CN207283251U - 一种应用于低压微电网系统的开关 - Google Patents

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Abstract

一种应用于低压微电网系统的开关，由2台断路器及1套控制器组成。第一断路器的一端连接于微网母线，另一端连接储能变流器(PCS)的负载侧，作为主开关(3)。第二断路器的一端连接于电网母线，另一端连接储能变流器(PCS)的电网侧，作为旁路开关(2)。2台断路器采用通讯线与控制器连接；储能变流器(PCS)负载侧的输出作为常用电源，电网电源作为备用电源。控制器通过采集微网母线及电网母线的电压电流信号，判断2台断路器是否需要动作，并将动作信号通过通讯线传递至2台断路器，实现对常用电源回路及备用电源回路的监控。

Description

一种应用于低压微电网系统的开关
技术领域
本实用新型涉及一种应用于低压微电网系统的开关。
背景技术
微电网是规模较小的分散的独立系统，能够实现自我控制、保护和管理，微电网既可并网运行，也可在电网发生故障时孤立运行，它是将分布式电源、储能装置、能量装换装置、相关负荷和监控、保护装置汇集而成的小型发配电系统。
微电网并网柜是微电网系统与大电网系统连接的核心设备，并网柜内保护电器、操作电器之间能否有效配合、能否能够有效地防止误操作，避免不同电源并列运行及转换时间对微电网供电可靠性具有很大的影响。
图1所示为传统微电网电气系统，当电网正常时，电网作为电压源，分布式光伏发电系统作为电流源，通过并网开关1、储能变流器(PCS)及主开关3为微电网负荷供电，同时对储能蓄电池组充电；当电网发生故障时，切断并网开关1，由储能系统作为电压源，分布式光伏发电系统作为电流源，为微电网负荷供电，多余电量为蓄电池充电。当分布式发电系统停机时，由蓄电池为微电网负荷供电，当蓄电池电量耗尽时，停止为负荷供电。
低压微电网系统通常设置断路器作为旁路开关2，以保证储能系统故障或正常维护检修时，通过旁路开关2对用电负荷供电，其操作顺序为：断开主开关3，断开并网开关1，闭合旁路开关2，完成微电网由旁路供电；当储能系统检修完成后，断开旁路开关2，PCS离网启动，闭合主开关3，闭合并网开关1，完成微电网系统启动过程。此种方案下，旁路开关2与主开关3之间无任何电气或机械连锁，容易发生误操作，造成电网与储能系统并列运行；转换操作过程复杂，转换时间也容易受到操作者水平的影响；能量管理系统(EMS)对这两台断路器不具备远程遥控及监测功能，严重影响了微电网的供电可靠性。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服传统微电网在进行旁路切换时操作复杂、误操作后不同电源并列运行造成电池损坏等缺陷，提出一种应用于低压微电网系统的转换开关，本开关能够防止误操作造成不同电源并列运行，切换时间可控，操作简便。
本实用新型采用自动转换开关替代传统微电网并网柜内的旁路开关与主开关。
本实用新型采用的自动转换开关由2台断路器及1套控制器组成。第一断路器的一端连接于微网母线，第一断路器的另一端连接储能变流器(PCS)的负载侧，作为主开关。第二断路器的一端连接于电网母线，第二断路器的另一端连接储能变流器(PCS)的电网侧，作为旁路开关。
主开关、旁路开关和控制器共同构成应用于低压微电网系统的开关。
储能变流器(PCS)负载侧输出作为常用电源，电网电源作为备用电源。
2台断路器分别采用通讯线与控制器连接，2台断路器为微电网接入点的保护及操作器件。控制器用于监测供电电源电流信号、电压信号及2台断路器的开关状态。控制器采集微网母线及电网母线的电压电流信号，并在控制器内部进行逻辑判断，控制2台断路器的投切。
断路器根据回路计算电流选择微型断路器、塑壳断路器及框架式断路器，控制器选择D型控制器。
储能变流器(PCS)电网侧和电网母线之间设有并网开关。
当电网正常时，储能系统无故障情况下，旁路开关断开，并网开关和主开关均闭合，微网母线电压与电网母线电压相同，用电负荷由微网母线供电；储能系统故障情况下，自动转换开关控制器发出控制指令，使断路器转换到电网母线，通过旁路开关为用电负荷供电。
当电网故障时，主开关闭合，并网开关和旁路开关均断开，储能系统通过主开关为微网母线供电，用电负荷通过微网母线供电。
所述的控制器通过储能变流器(PCS)采集微网母线及电网母线的电压、电流信号、断路器状态等信息，通过控制器的通讯端口，将信息上传至微网控制器，由微网控制器将信息上传至能量管理系统(EMS)，提高系统的可靠性。
本实用新型采用的自动转换开关在电网正常情况下自投自复的转换逻辑如下：储能系统正常状态下低压微电网系统由微网母线供电，当储能系统发生故障时，维昂母线延时切除，延时时间为T1；储能系统切除后，电网母线延时投入，延时时间为T2；当储能系统恢复正常后，电网母线延时切除，延时时间为T3；电网母线切除后，微网母线延时投入，延时时间为T4，低压微电网系统改由微网母线供电。
本实用新型的自动转换开关采用施耐德WATSN CB级自动转换开关，控制器选择D型控制器。
本实用新型的效果：
1、旁路开关与主开关转换由控制器控制，旁路开关与主开关不会同时闭合，防止运行维护人员误操作，防止两组电源并列运行；
2、断路器断开及闭合延时时间可根据具体情况进行调整，0～255s可调，自动转换开关转换时间不受运行维护人员水平的影响；
3、当电网或储能系统发生故障时，由于系统处于自动控制状态，能对故障进行及时响应，提高微电网供电可靠性。
4、控制器与能量管理系统(EMS)通信，实现能量管理系统(EMS)对接入点断路器状态监控，提高微电网的自动化水平。
附图说明
图1为传统微电网电气系统结构图；
图2为本实用新型的微电网电气系统结构图；
图3为本实用新型采用的自动转换开关工作原理图；
图4为本实用新型采用的自动转换开关自投自复状态转换逻辑图；
图5为应用于低压微电网自动转换开关自投自复状态转换逻辑图；
图6为本实用新型采用的自动转换开关与能量管理系统工作原理图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施方式进一步说明本实用新型。
如图2所示，本实用新型的微电网主接线采用单母线接线，光伏发电系统、储能系统及负荷分别与微网母线相连，通过单点与大电网相连。低压微电网系统并网运行时，通过并网开关1、储能变流器PCS及主开关3与电网母线连接，电网母线作为电压源，光伏发电系统及储能系统作为电流源，微电网系统内部实现一定的电力电量平衡，不足部分由电网母线补充。微电网系统离网运行时，储能系统作为电压源，光伏发电系统作为电流源，以最大功率发电，为负荷电，多余部分为储能蓄电池充电，当光伏发电系统不满足负荷要求时，储能蓄电池放电，当储能蓄电池储存电量不满足负荷要求时，低压微电网系统停止运行。
如图3所示，本实用新型采用自动转换开关代替传统低压微电网系统的旁路开关2与主开关3。所述的自动转换开关由2台断路器及1台控制器组成。第一断路器的一端连接于微网母线，另一端连接储能变流器(PCS)的负载侧，作为主开关3。第二台断路器的一端连接于电网母线，另一端连接储能变流器(PCS)的电网侧，作为旁路开关2。
主开关3、旁路开关2和控制器共同构成应用于低压微电网系统的开关。
储能变流器(PCS)电网侧和电网母线之间设有并网开关。
储能变流器(PCS)的负载侧输出作为常用电源，电网电源作为备用电源。
2台断路器分别采用通讯线与控制器连接，2台断路器为微电网接入点的保护及操作器件。控制器用于监测供电电源电流信号、电压信号及2台断路器的开关状态，通过采集微网母线及电网母线的电压电流信号，并在控制器内部进行逻辑判断，判断2台断路器是否需要动作，并将动作信号通过通讯线传递至2台断路器，实现对常用电源回路及备用电源回路的监控；同时控制器通过专用屏蔽电缆将常用回路及备用回路电流、电压及断路器状态信息上传至能量管理系统(EMS)。
如图2所示，当PCS或储能电池系统故障或需要检修时，所述的自动转换开关自动动作，防止发生误操作，防止微电网不同电源并列运行。
应用于微电网的自动转换开关自投自复状态转换逻辑图如图5所示，转换过程如下：
电网正常时，低压微电网系统并网运行，并网开关1及主开关3闭合，旁路开关2断开，微网母线与电网母线通过并网开关1及主开关3相连，电压相等，由微网母线为负荷供电；
当储能系统正常维护或发生故障需要检修时，主开关3断开，断开延时0～255s可调，主开关3断开后，旁路开关2延时闭合，主开关3与旁路开关2转换完成后，就地/远程将并网开关1断开，此时，PCS与储能蓄电池组由直流断路器进行隔离，负荷通过旁路开关2由电网母线供电，保证负荷在PCS及储能蓄电池组检修期间供电连续性。
当PCS或储能蓄电池系统维护或检修完成后，旁路开关2断开，断开延时0～255s可调，主开关3闭合，主开关3与旁路开关2转换完成后，就地/远程将并网开关1闭合，此时负荷通过并网开关1、PCS及主开关3由电网母线供电。
所述的自动转换开关与能量管理系统EMS工作原理如图6所示：
本实用新型分别采集微网母线及电网母线的电流信号、电压信号及开关状态，电流信号及电压信号通过RS485通信端口采用屏蔽双绞线与能量管理系统相连；开关状态信号采用信号线通过24V开关电源引至微网控制器，微网控制器进行信号采集处理，通过RS485通信端口采用屏蔽双绞线与能量管理系统相连，实现能量管理系统对转换开关状态监测与控制，同时能量管理系统作为控制器的后备保护。

Claims (3)

1.一种应用于低压微电网系统的开关，其特征在于：所述的开关由2台断路器及1套控制器组成；第一断路器的一端连接于微网母线，第一断路器的另一端连接储能变流器(PCS)的负载侧，作为主开关(3)；第二断路器的一端连接于电网母线，第二断路器的另一端连接储能变流器(PCS)的电网侧，作为旁路开关(2)；2台断路器分别采用通讯线与控制器连接。
2.如权利要求1所述的应用于低压微电网系统的开关，其特征在于：所述的储能变流器(PCS)负载侧的输出作为常用电源，电网电源作为备用电源。
3.如权利要求1或2所述的应用于低压微电网系统的开关，其特征在于：所述的控制器通过采集微网母线及电网母线的电压电流信号，判断2台断路器是否需要动作，并将动作信号通过通讯线传递至2台断路器，实现对常用电源回路及备用电源回路的监控；同时，控制器将常用回路及备用回路电流、电压及断路器状态信息上传至能量管理系统(EMS)。
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CN112829587A (zh) * 2019-11-25 2021-05-25 上海汽车变速器有限公司 用于低压电故障时的电机控制器主动放电系统
EP3852230A4 (en) * 2018-09-13 2022-05-18 LS Electric Co., Ltd. POWER SUPPLY DEVICE AND POWER SUPPLY SYSTEM

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