连接,直流输入断路器QFD提供过载保护和漏电保护。
作为本发明再进一步的方案:所述接触器KM3两端并联电阻R4,接触器KM3的作用是控制电路的开关。
作为本发明再进一步的方案:所述直流滤波器DC-EMI输出端设有监测器,监测器用于监测负载的功率需求、电网的电压和频率、储能电池的充放电状态。
作为本发明再进一步的方案:所述直流输入断路器QFD和隔离开关HD之间的导线上安装电涌保护器SPD,电涌保护器SPD用于过压保护。
作为本发明再进一步的方案:一个所述储能电池组由多个电池模块抽屉串联组成。
作为本发明再进一步的方案:所述储能电源柜内部设有温控消防***,温控消防***用于避免温度过高和电气短路事故的产生。
与现有技术相比,本发明的有益效果是:
本发明利用储能电池实现削峰填谷功能,可以节约运营成本,提高***效益;利用直流存储功能,可以避免交流和直流之间的多次变换损耗,提高***效率;利用增效节费功能,可以使***运行在最优效率点上,并减少无效功耗;利用增容灵活功能,可以实现***的容量随负载变化而动态调整,满足不同场景的需求;利用无间隙平滑切换功能,可以保障重要设备和信息数据的安全,避免因停电造成的损失;利用削峰填谷和直流存储功能,可以活化储能电池,延长其使用寿命,降低维护成本。
附图说明
图1为一种备用削峰活化增容多冗余配电***的原理示意图。
图2为一种备用削峰活化增容多冗余配电***中双向变流柜的结构示意图。
图中:1、市电进线柜;2、应急负荷开关柜;3、双向变流柜;4、储能电源柜;11、联络开关;21、应急负荷开关;31、双向变流器;32、变流器开关;41、第一储能电池组;42、第二储能电池组;43、电池组开关。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图;对本发明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发明一部分实施例;而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例;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;都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“设有”、“相连”、“连接”应做广义理解;例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接,可以是机械连接,也可以是电连接,可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明采用了一种基于储能电池、削峰填谷、直流存储、增效节费、增容灵活和无隙平滑等技术方法,在保障重要设备和信息数据安全的同时,提高电能效率,降低运营成本。
请参阅图1-2,一种备用削峰活化增容多冗余配电***,包括市电进线柜1、应急负荷开关柜2、双向变流柜3和储能电源柜4;
市电进线柜1内部设有联络开关11,联络开关11和外部市电电线连接,市电进线柜1用于市电的接入,方便后续对电源的调整与使用,利于后续电源的使用,保证安全性。在双电源供电时,当市电主电出现故障时,通过联络开关11把故障电源的负荷转移到备电上,提高供电可靠性。
应急负荷开关柜2内部设有若干个应急负荷开关21,应急负荷开关21一端和市电进线柜1内的联络开关11连接,应急负荷开关21另一端和外部负载连接,不同的应急负荷开关21分别连接不同的外部负载,分别对不同的负载进行供电,用于控制应急负荷的线路开关。
双向变流柜3内设有双向变流器31,双向变流器31交流连接端通过变流器开关32和市电进线柜1内的联络开关11通电连接,变流器开关32设置双向变流柜3内,变流器开关32方便控制双向变流器31的通断,根据控制指令进行自动开关,满足不同运行模式的需要。双向变流器31直流连接端和储能电源柜4电连接,双向变流器31用于交流电和直流电的相互转换,通过双向变流器替换原配电设计中的整流和逆变单元,市电的交流电通过双向变流器转换后变为直流电;双向变流器31方便将市电的交流电转化为直流电,方便后续存储到储能电池组中,同时方便后续将储能电源柜4中的直流电转化为交流电,方便供应应急负荷外部负载的使用,利于对负载电器进行供电,保证安全性,方便装置的使用。根据实际情况,双向变流器31可以设置多组,方便分别为不同的锂电池组进行充电,方便工作的进行,保证安全性。双向变流器31具备无功补偿的效果,保证安全性。
储能电源柜4内部设有多组储能电池组,储能电池组设有多组,储能电池组通过电池组开关43和双向变流柜3内的双向变流器31的直流连接端通电连接,储能电池组包括第一储能电池组41、第二储能电池组42,根据实际情况选择安装不同数量的多组储能电池组,利于存储一部分的电能,利于后续的使用,保证安全性,方便装置的使用。
双向变流柜3内部的双向变流器31交流连接端和变压器T连接,变压器T通过市电输入断路器QFA和变流器开关32连接,变压器T通过市电输入断路器QFA和变流器开关32的零线、三相火线连接,变压器T的输入端的引脚a、引脚b、引脚c和三相火线连接,变压器T的输入端的引脚d和零线通电连接,变压器T的输出端的引脚e、引脚f、引脚g和双向变流器31通电连接,变压器T利于调整电压,方便市电输入电压和双向变流器31之间的安全连接,方便后续电源的调整,保证安全性,方便装置的使用。
双向变流器31输出端的正负极之间设有续流电容C,续流电容C增加安全性,方便装置的使用。
双向变流器31输出端与直流滤波器DC-EMI输入端连接,方便后续直流电源的输出,增加安全性,利于保证电路的通畅,直流滤波器DC-EMI用于抑制直流侧谐波,增加安全性。
直流滤波器DC-EMI输出端的一根接线柱和接触器KM3的一端连接,接触器KM3的另一端和直流输入断路器QFD连接,直流滤波器DC-EMI输出端的另一根接线柱与直流输入断路器QFD通电连接,直流输入断路器QFD和隔离开关HD电连接,直流输入断路器QFD提供过载保护和漏电保护,增加电路的安全性,方便安全的输出直流电源,利于后续电器的使用,保证安全性,方便装置的使用。
接触器KM3两端并联电阻R4,接触器的作用是控制电路的开关,增加安全性,方便后续直流电源的安全输出。
直流滤波器DC-EMI输出端设有监测器,用于监测负载的功率需求、电网的电压和频率、储能电池的充放电状态等参数,并将数据传输给控制器,方便实时对其进行监控,保证安全性,方便装置的使用。
直流输入断路器QFD和隔离开关HD之间的导线上安装电涌保护器SPD,电涌保护器SPD保证过压保护,利于保护电路的安全性,方便装置的使用。
储能电池组由多个电池模块抽屉串联,并与电路***相联组成的电池***,电路***一般由监测、保护电路、电气、通讯接口及热管理装置等组成。
储能电源柜4内部设有温控消防***,温控消防***主要保障储能***正常运行,针对电池充放电过程中潜在的故障特性而设计,防止集装箱内部发生温度过高和电气短路的事故。
本发明的工作原理如下:
当***处于正常供电模式时,主电源向负荷提供交流电,双向变流柜3中的双向变流器31处于整流工作状态,给储能电源柜4内的储能电池组进行充电,储能电源柜4内的储能电池组处于充电状态;
当***检测到主电源出现故障时,市电进线柜1内的联络开关11自动切断主电源,双向变流器31启动,将储能电源柜4内的储能电池组的直流电转换为交流电,与备电源一起向负荷提供交流电,实现无隙平滑切换;
当***检测到负荷功率需求超过设计容量时,双向变流器31启动,将储能电源柜4内的储能电池组的直流电转换为交流电,与主电源一起向负荷提供交流电,实现增容灵活;
当***检测到负荷功率需求低于设计容量时,双向变流器31启动,将多余的交流电转换为直流电,向储能电源柜4内的储能电池组进行充电,实现削峰填谷;
当用户所在区域存在峰谷电价等不同时段的电费差异时,用户可以设置双向变流器的启停时间,在谷时段低电价时控制变流器给储能电池充电,在峰时段高电价时将储能电池中的电能逆变为交流电回馈至电网中,一方面实现削峰填谷,另一方面可以显著降低用户的用电成本。
当***检测到负荷功率需求发生波动时,双向变流器31启动,根据负荷功率需求的变化,调节储能电源柜4内的储能电池组的充放电状态,实现直流存储;
当***检测到负荷中存在应急负荷时,备用的应急负荷开关21自动打开或关闭相应的线路开关,将应急负荷与普通负荷分开供电,提高供电可靠性。
本发明利用储能电池实现削峰填谷功能,可以节约运营成本,提高***效益;利用直流存储功能,可以避免交流和直流之间的多次变换损耗,提高***效率;利用增效节费功能,可以使***运行在最优效率点上,并减少无效功耗;利用增容灵活功能,可以实现***的容量随负载变化而动态调整,满足不同场景的需求;利用无间隙平滑切换功能,可以保障重要设备和信息数据的安全,避免因停电造成的损失;利用削峰填谷和直流存储功能,可以活化储能电池,延长其使用寿命,降低维护成本。
本发明电池储能***是以锂电池为媒介,将电能存储起来,在需要时再释放电能的技术。电池储能不受地理条件影响,可以灵活应用于电力***中各环节及其他各类场景,技术成熟,能量转换效率高,可以产生显著的经济和社会效益。
对于本领域技术人员而言;显然本发明不限于上述示范性实施例的细节;而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下;能够以其他的具体形式实现本发明。因此;无论从哪一点来看;均应将实施例看作是示范性的;而且是非限制性的;本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定;因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外;应当理解;虽然本说明书按照实施方式加以描述;但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案;说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见;本领域技术人员应当将说明书作为一个整体;各实施例中的技术方案也可以经适当组合;形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种备用削峰活化增容多冗余配电***,其特征在于,包括市电进线柜(1)、应急负荷开关柜(2)、双向变流柜(3)与储能电源柜(4);
所述市电进线柜(1)内部设有联络开关(11),联络开关(11)与外部市电电线连接,市电进线柜(1)用于市电的接入;
所述应急负荷开关柜(2)内部设有多个应急负荷开关(21),应急负荷开关(21)一端与市电进线柜(1)内的联络开关(11)通电连接,应急负荷开关(21)另一端与外部负载连接,应急负荷开关(21)用于控制应急负荷的线路通断;
所述双向变流柜(3)内设有双向变流器(31),双向变流器(31)交流连接端通过变流器开关(32)与市电进线柜(1)内的联络开关(11)通电连接,变流器开关(32)设置在双向变流柜(3)内,变流器开关(32)用于控制双向变流器(31)的通断;双向变流器(31)直流连接端与储能电源柜(4)电连接,双向变流器(31)用于交流电与直流电的相互转换;
所述储能电源柜(4)内部设有多组储能电池组,储能电池组通过电池组开关(43)与双向变流柜(3)内的双向变流器(31)的直流连接端通电连接,储能电池组包括第一储能电池组(41)、第二储能电池组(42)。
2.根据权利要求1所述的一种备用削峰活化增容多冗余配电***,其特征在于,所述双向变流柜(3)内部的双向变流器(31)交流连接端与变压器T连接,变压器T通过市电输入断路器QFA与变流器开关(32)的零线、三相火线连接,变压器T的输入端的引脚a、引脚b、引脚c和三相火线连接,变压器T的输入端的引脚d和零线通电连接,变压器T的输出端的引脚e、引脚f、引脚g和双向变流器(31)通电连接,变压器T用于调整电压。
3.根据权利要求2所述的一种备用削峰活化增容多冗余配电***,其特征在于,所述双向变流器(31)输出端的正负极之间设有续流电容C。
4.根据权利要求3所述的一种备用削峰活化增容多冗余配电***,其特征在于,所述双向变流器(31)输出端与直流滤波器DC-EMI输入端连接,直流滤波器DC-EMI用于抑制直流侧谐波。
5.根据权利要求4所述的一种备用削峰活化增容多冗余配电***,其特征在于,所述直流滤波器DC-EMI输出端的一根接线柱与接触器KM3的一端连接,接触器KM3的另一端与直流输入断路器QFD连接,直流滤波器DC-EMI输出端的另一根接线柱与直流输入断路器QFD通电连接,直流输入断路器QFD与隔离开关HD电连接,直流输入断路器QFD提供过载保护与漏电保护。
6.根据权利要求5所述的一种备用削峰活化增容多冗余配电***,其特征在于,所述接触器KM3两端并联电阻R4,接触器KM3的作用是控制电路的开关。
7.根据权利要求6所述的一种备用削峰活化增容多冗余配电***,其特征在于,所述直流滤波器DC-EMI输出端设有监测器,监测器用于监测负载的功率需求、电网的电压与频率、储能电池的充放电状态。
8.根据权利要求7所述的一种备用削峰活化增容多冗余配电***,其特征在于,所述直流输入断路器QFD与隔离开关HD之间的导线上安装电涌保护器SPD,电涌保护器SPD用于过压保护。
9.根据权利要求8所述的一种备用削峰活化增容多冗余配电***,其特征在于,所述储能电池组由多个电池模块抽屉串联组成。
10.根据权利要求9所述的一种备用削峰活化增容多冗余配电***,其特征在于,所述储能电源柜(4)内部设有温控消防***,温控消防***用于避免温度过高与电气短路事故的产生。
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