CN209709750U - 一种集成箱式电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种集成箱式电站，属于新型供电设备领域，具体包括：双电源自动切换开关进行市电电源和柴油发电机组的的供电切换，使储能飞轮不间断电源进行能量的储存和输出，为负载提供不间断的稳定供电。上述方案的有益效果是：储能飞轮不间断电源采用的飞轮电池柜具有快速充放电和瞬时大功率的特点，使得无论是在市电电源故障时，利用柴油发电机组供电，还是从柴油机组供电恢复到市电电源供电，由于切换设备产生的响应时间差而出现的***无供电情况，储能飞轮不间断电源都可保证供电***的不间断性和稳定性，并且采用飞轮电池柜的储能飞轮不间断电源相较于采用蓄电池的传统间断电源还具有低损耗、易散热、成本低和无污染绿色环保等优点。

Description

一种集成箱式电站

技术领域

本发明涉及一种新型供电设备领域，尤其涉及一种集成箱式电站。

背景技术

在受机房空间布置局限的户外供电***中，作为应急备用段供电的大多选用柴油发电机组箱式电站，然而柴油发电机组的运行模式要与市电电源进行无缝切换，必须配置不间断的电源***。

传统不间断电源***中采用蓄电池进行能量储存，蓄电池的常规安装对工作环境有比较高的要求，往往要把不间断电源***布置在一个恒温的舒适环境中，对于户外的严酷环境来说，营造这种条件花费的成本很高。并且因为无法做到对蓄电池的精确监控***，第一年的故障率为3％，第二年为5％，第三年激增至31％，因此，每月甚至每半个月都要进行带电量检测，使得大型数据中心为数众多的蓄电池组监测中维护管理IBM小型机工作相当繁琐，导致维护成本也比较高。此外，蓄电池的从生产、使用直至回收降解的整个生命周期，都会造成化学污染，对环境的恶劣影响也不容忽视。

发明内容

根据现有技术中存在的缺陷，为了解决上述问题，本实用新型提供一种集成箱式电站，具体包括：

一市电电源；

一柴油发电机组；

一储能飞轮不间断电源，包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端和所述第二输入端共同通过第一开关支路与所述市电电源连接，通过第二开关支路与所述柴油发电机组连接，所述输出端与负载连接，储能飞轮不间断电源接收市电电源或柴油发电机组的电能，并进行能量的转换和储存，在供电电源出现故障时，为负载供电。

所述第一开关支路和所述第二开关支路采用双电源自动切换开关，在市电电源供电故障和供电恢复的情况下，利用双电源自动开进行电源切换，为***供电。

所述储能飞轮不间断电源包括一不间断电源主机和一飞轮电池柜。

所述不间断电源主机的输入端与所述储能飞轮不间断电源的第一输入端和所述储能飞轮不间断电源的第二输入端连接。

所述不间断电源主机，还包括第一输出端，第二输出端，所述第一输出端与所述飞轮电池柜连接，所述第二输出端与所述储能飞轮不间断电源的输出端连接。

所述飞轮电池柜包括一用于进行物理储能的真空高速磁悬浮飞轮，采用这种方法将电能转换为动能，能够提高不间断电源的利用率，在满载情况下电源损耗不足2％，半载情况下电源利用率在96％以上，比起采用蓄电池储存能量的传统不间断电源***，降低近75％的能源损耗。

所述维修旁路，输入端与双电源自动切换开关连接，输出端与负载连接，在储能飞轮不间断电源进行维修时，利用维修旁路连接到双电源自动切换开关，使所述市电电源和所述柴油发电机组直接对负载供电，保证对负载进行不间断的稳定供电。

所述储能飞轮不间断电源的第一输入端为主输入，第二输入端为备用输入，在第一输入端产生故障的情况下，储能飞轮不间断电源通过使用第二输入端工作。

在所述市电电源供电正常的情况下，所述双电源自动切换开关通过所述第一开关支路，闭合断路器Q1，将所述市电电源的电能输送到所述储能飞轮不间断电源中，用于所述飞轮电池柜的能量储存和所述负载供电。

在所述市电电源供电故障的情况下，所述双电源自动切换开关会通过所述第二开关支路，闭合断路器Q2，向所述柴油发电机组发出启动命令，让所述柴油发电机组启动，通过所述柴油发电机组向所述飞轮电池柜和所述负载进行供电。

在所述柴油发电机组接收命令，所述双电源自动切换开关切换到所述柴油发电机组的电源侧的过程中，以及，所述市电电源恢复正常后，所述双电源自动切换开关切换到所述市电电源的电源侧的过程中，机器设备的切换都会产生响应时间差，让***出现无供电情况，此时利用所述飞轮电池柜进行能量转换，将所述飞轮电池柜储存的动能转换为电能，利用所述不间断电源主机，通过所述不间断电源输出回路，向负载供电；

所述储能飞轮不间断电源所处的配电间考虑散热通风，安装有排风扇、烟雾传感器和温湿度传感器，无需使用空调等大功率设备散热，可100％的节省下传统不间断电源***为蓄电池提供的单独制冷设备及制冷能耗。

所述储能飞轮不间断电源所处的配电间安转摄像头和门禁，对电站实行安全监控。

所述市电电源与所述柴油发电机组输出的电能，除了一部分用于防雾，冷凝等备用电源外，主要动力用于所述储能飞轮不间断电源产生动能。

上述技术方案的有益效果是：

本发明中的储能飞轮不间断电源具有的快速充放电和瞬时大功率的特点，实现节能、储能和电能质量改善的功能，并且能够高效快速完成电能和动能之间的相互转换，在实际工作过程中，由于市电电源故障后，双电源自动切换开关***切换到柴油发电机组，或者是市电电源恢复正常，双电源自动切换开关***切换到市电电源，都会因为设备的响应时间差而产生无供电情况，均可利用储能飞轮不间断电源，保证负载的不间断供电。

本发明中的储能飞轮不间断电源的维护过程十分简单，只需要从终端设备上检测飞轮转速等情况，降低管理复杂度的同时，节约人工成本，轻松完成数据中间绿色电源的***建立。

本发明中储能飞轮不间断电源的的总占地面积小，减小占地费用，比起采用蓄电池储存能量的传统不间断电源***，占地面积约为传统不间断电源***的50％，可节约超过50％的占地费用，当***的容量越大，储能飞轮不间断电源节约比例越大。

本发明中的储能飞轮不间断电源无需使用空调等大功率设备散热，可100％的节省下传统不间断电源***为蓄电池提供的单独制冷设备及制冷能耗。

本发明中的储能飞轮不间断电源具有低污染的特点，能够降低传统不间断电源***中的蓄电池造成的化学污染。

附图说明

图1是本发明的较佳的实施例中，一种集成的箱式电站的组成结构示意图；

图2是本发明的较佳的实施例中，一种集成的箱式电站的工作过程示意图；

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明，但不作为本实用新型的限定。

本发明的较佳的实施例中的一种集成的箱式电站，是为了解决传统不间断电源中采用蓄电池进行储存能量而带来的成本高、污染严重等问题，而采用通过储能飞轮不间断电源进行供电，利用储能飞轮的快速充电和瞬时大功率的特点，在降低成本减少污染的同时，解决供电电源出现故障导致的负载无供电情况。

一种集成的箱式电站的组成结构，具体如图1所示，包括市电电源1，柴油发电机组2，双电源自动切换开关3，不间断电源主输入回路4，不间断电源备用输入回路5，飞轮电池柜输入输出回路6，不间断电源输出回路7，维修旁路8，不间断电源主机9，一飞轮电池柜10和负载11。

市电电源1通过第一开关支路与双电源自动切换开关3的输入端连接，柴油发电机组2通过第二开关支路与与双电源自动切换开关3连接。第一开关支路包括断路器Q1，第二开关支路包括断路器Q2。

储能飞轮不间断电源的第一输入端和第二输入端共同与双电源自动切换开关3连接，通过第一开关支路接收市电电源1的电能，通过第二开关支路接收柴油发电机组2的电能。储能飞轮不间断电源的输出端与负载11连接。

储能飞轮不间断电源中包括不间断电源主机9和飞轮电池柜10，储能飞轮不间断电源的第一输入端通过不间断电源主输入回路4与不间断电源主机9的输入端连接，储能飞轮不间断电源的第二输入端通过不间断电源备用输入回路5与不间断电源主机9的输入端连接，不间断电源主机9的第一输出端通过飞轮电池柜输入输出回路6与飞轮电池柜10连接，不间断电源主机9的第二输出端通过不间断电源输出回路7与储能飞轮不间断电源的输出端连接。

本发明的较佳的实施例中的一种集成箱式电站，具体安装的流程步骤，如图2所示：

步骤1：双电源自动切换开关3通过第一开关支路，闭合断路器Q1，检测市电电源1的工作情况，判断市电电源1是否正常工作：

市电电源1正常工作时，双电源自动切换开关3默认投入市电电源2，转到步骤11；

市电电源1不正常工作时，双电源自动切换开关3检测市电电源1出现故障，转到步骤21；

步骤11：市电电源1利用不间断电源主输入回路4，连接储能飞轮不间断电源第一输入端，将电能送到不间断电源主机9；

步骤12：不间断电源主机9通过不间断电源主机第一输出端，利用飞轮电池柜输入输出回路6，传输电能给飞轮电池柜10；

步骤13：飞轮电池柜10将该电能转换为高速旋转的动能进行储存；

步骤14：不间断电源主机9通过不间断电源主机第二输出端，利用不间断电源输出回路7，给负载11进行供电；

步骤21：市电电源1不正常工作，双电源自动切换开关3通过第二开关支路，闭合断路器Q2，会给柴油发电机组2发出启动命令；

步骤22：在市电电源1断掉，柴油发电机组2接收到启动命令，在柴油发电机组2接收启动命令并启动成功的一段时间内，不间断电源主机9是接收不到市电电源1或者柴油发电机组2的电源输入，飞轮电池柜10利用飞轮的高速转动将动能转换给电能，通过飞轮电池柜输入输出回路6输送给不间断电源主机9；

步骤23：不间断电源主机9通过不间断电源主机第二输出端，利用不间断电源输出回路7，闭合断路器Q3，给负载进行供电；

步骤24：不间断电源主机9检测此时电压质量，判断柴油发电机组2是否成功启动：

柴油发电机组2已经成功启动，此时可利用柴油发电机组2为***供电，则转至步骤25；

柴油发电机组2已经成功启动，此时继续利用飞轮电池柜10为***供电，则转至步骤22；

步骤25：将双电源自动切换开关3投入到柴油发电机组2的电源侧；

步骤26：柴油发电机组2组通过储能飞轮不间断电源第一输入端，利用不间断电源主输入回路4，将电能送到不间断电源主机9；

步骤27：不间断电源主机9发出命令，停止飞轮电池柜10继续利用飞轮的高速旋转将动能转换为电能；

步骤28：不间断电源主机9通过不间断电源主机第一输出端，利用飞轮电池柜输入输出回路6，给飞轮电池柜10输入电能；

步骤29：飞轮电池柜10将该电能转换为高速旋转的动能，进行能量储存；

步骤210：不间断电源主机9通过不间断电源主机第二输出端，利用不间断电源输出回路7给负载11进行供电；

步骤211：双电源自动切换开关3通过第一开关支路，闭合断路器Q1检测市电电源1，判断市电电源1是否恢复正常供电；

市电电源1已经恢复正常供电，***可以使用市电电源1进行供电，则转至步骤31；

市电电源1没有恢复正常供电，***继续使用柴油发电机组2进行供电，则转至步骤26；

步骤31：双电源自动切换开关3会给柴油发电机组2发出停止命令，柴油发电机组2的电源断开，双电源自动切换开关双电源自动切换开关3从柴油发电机组2的电源侧切换到市电电源1的电源侧；

步骤32：在电源切换的过程中，不间断电源主机9是接收不到市电电源1或者柴油发电机组2的电源输入，飞轮电池柜10利用飞轮的高速转动将动能转换给电能，输送给不间断电源主机9；

步骤33：不间断电源主机9通过不间断电源主机第二输出端，利用不间断电源输出回路7，闭合断路器Q3，给负载11进行供电；

步骤34：双电源自动切换开关3投入到市电电源1的电源侧，此时***通过市电电源1进行供电，转到步骤11。

当储能飞轮不间断电源***需要进行维护，可以直接闭合断路器Q4的开关，利用不间断电源***维修旁路8给负载11供电，保证负载电源的正常。

当不间断电源主输入回路4产生问题，可以使用不间断电源备用输入回路5进行工作，保证***的供电正常。

本发明可广泛应用于数据中心的不间断电源应用、高层建筑和智能建筑电源保护、微型电网调频调峰、高科技工厂不间断电源、地铁和高铁的刹车制动能回收应用、风能和太阳能储能、削峰填谷、平滑波动、以及电网的调频调峰、用于医疗行业CT，MRI，及其他高端医疗仪器电源保护、石油钻井平台的能量回收、天然气发电削峰填谷、和国防军工领域等。

以上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非因此限制本实用新型的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本实用新型说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种集成箱式电站，其特征在于，包括：

一市电电源；

一柴油发电机组；

一储能飞轮不间断电源，包括第一输入端、第二输入端和输出端，所述第一输入端和所述第二输入端共同通过第一开关支路与所述市电电源连接，通过第二开关支路与所述柴油发电机组连接，所述输出端与负载连接。

2.根据权利要求1所述的一种集成箱式电站，其特征在于，所述第一开关支路和所述第二开关支路采用双电源自动切换开关。

3.根据权利要求1所述的一种集成箱式电站，其特征在于，所述储能飞轮不间断电源包括一不间断电源主机和一飞轮电池柜。

4.根据权利要求3所述的一种集成箱式电站，其特征在于，所述不间断电源主机的输入端与所述储能飞轮不间断电源的第一输入端、所述储能飞轮不间断电源的第二输入端连接。

5.根据权利要求3所述的一种集成箱式电站，其特征在于，所述不间断电源主机，还包括第一输出端，第二输出端，所述第一输出端与所述飞轮电池柜连接，所述第二输出端与所述储能飞轮不间断电源的输出端连接。

6.根据权利要求3所述的一种集成箱式电站，其特征在于，所述飞轮电池柜包括一用于进行物理储能的真空高速磁悬浮飞轮。

7.根据权利要求1所述的一种集成箱式电站，其特征在于，存在一维修旁路，输入端与双电源自动切换开关连接，输出端与负载连接。

8.根据权利要求1所述的一种集成箱式电站，其特征在于，所述第一开关支路包括断路器Q1，第二所述开关支路包括断路器Q2。

9.根据权利要求1所述的一种集成箱式电站，其特征在于，所述储能飞轮不间断电源所处的配电间包括一用于散热的排风扇。

10.根据权利要求1所述的一种集成箱式电站，其特征在于，所述储能飞轮不间断电源的第一输入端为主输入，第二输入端为备用输入，第一输入端产生故障时，储能飞轮不间断电源使用第二输入端。