CN201378749Y - 消防设备应急电源 - Google Patents

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王虹
张志成
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Abstract

本实用新型公开了一种消防设备应急电源，至少包含整流充电器、蓄电池组、逆变器以及互投装置，所述整流充电器在通电时将输入的交流电变为直流电后对蓄电池及逆变器进行充电，互投装置用于在断电时切换为逆变器供电，所述整流充电器和逆变器采用模块式结构。本实用新型是一种独立于电网之外的消防设备应急电源，具有高效率、高可靠度、高智能等优点，满足现在的电力领域的需求。

Description

消防设备应急电源
【技术领域】
本实用新型涉及数字化变电站技术领域，特别是涉及一种消防设备应急电源。
【背景技术】
EPS应急电源是允许短时电源中断的应急电源装置(EPS：EmergencyPower Supply)。FEPS为消防应急电源系统，当变电站发生故障、火灾时，其做为疏散照明和其它重要的一级供电负荷提供集中供电。
市电正常时，由市电经过互投装置给重要负载供电，当市电断电后，互投装置将立即投切至逆变器供电，供电时间由蓄电池的容量决定，当市电电压恢复时，应急电源恢复正常运行。
FEPS应急电源主要采用SPWM(交流脉带调制)技术，主要包括整流充电器、蓄电池组、逆变器，互投装置等部分组成，其中逆变器是核心，整流器的作用是将交流电变成直流电，实现对蓄电池及向逆变器模块供电；逆变器的作用则是将直流电变换成交流电，供给负载设备稳定持续的电力，互投装置保证负载在市电及逆变器输出间的顺利切换；系统控制器对整个系统进行实时监控，可以发出告警信号，同时可通过串行口与计算机或Modem连接，实现对供电系统的微机监控和远程监控。
数字化、微机化的迅速发展，电力系统对数字化变电站的贯彻已提到规划中，而数字化变电站所必须配套的数字化的、微机化的FEPS还是一项空白，实践证明，研发高效、节能、环保型的消防设备应急电源，可为数字化变电站安全运行提供必要的应急电源。
【实用新型内容】
为解决上述问题，本实用新型提供了一种消防设备应急电源，本实用新型是一种独立于电网之外的消防设备应急电源，具有高效率、高可靠度、高智能等优点，满足现在的电力领域的需求。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种消防设备应急电源，至少包含整流充电器、蓄电池组、逆变器以及互投装置，所述整流充电器在通电时将输入的交流电变为直流电后对蓄电池及逆变器进行充电，互投装置用于在断电时切换为逆变器供电，所述整流充电器和逆变器采用模块式结构。
所述整流充电器和逆变器都为具有并联冗余功能的装置。
所述整流充电器和逆变器都为具有在线热插拔更换功能的装置。
每台所述逆变器具有独立的LCD液晶显示屏和薄膜开关操作面板。
所述整流充电器和逆变器均采用智能高频开关电源，逆变效率不小于85％。
所述整流充器采用自然冷却方式。
所述逆变器为三相组合逆变供电，每相输出电压大小相等，各个相位差为120°。
所述逆变器的模块数量是可选的。
所述逆变器的模块数量为3的倍数。
所述应急电源还包含一蓄电池检测管理单元，所述蓄电池检测管理单元对蓄电池组进行充电、温度补偿和定期均充活化维护。
本实用新型的有益效果在于，解决了电网供电与EPS电源供电相互切换时间小于0.1秒，实现变电站无人值班的技术规范要求；提高带载能力，适用于电感、电容性及综合性负载设备，提高效率达85％以上，且主机使用寿命大于180000小时。
【附图说明】
图1为本实用新型的结构示意图；
图2为本实用新型中充电器的原理框图；
图3为本实用新型中由多个逆变模块组合而成的三相逆变供电系统。
【具体实施方式】
下面结合附图并参照具体实施例对本实用新型作进一步描述。
参见图1所示，一种消防设备应急电源，至少包含整流充电器20、蓄电池组30、逆变器40以及互投装置，所述整流充电器20在通电时将交流输入单元10输入的交流电变为直流电后对蓄电池组30及逆变器40进行充电，互投装置用于在断电时切换为逆变器40供电，所述整流充电器20和逆变器40采用模块式结构。该电源还包含蓄电池检测管理50、监控单元60和后台远程监控70、交流输出单元80等部分。
整流充电器20和逆变器40采用模块化设计，适用于不同功率的消防设备应急电源，具有维护方便、快捷、操作简单等优点。
整流充电器20采用模块式结构，一个模块就是一个独立的充电器，并且具有在线热插拔更换的特点，当充电器出现故障时，可以在1分钟内完成整个更换过程。
逆变器40采用模块式结构，一个模块就是一个独立的逆变器，并且具有在线热插拔更换的特点，当逆变器出现故障时，可以在1分钟内完成整个更换过程。每台逆变器有独立LCD液晶显示及薄膜开关操作面板，美观大方，功能齐全，操作简单。
整流充电器20和逆变器40都为具有并联冗余功能的装置。
整流充电器20和逆变器40都为具有在线热插拔更换功能的装置。
每台逆变器40具有独立的LCD液晶显示屏和薄膜开关操作面板。
整流充电器20和逆变器40均采用智能高频开关电源，逆变效率不小于85％。
整流充器20采用自然冷却方式。
逆变器40为三相组合逆变供电，每相输出电压大小相等，各个相位差为120°。
逆变器40的模块数量是可选的。
逆变器40的模块数量为3的倍数。
应急电源还包含一蓄电池检测管理单元50，蓄电池检测管理单元50对蓄电池组30进行充电、温度补偿和定期均充活化维护。
两路市电经过交流切换输入一路交流输入单元10，给各个整流充电器20供电。整流充电器20整流将输入三相交流电转换为直流电，给蓄电池组30充电，同时给逆变器40负载供电。
系统中的各监控单元60受主监控的管理和控制，通过通讯线将各监控单元60采集的信息送给主监控统一管理。主监控显示直流系统各种信息，用户也可触摸显示屏查询信息及操作，系统信息还可以接入到远程监控系统70。
系统配置交流监控、直流监控、开关量监控等基础单元外，还可以配置电池巡检等功能单元，对交流系统、直流系统蓄电池进行全面监控。
参见图2所示，充电器的原理框图如下图所示。充电器包含防雷EMI100、全桥整流101、无源PFC102、DC/DC变换103、平滑滤波104、保护输出105、交流过欠压输出过压过流及短路保护106、过温保护109、电源控制107、采样反馈108、均流控制111、模块监控110和显示按键112等部分。
三相交流输入首先经防雷处理和EMI滤波，该部分电路可以有效吸收雷击残压和电网尖峰，保证模块后级电路的安全。
三相交流经整流和无源PFC后转换成高压直流电，经全桥PWM电路后转换为高频交流，再经高频变压器隔离降压后整流输出。
模块控制部分负责PWM信号产生及控制，保证输出稳定，同时对模块各部分进行保护。提供“四遥”接口。
模块采用无源PFC技术，功率因数达到0.9以上；采用高频软开关技术，模块转换效率大大提高，最高可达95％。
模块采用自然冷却方式，减少了风扇噪音和飞尘。
模块监控采集电源工作参数并显示后上传给主监控，接受主监控指令对电源进行控制，通过显示、按键校准模块参数，设置模块运行状态。
逆变电源的优势是能很方便地组成三相供电系统，以满足要求三相供电系统场合的需要。
如图3中所示的就是由多个逆变模块组合而成的三相逆变供电系统，其中各逆变模块200既可以共用同一路直流输入，也可以分别采用单独的直流输入电源供电。系统中A、B、C三相的输出电压大小相等，但各相的相位则互差120°，即B相滞后A相120°，C相滞后B相120°，从而组成了一个真正的三相供电系统。而在各相中，既可以由单个逆变模块供电，也可以采用多个模块组成可靠性较高的并联冗余系统并增大系统的容量，经过切换单元201后交流输出。
三相组合逆变供电系统还有一个非常突出的优点，就是带三相不平衡和非线性负载能力强。由于各相的模块单独控制，彼此之间不受影响，这样只要所带负载不超出正常范围，即使是100％不平衡负载，也不会造成三相输出电压的不平衡和畸变，从而保证了整个供电系统优良的输出特性，可以满足各种不同的三相负载要求。
与单相供电系统一样，只要将电网的三相电压分别引入到各相逆变模块的旁路输入端，供电系统就可以根据用户需要以及系统的实际运行状况使得系统的交流输出在逆变电压与市电之间进行切换，最大程度地保证了对用户的不间断供电。也就是说逆变模块的交流输出端提供给用户的既可以是电网电压，也可以是高质量的逆变电压。
本供电系统有逆变输出优先和旁路输出优先两种工作模式，用户可以根据自己的实际需要选择。
用户可根据自己的需要选择逆变模块的数量，并且以后还可以通过增加模块个数来很方便地实现供电系统的扩容。如果用户要求三相容量相等，则每一相的逆变模块数必须相同，即整个供电系统的逆变模块数为3的倍数。
蓄电池组30是直流系统中不可或缺的重要组成部分，对电池组良好的维护和监测显得尤其重要。本系统具有先进的电池管理功能，对电池的充电电压、充放电电流实时监控以及温度补偿、维护性定期均充等。
电池管理系统具有如下功能：
充电功能，系统监控根据设置的充电参数，自动完成电池充电程序，充电参数根据使用电池的类型、容量以及厂家提供的资料设置(镉镍蓄电池和阀式密封铅酸蓄电池充电程序有一定差异)。
a.维护性定期均充充电程序
正常运行浮充状态下每隔1-3个月，微机控制整流模块自动转入恒流充电(主充)状态运行，按蓄电池正常充电程序进行充电。
b.交流电中断程序
正常浮充运行状态时，电网事故停电，这时整流模块停止工作。当电池电压低于设置的告警限时系统监控模块发出声光告警。
c.交流电源恢复程序
交流电源恢复送电运行时，微机控制充电装置自动进入均充状态运行，按镍蓄电池正常充电程序进行充电。
电池温度补偿功能，阀控式密封铅酸蓄电池在不同的温度下对蓄电池充电电压做相应的调整才能保障电池处于最佳状态，电池管理系统监测环境温度，用户可根据电池厂家提供的参数，选择使用电池温度补偿功能，系统监测环境温度，自动调整电池充电电压，满足电池充电的要求。
电池定期维护保养功能，通常所说的免维护电池其定义是不确切的，所谓免维护密封电池，只是无须人工加酸加水，而非真正意义上的免维护，相反其维护要求变得更高。
电池长期不用或长期处于浮充状态，电池极板的活性物质很易硫化，当活性物质越来越少时，电池的放电能力也越来越差，直至放不出电。此外，由于电池之间的离散性，单体电池之间的实际电压不尽相同，电池标称的浮充电压只是一种均值，所选定的浮充电压并不能满足每一节电池的要求，如果电池长期处于浮充状态，其结果必定是，部分电池的电量能保证充满，而有一部分电池是无法充满的，这一部分电池表现出来的电压是虚的，需要放电时，其放电能力很差。因此，要求充电系统具备定期对电池作维护性的均充活化功能，以免电池硫化、虚充，确保电池的放电能力和使用寿命。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1、一种消防设备应急电源，至少包含整流充电器、蓄电池组、逆变器以及互投装置，所述整流充电器在通电时将输入的交流电变为直流电后对蓄电池及逆变器进行充电，互投装置用于在断电时切换为逆变器供电，其特征在于，所述整流充电器和逆变器采用模块式结构。
2、根据权利要求1所述的消防设备应急电源，其特征在于，所述整流充电器和逆变器都为具有并联冗余功能的装置。
3、根据权利要求1所述的消防设备应急电源，其特征在于，所述整流充电器和逆变器都为具有在线热插拔更换功能的装置。
4、根据权利要求1所述的消防设备应急电源，其特征在于，每台所述逆变器具有独立的LCD液晶显示屏和薄膜开关操作面板。
5、根据权利要求1所述的消防设备应急电源，其特征在于，所述整流充电器和逆变器均采用智能高频开关电源，逆变效率不小于85％。
6、根据权利要求1所述的消防设备应急电源，其特征在于，所述整流充器采用自然冷却方式。
7、根据权利要求1所述的消防设备应急电源，其特征在于，所述逆变器为三相组合逆变供电，每相输出电压大小相等，各个相位差为120°。
8、根据权利要求1所述的消防设备应急电源，其特征在于，所述逆变器的模块数量是可选的。
9、根据权利要求7所述的消防设备应急电源，其特征在于，所述逆变器的模块数量为3的倍数。
10、根据权利要求1所述的消防设备应急电源，其特征在于，所述应急电源还包含一蓄电池检测管理单元，所述蓄电池检测管理单元对蓄电池组进行充电、温度补偿和定期均充活化维护。
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