一种飞轮储能系统前置电源自动投切系统及其方法技术方案

本发明专利技术涉及一种飞轮储能系统前置电源自动投切系统及其方法，该系统的自动电源转换柜ATS的第一输入端与市电连接，第二输入端经过机组输出断路器5QF与柴油发电机组相连，其输出端连接UPS系统输入断路器1QF和系统外部旁路断路器3QF，UPS系统输入断路器1QF与飞轮储能机组UPS的输入端相连，飞轮储能机组UPS的输出端连接UPS系统输出断路器2QF和空气开关4QF，UPS系统输出断路器2QF和系统外部旁路断路器3QF另一端连接负载为其供电，空气开关4QF与柴油发电机组的快速启动模块GENStart相连，飞轮储能机组UPS还通过通讯线路与柴油发电机组相连实现通讯功能。本发明专利技术通过发电机组与UPS相互配合，实现了市电与备用双电源的无缝切换及启动功能，保证了负载供电连续不中断。保证了负载供电连续不中断。保证了负载供电连续不中断。

【技术实现步骤摘要】
一种飞轮储能系统前置电源自动投切系统及其方法


[0001]本专利技术属于电力
，涉及电源自动投切系统，尤其是一种飞轮储能系统前置电源自动投切系统及其方法。

技术介绍

[0002]随着我国经济社会的不断发展，越来越多的电力客户对于供电可靠性的需求也在逐渐增加。尤其对于党政机关、医疗场所、人员密集区域等一级用电客户，在进行供电保障作业时，通常需要接入不间断电源系统，以提升可靠性。在现场已经实用化的中小型UPS电源方案中，主要有电池储能和飞轮储能两种选择。
[0003]传统化学电池的优点为技术相对成熟，且价格较为低廉，具有较长的放电时间，但工作时易受环境温度影响，在夏季和冬季作业时，会显著影响放电能力及容量。而飞轮储能技术由于属于机械储能方式，工作原理为将电能与动能以相互转换的方式储存在高速旋转的轮组中。其运行特点为受环境影响较小，且放电深度较大，在各种气候条件及发生多次充放电时均能可靠工作。但由于放电时间较短(15秒-数分钟)，无法支撑长时间供电保障需求。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种保证了负载供电连续不中断的一种飞轮储能系统前置电源自动投切系统及其方法。
[0005]本专利技术解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
[0006]一种飞轮储能系统前置电源自动投切系统，包括柴油发电机组、自动电源转换柜ATS、飞轮储能机组UPS，所述自动电源转换柜ATS的第一输入端与市电连接，自动电源转换柜ATS的第二输入端经过机组输出断路器5QF与柴油发电机组相连，自动电源转换柜ATS的输出端连接UPS系统输入断路器1QF和系统外部旁路断路器3QF，UPS系统输入断路器1QF与飞轮储能机组UPS的输入端相连，飞轮储能机组UPS的输出端连接UPS系统输出断路器2QF和空气开关4QF，UPS系统输出断路器2QF和系统外部旁路断路器3QF另一端连接负载为其供电，空气开关4QF与柴油发电机组的快速启动模块GENStart相连，飞轮储能机组UPS还通过通讯线路与柴油发电机组相连实现通讯功能。
[0007]而且，所述自动电源转换柜ATS内包括控制器和切换器，所述控制器上设有控制器主电源监测端子X11、控制器备用电源输入端子X12、控制器通讯线路端子X21、发电机启动信号输出端子X23、切换器通讯线路端子X31以及辅助直流供电端子X41，切换器上设有供电端子J1、端子J5、端子J6、辅助触点D1及辅助触点D2；控制器主电源监测端子X11经过开关QF与电网连接，旋钮开关SA的输入端分别与柴油发电机组和飞轮储能机组UPS相连，旋钮开关SA的输出端与控制器备用电源输入端子X12相连，发电机启动信号输出端子X23通过启动信号线与柴油发电机组连接，发电机启动信号输出端子X23内部为一个双稳态自保持继电器，在X23端子和启动信号线之间的启动信号线上并联一个旋钮开关S3，控制器通讯线路端子
X21与切换器上的端子J6相连，切换器通讯线路端子X31与切换器上的端子J5相连，辅助触点D1及辅助触点D2与逻辑模块相连，所述控制器通讯线路端子X21用于传递切换信号，切换器通讯线路端子X31用于反馈开关位置状态；所述供电端子J1通过电缆与飞轮储能机组UPS的输出端相连，辅助直流供电端子X41在自动电源转换柜ATS工作电压过低时为自动电源转换柜ATS进行辅助直流供电。
[0008]而且，所述通讯线路传输的信号包括机组启动控制信号、发电机自动状态指示信号、发电机启动完成指示信号、发电机告警指示信号和快速启动模块GENStart就绪指示信号。
[0009]而且，所述机组启动控制信号的信号传输方向由自动电源转换柜ATS经过飞轮储能机组UPS传输至柴油发电机组，发电机自动状态指示信号，发电机启动完成指示信号、发电机告警指示信号以及快速启动模块GENStart就绪指示信号的信号传输方向由柴油发电机组经过飞轮储能机组UPS传输至自动电源转换柜ATS。
[0010]而且，所述每组信号均由24V和开关信号组成，24V接通即为信号有效，24V断开即为信号无效。
[0011]一种飞轮储能系统前置电源自动切换方法，包括以下步骤：
[0012]步骤1、当失去市电后，自动电源转换柜ATS向柴油发电机组发出启动信号，同时飞轮储能机组UPS开始输出电能，承担负载电流，柴油发电机组启动完成后，自动电源转换柜ATS将飞轮储能机组UPS输出切换为柴油发电机组输出；
[0013]步骤2、通过调整输出频率方式将柴油发电机组的输出频率调整至与负载频率一致，频率同步后，将负载分多次延时进行加载。负荷完成切换后，飞轮储能机组开始重新进行充电，此时系统开始工作于备用电源状态；
[0014]步骤3、当市电恢复时，检测市电输出稳定后，自动电源转换柜ATS将柴油发电机组输出切换为市电输出；
[0015]步骤4、进行相位调整，将负载相位调整至与市电相位一致，相位一致后，市电分段步入负荷，当全部负荷已切换回市电，自动电源转换柜ATS发出停机信号，柴油发电机组停机，同时飞轮储能机组UPS开始充电，系统恢复至主电源状态。
[0016]而且，所述步骤1的具体实现方法为：
[0017]当失去市电时，经过转换延时Ts秒躲过电网故障时重合闸，确认电网失去电能，自动电源转换柜ATS向柴油发电机组发出启动信号，与此同时飞轮储能机组UPS开始输出电能，承担负载电流，柴油发电机组内的快速启动模块GENStart从飞轮储能机组UPS开始吸收电能并转换为24V直流供给柴油发电机组启动之用；柴油发电机组启动后，自动电源转换柜ATS经过延时Tt秒判断柴油发电机组输出电能稳定，断开开关QF，同时旋钮开关SA选择柴油发电机组输出。
[0018]而且，所述步骤3的具体实现方法为：
[0019]在市电恢复后，经过TBs秒延时检测，判断市电已经稳定，将旋钮开关SA切换至飞轮储能机组UPS输出，经过延时DBs后，合入开关QF，电网开始输出电能。
[0020]本专利技术的优点和积极效果是：
[0021]本专利技术通过柴油发电机组与飞轮储能机组UPS相互配合，当电网断电时，自动电源转换柜ATS向柴油发电机组发送启动信号柴油发电机组，开始启动，与此同时飞轮储能机组
UPS进行供电，承担负荷电流，当柴油发电机组启动成功后，自动电源转换柜ATS自动投切到柴油发电机组输出；当电网恢复供电时，自动电源转换柜ATS自动投切回电网输出，实现了电网与备用双电源的无缝切换及启动，保证了负载供电连续不中断。
附图说明
[0022]图1为本专利技术的飞轮储能系统前置电源自动投切系统连接电路图。
[0023]图2为本专利技术的通讯线路信号解析图。
[0024]图3为自动电源转换柜ATS的内部结构图。
[0025]图4为自动电源转换柜ATS的工作时序图。
[0026]图5为各延时参数整定图。
[0027]图6为市电丢失时电源转换柜ATS的工作时序图。
[0028]图7为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种飞轮储能系统前置电源自动投切系统，其特征在于：包括柴油发电机组、自动电源转换柜ATS、飞轮储能机组UPS，所述自动电源转换柜ATS的第一输入端与市电连接，自动电源转换柜ATS的第二输入端经过机组输出断路器5QF与柴油发电机组相连，自动电源转换柜ATS的输出端连接UPS系统输入断路器1QF和系统外部旁路断路器3QF，UPS系统输入断路器1QF与飞轮储能机组UPS的输入端相连，飞轮储能机组UPS的输出端连接UPS系统输出断路器2QF和空气开关4QF，UPS系统输出断路器2QF和系统外部旁路断路器3QF另一端连接负载为其供电，空气开关4QF与柴油发电机组的快速启动模块GENStart相连，飞轮储能机组UPS还通过通讯线路与柴油发电机组相连实现通讯功能。2.根据权利要求1所述的飞轮储能系统前置电源自动投切系统，其特征在于：所述自动电源转换柜ATS内包括控制器和切换器，所述控制器上设有控制器主电源监测端子X11、控制器备用电源输入端子X12、控制器通讯线路端子X21、发电机启动信号输出端子X23、切换器通讯线路端子X31以及辅助直流供电端子X41，切换器上设有供电端子J1、端子J5、端子J6、辅助触点D1及辅助触点D2；控制器主电源监测端子X11经过开关QF与电网连接，旋钮开关SA的输入端分别与柴油发电机组和飞轮储能机组UPS相连，旋钮开关SA的输出端与控制器备用电源输入端子X12相连，发电机启动信号输出端子X23通过启动信号线与柴油发电机组连接，发电机启动信号输出端子X23内部为一个双稳态自保持继电器，在X23端子和启动信号线之间的启动信号线上并联一个旋钮开关S3，控制器通讯线路端子X21与切换器上的端子J6相连，切换器通讯线路端子X31与切换器上的端子J5相连，辅助触点D1及辅助触点D2与逻辑模块相连，所述控制器通讯线路端子X21用于传递切换信号，切换器通讯线路端子X31用于反馈开关位置状态；所述供电端子J1通过电缆与飞轮储能机组UPS的输出端相连，辅助直流供电端子X41在自动电源转换柜ATS工作电压过低时为自动电源转换柜ATS进行辅助直流供电。3.根据权利要求1所述的飞轮储能系统前置电源自动投切系统，其特征在于：所述通讯线路传输的信号包括机组启动控制信号、发电机自动状态指示信号、发电机启动完成指示信号、发电机告警指示信号和快速启动模块GENStart就绪指示信号。4.根据权利要求3所述的飞轮储能系统前置电源自动投切系统，其特征在于：所述机组启动控...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄潇潇，朱辉，陶宇航，何岩岩，丁一，李洁，崔洁，时燕新，赵玉新，杜明，袁中琛，韩磊，郑骁麟，
申请(专利权)人：国网天津市电力公司国家电网有限公司，
类型：发明
国别省市：