CN102751781A - 备用电源在线装置 - Google Patents

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唐寅生
张传青
唐宗华
王�琦
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Abstract

本发明是有关于一种备用电源在线装置，包括两个电压源换流器以及连接在两个电压源换流器之间的直流短母线和直流电容器，其中：电压源换流器包括换流变压器、换流电抗器、电压源换流阀及其控制器。本发明既可隔离工作电源与备用电源之间的短路故障穿越，又同时实现备用电源在线运行方式，即实现工作电源与备用电源之间的功率互换，又实现了用户工作电源与备用电源的切换过程持续供电功能，有效的提高了供电电压质量，增加了用户对电压质量的满意度，此外，还具有改善母线功率因数、改善母线电压波形、稳定母线电压与抑制电压暂降等功能。

Description

备用电源在线装置
技术领域
本发明涉及一种备用电源在线装置，特别是涉及一种用于发电厂、变电站及其他用户的备用电源在线装置。
背景技术
备用电源自动投入装置，是指工作电源因故障断开以后，备用电源开关能自动而迅速地合上投入工作，将用户用电切换到备用电源供电，使用户不至于停电的一种自动装置。
目前，现有的备用电源自动投入装置包含有一个备用电源开关及其监测控制器，备用电源开关的动、静触头分别跨接在工作电源与备用电源之间，当其监测系统检测到工作电源开关跳开，工作电源失压，且备用电源有电压时，其控制器立即合上备用电源开关恢复供电。
但是，在实践中发现，现有的备用电源装置存在以下不足：备用电源开关是机械式开关，做不到在线运行，即切换电源过程中用户中断供电的时间最少也在秒级以上，降低了供电电能质量，影响了用户生产。
由此可见，上述现有的备用电源装置在结构与使用上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。如何能创设一种装置，既可在故障时能够隔离工作电源与备用电源之间的短路故障穿越，又可在正常方式下实现备用电源与工作电源的并联使用，备用电源与工作电源之间互联功率的灵活控制的一种新的备用电源在线装置,实属当前业界极需改进的目标。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种备用电源在线装置，使其既可在故障时能够隔离工作电源与备用电源之间的短路故障穿越，又可实现正常方式下备用电源的在线运行方式，从而克服现有备用电源装置的不足。
为解决上述技术问题，本发明一种备用电源在线装置，包括两个电压源换流器以及连接在两个电压源换流器之间的直流采用电路和直流电容器，其中：电压源换流器包括换流变压器、换流电抗器、电压源换流阀及其控制器。
作为本发明的一种改进，所述的电压源换流阀的桥臂由功率可控关断器件构成。
所述的电压源换流阀的桥臂由IGBT、IGCT和反并联二极管构成。
所述的两个电压源换流器均外接有隔离刀闸。
采用这样的设计后，本发明既在故障时既隔离了工作电源与备用电源之间的短路故障穿越，又同时实现了备用电源在线运行方式，又可实现备用电源与工作电源之间之间的功率互换，功率的灵活控制，备用电源与工作电源的切换过程持续供电功能，有效的提高了供电电压质量，增加了用户对电压质量的满意度，此外，还具有改善母线功率因数、改善母线电压波形、稳定母线电压与抑制电压暂降等功能。
附图说明
上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
图1是本发明备用电源在线装置的组成及安装示意图。
具体实施方式
请参阅图1所示，本发明备用电源在线装置，包括两个电压源换流器2、3以及连接在两个电压源换流器2、3之间的直流采用电路和直流电容器4，连同其控制器5、6以及冷却等装置，安装在一个阀厅内。
其中，电压源换流器2、3包括换流变压器、换流电抗器、电压源换流阀及其控制器。电压源换流阀的桥臂，由功率可控关断器件，如IGBT、IGCT和反并联二极管构成。
请配合参阅图2所示，电压源换流阀采用三相桥式接法，三相桥的直流侧接直流电容器4，三相桥的交流侧接换流电抗器，然后再通过换流变压器和隔离刀闸接到交流母线上。
为适应电压电流等级的要求，可将电压源换流器2、3中的电压源换流阀部分的组成元件，如IGBT、IGCT等进行串联或并联连接；以达到适应相应电压或电流等级的要求。
如图所示，交流电源1与交流电源2各经自交流母线1和交流母线2分别向负载1与负载2供电，本发明备用电源在线装置，替代现有的机械式开关，通过隔离刀闸跨接在交流母线1和交流母线2之间，互为备用。
交流电源1与交流电源2的互联，可以是同步互联或异步互联；可以是同一电网中的非电磁环网闭环或电磁环网闭环，变压器的组别可以相同或不同，通过本发明装置的功率方向与大小，可以按需要设定。
正常运行方式下，负载1与负载2分别由交流电源1和交流电源2作为工作电源供电，跨接在交流母线1和交流母线2之间的备用电源在线装置在线与两交流电源并联供电，作为备用电源。
交流电源1发生故障停运时，隔离刀闸立即合闸，交流电源2经过交流母线2与电压源换流器3连接；经换流变压器、换流电抗器得到稳定的交流电压源；电压源换流阀在其控制器6的作用下，按照一定顺序的接通与关断并进行脉冲宽度调制，经过直流电容器4转换成直流电源；直流电源又接入电压源换流器2的电压源环流阀，在其控制器5的作用下按照一定顺序的接通与关断并进行脉冲宽度调制，逆变成交流电源；再经换流电抗器、换流变压器和母线，与交流电源1并列互联，作为负载1的备用电源，实现了备用电源在线运行。反之亦然。
本发明隔离了工作与备用电源之间的短路故障外，克服了机械开关在切换过程中用户短时停电的不足，实现了负载在电源切换过程中持续供电，有效的提高了电压质量，增加用户对电压质量的满意度。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本发明的保护范围内。

Claims (4)

1.一种备用电源在线装置，其特征在于包括两个电压源换流器以及连接在两个电压源换流器之间的直流采样电路和直流电容器，其中：
电压源换流器包括换流变压器、换流电抗器、电压源换流阀及其控制器。
2.根据权利要求1所述的备用电源在线装置，其特征在于所述的电压源换流阀的桥臂由功率可控关断器件构成。
3.根据权利要求1所述的备用电源在线装置，其特征在于所述的电压源换流阀的桥臂由IGBT、IGCT和反并联二极管构成。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的备用电源在线装置，其特征在于所述的两个电压源换流器均外接有隔离刀闸。
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