基于不平衡交直交流单/两相故障的备用电源及其应用制造技术

本申请提供一种基于不平衡交直交流单/两相故障的备用电源及其供电方法，所述备用电源包括主回路断路器组(1)、电流互感器组(2)、整流输入断路器组(3)、逆变输出断路器组(4)、整流器组(5)、逆变器组(6)、继电保护装置(7)和控制器(8)，使用所述备用电源能够综合管理分配三相电能，从而在三相电路发生单相或者两相故障时，能够保证负载不断电，电路稳定性好，也能够保证电路不产生冲击电压电流，进而提高供电可靠性，而且，本申请提供的备用电源成本低，安装于电路中原有的安装柜里即可，安装简单，人力物力成本低、损耗低。

Standby Power Supply Based on Unbalanced AC/DC Single/Two Phase Fault and Its Application

The application provides a standby power supply based on unbalanced AC/DC single/two phase faults and its power supply method. The standby power supply includes main circuit circuit breaker group (1), current transformer group (2), rectifier input circuit breaker group (3), inverter output circuit breaker group (4), rectifier group (5), inverter group (6), relay protection device (7) and controller (8), which can be integrated with the standby power supply. Reasonable distribution of three-phase electric energy, so that when single-phase or two-phase faults occur in three-phase circuit, it can ensure continuous power supply, good circuit stability, and also ensure that the circuit does not produce impulse voltage and current, thereby improving the reliability of power supply. Moreover, the standby power supply provided by this application has low cost, and can be installed in the original installation cabinet of the circuit, simple installation, low human and material costs. Low loss.

【技术实现步骤摘要】
基于不平衡交直交流单/两相故障的备用电源及其应用
本申请属于电网设备领域，特别涉及基于不平衡交直交流单/两相故障的备用电源及其应用。
技术介绍
三相交流电是三个相位差互为120°的对称正弦交流电的组合，它是由三相发电机三组对称的绕组产生的，每一绕组连同其外部回路称一相，分别记以A、B、C，它们的组合称三相制，常以三相三线制和三相四线制方式，即三角形接法和星形接法供电。三相制的主要优点是在电力输送上节省导线；能产生旋转磁场，并且能够为结构简单使用方便的异步电动机的发展和应用创造条件。由于三相制不排除对单相负载供电，因此三相交流电具有最广泛的应用。日常生活接触的负载，如电灯、电视机、电冰箱、电风扇等家用电器及单相电动机，它们都是用两根导线接到电路中，即属于单相负载。在三相四线制供电时，多个单相负载应尽量均衡地分别接到三相电路中去，而不应把它们集中在三相电路中的一相电路里。如果三相电路中的每一根所接的负载的阻抗和性质都相同，则认为三相电路中负载是对称的。无论是生活用电还是工业用电，难免由于种种原因导致单相或者两相电路故障，通常，处理单相或两相接地故障的措施，包括：(1)转移用电负荷：将故障相负荷直接转移至非故障相；(2)投入备用线路：二级负荷大多采用双回路供电，一级负荷更是有独立的备用电源，可以把负荷直接切换到真实的备用电源上。无论是单相还是两相故障，在维修故障相的过程，首先要保证生活用电和工业用电的持续供电，其次，对于单相故障，在故障相临时移相至正常线路后，要尽量保证供电线路的对称。现有处理单相或两相接地故障的方法，如果直接转移用电负荷，对于感性负载来说，如果直接换相，供电电压与感性负载电势会有较大的电压差，从而产生很大的电流变化，会对用电设备产生影响，也可能会造成继电器误动作，从而对于供电可靠性产生更加不利的影响；而在电路中增加备用电源，会增加电网的复杂程度，在管理上需要投入更多的人力物力，同时也会增加线路投资。
技术实现思路
本申请所要解决的技术问题是增加电网供电可靠性，主要针对由于电力系统单相或两相故障可能导致感性负载电压突变或者增加电网复杂程度的问题，此装置针对单相或两相故障造成的供电可靠性的需求，同时提高供电可靠性和电能，满足用户需求。本申请提供的基于不平衡交直交流单/两相故障的备用电源，即，基于不平衡AC-DC-AC单相或者两相故障的备用电源用于三相交流电路，所述三相交流电路包括A相、B相和C相，所述A相、B相和C相并联，所述备用电源包括：主回路断路器组1、电流互感器组2、整流输入断路器组3、逆变输出断路器组4、整流器组5、逆变器组6、继电保护装置7和控制器8，其中，所述主回路断路器组1包括A相主回路断路器11、B相主回路断路器12和C相主回路断路器13，所述电流互感器组2包括A相电流互感器21、B相电流互感器22和C相电流互感器23，每相主回路断路器与相应相的电流互感器串联于该相主电路；所述整流输入断路器组3包括第一整流输入断路器子组31和第二整流输入断路器子组32，所述逆变输出断路器组4包括第一逆变输出断路器子组41和第二逆变输出断路器子组42，所述整流器组5包括第一整流器51和第二整流器52，所述逆变器组6包括第一逆变器61和第二逆变器62，所述第一整流输入断路器子组31、第一整流器51、第一逆变器61和第一逆变输出断路器子组41依次串联形成第一备用电路，所述第二整流输入断路器子组32、第二整流器52、第二逆变器62和第二逆变输出断路器子组42依次串联形成第二备用电路，所述第一备用电路与所述第二备用电路并联；所述第一整流输入断路器子组31包括A相第一整流输入断路器311、B相第一整流输入断路器312和C相第一整流输入断路器313，所述第二整流输入断路器子组32包括A相第二整流输入断路器321、B相第二整流输入断路器322和C相第二整流输入断路器323，所述A相第一整流输入断路器311和所述A相第二整流输入断路器321均与A相主回路断路器11并联接入整流器组5，所述B相第一整流输入断路器312和所述B相第二整流输入断路器322均与B相主回路断路器12并联接入整流器组5，所述C相第一整流输入断路器313和所述C相第二整流输入断路器323均与C相主回路断路器13并联接入整流器组5；所述第一逆变输出断路器子组41包括A相第一逆变输出断路器411、B相第一逆变输出断路器412和C相第一逆变输出断路器413，所述第二逆变输出断路器子组42包括A相第二逆变输出断路器421、B相第二逆变输出断路器422和C相第二逆变输出断路器423，所述A相第一逆变输出断路器411和所述A相第二逆变输出断路器421接入于A相主回路断路器11与A相电流互感器21之间，所述B相第一逆变输出断路器412和所述B相第二逆变输出断路器422接入于B相主回路断路器12与B相电流互感器22之间，所述C相第一逆变输出断路器413和所述C相第二逆变输出断路器423接入于C相主回路断路器13与C相电流互感器23之间；所述继电保护装置7用于根据电流互感器组2发送的信号控制各相主回路断路器的通断，所述控制器8用于根据故障信号控制各个整流输入断路器和各个逆变输出断路器的通断，以及控制各个整流器和各个逆变器运行或者停止。在一种可实现的方式中，所述第一整流器51与所述第二整流器52并联，所述第一逆变器61与所述第二逆变器62并联。在一种可实现的方式中，在所述三相交流电路发生故障前，所述第一整流输入断路器组3、所述第二整流输入断路器组3、所述第一逆变输出断路器组4和所述第二逆变输出断路器组4均处于断开状态。在一种可实现的方式中，在所述三相交流电路发生故障前，各个整流器以及各个逆变器均处于停止状态。在一种可实现的方式中，如果所述三相交流电路发生单相故障，则连通整流输入断路器组3中与非故障相对应的整流输入断路器、逆变输出断路器组4中与故障相对应的逆变输出断路器、两个整流器和任意一个逆变器。在一种可实现的方式中，如果所述三相交流电路发生两相故障，则连通整流输入断路器组3中与非故障相对应的整流输入断路器、逆变输出断路器组4中与故障相对应的逆变输出断路器、两个逆变器和任意一个整流器。在一种可实现的方式中，在所述三相交流电路的故障移除后，连通原故障相对应的主回路断路器，并断开原故障相对应的逆变输出断路器，整流器和逆变器停止工作。本申请还提供一种利用前述备用电源供电的方法，如果所述三相交流电路发生单相故障，则所述方法包括：所述控制器8根据所述继电保护装置7发送的电路故障信号控制与非故障相对应的两个整流输入断路器连通；所述控制器8启动两个整流器和任意一个逆变器；所述控制器8控制所述开启的逆变器的电压频率，使输出电压的相位与故障相电压的相位相同；所述控制器8控制与故障相对应的一个逆变输出断路器连通。在一种可实现的方式中，如果所述三相交流电路发生两相故障，包括第一故障相和第二故障相，则所述方法包括：所述控制器8根据所述继电保护装置7发送的电路故障信号控制与非故障相对应整流输入断路器连通；所述控制器8启动两个逆变器和任意一个整流器；所述控制器8控制一个逆变器的电压频率，使输出电压的相位与第一故障相电压的相位相同，并控制另一个逆变器的电压频率，使输出电压的相位与第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于不平衡交直交流单/两相故障的备用电源，其特征在于，所述备用电源用于三相交流电路，所述三相交流电路包括A相、B相和C相，所述A相、B相和C相并联，所述备用电源包括：主回路断路器组(1)、电流互感器组(2)、整流输入断路器组(3)、逆变输出断路器组(4)、整流器组(5)、逆变器组(6)、继电保护装置(7)和控制器(8)，其中，所述主回路断路器组(1)包括A相主回路断路器(11)、B相主回路断路器(12)和C相主回路断路器(13)，所述电流互感器组(2)包括A相电流互感器(21)、B相电流互感器(22)和C相电流互感器(23)，每相主回路断路器与相应相的电流互感器串联于该相主电路；所述整流输入断路器组(3)包括第一整流输入断路器子组(31)和第二整流输入断路器子组(32)，所述逆变输出断路器组(4)包括第一逆变输出断路器子组(41)和第二逆变输出断路器子组(42)，所述整流器组(5)包括第一整流器(51)和第二整流器(52)，所述逆变器组(6)包括第一逆变器(61)和第二逆变器(62)，所述第一整流输入断路器子组(31)、第一整流器(51)、第一逆变器(61)和第一逆变输出断路器子组(41)依次串联形成第一备用电路，所述第二整流输入断路器子组(32)、第二整流器(52)、第二逆变器(62)和第二逆变输出断路器子组(42)依次串联形成第二备用电路，所述第一备用电路与所述第二备用电路在整流器与逆变器之间并联；所述第一整流输入断路器子组(31)包括A相第一整流输入断路器(311)、B相第一整流输入断路器(312)和C相第一整流输入断路器(313)，所述第二整流输入断路器子组(32)包括A相第二整流输入断路器(321)、B相第二整流输入断路器(322)和C相第二整流输入断路器(323)，所述A相第一整流输入断路器(311)和所述A相第二整流输入断路器(321)均与A相主回路断路器(11)并联接入整流器组(5)，所述B相第一整流输入断路器(312)和所述B相第二整流输入断路器(322)均与B相主回路断路器(12)并联接入整流器组(5)，所述C相第一整流输入断路器(313)和所述C相第二整流输入断路器(323)均与C相主回路断路器(13)并联接入整流器组(5)；所述第一逆变输出断路器子组(41)包括A相第一逆变输出断路器(411)、B相第一逆变输出断路器(412)和C相第一逆变输出断路器(413)，所述第二逆变输出断路器子组(42)包括A相第二逆变输出断路器(421)、B相第二逆变输出断路器(422)和C相第二逆变输出断路器(423)，所述A相第一逆变输出断路器(411)和所述A相第二逆变输出断路器(421)接入于A相主回路断路器(11)与A相电流互感器(21)之间，所述B相第一逆变输出断路器(412)和所述B相第二逆变输出断路器(422)接入于B相主回路断路器(12)与B相电流互感器(22)之间，所述C相第一逆变输出断路器(413)和所述C相第二逆变输出断路器(423)接入于C相主回路断路器(13)与C相电流互感器(23)之间；所述继电保护装置(7)用于根据电流互感器组(2)发送的信号控制各相主回路断路器的通断，所述控制器(8)用于根据故障信号控制各个整流输入断路器和各个逆变输出断路器的通断，以及控制各个整流器和各个逆变器运行或者停止。...

【技术特征摘要】
1.一种基于不平衡交直交流单/两相故障的备用电源，其特征在于，所述备用电源用于三相交流电路，所述三相交流电路包括A相、B相和C相，所述A相、B相和C相并联，所述备用电源包括：主回路断路器组(1)、电流互感器组(2)、整流输入断路器组(3)、逆变输出断路器组(4)、整流器组(5)、逆变器组(6)、继电保护装置(7)和控制器(8)，其中，所述主回路断路器组(1)包括A相主回路断路器(11)、B相主回路断路器(12)和C相主回路断路器(13)，所述电流互感器组(2)包括A相电流互感器(21)、B相电流互感器(22)和C相电流互感器(23)，每相主回路断路器与相应相的电流互感器串联于该相主电路；所述整流输入断路器组(3)包括第一整流输入断路器子组(31)和第二整流输入断路器子组(32)，所述逆变输出断路器组(4)包括第一逆变输出断路器子组(41)和第二逆变输出断路器子组(42)，所述整流器组(5)包括第一整流器(51)和第二整流器(52)，所述逆变器组(6)包括第一逆变器(61)和第二逆变器(62)，所述第一整流输入断路器子组(31)、第一整流器(51)、第一逆变器(61)和第一逆变输出断路器子组(41)依次串联形成第一备用电路，所述第二整流输入断路器子组(32)、第二整流器(52)、第二逆变器(62)和第二逆变输出断路器子组(42)依次串联形成第二备用电路，所述第一备用电路与所述第二备用电路在整流器与逆变器之间并联；所述第一整流输入断路器子组(31)包括A相第一整流输入断路器(311)、B相第一整流输入断路器(312)和C相第一整流输入断路器(313)，所述第二整流输入断路器子组(32)包括A相第二整流输入断路器(321)、B相第二整流输入断路器(322)和C相第二整流输入断路器(323)，所述A相第一整流输入断路器(311)和所述A相第二整流输入断路器(321)均与A相主回路断路器(11)并联接入整流器组(5)，所述B相第一整流输入断路器(312)和所述B相第二整流输入断路器(322)均与B相主回路断路器(12)并联接入整流器组(5)，所述C相第一整流输入断路器(313)和所述C相第二整流输入断路器(323)均与C相主回路断路器(13)并联接入整流器组(5)；所述第一逆变输出断路器子组(41)包括A相第一逆变输出断路器(411)、B相第一逆变输出断路器(412)和C相第一逆变输出断路器(413)，所述第二逆变输出断路器子组(42)包括A相第二逆变输出断路器(421)、B相第二逆变输出断路器(422)和C相第二逆变输出断路器(423)，所述A相第一逆变输出断路器(411)和所述A相第二逆变输出断路器(421)接入于A相主回路断路器(11)与A相电流互感器(21)之间，所述B相第一逆变输出断路器(412)和所述B相第二逆变输出断路器(422)接入于B相主回路断路器(12)与B相电流互感器(22)之间，所述C相第一逆变输出断路器(413)和所述C相第二逆变输出断路器(423)接入于C相主回路断路器(13)与C相电流互感器(23)之间；所述继电保护装置(7)用于根据电流互感器组(2)发送的信号...

【专利技术属性】
技术研发人员：程雪颖，申晓阳，高云凡，郭文捷，范浩宇，孟维琦，李一航，朱劲男，丁瑜，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37