CN114938064A - 备用供电系统和备用电源低压开关柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种备用供电系统，包括：控制模块、开关组件、备用电源、升压变换器组件和逆变器组件，其中，所述开关组件分别与所述控制模块、所述备用电源连接；所述控制模块，用于在所述主电源模块发生故障时，控制所述开关组件导通所述备用电源的供电通路；所述升压变换器组件，与所述备用电源连接，用于接收所述备用电源输出的第一直流电压信号，并将所述第一直流电压信号进行升压转换处理，以输出第二直流电压信号；所述逆变器组件，与所述升压变换器连接，用于接收所述第二直流电压信号，并将所述第二直流信号转换为交流电压信号并输出。本申请提供的备用供电系统可以在主电源故障时，采用备用电源对负载进行供电。

Description

备用供电系统和备用电源低压开关柜

技术领域

本发明涉及电气设备技术领域，特别是涉及一种备用供电系统和备用电源低压开关柜。

背景技术

在通常的供电系统中，供电局、变电所一般采用高压柜进行供电，高压柜输出的电压经变压器降压到低压开关柜，再由低压开关柜分配到各个用电的配电箱。高低压开关柜是一种电气设备，需要将开关断路器、熔断器等保护器件一体集成，目前使用的低压开关柜仅有开关分合功能，且仅有一路低压电源，功能单一，供电可靠性差，当出现配变故障、低压开关故障以及高低压电缆故障时，抢修人员需花费大量时间进行故障查找和修复工作。由于电源单一，当主电源发生故障时，用户负载侧会立即停电，而检修耗时较长，会延长了负载的停电时间，扩大停电范围。

发明内容

基于此，有必要提供一种备用供电系统和备用电源低压开关柜。

一种备用供电系统，包括：控制模块、开关组件、备用电源、升压变换器组件和逆变器组件，其中，所述开关组件分别与所述控制模块、所述备用电源连接；

所述控制模块，用于在主电源模块发生故障时，控制所述开关组件导通所述备用电源的供电通路；

所述升压变换器组件，与所述备用电源连接，用于接收所述备用电源输出的第一直流电压信号，并将所述第一直流电压信号进行升压转换处理，以输出第二直流电压信号；

所述逆变器组件，与所述升压变换器连接，用于接收所述第二直流电压信号，并将所述第二直流电压信号转换为交流电压信号并输出。

在其中一个实施例中，所述控制模块包括：

第一断路器，分别与所述主电源模块、负载连接，用于在所述主电源模块发生故障时，断开所述主电源模块的供电通路；

继电器，分别与所述备用电源、所述升压变换器组件连接；

所述控制模块，与所述继电器连接，用于在所述主电源模块发生故障时，控制所述继电器导通所述备用电源的供电通路。

在其中一个实施例中，所述备用供电系统还包括：

第二断路器，设置在所述开关组件、所述备用电源之间，或所述备用电源与所述升压变换器组件之间，或所述升压变换器组件和所述逆变器组件之间。

在其中一个实施例中，所述第二断路器为馈线断路器，所述馈线断路器通过绝缘螺钉与所述开关组件实现固定连接。

在其中一个实施例中，还包括：

熔断器，设置在所述供电通路上，用于在所述供电通路上传输的供电电流大于预设阈值时，切断所述供电通路，其中，所述供电通路为所述主电源模块的供电通路和/或所述备用电源模块的供电通路。

在其中一个实施例中，所述升压变换器包括：

输入端口，与所述备用电源的供电端口连接，用于接收所述第一直流电压信号；

输出端口，与所述逆变器组件的接收端口连接，用于输出所述第二直流电压信号至所述逆变器组件。

上述备用供电系统，在主电源模块发生故障时，通过控制模块控制开关组件导通所述备用电源的供电通路，通过升压变换器组件与备用电源连接并接收所述备用电源输出的第一直流电压信号，并将所述第一直流电压信号进行升压得到第二直流电压信号，并通过逆变器组件接收所述第二直流电压信号并将所述第二直流电压信号转换为交流信号并输出至外部负载，可以在主电源发生故障时，及时投入低电压的备用电源，并对该备用电源输出的第一直流电压信号进行升压、直流-交流转换，以确保负载正常用电，避免检修耗时，缩短了负载的停电时间。

第二方面，提供了一种备用电源低压开关柜，包括：柜体、隔板以及如前述任一项所述的备用供电系统，其中，所述隔板将所述柜体分隔为第一容置腔和第二容置腔，其中，所述控制模块和所述备用电源模块设置在所述第一容置腔，所述升压变换器组件、所述逆变器组件设置在所述第二容置腔。

在其中一个实施例中，所述第一容置腔和所述第二容置腔在所述柜体的高度方向上依次从底部到顶部排列。

在其中一个实施例中，所述备用电源低压开关柜还包括：

开关板，所述开关组件固定安装于所述开关板上。

在其中一个实施例中，所述备用电源低压开关柜还包括：

风冷器，与所述控制模块连接，用于在所述控制模块的控制下，对所述柜体进行散热制冷处理。

上述备用电源低压开关柜，通过在柜体中设置多个隔板以形成多个容置腔，并使备用供电系统的多个模块分别设置在多个容置腔中，可以在主电源故障立即投入备用电源的同时又保证各模块之间分立设置，保证了备用供电系统的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为一实施例的备用供电系统的结构图；

图2为一实施例中备用电源的供电通路图；

图3为另一实施例的备用供电系统的结构图；

图4为一实施例中备用电源低压开关柜的结构图。

具体实施方式

为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。

可以理解，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本文中用于描述各电压信号，但这些电压信号不受这些术语限制。这些术语仅用于将第一直流电压信号与第二电压信号区分。举例来说，在不脱离本申请的范围的情况下，可以将第一电压信号称为第二电压信号，且类似地，可将第二电压信号称为第一电压信号。

可以理解，以下实施例中的“连接”，如果被连接的电路、模块、单元等相互之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。

在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

低压开关柜内部突出需要集成多个电气部件，组装成一体的电气设备。目前使用的低压开关柜仅有开关分合功能，且仅有一路低压电源，功能单一，供电可靠性差，当出现配变故障、低压开关故障以及高低压电缆故障时，抢修人员需花费大量时间进行故障查找和修复工作，当电源发生故障时，用户侧会立即停电。另外，低压开关柜大都采用一组低压总开关带多组低压分开关的方式运行，如果一组低压分开关发生故障，需要拉开低压总开关进行检修，如果低压总开关发生故障，需要停上一级配变进行检修，会延长用户的停电时间，扩大停电范围，也会造成较大的供电电量损失。

在其中一个实施例中，如图1所示，提供了一种备用供电系统，包括：控制模块10、开关组件20、备用电源30、升压变换器组件40、逆变器组件50、主电源模块60、负载70。其中，所述开关组件20分别与所述控制模块10、所述备用电源30连接。

所述控制模块10，用于在所述主电源模块60发生故障时，控制所述开关组件20导通所述备用电源30的供电通路。

其中，所述主电源模块60可以主要用于为负载供电的电源模块，所述控制模块10会对所述主电源模块60的供电通路进行监测，当监测到所述主电源模块60的供电通路发生故障时，所述控制模块10通过控制所述开关组件20的通断状态，来导通所述备用电源30的供电通路，使得所述备用电源30可以为负载进行供电，保证负载的正常用电。其中，所述备用电源30的数量可根据实际需要而设置，可以为一个或多个。其中，所述供电通路可以为备用电源30与负载70之间的通路。

所述升压变换器组件40，与所述备用电源30连接，用于接收所述备用电源30输出的第一直流电压信号，并将所述第一直流电压信号进行升压转换处理，以输出第二直流电压信号。

具体的，所述备用电源30的供电通路请参考图2。其中，所述备用电源30提供的电压通常为22-48V的低压，往往不足以支撑负载的用电需求，需要通过所述升压变换器组件40与所述备用电源30连接。在备用电源30的供电通路导通的情况下，所述升压变换器组件40可以接收所述备用电源30输出的第一直流电压信号，并对所述第一直流电压信号进行升压转换处理，以输出电压较高的第二直流电压信号。例如，所述第一直流电压信号可以为22-48V的直流电压，所述升压变换器组件40可以将其转换为220-480V的第二直流电压信号。

所述逆变器组件50，与所述升压变换器组件40连接，用于接收所述第二直流电压信号，并将所述第二直流电压信号转换为交流电压信号并输出。

所述逆变器组件50接收到所述升压变换器组件40输出的所述第二直流电压信号后，将所述第二直流电压信号转换为交流电压信号，并输出至负载侧。例如，当所述第二直流电压信号为220-480V的直流电压时，所述逆变器组件50用于将所述第二直流电压信号转换为220-480V的交流信号，以满足负载侧的用电需求。

本实施例中，在主电源模块发生故障时，通过控制模块控制开关组件导通所述备用电源的供电通路，通过升压变换器组件与备用电源连接并接收所述备用电源输出的第一直流电压信号，并将所述第一直流电压信号进行升压得到第二直流电压信号，并通过逆变器组件接收所述第二直流电压信号并将所述第二直流电压信号转换为交流信号并输出至外部负载，可以在主电源发生故障时，及时投入低电压的备用电源，并对该备用电源输出的第一直流电压信号进行升压、直流-交流转换，以确保负载正常用电，避免检修耗时，缩短了负载的停电时间。

在其中一个实施例中，请参考图3，所述开关组件20包括第一断路器201、继电器202。

第一断路器201，设置于所述主电源模块60和负载70之间，分别与所述主电源模块60以及负载70连接，用于在所述主电源模块60发生故障时，断开所述主电源模块60对各负载70的供电通路。

继电器202，分别与所述备用电源30、所述升压变换器组件40连接，可以用于对所述备用电源30的供电通路进行导通或断开控制。

其中，所述继电器202为一种电控制器件，是当输入量(激励量)的变化达到规定要求时，在电气输出电路中使被控量发生预定的阶跃变化的一种电器。它具有输入回路和输出回路之间的互动关系。其实际上是用小电流去控制大电流运作的一种“自动开关”，在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。

所述控制模块10，与所述继电器202连接，用于对所述主电源模块60的供电通路进行监测，当检测到所述主电源模块60发生故障时，所述控制模块10还用于控制所述继电器202连通与所述备用电源30的连接，以导通所述备用电源30的供电通路，使得所述备用电源30可以用于对负载70进行供电。

本实施例中，通过控制模块对主电源模块的供电通路进行监测，在所述主电源模块故障时，通过所述第一断路器断开所述主电源模块的供电通路，并通过控制器控制继电器来导通所述备用电源的供电通路，达到了在主电源模块故障时通过备用电源进行供电的效果。

在其中一个实施例中，所述备用供电系统还包括第二断路器(图中未示出)，所述第二断路器为馈线断路器，所述馈线断路器安装在变电站馈线间隔内，用于给各模块组件之间的馈线进行供电。所述馈线断路器通过绝缘螺钉与所述开关组件20实现固定连接。所述备用供电系统中的各模块组件通过所述馈线断路器连接。例如，所述馈线断路器可以设置在所述开关组件20和所述备用电源30之间、所述备用电源30与所述升压变换器组件40之间，以及所述升压变换器组件40和所述逆变器组件50之间。所述馈线断路器作为各所述模块组件之间的连接桥梁，可以用于对其所在的电路进行接通或断开处理。

本实施例中，各模块组件通过所述馈线断路器连接，可以通过馈线断路器实现电路的导通或断开。

在其中一个实施例中，还包括熔断器(图中未示出)，设置在所述供电通路上，用于在所述供电通路上传输的供电电流大于预设阈值时，切断所述供电通路，其中，所述供电通路为所述主电源模块60的供电通路以及所述备用电源30的供电通路。

其中，所述熔断器是根据电流超过规定值一段时间后，以其自身产生的热量使熔体熔化，从而使电路断开这种原理制成的一种电流保护器。所述预设阈值可以根据实际需要设定。所述主电源模块60和所述备用电源30的供电通路上均设有所述熔断器，当所述主电源模块60或所述备用电源30的任意一条所述供电通路上的电流超过所述预设阈值或电路发生短路时，所述熔断器用于熔断所述供电通路，以保证供电通路的供电安全性，避免出现更严重的安全事故。

本实施例中，通过在所述供电通路上设置熔断器，可以在所述供电通路的电路电流超过预设阈值或短路时，及时切断所述供电通路，保证了供电安全，也避免了用电负载被损坏。

在其中一个实施例中，所述升压变换器组件40包括输入端口和输出端口。所述输入端口，与所述备用电源30的供电端口连接，用于接收所述第一直流电压信号；所述输出端口，与所述逆变器组件50的接收端口连接，用于输出所述第二直流电压信号至所述逆变器组件50。

其中，所述备用电源30上包括供电端口，用于输出所述第一直流电压信号，所述第一直流电压信号通过所述升压变换器组件40的所述输入端口输入至所述升压变换器组件40，所述升压变换器组件40将所述第一直流电压信号转换为第二直流电压信号后，通过所述输出端口输出至所述逆变器组件50，所述逆变器组件50上还包括接收端口，用于接收所述第二直流电压信号，以使所述逆变器组件50将所述第二直流电压信号转换为交流电压信号，并进一步输出至用电负载侧。

在其中一个实施例中，如图4所示，还提供了一种备用电源低压开关柜，包括：柜体A、隔板(图中未示出)以及如前述任一项所述的备用供电系统。其中，所述隔板的数量可以为多个，用于将所述柜体分隔为第一容置腔A1和第二容置腔A2。其中，所述控制模块10和所述备用电源30设置在所述第一容置腔A1，所述升压变换器组件40、所述逆变器组件50设置在所述第二容置腔A2。所述第一容置腔A1和所述第二容置腔A2在所述柜体A的高度方向上依次从底部到顶部排列，也即，所述控制模块10和所述备用电源30模块设置在靠近柜体A底部的所述第一容置腔A1，所述升压变换器组件40、所述逆变器组件50设置在靠近柜体A中部的所述第二容置腔A2，且所述升压变换器组件40和所述逆变器组件50可进一步通过隔板分隔开。

采用隔板将所述柜体A隔开，一方面可以使所述开关柜内各功能模块合理分隔，有效保证电气元件的电气性能安全，另一方面，这种分隔的模块化组装方式，可以使得在故障抢修时拆卸和组装更加方便快捷。为了减少工程造价，可以根据备用电源30低压开关柜内电气元件的数量、外形等，对分隔式结构的尺寸和外形等进行优化。

本实施例中，通过在柜体中设置多个隔板以形成多个容置腔，并使备用供电系统的多个模块分别设置在多个容置腔中，可以在主电源故障立即投入备用电源的同时又保证各模块之间分立设置，保证了备用供电系统的安全性。

在其中一个实施例中，在所述柜体的底部四个脚可以分别安装上万向轮B，在运送和施工途中，方便运输，减少作业强度，提高作业效率。

在其中一个实施例中，所述备用电源低压开关柜还包括开关板C，所述开关组件20固定安装于所述开关板C上。其中，所述开关组件20可以通过绝缘螺钉固定安装在所述开关板C上。为了便于操作，所述开关组件20还可以设置有助于手动操作的外凸型结构，便用开启或关闭开关。例如，可以将所述开关组件20设置成相对所述开关板C向外突凸起的按钮或把手，以利于操作。

在其中一个实施例中，所述备用电源低压开关柜还包括风冷器(图中未示出)，与所述控制模块10连接，用于在所述控制模块10的控制下，对所述柜体A进行散热制冷处理。所述控制模块10还用于监控所述开关柜内的发热量，并在发热量过大时，控制所述风冷器对所述开关柜进行散热处理，以保持柜内的通风散热，有利于提高备用电源低压开关柜的热稳定性。

在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种备用供电系统，其特征在于，包括：控制模块、开关组件、备用电源、升压变换器组件和逆变器组件，其中，所述开关组件分别与所述控制模块、所述备用电源连接；

所述控制模块，用于在主电源模块发生故障时，控制所述开关组件导通所述备用电源的供电通路；

所述升压变换器组件，与所述备用电源连接，用于接收所述备用电源输出的第一直流电压信号，并将所述第一直流电压信号进行升压转换处理，以输出第二直流电压信号；

所述逆变器组件，与所述升压变换器连接，用于接收所述第二直流电压信号，并将所述第二直流信号转换为交流电压信号并输出。

2.根据权利要求1所述的备用供电系统，其特征在于，所述开关组件包括：

第一断路器，分别与所述主电源模块、负载连接，用于在所述主电源模块发生故障时，断开所述主电源模块的供电通路；

继电器，分别与所述备用电源、所述升压变换器组件连接；

所述控制模块，与所述继电器连接，用于在所述主电源模块发生故障时，控制所述继电器导通所述备用电源的供电通路。

3.根据权利要求1所述的备用供电系统，其特征在于，所述备用供电系统还包括：

第二断路器，设置在所述开关组件、所述备用电源之间，或所述备用电源与所述升压变换器组件之间，或所述升压变换器组件和所述逆变器组件之间。

4.根据权利要求3所述的备用供电系统，其特征在于，所述第二断路器为馈线断路器，所述馈线断路器通过绝缘螺钉与所述开关组件实现固定连接。

5.根据权利要求1所述的备用供电系统，其特征在于，还包括：

熔断器，设置在所述供电通路上，用于在所述供电通路上传输的供电电流大于预设阈值时，切断所述供电通路，其中，所述供电通路为所述主电源模块的供电通路和/或所述备用电源模块的供电通路。

6.根据权利要求1所述的备用供电系统，其特征在于，所述升压变换器组件包括：

输入端口，与所述备用电源的供电端口连接，用于接收所述第一直流电压信号；

输出端口，与所述逆变器组件的接收端口连接，用于输出所述第二直流电压信号至所述逆变器组件。

7.一种备用电源低压开关柜，其特征在于，包括：柜体、隔板以及如权利要求1-6任一项所述的备用供电系统，其中，所述隔板将所述柜体分隔为第一容置腔和第二容置腔，其中，所述控制模块和所述备用电源模块设置在所述第一容置腔，所述升压变换器组件、所述逆变器组件设置在所述第二容置腔。

8.根据权利要求7所述的开关柜，其特征在于，所述第一容置腔和所述第二容置腔在所述柜体的高度方向上依次从底部到顶部排列。

9.根据权利要求7所述的开关柜，其特征在于，所述备用电源低压开关柜还包括：

开关板，所述开关组件固定安装于所述开关板上。

10.根据权利要求7所述的开关柜，其特征在于，所述备用电源低压开关柜还包括：

风冷器，与所述控制模块连接，用于在所述控制模块的控制下，对所述柜体进行散热制冷处理。

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