CN110137961B - 一种火电厂o类负荷供电系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种火电厂O类负荷供电系统及控制方法，包括储能装置、交流不停电负荷低压配电装置、交流保安负荷低压配电装置和直流保安负荷直流配电装置；交流不停电负荷低压配电装置、交流保安负荷低压配电装置和直流保安负荷直流配电装置内分别设置交流不停电负荷母线、交流保安负荷母线和直流保安负荷母线；储能装置分别通过第一开关、第二开关和第三开关与交流不停电负荷母线、交流保安负荷母线和直流保安负荷母线连接；交流不停电负荷母线还通过第四开关与火电厂厂用电第一电源连接，交流保安负荷母线还通过第五开关与火电厂厂用电第二电源连接。系统集约精简，全静态设备较常规方法提高火电厂O类负荷电源可靠性，改善供电质量，减少污染物排放。

Description

一种火电厂O类负荷供电系统及控制方法

技术领域

本发明属于火力发电机组供配电领域，涉及一种火电厂O类负荷供电系统及控制方法。

背景技术

发电厂O类厂用电负荷包括OI类、OII类和OIII类。OI类为交流不停电负荷，OII类为直流保安负荷，OIII类为交流保安负荷。具体的负荷运行特点及供电要求如下：

OI类负荷意指在发电机组及锅炉运行期间，以及发电机组及锅炉停机(包括事故停机)过程中，甚至在停机以后的一段时间内，需要进行连续供电的负荷，称为不停电负荷；包括机组的计算机控制系统、热工保护装置、自动控制及调节装置、电动执行机构和通信装置。

OII和OIII类负荷意指在发生全厂停电或在单元发电机组及锅炉失去工作厂用电时，为了保证机炉的安全停运，并且过后能很快地重新启动，或者为了防止危及人身安全等原因，需要在停电时继续运行供电的负荷，称为事故保安负荷。OII类负荷是直流保安负荷，包括主系统直流油泵、直流冷却风机、直流停机冷却水泵和通信电源。OIII类负荷是交流保安负荷，包括交流事故油泵、交流冷却风机、盘车电机、电梯、事故照明、阀门组和UPS等等。

常规火电厂内，采用大型交流不停电电源系统即UPS，为OI类负荷电源；采用220V直流铅酸蓄或镍氢蓄电池组为OII类负荷电源；采用柴油发电机组作为OIII类负荷电源，电源种类复杂；同时，火电厂O类负荷电源系统设备数量多，配电系统和接线线路庞杂，占用场地大，辅助设备多，系统造价高，维护工作量大，并伴有相当数量的气体环境污染物排放及噪声污染，整体运行可靠性一般，电能质量波动较大。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种火电厂O类负荷供电系统及控制方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种火电厂O类负荷供电系统，包括储能装置、交流不停电负荷低压配电装置、交流保安负荷低压配电装置和直流保安负荷直流配电装置；交流不停电负荷低压配电装置、交流保安负荷低压配电装置和直流保安负荷直流配电装置内分别设置交流不停电负荷母线、交流保安负荷母线和直流保安负荷母线；储能装置分别通过第一开关、第二开关和第三开关与交流不停电负荷母线、交流保安负荷母线和直流保安负荷母线连接；交流不停电负荷母线还通过第四开关与火电厂厂用电第一电源连接，交流保安负荷母线还通过第五开关与火电厂厂用电第二电源连接。

本发明供电系统进一步的改进在于：

交流不停电负荷低压配电装置还包括第一合闸同期装置和至少三个电压互感器；第一电压互感器的一次侧端连接第一开关与储能装置连接的一侧，二次侧端连接第一合闸同期装置的输入端；第二电压互感器的一次侧端连接第四开关与火电厂厂用电第一电源连接的一侧，二次侧端连接第一合闸同期装置的输入端；其余所有电压互感器的一次侧端连接均连接交流不停电负荷母线，二次侧端均连接第一合闸同期装置的输入端；第一合闸同期装置的两个输出端分别连接第一开关与第四开关。

交流不停电负荷低压配电装置还包括若干交流不停电负荷母线控制开关；交流不停电负荷母线控制开关一端连接交流不停电负荷母线，另一端连接火电厂交流不停电负荷设备。

交流保安负荷低压配电装置还包括第二合闸同期装置和至少三个电压互感器；第三电压互感器的一次侧端连接第二开关与储能装置连接的一侧，二次侧端连接第二合闸同期装置的输入端；第四电压互感器的一次侧端连接第五开关与火电厂厂用电第二电源连接的一侧，二次侧端连接第二合闸同期装置的输入端；其余所有电压互感器的一次侧端连接均连接交流保安负荷母线，二次侧端均连接第一合闸同期装置的输入端；第二合闸同期装置的两个输出端分别连接第二开关与第五开关。

交流保安负荷低压配电装置还包括若干交流保安负荷母线控制开关，所述直流保安负荷直流配电装置还包括若干直流保安负荷母线控制开关；交流保安负荷母线控制开关一端连接交流保安负荷母线，另一端连接火电厂交流保安负荷设备；直流保安负荷母线控制开关一端连接直流保安负荷母线，另一端连接火电厂直流保安负荷设备。

储能装置为磷酸铁锂储能装置。

储能装置包括磷酸铁锂电池组、电池控制柜和两个双向功率控制器；电池控制柜一端连接第三开关和两个双向功率控制器，另一端连接磷酸铁锂电池组；第一双向功率控制器通过第一开关与交流不停电负荷低压配电装置连接，第二双向功率控制器通过第一开关与交流保安负荷低压配电装置连接；第一双向功率控制器和第二双向功率控制器连接。

储能装置还包括监控保护模块DCPS；监控保护模块DCPS与磷酸铁锂电池组、电池控制柜和两个双向功率控制器均连接，用于监测磷酸铁锂电池组、电池控制柜和两个双向功率控制器的工作状态并与集控系统进行数据交互。

第三开关为单刀双掷开关；单刀双掷开关的两个不动端分别通过一条导线连接储能装置，一个动端与直流保安负荷母线。

本发明另一方面：

一种供电系统的火电厂O类负荷供电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

当火电厂厂用电第一电源和火电厂厂用电第二电源在正常运行工况下时，闭合第三开关、第四开关和第五开关；火电厂厂用电第一电源向交流不停电负荷母线输送电能，交流不停电负荷母线受电运行，给火电厂交流不停电负荷供应电能；火电厂厂用电第二电源向交流保安负荷母线输送电能，交流保安负荷母线受电运行，给火电厂交流保安负荷供应电能；储能装置向直流保安负荷母线输送电能，直流保安负荷母线受电运行向火电厂直流保安负荷供应电能；

当储能装置需要储能时，闭合第一开关和第二开关，通过交流不停电负荷母线和交流保安负荷母线输送电能至储能装置储存；

当火电厂厂用电第一电源故障时，断开第四开关，闭合第一开关，储能装置向交流不停电负荷母线输送电能，交流不停电负荷母线受电运行，给火电厂交流不停电负荷供应电能；

当火电厂厂用电第二电源故障时，断开第五开关，闭合第二开关，通过储能装置向交流保安负荷母线输送电能，交流保安负荷母线受电运行，给火电厂交流保安负荷供应电能。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明控制系统，在正常运行工况下，通过火电厂厂用电第一电源和火电厂厂用电第二电源，通过电缆向交流不停电负荷母线和交流保安负荷母线供电，并通过交流不停电负荷母线和交流保安负荷母线对储能装置充电；在故障时失去正常的火电厂厂用电第一电源和火电厂厂用电第二电源，系统迅速转换工作模式，储能装置做放电运行，向交流不停电负荷母线、交流保安负荷母线供电和直流保安负荷母线供电，保证火电厂O类负荷供电。本发明仅通过一套储能装置，即可实现火电厂O类负荷供电，将常规由柴油发电机组、直流蓄电池组、UPS等分散装置组成的配电系统，整合为一套集成装置，接线简洁可靠、工作切换速度快，大大提高火电厂O类负荷电源的可靠性。

进一步的，双向功率控制器，具备整流-充电和逆变-放电两种工作模式，实时监测系统设备的运行状态，根据系统运行要求，瞬间即可完成整流-充电和逆变-放电的切换，响应速度快，供电连续性好、切换冲击小。

进一步的，设置若干交流不停电负荷母线控制开关和若干交流保安负荷母线控制开关，通过断开/闭合交流不停电负荷母线控制开关和交流保安负荷母线控制开关即可实现交流不停电负荷母线和交流保安负荷母线的启停和分段运行。

进一步的，使用一套磷酸铁锂储能装置解决火电厂O类负荷供电安全可靠性，系统集约精简，磷酸铁锂电池组作为储能原件，寿命长，储能快，容量大，绿色环保，无毒、无污染，原材料来源广泛，价格便宜，带负载能力强；保障火电厂O类负荷电源供应，电源的可靠性大大提高，切换时间为毫秒级，有利于快速启动，电源的电能质量、运行经济性、污染物排放都好于目前常规方案。

进一步的，第三开关为单刀双掷开关，当需要进行电源检修时，切换第三开关连接的储能装置的不同支路，即可进行对应的电源组的检修，同时保证直流保安负荷持续运行。

本发明控制方法，在正常运行工况下时，闭合第三开关、第四开关和第五开关；火电厂厂用电电源给火电厂交流不停电负荷供应电能；火电厂厂用电第二电源给火电厂交流保安负荷供应电能；储能装置给火电厂直流保安负荷供应电能；当储能装置需要储能时，闭合第一开关和第二开关，通过交流不停电负荷母线和交流保安负荷母线输送电能至储能装置储存；当火电厂厂用电第一电源故障时，断开第四开关，闭合第一开关，储能装置向给火电厂交流不停电负荷供应电能；当火电厂厂用电第二电源故障时，断开第五开关，闭合第二开关，通过储能装置给火电厂交流保安负荷供应电能，实现O类负荷在不同情况下的供电，保证O类负荷的正常运行；控制方法简单、高效，易于操作。

附图说明

图1为本发明的电路结构示意图。

其中：1-储能装置；2-交流不停电负荷低压配电装置；3-交流保安负荷低压配电装置；4-直流保安负荷直流配电装置；5-火电厂厂用电第一电源；6-火电厂厂用电第二电源；11-电池控制柜；12-磷酸铁锂电池组；13-双向功率控制器；14-监控保护模块DCPS；21-交流不停电负荷母线；31-交流保安负荷母线；41-直流保安负荷母线；1PT、2PT、3PT、4PT、nPTh和mPT均为电压互感器；1ZKK、2ZKK、3ZKK、4ZKK、1DKK、nDKK、mAKK和nAKK均为开关。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

参见图1，本发明一方面火电厂O类负荷供电系统，包括储能装置1、交流不停电负荷低压配电装置2、交流保安负荷低压配电装置3和直流保安负荷直流配电装置4；交流不停电负荷低压配电装置2、交流保安负荷低压配电装置3和直流保安负荷直流配电装置4内分别设置交流不停电负荷母线21、交流保安负荷母线31和直流保安负荷母线41；储能装置1分别通过第一开关、第二开关和第三开关与交流不停电负荷母线21、交流保安负荷母线31和直流保安负荷母线41连接；交流不停电负荷母线21还通过第四开关与火电厂厂用电第一电源5连接，交流保安负荷母线31还通过第五开关与火电厂厂用电第二电源6连接。

其中，储能装置1为磷酸铁锂储能装置，包括磷酸铁锂电池组12、电池控制柜11、两个双向功率控制器13以及监控保护模块DCPS14；电池控制柜11一端连接第三开关和两个双向功率控制器13，另一端连接磷酸铁锂电池组12；第一双向功率控制器通过第一开关与交流不停电负荷低压配电装置2连接，第二双向功率控制器通过第一开关与交流保安负荷低压配电装置3连接；第一双向功率控制器和第二双向功率控制器连接。

交流不停电负荷低压配电装置2还包括第一合闸同期装置、若干交流不停电负荷母线控制开关和至少三个电压互感器；第一电压互感器的一次侧端连接第一开关与储能装置1连接的一侧，二次侧端连接第一合闸同期装置的输入端；第二电压互感器的一次侧端连接第四开关与火电厂厂用电第一电源5连接的一侧，二次侧端连接第一合闸同期装置的输入端；其余所有电压互感器的一次侧端连接均连接交流不停电负荷母线21，二次侧端均连接第一合闸同期装置的输入端；第一合闸同期装置的两个输出端分别连接第一开关与第四开关。交流不停电负荷母线控制开关一端连接交流不停电负荷母线21，另一端连接火电厂交流不停电负荷设备。

交流保安负荷低压配电装置3还包括第二合闸同期装置、若干交流保安负荷母线控制开关和至少三个电压互感器；第三电压互感器的一次侧端连接第二开关与储能装置1连接的一侧，二次侧端连接第二合闸同期装置的输入端；第四电压互感器的一次侧端连接第五开关与火电厂厂用电第二电源6连接的一侧，二次侧端连接第二合闸同期装置的输入端；其余所有电压互感器的一次侧端连接均连接交流保安负荷母线31，二次侧端均连接第一合闸同期装置的输入端；第二合闸同期装置的两个输出端分别连接第二开关与第五开关。交流保安负荷母线控制开关一端连接交流保安负荷母线31，另一端连接火电厂交流不停电负荷设备。

直流保安负荷直流配电装置4还包括若干直流保安负荷母线控制开关，直流保安负荷母线控制开关一端连接直流保安负荷母线41，另一端连接火电厂直流保安负荷设备。

合闸同期装置：合闸同期装置监测待合闸开关两侧电路的电压值、电压频率、电流波形，只有两侧电压差、频率差、波形差在容许范围内，或者其中一侧无压的状态下，才能够操作合闸，否则对开关合闸回路进行闭锁，不允许操作，防止两侧电压差值过大，引起合闸冲击过电压，损坏设备或者未及安全。

双向功率控制器：基于计算机控制的电力电子可控硅构成的整流-逆变回路，通过调节控制极的触发角，使电力电子可控硅工作于整流模式或者逆变模式，实现电能的双向流动转换。在本发明中，为整流-储能模式和逆变-放电模式。整流-储能模式即为从系统受交流电，整流后变为直流，向储能装置1充电；逆变-放电模式即为由储能装置1放出直流电，逆变为50HZ交流电后，向系统供电。

监控保护模块DCPS：基于数字电路的监测、控制系统，可以实现对系统运行状态的监视，以及实施运行下达的指令。用于监测磷酸铁锂电池组12的电压、电流、储存能量及放电时间等重要电气量，监测双向功率控制器13和电池控制柜11的工作状态；与集控室通过电缆保持通信连接，将设备运行情况上传集控系统，以及执行集控系统下达的指令。

本发明另一方面火电厂O类负荷供电控制方法：当火电厂厂用电第一电源5和火电厂厂用电第二电源6在正常运行工况下时，闭合第三开关、第四开关和第五开关；火电厂厂用电第一电源5向交流不停电负荷母线21输送电能，交流不停电负荷母线21受电运行，给火电厂交流不停电负荷供应电能；火电厂厂用电第二电源6向交流保安负荷母线31输送电能，交流保安负荷母线31受电运行，给火电厂交流保安负荷供应电能；储能装置1向直流保安负荷母线41输送电能，直流保安负荷母线41受电运行向火电厂直流保安负荷供应电能；

当储能装置1需要储能时，闭合第一开关和第二开关，通过交流不停电负荷母线21和交流保安负荷母线31输送电能至储能装置1储存；

当火电厂厂用电第一电源5故障时，断开第四开关，闭合第一开关，储能装置1向交流不停电负荷母线21输送电能，交流不停电负荷母线21受电运行，给火电厂交流不停电负荷供应电能；

当火电厂厂用电第二电源6故障时，断开第五开关，闭合第二开关，通过储能装置1向交流保安负荷母线31输送电能，交流保安负荷母线31受电运行，给火电厂交流保安负荷供应电能。

下面详细介绍本发明的原理：

目前，受制造技术和成本的制约，采用柴油发电机组作为OIII类负荷电源，配置柴油机发电机容量有限，集中负荷加载能力不足，切换负载后启动时间长，运转不稳定，波动较大，电压质量不高；快速投入的可靠性不高，可能启动失败或启动过程太慢；运行经济性不佳，柴油发电机消油料、润滑油，有废气和噪声污染。采用大型交流不停电电源系统即UPS为OI类负荷电源；采用220V直流铅酸蓄或镍氢蓄电池组为OII类负荷电源，存在铅酸蓄或镍氢蓄电池组占地大，日常运行养护费人费力，运行有氢气或硫酸气体生成逸出等问题。

本发明火电厂O类负荷供电系统，提高、改善火电厂O类负荷供电系统的可靠性以及运行性能。包括AC380/220VOI交流不停电负荷低压配电装置2、DC220VOII直流保安负荷直流配电装置3、AC380/220VOIII交流保安负荷低压配电装置3、储能装置1以及各装置之间的电气连接电缆。在正常运行工况下，火电厂厂用第一电源5和火电厂厂用第二电源6引自发电机，交流电能从AC380/220V火电厂厂用第一电源5和火电厂厂用第二电源6向AC380/220VOI交流不停电负荷母线21和AC380/220VOIII交流保安负荷母线31流动，交流不停电负荷母线21和交流保安负荷母线31受电运行，供应给火电厂OI交流不停电负荷和OIII交流保安负荷，并通过电气回路L1和L2向储能装置1充电。双向功率控制器13做整流运行，电池控制柜11对磷酸铁锂电池组12浮充电。从电池控制柜11引接直流电源L3和L4通过单刀双掷开关1DKK与DC220VOII直流保安负荷母线41连接，直流保安负荷母线41受电运行，供应给火电厂OII直流保安负荷。闭合/断开母线分支开关mAKK、nAKK、nDKK，可以启动运行或分断停止O类负荷。

AC380/220VOI交流不停电负荷低压配电装置2以及相互并列且经过合闸同期装置mTQJ第一合闸同期装置接入到交流不停电负荷低压配电装置2的AC380/220V火电厂厂用电第一电源6和储能装置1的L1支路。交流不停电负荷低压配电装置2中设有AC380/220VOI交流不停电负荷母线21，AC380/220V火电厂厂用电第一电源5通过开关2ZKK第四开关与AC380/220VOI交流不停电负荷母线21连接，储能装置1的L1支路通过开关1ZKK第一开关与AC380/220VOI交流不停电负荷母线21连接。

AC380/220VOIII交流保安负荷低压配电装置3以及相互并列且经过合闸同期装置nTQJ第二合闸同期装置接入到交流保安负荷低压配电装置3的AC380/220V火电厂厂用电第二电源6和储能装置1的L2支路。交流保安负荷低压配电装置3中设有AC380/220VOIII交流保安负荷母线，AC380/220V火电厂厂用电第二电源6通过开关4ZKK第五开关与AC380/220VOIII交流保安负荷母线31连接，储能装置1的L2支路通过开关3ZKK第二开关与AC380/220VOIII交流保安负荷母线31连接。

DC220VOII直流保安负荷直流配电装置4以及通过单刀双掷开关1DKK第三开关接入到直流保安负荷直流配电装置4的储能装置1的L3和L4两条直流电源支路，直流保安负荷直流配电装置4中设有DC220VOII直流保安负荷母线41。

储能装置1的L1支路通过开关1ZKK与AC380/220VOI交流不停电负荷母线21连接，储能装置1的L1支路与开关1ZKK之间旁接电压互感器1PT第一电压互感器的一次侧端，电压互感器1PT的二次侧端连接到合闸同期装置mTQJ，合闸同期装置mTQJ的一个输出端控制开关1ZKK。AC380/220V火电厂厂用电第一电源5通过开关2ZKK与AC380/220VOI交流不停电负荷母线连接，火电厂厂用电第一电源5与开关2ZKK之间旁接电压互感器2PT第二电压互感器的一次侧端，电压互感器2PT的二次侧端连接到合闸同期装置mTQJ，合闸同期装置mTQJ的一个输出端控制开关2ZKK。AC380/220VOI交流不停电负荷母线21连接电压互感器mPT的一次侧端，电压互感器mPT的二次侧端连接合闸同期装置mTQJ的一个输入端。

储能装置1的L2支路通过开关3ZKK与AC380/220VOIII交流保安负荷母线31连接，储能装置1的L2支路与开关3ZKK之间旁接电压互感器3PT第三电压互感器的一次侧端，电压互感器3PT的二次侧端连接到合闸同期装置nTQJ，合闸同期装置nTQJ的一个输出端控制开关3ZKK。AC380/220V火电厂厂用电第二电源6通过开关4ZKK与AC380/220VOIII交流保安负荷母线连接，火电厂厂用电第二电源6与开关4ZKK之间旁接电压互感器4PT第四电压互感器的一次侧端，电压互感器4PT的二次侧端连接到合闸同期装置nTQJ，合闸同期装置nTQJ的一个输出端控制开关4ZKK。交流保安负荷母线31连接电压互感器nPT的一次侧端，电压互感器nPT的二次侧端连接合闸同期装置nTQJ的一个输入端。

储能装置1的L3和L4两条直流电源支路通过单刀双掷开关1DKK与DC220VOII直流保安负荷母线41连接。

储能装置1采用磷酸铁锂储能装置，包括相连的双向功率控制器13、电池控制柜11以及磷酸铁锂电池组12和智能监控保护模块DCPS14。储能装置1包括两套双向功率控制器13，第一双向功率控制器的交流侧出线端为储能装置1的L1支路，第二双向功率控制器的交流侧出线端为储能装置1的L2支路，两个双向功率控制器13的直流侧均接到电池控制柜11。双向功率控制器13在储能工况下，从外部电源接收交流电能，整流后向磷酸铁锂储能装置充电储能。在放电工况下，双向功率控制器13从磷酸铁锂储能装置接收直流电能，整流后向外部输出交流电能。电池控制柜11与磷酸铁锂电池组12连接，电池控制柜11根据运行要求对磷酸铁锂电池组进行充、放电操作，监控直流系统的运行工况和设备状态。电池控制柜11输出L3和L4两条直流电源支路与DC220VOII直流保安负荷母线41连接。智能监控保护模块DCPS14监测控制全系统按程控方式运行，并保护系统设备和元件，通过采样测量磷酸铁锂电池组12的电压、电流、储存能量及放电时间等重要电气量，监测双向功率控制器13和电池控制柜11的工作状态；与集控室通过电缆保持通信连接，将设备运行情况上传集控系统，以及执行集控系统下达的指令。

配电装置采用硬铜导体母线，配置若干空气断路器做为火电厂内O交流不停电负荷的电源开关，母线与开关、电压互感器采用硬铜导体相连，配电装置布置在专用配电室内，配电室内设有采暖通风、照明、检修起吊设施，仪表、控制、保护及自动装置安装在配电装置柜体内。磷酸铁锂储能装置组合装配在集装式金属箱体中，并配置采暖通风、照明、检修起吊设施，坚固平直，埋件尺寸准确，设备基础符合设备荷载要求。

下面对本发明火电厂O类负荷供电系统的工作原理进行详细的阐述。

在正常运行工况下，火电厂厂用电第一电源5和火电厂厂用电第二电源6源自发电机，通过电缆向O类负荷母线供电，对磷酸铁锂储能装置充电。合闸同期装置mTQJ对2ZKK开关两测电压做合闸同期检定后进行合闸操作，交流电能从AC380/220V火电厂厂用电第一电源5向AC380/220VOI交流不停电负荷母线21流动，交流不停电负荷母线21流动受电运行，供应给火电厂OI交流不停电负荷。闭合/断开开关mAKK，可以启动运行或分断停止OI交流不停电负荷。合闸同期装置mTQJ对1ZKK开关两测电压做合闸同期检定后进行合闸操作，交流电能从母线经1ZKK开关、L1线路和第一双向功率控制器向储能装置1充电，第一双向功率控制器做整流运行。

同样地，合闸同期装置nTQJ对4ZKK开关两测电压做合闸同期检定后进行合闸操作，交流电能从AC380/220V火电厂厂用电第二电源6向AC380/220VOIII交流保安负荷母线31流动，交流保安负荷母线31受电运行，供应给火电厂OIII交流保安负荷。闭合/断开开关nAKK，可以启动运行或分断停止OIII交流保安负荷。合闸同期装置nTQJ对3ZKK开关两测电压做合闸同期检定后进行合闸操作，交流电能从母线经3ZKK开关、L2线路和第二双向功率控制器向储能装置1充电，第二双向功率控制器做整流运行。

储能装置1做充电运行，电池控制柜11对磷酸铁锂电池组12浮充电。从电池控制柜11引接直流电源支路L3和L4通过单刀双掷开关1DKK与DC220VOII直流保安负荷母线41连接，单刀双掷开关1DKK正常时可以投入到L3或L4任意一支路。直流电能从磷酸铁锂电池组12流到DC220VOII直流保安负荷母线41，直流保安负荷母线41母线受电运行，供应给火电厂OII直流保安负荷。闭合/断开开关nDKK，可以启动运行或分断停止OII直流保安负荷。当直流电源需要维护检修，可以通过1DKK开关切换操作，轮流停电L3和L4，进行相应维护工作。

在故障时失去正常的厂用工作电源，系统根据监测数据变化和程序的设定，迅速转换工作模式，储能装置1做放电运行。直流电能从磷酸铁锂电池组12经双向功率控制器13逆变为交流电能，流到AC380/220VOI交流不停电负荷母线21和AC380/220VOIII交流保安负荷母线31。磷酸铁锂电池组12经电池控制柜11向DC220VOII直流保安负荷母线41输出直流电能。以保证火电厂O类负荷能够继续运行。包括以下步骤：

AC380/220V火电厂厂用电第一电源5一侧的电压互感器2PT监测到端电压降至正常电压80％及以下，储能装置1的L1线路的第一双向功率控制器立即切换为逆变放电模式，将磷酸铁锂电池组12直流电逆变为工频交流电，向AC380/220VOI交流不停电负荷母线21供电，维持火电厂OI交流不停电负荷不间断地持续运行；同时合闸同期装置mTQJ低电压跳闸动作，瞬时分断2ZKK开关，监控保护模块DCPS14向火电厂集中监控发出报警信号。

AC380/220V火电厂厂用电第二电源6一侧的电压互感器4PT监测到端电压降至正常电压60％及以下，储能装置1的L2线路的第二双向功率控制器立即切换为逆变放电模式，将磷酸铁锂电池组12直流电逆变为工频交流电，向AC380/220VOIII交流保安负荷母线31供电，维持火电厂OIII交流保安负荷持续运行；同时同期装置nTQJ低电压跳闸动作，瞬时分断4ZKK开关，监控保护模块DCPS14向火电厂集中监控发出报警信号。

当故障解除厂用电恢复正常供电后，AC380/220V火电厂厂用电第一电源5一侧的电压互感器2PT监测到端电压升至正常电压80％及以上，合闸同期装置mTQJ对2ZKK开关两侧电压做合闸同期检定后进行合闸操作，交流电能从AC380/220V火电厂厂用电第一电源5向AC380/220VOI交流不停电负荷母线21流动，交流不停电负荷母线21受电运行，供应给火电厂OI交流不停电负荷，并经1ZKK开关、L1线路和第一双向功率控制器向储能装置1充电，第一双向功率控制器做整流运行。AC380/220V火电厂厂用电第二电源6一侧的电压互感器4PT监测到端电压升至正常电压80％及以上，合闸同期装置nTQJ对4ZKK开关两侧电压做合闸同期检定后进行合闸操作，交流电能从AC380/220V火电厂厂用电第二电源6向AC380/220VOIII交流保安负荷母线31流动，交流保安负荷母线31受电运行，供应给火电厂OIII交流保安负荷，并经3ZKK开关、L2线路和第二双向功率控制器向储能装置1充电，第二双向功率控制器做整流运行。

本发明火电厂O类负荷供电系统，在正常运行工况下，火电厂厂用电第一电源5和火电厂厂用电第二电源6源自发电机，通过电缆向O类负荷母线供电，对磷酸铁锂储能装置充电；在故障时失去正常的厂用工作电源，系统根据监测数据变化和程序的设定，迅速转换工作模式，储能装置1做放电运行，系统接线简洁可靠、储能设备容量大、工作切换速度极快，所以火电厂O类负荷电源的可靠性大大提高。采用磷酸铁锂储能装置构成火电厂O类负荷供电系统，使用一套磷酸铁锂储能装置解决火电厂O类负荷供电安全可靠性，系统集约精简；静态电力电子双向功率控制器，响应速度快，供电质量高；磷酸铁锂电池组作为储能原件，寿命长，储能快，容量大，绿色环保，无毒、无污染，原材料来源广泛，价格便宜。保障火电厂O类负荷电源供应，电源的可靠性大大提高。储能装置1容量大，带负载能力强，切换时间为毫秒级，有利于快速启动，电源的电能质量、运行经济性、污染物排放都好于目前常规方案。

以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种火电厂O类负荷供电系统，其特征在于，包括储能装置（1）、交流不停电负荷低压配电装置（2）、交流保安负荷低压配电装置（3）和直流保安负荷直流配电装置（4）；

交流不停电负荷低压配电装置（2）、交流保安负荷低压配电装置（3）和直流保安负荷直流配电装置（4）内分别设置交流不停电负荷母线（21）、交流保安负荷母线（31）和直流保安负荷母线（41）；储能装置（1）通过第一开关与交流不停电负荷母线（21）连接，通过第二开关与交流保安负荷母线（31）连接，通过第三开关与直流保安负荷母线（41）连接；

交流不停电负荷母线（21）还通过第四开关与火电厂厂用电第一电源（5）连接，交流保安负荷母线（31）还通过第五开关与火电厂厂用电第二电源（6）连接

所述交流不停电负荷低压配电装置（2）还包括第一合闸同期装置和至少三个电压互感器；

第一电压互感器的一次侧端连接第一开关与储能装置（1）连接的一侧，二次侧端连接第一合闸同期装置的输入端；

第二电压互感器的一次侧端连接第四开关与火电厂厂用电第一电源（5）连接的一侧，二次侧端连接第一合闸同期装置的输入端；

其余所有电压互感器的一次侧端连接均连接交流不停电负荷母线（21），二次侧端均连接第一合闸同期装置的输入端；

第一合闸同期装置的第一输出端连接第一开关，第二输出端连接第四开关；

所述交流不停电负荷低压配电装置（2）还包括若干交流不停电负荷母线控制开关；

交流不停电负荷母线控制开关一端连接交流不停电负荷母线（21），另一端连接火电厂交流不停电负荷设备；

所述交流保安负荷低压配电装置（3）还包括第二合闸同期装置和至少三个电压互感器；

第三电压互感器的一次侧端连接第二开关与储能装置（1）连接的一侧，二次侧端连接第二合闸同期装置的输入端；

第四电压互感器的一次侧端连接第五开关与火电厂厂用电第二电源（6）连接的一侧，二次侧端连接第二合闸同期装置的输入端；

其余所有电压互感器的一次侧端连接均连接交流保安负荷母线（31），二次侧端均连接第一合闸同期装置的输入端；

第二合闸同期装置的第一输出端连接第二开关，第二输出端连接第五开关；

所述交流保安负荷低压配电装置（3）还包括若干交流保安负荷母线控制开关，所述直流保安负荷直流配电装置（4）还包括若干直流保安负荷母线控制开关；

交流保安负荷母线控制开关一端连接交流保安负荷母线（31），另一端连接火电厂交流保安负荷设备；

直流保安负荷母线控制开关一端连接直流保安负荷母线（41），另一端连接火电厂直流保安负荷设备。

2.根据权利要求1所述的火电厂O类负荷供电系统，其特征在于，所述储能装置（1）为磷酸铁锂储能装置。

3.根据权利要求2所述的火电厂O类负荷供电系统，其特征在于，所述储能装置（1）包括磷酸铁锂电池组（12）、电池控制柜（11）和两个双向功率控制器（13）；

电池控制柜（11）一端连接第三开关和两个双向功率控制器（13），另一端连接磷酸铁锂电池组（12）；

第一双向功率控制器通过第一开关与交流不停电负荷低压配电装置（2）连接，第二双向功率控制器通过第一开关与交流保安负荷低压配电装置（3）连接；

第一双向功率控制器和第二双向功率控制器连接。

4.根据权利要求3所述的火电厂O类负荷供电系统，其特征在于，所述储能装置（1）还包括监控保护模块DCPS（14）；

监控保护模块DCPS（14）与磷酸铁锂电池组（12）、电池控制柜（11）和两个双向功率控制器（13）均连接，用于监测磷酸铁锂电池组（12）、电池控制柜（11）和两个双向功率控制器（13）的工作状态并与集控系统进行数据交互。

5.根据权利要求1所述的火电厂O类负荷供电系统，其特征在于，所述第三开关为单刀双掷开关；

单刀双掷开关的第一不动端通过第一导线连接储能装置（1），第二不动端通过第二导线连接储能装置（1），一个动端与直流保安负荷母线。

6.一种基于权利要求1-5任一项所述供电系统的火电厂O类负荷供电控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

当火电厂厂用电第一电源（5）和火电厂厂用电第二电源（6）在正常运行工况下时，闭合第三开关、第四开关和第五开关；火电厂厂用电第一电源（5）向交流不停电负荷母线（21）输送电能，交流不停电负荷母线（21）受电运行，给火电厂交流不停电负荷供应电能；火电厂厂用电第二电源（6）向交流保安负荷母线（31）输送电能，交流保安负荷母线（31）受电运行，给火电厂交流保安负荷供应电能；储能装置（1）向直流保安负荷母线（41）输送电能，直流保安负荷母线（41）受电运行向火电厂直流保安负荷供应电能；

当储能装置（1）需要储能时，闭合第一开关和第二开关，通过交流不停电负荷母线（21）和交流保安负荷母线（31）输送电能至储能装置（1）储存；

当火电厂厂用电第一电源（5）故障时，断开第四开关，闭合第一开关，储能装置（1）向交流不停电负荷母线（21）输送电能，交流不停电负荷母线（21）受电运行，给火电厂交流不停电负荷供应电能；

当火电厂厂用电第二电源（6）故障时，断开第五开关，闭合第二开关，通过储能装置（1）向交流保安负荷母线（31）输送电能，交流保安负荷母线（31）受电运行，给火电厂交流保安负荷供应电能。