基于快速切换开关及混合储能的暂态电压主动防御装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种基于快速切换开关及混合储能的暂态电压主动防御装置，包括低通滤波器、旁路开关、主开关、耦合变压器、变流装置和储能装置。1)采用永磁开关作为主开关、采用永磁开关和晶闸管开关并联作为旁路开关，解决供电与储能切换的可靠性问题和切换过程的电压畸变的问题；2)采用混合储能方式，解决单一储能方式带来的不足。3)采用IGBT全控型双向变流器，简化了充放电结构。能够保证供给负载侧的电压始终保持在正常范围内，即使在电源侧停止、无法对负载供电的情况下，也能做到电压的暂降补偿，利用储能装置将电能供给负载。

【技术实现步骤摘要】
基于快速切换开关及混合储能的暂态电压主动防御装置
本专利技术涉及电力系统电压补偿
，特别涉及一种基于快速切换开关及混合储能的暂态电压主动防御装置。
技术介绍
随着经济与社会的发展，电网的规模愈发庞大，其结构也日趋复杂。电网正常运行时，其电压通常稳定在某一正常范围内，以保证其供给的负荷能够工作在最佳状态。但在电网运行过程中，时常会出现各种各样的干扰因素，使得电网电压发生波动，当电压波动幅度过大，超出正常范围时，会对供电负荷带来许多不利影响。例如，当系统中出现短路故障或负荷突然大量接入时，会使电网电压下降，这种不正常的低电压会使生产线上的设备无法正常工作，造成产品的报废，甚至可能会损坏设备，造成停产。因此需要采取措施保证负荷能够始终得到稳定的、不间断的电能供给。常用措施为采用电压补偿装置。当对负荷的电能供给出现不足，使得负荷电压水平低于正常范围时，电压补偿装置能够起到电源的作用，为负荷提供电能，将负荷的电压补偿至正常范围。可分为差量补偿与暂降补偿。差量补偿指对负荷电压进行实时监控，当其偏离正常范围时，将偏离量作为控制量，通过一定的控制策略，令电压补偿装置补偿这一偏离量，补偿的为正常电压水平与实际电压水平的差值。暂降补偿指预先确定正常电压水平，当负荷电压偏离正常水平时，电源部分断开，仅由补偿装置将负荷电压补偿至正常水平，待电源侧引起电压波动的因素消除后，再重新由电源供电。相比差量补偿，暂降补偿措施对监测与控制部分要求较低，只需预设预设一个固定的补偿值即可，在电压波动较为频繁的情况下不易发生故障，仍能有效补偿，但对补偿能力的要求较高，此外采用暂降补偿时，由于故障情况下仅由补偿装置对负荷供电，因此要求装置的供电可靠性要高。现有技术的不足主要体现在三个方面：第一方面是开关的切换时间一般都在毫秒级，中间存在的过渡时间比较长，最长的能达到10毫秒左右。此外，在切换过程中产生电压畸变，对精密仪器及设备存在较大的安全隐患。第二方面是开关装置的可靠性。在上述技术方案中，开关装置(主开关与旁路开关)是保证装置能够正常发挥作用的核心部分。当主开关与旁路开关正常工作时，通过上一部分所述工作流程，能够保证在任何情况下对负荷的不间断供电。当任何一个开关出现异常时，都会使得装置无法保证在任何情况下对负荷的不间断供电，因此开关装置的可靠性对装置至关重要。目前已有的技术方案中基本都采用技术较为成熟的基于弹簧操动机构的机械开关。这种机械开关利用弹簧的弹性势能实现开关的打开与闭合，由于完全依靠机械传动装置，因此整体机构较为复杂，所用零件较多，使用寿命较短，无法满足长时间频繁动作的要求。第三方面是储能部分的储能方式。储能方式的选择关乎装置的供电能力。目前主流的储能方式包括蓄电池储能与超级电容器储能两种方式，针对这两种储能方式对应的控制策略已有多项专利进行了研究。但目前采取的都为单一储能方式，即从蓄电池组与超级电容器组之间选择一种作为储能元件，并配合相应的控制策略组成完整的储能部分。这两种储能元件都存在各自的缺点。单一蓄电池组储能方式的缺点在于受蓄电池充电特性的限制，只适合吸收波动较小、输出较为平稳的电能，在电能波动较大的系统中，其吸收作用会受到很大影响，造成吸收过程中电能的浪费，甚至可能受此影响，蓄电池组自身受到损坏。单一超级电容器组储能方式的缺点在于受制造技术的限制，相比蓄电池组，其所能吸收并储存的电能较少，此外超级电容器组自身造价相对较高，大量投入时不够经济。从以上三个方面可以看出，对传统电压补偿方法的开关装置予以改进，将储能方式由单一储能方式转变为混合储能方式，对于降低装置的切换时间、提高装置的可靠性、优化装置的补偿能力具有创新价值。
技术实现思路
为了解决
技术介绍
中所述问题，本专利技术提供一种基于快速切换开关及混合储能的暂态电压主动防御装置，1)采用永磁开关作为主开关、采用永磁开关和晶闸管开关并联作为旁路开关，解决供电与储能切换的可靠性问题和切换过程的电压畸变的问题；2)采用混合储能方式，解决单一储能方式带来的不足。3)采用IGBT全控型双向变流器，简化了充放电结构。能够保证供给负载侧的电压始终保持在正常范围内，即使在电源侧停止、无法对负载供电的情况下，也能做到电压的暂降补偿，利用储能装置将电能供给负载。为了达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案实现：一种基于快速切换开关及混合储能的暂态电压主动防御装置，包括低通滤波器、旁路开关、主开关、耦合变压器、变流装置和储能装置。由电网的供电电源端至负载端依次连接所述的低通滤波器和主开关；所述的主开关两端并联旁路开关；在主开关与负载之间的输电线路上引出一路交流电源，此路交流电源依次通过耦合变压器和变流装置连接至储能装置。所述的主开关为永磁开关断路器一；所述的旁路开关由永磁开关断路器二和晶闸管开关并联构成。所述的储能装置包括储能蓄电池组和储能电容器组；所述的储能蓄电池组为多个蓄电池串联而成，所述的储能电容器组为由多个储能电容串联构成；储能蓄电池组与储能电容器组并联，并联的两端连接变流装置的直流侧两端。所述的晶闸管开关为双向可控硅开关。所述的变流装置采用IGBT全控双向整流逆变变流器。一种基于快速切换开关及混合储能的暂态电压主动防御装置的方法，包括以下步骤：步骤一、由电网电压监测电路实时监测电源侧电压；初始状态下主开关闭合，旁路开关断开；步骤二、当检测到电源侧电压在正常值范围内时，主开关保持闭合状态，旁路开关保持断开状态，储能装置内充电装置动作，变流装置不工作，吸收电源侧的电能并储存起来，直至满容量；线路上电能流向为：电源—主开关—负载；步骤三、当检测到电源侧电压因波动而超出或低于正常范围时，监测电路发出信号令主开关断开，旁路开关仍保持断开状态，储能装置内充电装置停止工作，变流装置开始工作，储能装置将储存的能量输送给负载侧，使负载侧的电压与电源侧供电时负载侧的电压保持一致，即实现电压的补偿；此时线路上电能流向为：储能装置—耦合变压器—负载；步骤四、当检测到电源侧电压重新回到正常值范围内时，监测电路发出信号令主开关闭合，旁路开关仍保持断开状态，储能装置内充电装置开始工作，变流装置停止工作，吸收电源侧的电能弥补之前消耗的电能；线路上电能流向为：电源—主开关—负载；电源—耦合变压器—储能装置；步骤五、当主开关发生故障或需要检修时，主开关断开，旁路开关闭合，使电源侧与负载侧仍保持连通；旁路开关动作时，双向可控硅先动作，永磁开关再动作；等永磁开关完全接通后，双向可控硅停止工作；此时线路上电能流向为：电源—旁路开关—负载。进一步地，当电源侧与负载侧之间电路连通时，储能装置从电源侧吸收电能并储存下来，在吸收时，由控制装置首先将交流电能分解，利用傅里叶变换，将电能分解为两部分：一部分为波动频率较大但幅值较小的分量，整流后送至储能电容器组储存；另一部分为波动频率较小但幅值较大的分量，整流后送至储能蓄电池组储存。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：1、采用永磁开关装置取代传统的弹簧机构机械开关，选用了以永磁操动机构为中心的机械开关。与传统机械开关相比，永磁机械开关采用双线圈控制方式，即合闸线圈只控制合闸动作，分闸线圈只控制分闸操作，提高了开关装置的可靠性。同时，与传统的弹簧操动机构相比，传动机构大大简化，使用寿命也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于快速切换开关及混合储能的暂态电压主动防御装置，其特征在于，包括低通滤波器、旁路开关、主开关、耦合变压器、变流装置和储能装置；由电网的供电电源端至负载端依次连接所述的低通滤波器和主开关；所述的主开关两端并联旁路开关；在主开关与负载之间的输电线路上引出一路交流电源，此路交流电源依次通过耦合变压器和变流装置连接至储能装置；所述的主开关为永磁开关断路器一；所述的旁路开关由永磁开关断路器二和晶闸管开关并联构成；所述的储能装置包括储能蓄电池组和储能电容器组；所述的储能蓄电池组为多个蓄电池串联而成，所述的储能电容器组为由多个储能电容串联构成；储能蓄电池组与储能电容器组并联，并联的两端连接变流装置的直流侧两端。

【技术特征摘要】
1.一种基于快速切换开关及混合储能的暂态电压主动防御装置，其特征在于，包括低通滤波器、旁路开关、主开关、耦合变压器、变流装置和储能装置；由电网的供电电源端至负载端依次连接所述的低通滤波器和主开关；所述的主开关两端并联旁路开关；在主开关与负载之间的输电线路上引出一路交流电源，此路交流电源依次通过耦合变压器和变流装置连接至储能装置；所述的主开关为永磁开关断路器一；所述的旁路开关由永磁开关断路器二和晶闸管开关并联构成；所述的储能装置包括储能蓄电池组和储能电容器组；所述的储能蓄电池组为多个蓄电池串联而成，所述的储能电容器组为由多个储能电容串联构成；储能蓄电池组与储能电容器组并联，并联的两端连接变流装置的直流侧两端。2.根据权利要求1所述的一种基于快速切换开关及混合储能的暂态电压主动防御装置，其特征在于，所述的晶闸管开关为双向可控硅开关。3.根据权利要求1所述的一种基于快速切换开关及混合储能的暂态电压主动防御装置，其特征在于，所述的变流装置采用IGBT全控双向整流逆变变流器。4.一种权利要求1所述的基于快速切换开关及混合储能的暂态电压主动防御装置的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、由电网电压监测电路实时监测电源侧电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁敞，袁洋波，李旷，张建，
申请(专利权)人：北京英瑞来科技有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11