基于蓄电池配电的盾构机应急系统以及配电方法技术方案

本发明专利技术涉及盾构机技术领域，具体而言涉及基于蓄电池配电的盾构机应急系统以及配电方法，通过设置配电系统、充放电系统、蓄电池系统和控制系统，配电系统控制市电、应急用电设备和蓄电池三者的连接关系，控制系统通过检测市电的运行情况，控制充放电系统实现充电或放电的工作模式，并根据不同的工作模式，通过PLC模块对相应的接触器、断路器进行切换动作的控制，使充放电系统进入充电模式或放电模式，有效解决了传统使用发电机应急供电时产生的噪音、振动、环境污染等问题，并且通过PLC系统控制充放电的转变，故障后的供电源切换速度比传统的继电器投切速度快很多，所以从根本上解决市电停电，发电机投切的延迟时间比较长的问题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
基于蓄电池配电的盾构机应急系统以及配电方法


[0001]本专利技术涉及盾构机
，具体而言涉及基于蓄电池配电的盾构机应急系统以及配电方法。

技术介绍

[0002]在盾构机施工过程中，电气供配电系统至关重要，盾构机的所有动作系统均由电气进行控制。由于盾构机挖掘距离长，电气设备耗电量大，通常情况下，为了降低电能损耗，盾构机均使用高压进行传输，但因施工坏境恶劣，会出现市电断电情况。盾构机在工作工程中，起吊装置、拼装装置和安全保护装置在断电情况下仍需正常工作，且其需要电量也较大。
[0003]基于该需求，盾构机上通常配置应急发电机组，例如专利文献1所示的技术方案，当高压进线—市电中断时，应急发电机组进行工作。基于现场施工情况，应急发电机通过柴油燃烧进行发电，噪音大，且排放标准低于国三标准，在封闭隧道里，污染较大，对操作人员安全和环境均影响较大。且由于发电机启动瞬间的不稳定性，通常由高压断电瞬间到发电机正常输电，仍有个10s左右的时间断电延时，该延时对应急安全存在较大的隐患。
[0004]现有技术文献。
[0005]专利文献1 CN212811370U 基于应急电源装置的盾构机系统。

技术实现思路

[0006]本专利技术第一方面提出一种技术方案，一种基于蓄电池配电的盾构机应急系统，包括配电系统、充放电系统、电池系统、控制系统和应急用电设备；所述配电系统包括第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路、第二支路和第三支路的第一端连接，所述第一支路的第二端连接到市电，且第一支路上设有检测设备，所述检测设备用于检测市电的供电状态，并输出第一信号或第二信号到所述控制系统；所述应急用电设备连接到第二支路；所述充放电系统和电池系统连接到第三支路；所述充放电系统包括第一接触器KM1、滤波器、第二接触器KM2、充电预充回路、储能双向变流器和放电预充回路、第三接触器KM3，所述第三支路与第一接触器KM1、滤波器、储能双向变流器串联，并与所述第二接触器KM2、充电预充回路并联，所述放电预充回路与第三接触器KM3并联后串联到储能双向变流器与电池系统之间的支路；所述电池系统包括蓄电池组；所述控制系统包括PLC模块、人机界面、驱动设备、电池管理系统；其中，所述第一信号为市电正常信号，第二信号为市电异常信号；当所述PLC模块接收到所述第一信号时，所述应急用电设备通过第二支路、第一支路与市电连接，由市电提供交流电供电，所述PLC模块闭合充电预充回路，市电经充电预充回路向所述储能双向变流器直流母线预充电后，由所述储能双向变流器将市电转变为直流
电对蓄电池组充电；当所述PLC模块接收到所述第二信号时，所述PLC模块控制第一支路断开，放电预充回路闭合，所述应急用电设备通过第二支路、第三支路与蓄电池组连接，所述储能双向变流器的直流母线预充电后，将蓄电池组的直流电变为交流电对所述应急用电设备供电。
[0007]优选的，所述第一支路上设有第一断路器QF1，第二支路上设有第二断路器QF2，第三支路上设有第三断路器QF3，所述第一断路器QF1、第二断路器QF2和第三断路器QF3被设置成响应于所述PLC模块的控制断开或闭合。
[0008]优选的，所述滤波器、储能双向变流器的第一端设有第一接触器KM1，第二端设有第三接触器KM3，所述充电预充回路串联第二接触器KM2，所述放电预充回路串联第四接触器KM4，所述第一接触器KM1、第二接触器KM2、第三接触器KM3和第四接触器KM4受控于所述PLC模块，使所述储能双向变流器处于充电预充模式或放电预充模式，使所述充放电系统处于充电模式或放电模式。
[0009]优选的，在所述充电预充模式下，所述第一接触器KM1断开、第二接触器KM2闭合、所述第三接触器KM3闭合。
[0010]优选的，所述充放电系统的充电模式包括充电模式a和充电模式b，所述控制系统还包括电池管理系统，所述电池管理系统用于监控所述蓄电池组的状态信息以及储能双向变流器的直流母线端电压；在所述充电模式a下，所述直流母线端电压与蓄电池组电压的差值大于10V，所述第一断路器QF1闭合、第三断路器QF3闭合、第一接触器KM1闭合、第二接触器KM2断开、第三接触器KM3断开、第四接触器KM4闭合；在所述充电模式b下，所述直流母线端电压与蓄电池组电压的差值小于10V，所述第一接触器KM1闭合、第二接触器KM2断开、第三接触器KM3闭合、第四接触器KM4断开。
[0011]优选的，在所述放电预充模式下，所述第三接触器KM3断开、所述第四接触器KM4闭合。
[0012]优选的，在所述放电模式下，所述第一断路器QF1断开、第二断路器QF2闭合和第三断路器QF3闭合，第一接触器KM1闭合、第二接触器KM2断开、第三接触器KM3闭合、第四接触器KM4断开。
[0013]优选的，所述充电预充回路包括整流器和第一缓冲电阻，所述整流器用于将市电转变成直流电；所述放电预充回路包括第二缓冲电阻。
[0014]本专利技术第二方面提出一种技术方案，一种基于蓄电池配电的盾构机应急配电方法，使用上述的基于蓄电池配电的盾构机应急系统，包括以下步骤：通过检测设备实时监测市电的供电状态，当供电状态正常时，充放电系统处于充电模式，由市电给应急用电设备供电，当供电状态故障时，充放电系统处于放电模式，由蓄电池组给应急用电设备供电；其中，充放电系统的充电模式或放电模式均包括预充步骤，用于对储能双向变流器的直流母线预充电；所述充放电系统在充电模式的预充步骤后，将市电转变成直流电对蓄电池组充电；所述充放电系统在放电模式的预充步骤后，通过对蓄电池组输出的直流电逆变给
所述应急用电设备供给交流电。
[0015]优选的，所述充放电系统在充电模式的预充步骤后，先使用充电模式a对蓄电池组充电，并检测直流母线端电压与蓄电池组电压的差值U0，当U0<10V时，再使用充电模式b对蓄电池组充电；其中，所述充电模式a下，所述第一断路器QF1闭合、第三断路器QF3闭合、第一接触器KM1闭合、第二接触器KM2断开、第三接触器KM3断开、第四接触器KM4闭合；在所述充电模式b下，所述第一接触器KM1闭合、第二接触器KM2断开、第三接触器KM3闭合、第四接触器KM4断开。
[0016]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：本专利技术通过设置配电系统、充放电系统、蓄电池系统和控制系统，配电系统控制市电、应急用电设备和蓄电池三者的连接关系，控制系统通过检测市电的运行情况，控制充放电系统实现充电或放电的工作模式，并根据不同的工作模式，通过PLC模块对相应的接触器、断路器进行切换动作的控制，使充放电系统进入充电模式或放电模式，有效解决了传统使用发电机应急供电时产生的噪音、振动、环境污染等问题，并且通过PLC系统控制充放电的转变，故障后的供电源切换速度比传统的继电器投切速度快很多，所以从根本上解决市电停电，发电机投切的延迟时间比较长的问题。
附图说明
[0017]附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于蓄电池配电的盾构机应急系统，其特征在于，包括配电系统（10）、充放电系统（20）、电池系统（30）、控制系统（40）和应急用电设备；所述配电系统（10）包括第一支路、第二支路和第三支路，所述第一支路、第二支路和第三支路的第一端连接，所述第一支路的第二端连接到市电，且第一支路上设有检测设备（11），所述检测设备（11）用于检测市电的供电状态，并输出第一信号或第二信号到所述控制系统（40）；所述应急用电设备连接到第二支路；所述充放电系统（20）和电池系统（30）连接到第三支路；所述充放电系统（20）包括第一接触器KM1、滤波器（22）、第二接触器KM2、充电预充回路（23）、储能双向变流器（21）和放电预充回路（24）、第三接触器KM3，所述第三支路与第一接触器KM1、滤波器（22）、储能双向变流器（21）串联，并与所述第二接触器KM2、充电预充回路（23）并联，所述放电预充回路（24）与第三接触器KM3并联后串联到储能双向变流器（21）与电池系统（30）之间的支路；所述电池系统（30）包括蓄电池组（31）；所述控制系统（40）包括PLC模块、人机界面、驱动设备、电池管理系统；其中，所述第一信号为市电正常信号，第二信号为市电异常信号；当所述PLC模块接收到所述第一信号时，所述应急用电设备通过第二支路、第一支路与市电连接，由市电提供交流电供电，所述PLC模块闭合充电预充回路（23），市电经充电预充回路（23）向所述储能双向变流器（21）直流母线预充电后，由所述储能双向变流器（21）将市电转变为直流电对蓄电池组（31）充电；当所述PLC模块接收到所述第二信号时，所述PLC模块控制第一支路断开，放电预充回路（24）闭合，所述应急用电设备通过第二支路、第三支路与蓄电池组（31）连接，所述储能双向变流器（21）的直流母线预充电后，将蓄电池组（31）的直流电变为交流电对所述应急用电设备供电。2.根据权利要求1所述的基于蓄电池配电的盾构机应急系统，其特征在于，所述第一支路上设有第一断路器QF1，第二支路上设有第二断路器QF2，第三支路上设有第三断路器QF3，所述第一断路器QF1、第二断路器QF2和第三断路器QF3被设置成响应于所述PLC模块的控制断开或闭合。3.根据权利要求2所述的基于蓄电池配电的盾构机应急系统，其特征在于，所述滤波器（22）、储能双向变流器（21）的第一端设有所述第一接触器KM1，第二端设有所述第三接触器KM3，所述充电预充回路（23）串联所述第二接触器KM2，所述放电预充回路（24）串联第四接触器KM4，所述第一接触器KM1、第二接触器KM2、第三接触器KM3和第四接触器KM4受控于所述PLC模块，使所述储能双向变流器（21）处于充电预充模式或放电预充模式，使所述充放电系统（20）处于充电模式或放电模式。4.根据权利要求3所述的基于蓄电池配电的盾构机应急系统，其特征在于，在所述充电预充模式下，所述第一接触器KM1断开、第二接触器KM2闭合、所述第三接触器KM3闭合。5.根据权利要求3所...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪晓娟，程珊珊，梁维，方敏，杨宇犇，黎峰，刘泉，
申请(专利权)人：中交天和机械设备制造有限公司，
类型：发明
国别省市：