一種開關站儲能供電切換裝置的製作方法

2023-04-25 20:40:57

本實用新型屬於配網備用電源技術領域，尤其涉及一種開關站儲能供電切換裝置。

背景技術：

由PT(電壓互感器)或所用變供電的配電網10kV開關站，其保護裝置多次出現線路短路時保護拒動導致上級開關站或變電站越級跳閘的情況。經過試驗研究和分析研究，判定為線路短路時PT或所用變供電電壓跌落，使得保護裝置的供電電源失壓以及跳閘線圈的供電不足，從而導致斷路器不能跳閘切除故障所致。

傳統的解決方案一般有兩種：第一種是將開關站改為直流電源供電，即採用蓄電池組合直流充電模塊構成直流電源系統供電；第二種是在現有基礎上加裝UPS電源供電。這兩種方案均必須包含蓄電池。因蓄電池可靠性差，需要維護，壽命較短，反成為整個系統中的薄弱環節。所以這兩種方案均不受現場運行維護人員的歡迎。

技術實現要素：

鑑於上述問題，本實用新型的目的在於提供一種開關站儲能供電切換裝置，旨在解決現有方案由於需要蓄電池供電，可靠性差、需要維護、壽命較短的技術問題。

本實用新型採用如下技術方案：

所述開關站儲能供電切換裝置包括整流單元、儲能單元以及自動切換控制單元，電源輸入端依次通過所述整流單元、儲能單元連接至所述自動切換控制單元的第一輸入端，同時電源輸入端還直接連接至所述自動切換控制單元的第二輸入端，所述自動切換控制單元的公共端作為電源輸出端，當電源輸入端電壓較低或者斷電時，所述第一輸入端與所述公共端連接，當電源輸入端電壓正常時，所述第二輸入端與所述公共端連接。

進一步的，所述儲能單元為儲能電容C，所述整流單元包括整流橋D1、電阻R1，所述電源輸入端包括電源火線和電源零線，所述電源火線連接至整流橋D1的第二端和第三端，整流橋D1的第一端通過電阻R1連接至儲能電容C的正極，儲能電容C的負極連接至所述電源零線。

進一步的，所述電源輸出端包括輸出火線和輸出零線，所述自動切換控制單元包括整流橋D2、第二濾波電路、第二繼電器、整流橋D3、第一濾波電路、第一繼電器，所述第二繼電器包括線圈J2、開關S2，所述第一繼電器包括線圈J1和開關S1，所述電源火線連接至整流橋D2的第三端，電源零線連接至整流橋D2的第二端，所述整流橋D2的第一端依次通過第二濾波電路、線圈J2連接至整流橋D2的第四端，所述開關S2的第一端懸空，S2的第二端連接至所述電源火線，S2的公共第三端連接至開關S1的第二端以及整流橋D3的第三端，整流橋D3的第二端連接至所述電源零線，整流橋D3的第一端依次通過第二整流電路、線圈J1連接至整流橋D3的第四端，所述開關S1的第一端連接至所述儲能電容C的正極，開關S1的公共第三端連接至電源輸出端的輸出火線，電源輸出端的輸出零線連接至所述電源輸入端的電源零線。

進一步的，所述第二濾波電路和第一濾波電路均採用電容濾波電路，所述第二濾波電路包括電容C13、電阻R2、電容C23、二極體D5，其中電容C13與電阻R2並聯然後與電容C23、二極體D5的並聯電路串聯，所述第一濾波電路包括電容C24、電阻R3、電容C24、二極體D5，其中電容C24與電阻R3並聯然後與電容C25、二極體D4的並聯電路串聯。

本實用新型的有益效果是：本實用新型給開關站的控制保護迴路加裝一個整流單元、儲能單元以及自動切換控制單元，以實現給保護裝置和跳閘迴路供電；在供電電壓正常時，保護裝置和跳閘迴路由PT或所用變供電，一旦電壓跌落至70％以下，自動切換控制單元將供電迴路切換至由儲能單元，由儲能單元給保護裝置和跳閘迴路供電，儲能單元可以提供5秒以上的供電，保證迴路能在供電電壓過低甚至消失時仍然能正常跳閘，可以有效解決當前開關站存在的大量保護拒動問題，相當程度減少錯誤停電面積，提供供電可靠率。為用戶改善供電質量，為供電公司創造巨大的經濟效益。

附圖說明

圖1是本實用新型實施例提供的開關站儲能供電切換裝置的原理圖。

圖2是儲能部分的電路圖；

圖3是控制部分的電路圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。

為了說明本實用新型所述的技術方案，下面通過具體實施例來進行說明。

圖1示出了本實用新型實施例提供的開關站儲能供電切換裝置的原理，為了便於說明僅示出了與本實用新型實施例相關的部分。

如圖1所示，本實施例提供的開關站儲能供電切換裝置包括整流單元1、儲能單元2以及自動切換控制單元3，電源輸入端依次通過所述整流單元、儲能單元2連接至所述自動切換控制單3的第一輸入端，同時電源輸入端還直接連接至所述自動切換控制單元3的第二輸入端，所述自動切換控制單元3的公共端作為電源輸出端。當電源輸入端電壓較低(比如電壓跌落了70％或更多)或者斷電時，所述第一輸入端與所述公共端連接，當電源輸入端電壓正常時，所述第二輸入端與所述公共端連接。

本裝置用於保護屏現有控制保護迴路，本裝置儲能核心部分是儲能單元以和自動切換控制單元，所述儲能單元採用較大容量的儲能電容存儲電能。儲能電容在外部供電電源正常時，由供電電源通過整流單元提供電能進行存儲。儲能電容處於熱備用狀態工作，其功率並不輸出。當外部電壓較低甚至斷電時自動切換控制單元完成迴路切換，實現由儲能電容供電。

所述自動切換控制單元的核心部件是繼電器，電源輸入端電壓正常時，繼電器正常時處於吸合態，自動切換至外部供電電源直接供電。當外部電壓低時繼電器自動斷開，完成供電迴路切換，將正常時外部供電電源輸出切換至儲能電容電源輸出，可保證不間斷的持續若干秒的供電電源輸出，一般至少可以保證5秒供電電源輸出，保證在開閉所或變電站線路故障失壓時，保護裝置及跳閘迴路仍可正確動作跳閘，確保切除故障。本裝置切換工作由繼電器完成，整個切換時間不超過1ms。本實用新型無需採用單片機、PLC等控制部件，實現自動根據電源輸入端的電壓情況完成切換，相較於單片機、PLC電壓檢測控制，成本更低，安全性更好。

所述整流單元、儲能單元構成本裝置的儲能部分，所述自動切換控制單元作為本裝置的切換控制部分。作為一種應用實例，所述本裝置的輸入端接交流220V，輸出接端接保護屏，安裝時將本裝置串入保護屏供電迴路。下面描述儲能部分和控制部分的一種具體的電路結構應用實例。

如圖2所示，所述整流單元包括整流橋D1、電阻R1，所述電源輸入端包括電源火線L220Vin和電源零線N220Vin，交流220V。所述整流橋由四個二極體同向順次連接而成，形成四個連接點，這四個連接點形成整流橋的第一端至第四端，四個連接點依次標號，圖示中上下兩個端點為第三端和第二端，左右兩個端點為第四端和第一端。後續描述整流橋各端時，與此命名規則相同。所述電源火線L220Vin連接至整流橋D1的第二端和第三端，整流橋D1的第一端通過電阻R1連接至儲能電容C的正極，儲能電容C的負極連接至所述電源零線N220Vin。電源火線L220Vin通過整流橋D1、電阻R1給儲能電容C1充電，儲能電容處於熱備用狀態工作，其功率並不輸出。當外部電壓較低甚至斷電時自動切換控制單元完成供電迴路切換，儲能電容放電。

如圖3所示，所述電源輸出端包括輸出火線LOUT和輸出零線NOUT，所述自動切換控制單元包括整流橋D2、第二濾波電路、第二繼電器、整流橋D3、第一濾波電路、第一繼電器，所述第二繼電器包括線圈J2、開關S2，所述第一繼電器包括線圈J1和開關S1，所述電源火線L220Vin連接至整流橋D2的第三端，電源零線N220Vin連接至整流橋D2的第二端，所述整流橋D2的第一端依次通過第二濾波電路、線圈J2連接至整流橋D2的第四端，所述開關S2的第一端懸空，S2的第二端連接至所述電源火線L220Vin，S2的公共第三端連接至開關S1的第二端以及整流橋D3的第三端，整流橋D3的第二端連接至所述電源零線N220Vin，整流橋D3的第一端依次通過第二整流電路、線圈J1連接至整流橋D3的第四端，所述開關S1的第一端連接至所述儲能電容C的正極，開關S1的公共第三端連接至電源輸出端的輸出火線LOUT，電源輸出端的輸出零線NOUT連接至所述電源輸入端的電源零線N220Vin。這裡輸出火線LOUT連接的開關S1的公共第三端相當於前述自動切換控制單元的公共端。開關S2的第二端相當於前述自動切換控制單元的第二輸入端。開關S1的第一端相當於前述自動切換控制單元的第一輸入端。

作為所述第一濾波電路和第二濾波電路的一種具體電路結構，所述第二濾波電路和第一濾波電路均採用電容濾波電路，所述第二濾波電路包括電容C13、電阻R2、電容C23、二極體D5，其中電容C13與電阻R2並聯然後與電容C23、二極體D5的並聯電路串聯，所述第一濾波電路包括電容C24、電阻R3、電容C24、二極體D5，其中電容C24與電阻R3並聯然後與電容C25、二極體D4的並聯電路串聯。

具體工作時，當供電電源正常時，線圈J2通電，第二繼電器工作，開關S2觸點切至第二端，即L220Vin，整流橋D3得電，線圈J1通電，第一繼電器工作，開關S1觸點切至第二端，即圖示中K2位置，這樣輸出LOUT與輸入L220Vin直通，此時，保護屏直接由供電電源供電。當供電電源故障導致電壓過低或者斷電時，第二繼電器失電，觸點切換至第一端，這樣公共第三端懸空，D3掉電，此時第一繼電器的線圈J1隨之失電，觸點切換至第一端，即圖示K1位置，這樣輸出LOUT直接與儲能電容K1點連接，由儲能電容C繼續給保護屏供電。

本裝置當供電輸入電源電壓正常時，裝置的輸出電源由供電輸入電源提供，當供電輸入電源消失或過低時，立即切換為由內部儲能電容供電，可保證不間斷的持續若干秒的供電電源輸出，可保證在開閉所或變電站線路故障失壓時，保護裝置及跳閘迴路仍可正確動作跳閘，確保切除故障。

綜上，本實施例儲能部分採用高壓大容量的儲能電容，自動切換控制單元採用繼電器完成，能夠根據供電電壓大小自動實現供電迴路快速切換，保證在輸入電源電壓較低或斷電時仍可以保持一段時間持續電源輸出，解決了線路短路時保護拒動導致上級開關站或變電站越級跳閘的情況，增強供電可靠性。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。