CN213213093U - 一种逆功率保护装置、系统和换电站 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种逆功率保护装置、系统和换电站，逆功率保护装置设于市电电源与双向逆变装置之间，逆功率保护装置分别与市电电源和双向逆变装置连接；逆功率保护装置包括第一保护模块和断路器；第一保护模块包括第一互感器、第一开关和保护继电器；第一互感器与市电电源连接；第一开关的第一端与第一互感器连接，第一开关的第二端与保护继电器的线圈端连接；保护继电器的负载端与断路器连接；保护继电器的负载端位于断路器与市电电源之间。通过切断逆功率保护装置中的断路器，可以实现逆功率保护功能，如此，可以有效降低换电站逆向电量输送到国家电网的风险。

Description

一种逆功率保护装置、系统和换电站

技术领域

本申请涉及电力系统技术领域，特别涉及一种逆功率保护装置、系统和换电站。

背景技术

随着国家对换电电动车发展的政策扶持，电动汽车换电站越来越成为未来发展的重要方向。

换电站一般包含电动车换电系统、电池包充电系统、控制系统及监控消防系统。电池包充电系统将从国家电网获取的交流电源，转换为直流电源，再用于向电池包充电，而电池包充电系统具有双向逆变功能，即能够将直流电转换为交流电，当充电系统为电池包逆向放电时，充电机系统就是一个电源，这时就有将换电站逆向电量输送到国家电网的风险。

发明内容

本申请实施例提供了一种逆功率保护装置、系统和换电站，可以降低换电站逆向电量输送到国家电网的风险。

一方面，本申请实施例提供了一种逆功率保护装置，逆功率保护装置设于市电电源与双向逆变装置之间，逆功率保护装置分别与市电电源和双向逆变装置连接；逆功率保护装置包括第一保护模块和断路器；第一保护模块包括第一互感器、第一开关和保护继电器；

第一互感器与市电电源连接；

第一开关的第一端与第一互感器连接，第一开关的第二端与保护继电器的线圈端连接；

保护继电器的负载端与断路器连接；保护继电器的负载端位于断路器与市电电源之间。

可选的，逆功率保护装置还包括第二保护模块，第二保护模块包括第二开关和脱扣触发继电器；

第二开关的第一端与市电电源连接，第二开关的第二端与脱扣触发继电器的线圈端连接；

脱扣触发继电器的第一负载端位于断路器与市电电源之间，脱扣触发继电器的第一负载端分别与市电电源和断路器连接。

可选的，第二保护模块还包括第三开关和合闸触发继电器；第三开关的第一端与市电电源连接，第三开关的第二端与合闸触发继电器的线圈端连接；合闸触发继电器的第一负载端位于断路器与市电电源之间，合闸触发继电器的第一负载端分别与市电电源和断路器连接。

可选的，脱扣触发继电器的第二负载端位于断路器与合闸触发继电器的线圈端之间，脱扣触发继电器的第二负载端分别与合闸触发继电器的线圈端和断路器连接；合闸触发继电器的第二负载端位于断路器与脱扣触发继电器的线圈端之间，合闸触发继电器的第二负载端分别与脱扣触发继电器的线圈端和断路器连接。

可选的，第一保护模块还包括通讯模块，通讯模块用于发送断路器的状态信息、第一互感器的状态信息、第一开关的状态信息和保护继电器的状态信息。

可选的，逆功率保护装置还包括逆功率保护信息上传模块；逆功率保护信息上传模块包括第一继电器和第二继电器；第一继电器的线圈端与第一开关的第二端连接，第一继电器的负载端与第二继电器的线圈端连接；第二继电器的第一负载端与双向逆变装置连接，第二继电器的第二负载端与断路器连接。

可选的，逆功率保护装置还包括电表、第二互感器和第三互感器；电表分别与第二互感器和第三互感器连接；第二互感器与双向逆变装置连接；第三互感器与非双向逆变装置连接。

可选的，逆功率保护装置还包括第四开关；第四开关位于第一开关与第二开关之间；第四开关的第一端与第一开关连接，第四开关的第二端与双向逆变装置连接，第四开关的第三端与第二开关连接。

另一方面，本申请实施例提供了一种逆功率保护系统，包括双向逆变充电机、市电电源接入装置和上述的逆功率保护装置。

另一方面，本申请实施例提供了一种换电站，包括上述的逆功率保护装置。

本申请实施例提供的一种逆功率保护装置、系统和换电站具有如下有益效果：

逆功率保护装置设于市电电源与双向逆变装置之间，逆功率保护装置分别与市电电源和双向逆变装置连接；逆功率保护装置包括第一保护模块和断路器；第一保护模块包括第一互感器、第一开关和保护继电器；第一互感器与市电电源连接；第一开关的第一端与第一互感器连接，第一开关的第二端与保护继电器的线圈端连接；保护继电器的负载端与断路器连接；保护继电器的负载端位于断路器与市电电源之间。通过切断逆功率保护装置中的断路器2，可以实现逆功率保护功能，如此，可以有效降低换电站逆向电量输送到国家电网的风险。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例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是本申请实施例提供的一种逆功率保护装置的结构示意图；

图2是本申请实施例提供的一种逆功率保护装置的电路结构图；

图3是本申请实施例提供的一种应用场景的示意图；

以下对附图作补充说明：

1-第一保护模块；11-第一互感器；12-第一开关；13-保护继电器；131-保护继电器的线圈端；132-保护继电器的负载端；

2-断路器；

31-第二开关；32-脱扣触发继电器；321-脱扣触发继电器的线圈端；322-脱扣触发继电器的第一负载端；323-脱扣触发继电器的第二负载端；

33-第三开关；34-合闸触发继电器；341-合闸触发继电器的线圈端；342-合闸触发继电器的第一负载端；343-合闸触发继电器的第二负载端；

41-第一继电器；411-第一继电器的线圈端；412-第一继电器的负载端；

42-第二继电器；421-第二继电器的线圈端；422-第二继电器的第一负载端；423-第二继电器的第二负载端；

5-第四开关。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

需要说明的是，本申请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，以便这里描述的本申请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。

换电站的电池包充电系统是一种双向逆变装置，具有双向逆变功能。为了解决目前换电站的电池包充电系统为电池包逆向放电时，存在将换电站逆向电量输送到国家电网的风险。

基于此，本申请实施例提供了一种逆功率保护装置，请参阅图1，图1是本申请实施例提供的一种逆功率保护装置的结构示意图，该逆功率保护装置设于市电电源与双向逆变装置之间，且分别与市电电源和双向逆变装置连接；逆功率保护装置包括第一保护模块1和断路器2；第一保护模块包括第一互感器11、第一开关12和保护继电器13；

第一互感器11与市电电源连接；

第一开关12的第一端与第一互感器11连接，第一开关12的第二端与保护继电器13的线圈端131连接；

保护继电器13的负载端132与断路器2连接；保护继电器13的负载端132位于断路器2与市电电源之间。

本申请实施例中，逆功率保护装置设于市电电源与双向逆变装置之间，通过切断逆功率保护装置中的断路器2，来实现逆功率保护功能，如此，可以有效降低换电站逆向电量输送到国家电网的风险。

一种可选的实施方式中，请参阅图2，图2是本申请实施例提供的一种逆功率保护装置的电路结构图，下面基于该电路结构图说明逆功率保护装置的结构及其逆功率保护实现方式。

如图2所示，第一互感器11可以是交流互感器，用于检测线路上是否存在逆向电流；

第一开关12可以是自复位开关，第一开关12的第一端与第一互感器11连接，并连接至市电电源的线路上，第一开关12的第二端与保护继电器13的线圈端131连接；当第一互感器11检测到的逆向电流超过设定安全阀值(根据实际情况设定)时，则第一开关12断开；

断路器2可以是框架断路器2，保护继电器13的负载端132位于断路器2与市电电源之间，保护继电器13的负载端132与断路器2连接；当第一开关12断开时，线圈端131断开，负载端132吸合(此时断路器2内部的空开状态触点PK2处于吸合状态)；

根据框架断路器2的工作原理，当负载端132吸合，则与负载端132连接的分励脱扣线圈端通电，开始执行脱扣动作，使框架断路器2整体分闸断开，从而可以实现逆功率保护功能。

通过上述可选的实施方式，逆功率保护装置可以通过自动切断断路器2来实现逆功率保护。

此外，逆功率保护装置还可以通过手动切断断路器2来实现逆功率保护。

一种可选的实施方式中，逆功率保护装置还包括第二保护模块，如图2所示，第二保护模块包括第二开关31、脱扣触发继电器32、第三开关33和合闸触发继电器34；

第二开关31为分闸旋钮，用于控制断路器2执行分闸动作；第二开关31的第一端与市电电源连接，第二开关31的第二端与脱扣触发继电器32的线圈端321连接；脱扣触发继电器32的第一负载端322位于断路器2与市电电源之间，脱扣触发继电器32的第一负载端322分别与市电电源和断路器2连接；

第三开关33为合闸旋钮，用于控制断路器2执行合闸动作；第三开关33的第一端与市电电源连接，第三开关33的第二端与合闸触发继电器34的线圈端341连接；合闸触发继电器34的第一负载端342位于断路器2与市电电源之间，合闸触发继电器34的第一负载端342分别与市电电源和断路器2连接；

脱扣触发继电器32的第二负载端323位于断路器2与合闸触发继电器34的线圈端341之间，脱扣触发继电器32的第二负载端323分别与合闸触发继电器34的线圈端341和断路器2连接；合闸触发继电器34的第二负载端343位于断路器2与脱扣触发继电器32的线圈端321之间，合闸触发继电器34的第二负载端343分别与脱扣触发继电器32的线圈端321和断路器2连接；

当需要手动切换断路器2时，手动旋动第二开关31，则线圈端321通电，第一负载端322吸合，根据框架断路器2的工作原理，当第一负载端322吸合，第二负载端323断开，则与第一负载端322连接的分励脱扣线圈端通电，开始执行脱扣动作，框架断路器2整体分闸断开，如此，通过手动切换断路器2实现了逆功率保护功能；

当需要市电电源供电时，手动旋动第三开关33，则线圈端341通电，第一负载端342吸合(此时断路器2内部的空开状态触点PK1处于吸合状态)，第二负载端343断开，据框架断路器2的工作原理，当第一负载端342吸合，则与第一负载端342连接的空开合闸电磁铁通电，开始执行合闸动作，断路器2整车合闸通电，使市电电源可以继续向换电站供电。

一种可选的实施方式中，第一保护模块还包括通讯模块，通讯模块用于发送断路器2的状态信息、第一互感器11的状态信息、第一开关12的状态信息和保护继电器13的状态信息。具体的，通讯模块通过485通信，将断路器2的状态信息、第一互感器11的状态信息、第一开关12的状态信息和保护继电器13的状态信息发送至换电站控制系统。如此，可以对逆功率保护装置实现远程控制。

另一种可选的实施方式中，逆功率保护装置还可以包括逆功率保护信息上传模块；如图2所示，逆功率保护信息上传模块包括第一继电器41和第二继电器42；

第一继电器41的线圈端411与第一开关12的第二端连接，第一继电器41的负载端412与第二继电器42的线圈端421连接；第二继电器42的第一负载端422与双向逆变装置连接，第二继电器42的第二负载端423与断路器2连接；

当第一开关12断开时，则线圈端411断电，负载端412吸合，继而线圈端421通电，第一负载端422断开，第二负载端423吸合，此时，双向逆变装置连接可以接收到逆功率保护装置执行保护动作的信号。

第一继电器41和第二继电器42的作用是，考虑到当通讯模块发生通信故障时，通过上述第一继电器41和第二继电器42的硬件连接方式，也可以将断路器2的状态信息、第一互感器11的状态信息、第一开关12的状态信息和保护继电器13的状态信息发送至换电站控制系统，从而实现对逆功率保护装置的远程控制。

一种可选的实施方式中，逆功率保护装置还包括第四开关5；第四开关5位于第一开关12与第二开关31之间；第四开关5的第一端与第一开关12连接，第四开关5的第二端与双向逆变装置连接，第四开关5的第三端与第二开关31连接；第四开关5用于实现对逆功率保护装置的远程控制，即，将第四开关5旋至远程控制档位，此时可以通过双向逆变装置控制断路器2分闸或合闸。

具体的，基于上述可选的实施方式，双向逆变装置通过485通讯与换电站控制系统连接，从而可以获得断路器2的分合闸状态信息，判断框架断路器的状态，然后通过手动或自动控制安装在双向逆变装置上的远程分闸旋钮、远程合闸旋钮的接通，来控制断路器2的分闸、合闸。

一种可选的实施方式中，逆功率保护装置还包括电表、第二互感器和第三互感器；电表分别与第二互感器和第三互感器连接；第二互感器与双向逆变装置连接；第三互感器与非双向逆变装置连接；

电表用于采集非双向逆变装置用电电流，以及双向逆变装置用电电流；当双向逆变装置用电电流接近非双向逆变装置用电电流时，或者，当双向逆变装置用电电流超过设定阈值时，基于上述手动切断断路器2的实施例中的结构，手动旋动第二开关31，来实现逆功率保护功能。

下面结合换电站的应用场景，说明逆功率保护装置的安装位置。如图3所示，逆功率保护装置分散设置于地下室电柜、换电站旁进线柜和双向逆变充电机；其中，地下室电柜，用于提供换电站电源，地下室电柜设有逆功率保护单元，逆功率保护单元内设有自复位开关SW1(第一开关12)、逆功率保护动作1继电器KA3(保护继电器13)、框架断路器(断路器2)、合闸触发继电器KA5(合闸触发继电器34)、脱扣触发继电器KA4(脱扣触发继电器32)，交流互感器(第一互感器11)与逆功率保护单元的42-47端口连接；换电站旁进线柜，用于为换电站各个系统提供电源，换电站旁进线柜设有本地/远程开关SW2(第四开关5)、分闸旋钮开关SW3(第二开关31)、合闸旋钮开关SW4(第三开关33)、逆功率保护动作2继电器KA1(第一继电器41)、逆功率保护单元动作信号继电器KA2(第二继电器42)、四象限电表、交流互感器；双向逆变充电机，即双向逆变装置，是产生逆功率的来源，设有远程分闸旋钮SW6、远程合闸旋钮SW5、控制器等元器件。

本申请实施例还提供了一种逆功率保护系统，包括双向逆变充电机、市电电源接入装置和上述实施例中的逆功率保护装置。

可选的，如图3所示，逆功率保护系统包括双向逆变充电机系统、地下室电柜和换电站旁进线柜。

本申请实施例还提供了一种换电站，包括上述实施例中的逆功率保护装置。

本申请实施例中的逆功率保护系统、换电站与方法实施例基于同样的申请构思。

综上，本申请实施例提供的一种逆功率保护装置、系统和换电站，可以实现逆功率保护功能、合闸上电功能、远程控制功能和逆功率保护单元执行动作信息上报功能，不仅可以有效防止换电站逆向电量输送到国家电网，还通过增加辅助控制回路、远程控制功能，可以提高控制的便利性。

以上所述仅为本申请的较佳实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种逆功率保护装置，其特征在于，所述逆功率保护装置设于市电电源与双向逆变装置之间，所述逆功率保护装置分别与所述市电电源和所述双向逆变装置连接；所述逆功率保护装置包括第一保护模块(1)和断路器(2)；所述第一保护模块包括第一互感器(11)、第一开关(12)和保护继电器(13)；

所述第一互感器(11)与所述市电电源连接；

所述第一开关(12)的第一端与所述第一互感器(11)连接，所述第一开关(12)的第二端与所述保护继电器(13)的线圈端(131)连接；

所述保护继电器(13)的负载端(132)与所述断路器(2)连接；所述保护继电器(13)的负载端(132)位于所述断路器(2)与所述市电电源之间。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括第二保护模块，所述第二保护模块包括第二开关(31)和脱扣触发继电器(32)；

所述第二开关(31)的第一端与所述市电电源连接，所述第二开关(31)的第二端与所述脱扣触发继电器(32)的线圈端(321)连接；

所述脱扣触发继电器(32)的第一负载端(322)位于所述断路器(2)与所述市电电源之间，所述脱扣触发继电器(32)的第一负载端(322)分别与所述市电电源和所述断路器(2)连接。

3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第二保护模块还包括第三开关(33)和合闸触发继电器(34)；

所述第三开关(33)的第一端与所述市电电源连接，所述第三开关(33)的第二端与所述合闸触发继电器(34)的线圈端(341)连接；

所述合闸触发继电器(34)的第一负载端(342)位于所述断路器(2)与所述市电电源之间，所述合闸触发继电器(34)的第一负载端(342)分别与所述市电电源和所述断路器(2)连接。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述脱扣触发继电器(32)的第二负载端(323)位于所述断路器(2)与所述合闸触发继电器(34)的线圈端(341)之间，所述脱扣触发继电器(32)的第二负载端(323)分别与所述合闸触发继电器(34)的线圈端(341)和所述断路器(2)连接；

所述合闸触发继电器(34)的第二负载端(343)位于所述断路器(2)与所述脱扣触发继电器(32)的线圈端(321)之间，所述合闸触发继电器(34)的第二负载端(343)分别与所述脱扣触发继电器(32)的线圈端(321)和所述断路器(2)连接。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一保护模块还包括通讯模块，所述通讯模块用于发送所述断路器(2)的状态信息、所述第一互感器(11)的状态信息、所述第一开关(12)的状态信息和所述保护继电器(13)的状态信息。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括逆功率保护信息上传模块；所述逆功率保护信息上传模块包括第一继电器(41)和第二继电器(42)；

所述第一继电器(41)的线圈端(411)与所述第一开关(12)的第二端连接，所述第一继电器(41)的负载端(412)与所述第二继电器(42)的线圈端(421)连接；

所述第二继电器(42)的第一负载端(422)与所述双向逆变装置连接，所述第二继电器(42)的第二负载端(423)与所述断路器(2)连接。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括电表、第二互感器和第三互感器；所述电表分别与所述第二互感器和所述第三互感器连接；

所述第二互感器与所述双向逆变装置连接；

所述第三互感器与非双向逆变装置连接。

8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，还包括第四开关(5)；所述第四开关(5)位于所述第一开关(12)与所述第二开关(31)之间；

所述第四开关(5)的第一端与所述第一开关(12)连接，所述第四开关(5)的第二端与所述双向逆变装置连接，所述第四开关(5)的第三端与所述第二开关(31)连接。

9.一种逆功率保护系统，其特征在于，包括双向逆变充电机、市电电源接入装置和权利要求1-8任一项所述的逆功率保护装置。

10.一种换电站，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的逆功率保护装置。

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