CN215267657U - 地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，该系统包括：第一电能质量治理单元和第二电能质量治理单元，第一电能质量治理单元和第二电能质量治理单元的输入端分别对应与第一低压母线和第二低压母线连接，第一电能质量治理单元和第二电能质量治理单元的输出端分别对应与地铁电动扶梯的第一供电母线和第二供电母线连接；电池储能单元，分别通过第一开关和第二开关对应与第一电能质量治理单元和第二电能质量治理单元连接；主控单元，分别与第一开关、第二开关连接，该系统可以提高外网供电电压的电能质量，提高电动扶梯运行的安全可靠性及连续性，从而减少电动扶梯停梯事故。

Description

地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统

技术领域

本实用新型涉及供电设备技术领域，尤其是涉及一种地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统。

背景技术

随着国内地铁建设的不断加快，电动扶梯因其输送能力强、使用便捷等特点，在地铁站内被大量投入使用。一方面，国内地铁的客流量较大，对于地铁车站中使用的电动扶梯的技术要求远高于普通商场使用的电动扶梯，对其运行的安全性和可靠性要求更高。另一方面，电动扶梯给人们的出行带来便利的同时，在使用的过程中也存在很多的安全隐患。虽然地铁电压供电系统采用双系统备份供电，在一定程度上提高了供电的可靠性，但是由于地铁电压供电系统无电能质量治理功能及备用储能电源，在大功率系统启动、雷击及短路故障等情况下，地铁供电电压会出现偶发性电压凹陷（即电压暂降）的情况，导致电动扶梯停梯，给人们的生命带来安全隐患，且电动扶梯停梯后，需人工手动复位，对地铁运营造成了一定的影响。

根据国家标准GB/T 30137-2013《电能质量电压暂降与短时中断》和国际电气与电子工程师协会IEEE标准的定义，电压暂降为电力系统中某点工频电压有效值突然降低至额定电压的10%～90%，并在短暂持续10ms～1min后恢复正常的现象；电压暂升为电力系统中某点工频电压有效值突然升高至额定电压的110%～180%，并在短暂持续10ms～1min后恢复正常的现象；电压中断为电力系统中某点工频电压有效值突然降低至额定电压的10%以下，并在短暂持续10ms～1min甚至更长时间后恢复正常的现象，以上电能质量问题可能造成电动扶梯运行骤停，从而导致乘客伤亡的安全事故。

目前，用于解决地铁电动扶梯电压暂降治理等问题的技术路线包括：

（1）电动扶梯主供电回路配置大功率UPS（Uninterruptible Power Supply）不间断电源系统，从主供电回路集中解决各电动扶梯电压暂降及电压中断的问题，UPS不间断电源系统采用铅酸蓄电池作为储能部件。

（2）固态切换开关利用大功率电力电子技术和基于微处理器、光纤通信和数字信号处理的测控技术实现负载的不间断供电，并应用于两路完全独立的供电回路中。当出现电能质量或断电事件时，毫秒级快速切换至另一路供电回路，从而屏蔽出现电能质量事件的供电回路。

（3）串联于电源和负荷之间的电压型电力电子补偿装置，用于快速补偿系统电压暂降，对供电回路电压进行补偿。

（4）电动扶梯主供电回路配置并联型动态电压恢复装置，从主供电回路集中解决各电动扶梯电压暂降问题，一般采用超级电容作为储能部件。

（5）电动扶梯控制回路配置并联型动态电压恢复装置，对其控制回路及抱闸电机等进行电压暂降治理。

上述技术路线，存在以下不足：

（1）由于在电动扶梯主供电回路部署的UPS及铅酸蓄电池对功率要求较高，且电动扶梯的启动方式包括变频启动和直接启动，启动瞬间的启动电流高，电池的容量配置必须冗余，造成浪费。另外，铅酸蓄电池频繁动作解决电压暂降问题，会影响其使用寿命及安全性。

（2）固态切换开关方案无电压暂降治理功能。

（3）串联型动态电压恢复装置对电压暂降补偿范围有限。

（4）超级电容作为储能部件，其常规配置时间为2-3秒，补偿时间短，无法解决连续电压暂降、电压暂升或断电问题，如果通过并联超级电容的方式增加备用时间，成本较高且占地面积较大。

（5）补偿深度低，补偿时间短，可解决大部分的电压暂降，但无法从根本上解决电压暂降及断电对电动扶梯造成的影响。另外，超级电容含有腈基等物质，不适合在地铁地下配电室中使用。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型的目的在于提出一种地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统。

一方面，本实用新型提出的一种地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，包括：

第一电能质量治理单元和第二电能质量治理单元，所述第一电能质量治理单元和所述第二电能质量治理单元的输入端分别对应与第一低压母线和第二低压母线连接，所述第一电能质量治理单元和所述第二电能质量治理单元的输出端分别对应与地铁电动扶梯的第一供电母线和第二供电母线连接；

电池储能单元，分别通过第一开关和第二开关对应与所述第一电能质量治理单元和所述第二电能质量治理单元连接；

主控单元，分别与所述第一开关、所述第二开关连接，用于控制所述第一开关和所述第二开关的通断，从而控制所述第一电能质量治理单元、所述第二电能质量治理单元和所述电池储能单元充电或放电。

另外，根据本实用新型实施例的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述第一电能质量治理单元，包括：

第一飞轮储能单元，所述第一飞轮储能单元的输出端通过第三开关与所述第一开关连接；

第一DC/AC双向逆变器，所述第一DC/AC双向逆变器的输入端连接于所述第三开关与所述第一开关之间；

第一可控硅开关，所述第一可控硅开关的输入端通过第四开关连接所述第一低压母线，所述第一可控硅开关的输出端通过第五开关与所述第一供电母线连接；

第一功率变压器，所述第一功率变压器的输入端连接所述第一DC/AC双向逆变器的输出端，所述第一功率变压器的输出端连接于所述第一可控硅开关的输出端和所述第五开关之间；

第六开关，所述第六开关的一端连接于所述第一可控硅开关和所述第四开关之间，所述第六开关的另一端连接于所述第一可控硅开关和所述第五开关之间；

第七开关，所述第七开关的一端连接于所述第一低压母线和所述第四开关之间，所述第七开关的另一端连接于所述第一供电母线和所述第五开关之间。

进一步地，所述第一飞轮储能单元，包括：

第一飞轮储能本体，所述第一飞轮储能本体的输入端连接所述主控单元；

第一电动机，所述第一电动机的输入端连接所述第一飞轮储能本体的输出端；

第一AC/DC双向功率变换器，所述第一AC/DC双向功率变换器的输入端连接所述第一电动机的输出端，所述第一AC/DC双向功率变换器的输出端通过所述第三开关连接于所述第一DC/AC双向逆变器和所述第一开关之间。

进一步地，所述第二电能质量治理单元，包括：

第二飞轮储能单元，所述第二飞轮储能单元的输出端通过第八开关与所述第二开关连接；

第二DC/AC双向逆变器，所述第二DC/AC双向逆变器的输入端连接于所述第八开关与所述第二开关之间；

第二可控硅开关，所述第二可控硅开关的输入端通过第九开关连接所述第二低压母线，所述第二可控硅开关的输出端通过第十开关与所述第二供电母线连接；

第二功率变压器，所述第二功率变压器的输入端连接所述第二DC/AC双向逆变器的输出端，所述第二功率变压器的输出端连接于所述第二可控硅开关的输出端和所述第十开关之间；

第十一开关，所述第十一开关的一端连接于所述第二可控硅开关和所述第九开关之间，所述第十一开关的另一端连接于所述第二可控硅开关和所述第十开关之间；

第十二开关，所述第十二开关的一端连接于所述第二低压母线和所述第九开关之间，所述第十二开关的另一端连接于所述第二供电母线和所述第十开关之间。

进一步地，所述第二飞轮储能单元，包括：

第二飞轮储能本体，所述第二飞轮储能本体的输入端连接所述主控单元；

第二电动机，所述第二电动机的输入端连接所述第二飞轮储能本体的输出端；

第二AC/DC双向功率变换器，所述第二AC/DC双向功率变换器的输入端连接所述第二电动机的输出端，所述第二AC/DC双向功率变换器的输出端通过所述第八开关连接于所述第二DC/AC双向逆变器和所述第二开关之间。

进一步地，所述第一低压母线和所述第二低压母线之间设有第十三开关，所述第十三开关与所述主控单元连接。

进一步地，所述地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，还包括：

第一降压变压器，所述第一降压变压器的输入端通过第十四开关与第一高压母线连接，所述第一降压变压器的输出端通过第十五开关与所述第一低压母线连接，所述第十五开关与所述主控单元连接。

进一步地，所述地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，还包括：

第二降压变压器，所述第二降压变压器的输入端通过第十六开关与第二高压母线连接，所述第二降压变压器的输出端通过第十七开关与所述第二低压母线连接，所述第十七开关与所述主控单元连接。

进一步地，所述地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，还包括：

第十八开关，所述第十八开关的一端连接所述第一供电母线，所述第十八开关的另一端连接电动扶梯主用电源。

进一步地，所述地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，还包括：

第十九开关，所述第十九开关的一端连接所述第二供电母线，所述第十九开关的另一端连接电动扶梯备用电源。

根据本实用新型实施例的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，该系统基于第一飞轮储能单元和第二飞轮储能单元、电池储能单元及大功率SCR（SiliconControlled Rectifier，可控硅整流器）可控硅开关，即第一可控硅开关和第二可控硅开关构建一种新型供电架构，通过对第一飞轮储能单元、第二飞轮储能单元和电池储能单元的控制逻辑进行协调配合，可以减少电池储能的充放电次数，降低其充放电倍率，延长其使用寿命，同时能够提高外网供电电压的电能质量，提高电动扶梯运行的安全可靠性及连续性，从而减少电动扶梯停梯事故，在紧急情况下可作为备用电源用于应急疏散。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

本实用新型的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是根据本实用新型一个实施例的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，参考附图描述的实施例是示例性的，下面详细描述本实用新型的实施例。

下面参考图1描述根据本实用新型实施例的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统。

图1是根据本实用新型一个实施例的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统的结构示意图。如图1所示，一种地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，包括：第一电能质量治理单元50和第二电能质量治理单元60、电池储能单元80和主控单元100，即电压监测及集中控制器。

其中，第一电能质量治理单元50和第二电能质量治理单元60的输入端分别对应与第一低压母线13和第二低压母线14连接，第一电能质量治理单元50和第二电能质量治理单元60的输出端分别对应与地铁电动扶梯的第一供电母线15和第二供电母线16连接。

电池储能单元80，分别通过第一开关71和第二开关72对应与第一电能质量治理单元50和第二电能质量治理单元60连接。

主控单元100，分别与第一开关71、第二开关72连接，用于控制第一开关71和第二开关72的通断，从而控制第一电能质量治理单元50、第二电能质量治理单元60和电池储能单元80充电或放电。

在本实用新型的一个实施例中，第一电能质量治理单元50，包括：第一飞轮储能单元506、第一DC/AC双向逆变器507、第一可控硅开关505、第一功率变压器508、第六开关503和第七开关504。

其中，第一飞轮储能单元506的输出端通过第三开关509与第一开关71连接。

第一DC/AC双向逆变器507的输入端连接于第三开关509与第一开关71之间。

第一可控硅开关505的输入端通过第四开关501连接第一低压母线13，第一可控硅开关505的输出端通过第五开关502与第一供电母线15连接。

第一功率变压器508的输入端连接第一DC/AC双向逆变器507的输出端，第一功率变压器508的输出端连接于第一可控硅开关505的输出端和第五开关502之间。

第六开关503的一端连接于第一可控硅开关505和第四开关501之间，第六开关503的另一端连接于第一可控硅开关505和第五开关502之间。

第七开关504的一端连接于第一低压母线13和第四开关501之间，第七开关504的另一端连接于第一供电母线15和第五开关502之间。

在本实用新型的一个实施例中，第二电能质量治理单元60，包括：第二飞轮储能单元606、第二DC/AC双向逆变器607、第二可控硅开关605、第二功率变压器608、第十一开关603和第十二开关604。

其中，第二飞轮储能单元606的输出端通过第八开关609与第二开关72连接。

第二DC/AC双向逆变器607的输入端连接于第八开关609与第二开关72之间。

第二可控硅开关605的输入端通过第九开关601连接第二低压母线14，第二可控硅开关605的输出端通过第十开关602与第二供电母线16连接。

第二功率变压器608的输入端连接第二DC/AC双向逆变器607的输出端，第二功率变压器608的输出端连接于第二可控硅开关605的输出端和第十开关602之间。

第十一开关603的一端连接于第二可控硅开关605和第九开关601之间，第十一开关603的另一端连接于第二可控硅开关605和第十开关602之间。

第十二开关604的一端连接于第二低压母线14和第九开关601之间，第十二开关604的另一端连接于第二供电母线16和第十开关602之间。

具体而言，本实用新型实施例的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统提出基于第一飞轮储能单元506和第二飞轮储能单元606、电池储能单元80及大功率SCR可控硅开关，即第一可控硅开关505和第二可控硅开关605构建一种新型供电架构，用于解决地铁电动扶梯的电能质量问题。其中，第一飞轮储能单元506和第二飞轮储能单元606具备短时高功率快速充放电的特性，用于解决电压暂降、电压暂升、连续电压暂降及短时电压中断的问题，电池储能单元80具备能量密度高，可长时间充放电的特性，用于解决长时间断电后的应急供电问题，大功率SCR可控硅开关用于供电回路的切换。本实用新型实施例通过对第一飞轮储能单元506、第二飞轮储能单元606和电池储能单元80的控制逻辑进行协调配合，可以减少电池储能的充放电次数，降低其充放电倍率，延长使用寿命，同时能够提高外网供电电压的电能质量，提高电动扶梯运行的安全可靠性及连续性，从而减少电动扶梯停梯事故，在紧急情况下可作为备用电源用于应急疏散。

在本实用新型的一个实施例中，所述第一飞轮储能单元506，包括：第一飞轮储能本体、第一电动机和第一AC/DC双向功率变换器。

其中，第一飞轮储能本体的输入端连接主控单元100。

第一电动机的输入端连接第一飞轮储能本体的输出端。

第一AC/DC双向功率变换器的输入端连接第一电动机的输出端，第一AC/DC双向功率变换器的输出端通过第三开关509连接于第一DC/AC双向逆变器507和第一开关71之间。

在本实用新型的一个实施例中，所述第二飞轮储能单元606，包括：第二飞轮储能本体、第二电动机和第二AC/DC双向功率变换器。

其中，第二飞轮储能本体的输入端连接主控单元100。

第二电动机的输入端连接第二飞轮储能本体的输出端。

第二AC/DC双向功率变换器的输入端连接第二电动机的输出端，第二AC/DC双向功率变换器的输出端通过第八开关609连接于第二DC/AC双向逆变器607和第二开关72之间。

在本实用新型的一个实施例中，第一低压母线13和第二低压母线14之间设有第十三开关43，第十三开关43与主控单元100连接。

在本实用新型的一个实施例中，地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，还包括：

第一降压变压器31，第一降压变压器31的输入端通过第十四开关21与第一高压母线11连接，第一降压变压器31的输出端通过第十五开关41与第一低压母线13连接，第十五开关41与主控单元100连接。

在本实用新型的一个实施例中，地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，还包括：

第二降压变压器32，第二降压变压器32的输入端通过第十六开关22与第二高压母线12连接，第二降压变压器32的输出端通过第十七开关42与第二低压母线14连接，第十七开关42与主控单元100连接。

在本实用新型的一个实施例中，地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，还包括：

第十八开关91，第十八开关91的一端连接第一供电母线15，所述第十八开关的另一端连接电动扶梯主用电源。

在本实用新型的一个实施例中，地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，还包括：

第十九开关92，第十九开关92的一端连接第二供电母线16，所述第十九开关的另一端连接电动扶梯备用电源。

作为具体的实施例，以下结合图1对具体实施例中地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统的组成部分和结构进行示例性描述。

在本实用新型的一个实施例中，如图1所示，基于第一飞轮储能单元506和第二飞轮储能单元606、电池储能单元80、第一可控硅开关505和第二可控硅开关605的新型供电架构包含：第一高压母线11和第二高压母线12，第一高压母线11和第二高压母线12分别经过第十四开关21和第十六开关22连接至第一降压变压器31和第二降压变压器32，第一降压变压器31和第二降压变压器32分别经第十五开关41和第十七开关42对应连接至第一低压母线13和第二低压母线14，第一低压母线13和第二低压母线14之间设第十三开关43，用于第一低压母线13或第二低压母线14断电后的联络供电。

当第一低压母线13或第二低压母线14断电后，控制第十三开关43合闸为电动扶梯负载供电，断电期间由第一电能质量治理单元50和第二电能质量治理单元60及电池储能单元80相互配合为电动扶梯负载供电，主控单元100远程控制第十五开关41、第十七开关42和第十三开关43的开通和关断及逻辑配合，第十五开关41、第十七开关42和第十三开关43正常运行时处于三合二状态，即无法同时将第十五开关41、第十七开关42和第十三开关43合闸。

第一低压母线13和第二低压母线14分别连接第四开关501的一端和第九开关601的一端，第四开关501的另一端和第九开关601的另一端分别经第一可控硅开关505和第二可控硅开关605对应连接至第五开关502的一端和第十开关602的一端；第六开关503的一端连接于第一可控硅开关505和第四开关501之间，第六开关503的另一端连接于第一可控硅开关505和第五开关502之间；第十一开关603的一端连接于第二可控硅开关605和所述第九开关601之间，第十一开关603的另一端连接于第二可控硅开关605和所述第十开关602之间，用于当第一可控硅开关505和第二可控硅开关605出现故障或失效时，控制第六开关503和第十一开关603闭合后切换至静态旁路供电，将可控硅开关模块直接旁路，从而保障系统的可靠性。

第七开关504的一端连接于第一低压母线13和第四开关501之间，第七开关504的另一端连接于第一供电母线15和第五开关502之间；第十二开关604的一端连接于第二低压母线14和第九开关601之间，第十二开关604的另一端连接于第二供电母线16和第十开关602之间，用于第一电能质量治理单元50和第二电能质量治理单元60检修维护或更换时，运维人员可以就地将第七开关504和第十二开关604闭合，分断第四开关501和第九开关601以及第五开关502和第十开关602，将第一电能质量治理单元50和第二电能质量治理单元60旁路，由市电为负载供电。

第一飞轮储能单元506包括第一飞轮储能本体、第一电动机和第一AC/DC双向功率变换器，第二飞轮储能单元606包括第二飞轮储能本体、第二电动机和第二AC/DC双向功率变换器。第一飞轮储能单元506和第二飞轮储能单元606分别经第三开关509和第八开关609连接至第一DC/AC双向逆变器507和第二DC/AC双向逆变器607，第一DC/AC双向逆变器507和第二DC/AC双向逆变器607的主要作用是将第一飞轮储能单元506和第二飞轮储能单元606输出的直流电转换为三相交流电，提供双向的能量流通，第一DC/AC双向逆变器507和第二DC/AC双向逆变器607分别经第一功率变压器508和第二功率变压器608连接至第一可控硅开关505和第二可控硅开关605的输出端，第一功率变压器508和第二功率变压器608的原边绕组连接方式为三角形接法，副边绕组为星型接法，当发生电能质量事件时，逆变器向变压器原边提供额定有效值电压，变压器副边连接至负载，第一功率变压器508和第二功率变压器608的作用在于隔离逆变侧与电网侧的电气连接，转换三相三线制逆变源为三相四线制输出，使电压范围跨度达到机型类别。

第一DC/AC双向逆变器507的输入端连接于第三开关509与第一开关71之间，第二DC/AC双向逆变器607的输入端连接于第八开关609与第二开关72之间，电池储能单元80，分别通过第一开关71和第二开关72对应与第一电能质量治理单元50和第二电能质量治理单元60连接，第一开关71和第二开关72正常运行时处于二合一状态，即无法同时将第一开关71和第二开关72合闸，第一开关71或第二开关72闭合为电池储能单元80浮充，在发生电能质量事件时配合第一飞轮储能单元506和第二飞轮储能单元606为负载提供能量，由主控单元100远程控制第一开关71和第二开关72的开通和关断，当电池储能单元80检修维护或更换时，将第一开关71和第二开关72分断，第五开关502和第十开关602分别连接至电动扶梯第一供电母线15和第二供电母线16，第一供电母线15和第二供电母线16分别经第十八开关91和第十九开关92连接至电动扶梯负载。

主控单元100用于控制策略下发和储能单元的协调控制及容量分配，负责采集系统的运行数据及运行状态进行分析并上传至监测模块进行显示。主控单元100主要包含监测模块、计算模块、判断模块及控制模块，监测模块用于实时监测市电输入侧和输出侧电压有效值，监测第一可控硅开关505和第二可控硅开关605及电池储能单元80的运行状态等功能，计算模块用于计算市电输入侧电压有效值标准值与实际监测的市电输入侧电压有效值的差值，并计算电压有效值偏差比例，判断模块用于根据电压有效值偏差比例判断发生电能质量事件的类型，控制模块用于根据发生电能质量事件的类型制定相应的控制策略，并对储能单元的充放电进行协调控制。

作为具体的实施例，以下对具体实施例中地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统的工作原理进行示例性描述。

在本实用新型的一个实施例中，当市电输入侧第一低压母线13和第二低压母线14电压有效值在正常范围时，第一可控硅开关505和第二可控硅开关605为导通状态，一方面由市电电压为电动扶梯负载供电，另一方面市电电压经第一DC/AC双向逆变器507和第二DC/AC双向逆变器607为电池储能单元80充电，保持电池储能单元80均处于充满电浮充状态。

当监测到市电输入侧电压有效值超过预设的电动扶梯正常工作电压范围时，控制第一可控硅开关505和第二可控硅开关605由导通状态快速切换至关断状态，切断市电输入侧电压，此时第一DC/AC双向逆变器507和第二DC/AC双向逆变器607工作于电压源模式，作为电源向电动扶梯供电，由电池储能单元80提供能量支撑，避免因电压波动引起电动扶梯停梯。

当监测到市电输入电压有效值恢复到预设的电动扶梯正常工作电压范围时，电池储能单元80停止能量输出，控制SCR可控硅开关由关断状态快速切换至导通状态，电动扶梯的供电由市电提供，同时为电池储能单元80充电至满电状态，并保持待机状态。

第一供电母线15和第二供电母线16在市电输入电压有效值正常时，第一供电母线15和第二供电母线16同时为电动扶梯负载供电，设定第一供电母线15为主用电源，第二供电母线16为备用电源，第一低压母线13和第二低压母线14断电后，断电期间由第一电能质量治理单元50和第二电能质量治理单元60及电池储能单元80相互配合为电动扶梯负载供电，主控单元100控制第十三开关43合闸，为第一低压母线13和第二低压母线14上电动扶梯负载供电，第二供电母线16或第一供电母线15可以承担100%电动扶梯负载供电，当第一供电母线15和第二供电母线16同时发生短时电压中断事件，则由储能单元为电动扶梯负载供电。

为了便于理解，以下对具体实施例中地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统的运行原理进行示例性描述。

在本实用新型的一个实施例中，根据电能质量国家标准，将电压有效值下降至10%-90%Un（Un即电压有效值标准值）判断为电压暂降，将电压有效值下降至10%Un判断为短时电压中断，将电压有效值上升至110%Un判断为电压暂升。

主控单元100实时监测市电输入侧电压有效值，监测频率＜100us，主控单元100将市电输入侧电压有效值标准值与实际监测的市电输入侧电压有效值进行对比判断，不同的电压有效值范围对应不同的电能质量事件。地铁电动扶梯多配置变频器，而变频器的额定工作电压有效值超过±7%即可能发生电能质量事件，不同设备对于电压敏感程度不同，受影响程度不同，设定的电压波动区间仅用于对比分析。

（1）当Un＞110%Un时，判断确定发生电压暂升事件，此时控制SCR可控硅开关断开，切断市电供电回路，飞轮储能单元优先为电动扶梯负载提供能量补偿（飞轮储能单元最大持续提供能量补偿时间与负载实际功率、电压暂升事件持续时间及飞轮储能单元额定存储电量有关，以飞轮储能单元的额定功率和额定能量存储为450kW/1.74kWh计算，单台飞轮储能单元450kW满功率输出状态下可以支撑9.2秒的时间，基本可消除电压暂升或连续电压暂升事件的影响）。

主控单元100持续监测市电输入侧电压有效值是否恢复正常，若是，则控制第一可控硅开关505和第二可控硅开关605导通，恢复市电供电回路，同时市电经第一DC/AC双向逆变器507和第二DC/AC双向逆变器607为电池储能单元80充电至充满电待机状态，待下一次电能质量事件的发生；若否，则主控单元100实时计算第一飞轮储能单元506和第二飞轮储能单元606最大补偿时间，若第一飞轮储能单元506和第二飞轮储能单元606最大补偿时间等于零，市电输入电压有效值尚未恢复正常，则第一飞轮储能单元506和第二飞轮储能单元606退出能量补偿模式，由电池储能单元80提供能量补偿。

若电池储能最大补偿时间等于零，市电输入电压有效值尚未恢复正常，则电池储能单元80退出能量补偿模式，待市电输入电压有效值恢复正常后，导通SCR可控硅开关，恢复市电供电回路，同时市电经DC/AC双向逆变器为储能单元充电至充满电待机状态，待下一次电能质量事件的发生。

若电池储能最大补偿时间大于零，市电输入电压有效值已恢复正常，则导通SCR可控硅开关，恢复市电供电回路，同时市电经DC/AC双向逆变器为储能单元充电至充满电待机状态，待下一次电能质量事件的发生，在电能质量事件发生时，系统的补偿响应时间＜2ms。

（2）当10%≤Un≤90%时，判断确定发生电压暂降事件，控制方法同电压暂升。

（3）当Un＜10%时，判断确定发生短时电压中断事件。若发生单母线短时电压中断，断电期间由第一电能质量治理单元50和第二电能质量治理单元60及电池储能单元80为电动扶梯负载供电，控制十三开关43合闸，为第一低压母线13和第二低压母线14上负载供电。另外，第一低压母线13可以承担全部的电动扶梯负载，主控单元100持续监测市电输入侧电压有效值，若出现电压暂升及电压暂降事件，则执行（1）和（2）的控制流程。

当双母线同时发生短时电压中断事件，则控制第一可控硅开关505和第二可控硅开关605开关断开，切断市电供电回路，第一飞轮储能单元506和第二飞轮储能单元606优先为电动扶梯负载提供能量补偿，主控单元100持续监测市电输入侧电压有效值是否恢复正常。若是，则控制第一可控硅开关505和第二可控硅开关605导通，恢复市电供电回路，同时市电经第一DC/AC双向逆变器507和第二DC/AC双向逆变器607为电池储能单元80充电至充满电待机状态，待下一次电能质量事件的发生；若否，则主控单元100实时计算飞轮储能单元最大补偿时间。

若飞轮储能单元最大补偿时间等于零，市电输入电压有效值尚未恢复正常，则飞轮储能单元退出能量补偿模式，由电池储能单元80提供能量补偿。

若电池储能最大补偿时间等于零，市电输入电压有效值尚未恢复正常，则电池储能单元80退出能量补偿模式，待市电输入电压有效值恢复正常后，导通SCR可控硅开关，恢复市电供电回路，同时市电经DC/AC双向逆变器为储能单元充电至充满电待机状态，待下一次电能质量事件的发生。

若电池储能最大补偿时间大于零，市电输入电压有效值已恢复正常，则导通SCR可控硅开关，恢复市电供电回路，同时市电经DC/AC双向逆变器为储能单元充电至充满电待机状态，待下一次电能质量事件的发生，在电能质量事件发生时，系统的补偿响应时间＜2ms。

根据本实用新型实施例的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，该系统基于第一飞轮储能单元506和第二飞轮储能单元606、电池储能单元80及大功率SCR可控硅开关，即第一可控硅开关505和第二可控硅开关605构建一种新型供电架构，通过对第一飞轮储能单元506、第二飞轮储能单元606和电池储能单元80控制逻辑进行协调配合，可以减少电池储能的充放电次数，降低其充放电倍率，延长使用寿命，同时能够提高外网供电电压的电能质量，提高电动扶梯运行的安全可靠性及连续性，从而减少电动扶梯停梯事故，在紧急情况下可作为备用电源用于应急疏散。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，其特征在于，包括：

第一电能质量治理单元和第二电能质量治理单元，所述第一电能质量治理单元和所述第二电能质量治理单元的输入端分别对应与第一低压母线和第二低压母线连接，所述第一电能质量治理单元和所述第二电能质量治理单元的输出端分别对应与地铁电动扶梯的第一供电母线和第二供电母线连接；

电池储能单元，分别通过第一开关和第二开关对应与所述第一电能质量治理单元和所述第二电能质量治理单元连接；

主控单元，分别与所述第一开关、所述第二开关连接，用于控制所述第一开关和所述第二开关的通断，从而控制所述第一电能质量治理单元、所述第二电能质量治理单元和所述电池储能单元充电或放电。

2.根据权利要求1所述的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，其特征在于，所述第一电能质量治理单元，包括：

第一飞轮储能单元，所述第一飞轮储能单元的输出端通过第三开关与所述第一开关连接；

第一DC/AC双向逆变器，所述第一DC/AC双向逆变器的输入端连接于所述第三开关与所述第一开关之间；

第一可控硅开关，所述第一可控硅开关的输入端通过第四开关连接所述第一低压母线，所述第一可控硅开关的输出端通过第五开关与所述第一供电母线连接；

第一功率变压器，所述第一功率变压器的输入端连接所述第一DC/AC双向逆变器的输出端，所述第一功率变压器的输出端连接于所述第一可控硅开关的输出端和所述第五开关之间；

第六开关，所述第六开关的一端连接于所述第一可控硅开关和所述第四开关之间，所述第六开关的另一端连接于所述第一可控硅开关和所述第五开关之间；

第七开关，所述第七开关的一端连接于所述第一低压母线和所述第四开关之间，所述第七开关的另一端连接于所述第一供电母线和所述第五开关之间。

3.根据权利要求2所述的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，其特征在于，所述第一飞轮储能单元，包括：

第一飞轮储能本体，所述第一飞轮储能本体的输入端连接所述主控单元；

第一电动机，所述第一电动机的输入端连接所述第一飞轮储能本体的输出端；

第一AC/DC双向功率变换器，所述第一AC/DC双向功率变换器的输入端连接所述第一电动机的输出端，所述第一AC/DC双向功率变换器的输出端通过所述第三开关连接于所述第一DC/AC双向逆变器和所述第一开关之间。

4.根据权利要求1或2所述的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，其特征在于，所述第二电能质量治理单元，包括：

第二飞轮储能单元，所述第二飞轮储能单元的输出端通过第八开关与所述第二开关连接；

第二DC/AC双向逆变器，所述第二DC/AC双向逆变器的输入端连接于所述第八开关与所述第二开关之间；

第二可控硅开关，所述第二可控硅开关的输入端通过第九开关连接所述第二低压母线，所述第二可控硅开关的输出端通过第十开关与所述第二供电母线连接；

第二功率变压器，所述第二功率变压器的输入端连接所述第二DC/AC双向逆变器的输出端，所述第二功率变压器的输出端连接于所述第二可控硅开关的输出端和所述第十开关之间；

第十一开关，所述第十一开关的一端连接于所述第二可控硅开关和所述第九开关之间，所述第十一开关的另一端连接于所述第二可控硅开关和所述第十开关之间；

第十二开关，所述第十二开关的一端连接于所述第二低压母线和所述第九开关之间，所述第十二开关的另一端连接于所述第二供电母线和所述第十开关之间。

5.根据权利要求4所述的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，其特征在于，所述第二飞轮储能单元，包括：

第二飞轮储能本体，所述第二飞轮储能本体的输入端连接所述主控单元；

第二电动机，所述第二电动机的输入端连接所述第二飞轮储能本体的输出端；

第二AC/DC双向功率变换器，所述第二AC/DC双向功率变换器的输入端连接所述第二电动机的输出端，所述第二AC/DC双向功率变换器的输出端通过所述第八开关连接于所述第二DC/AC双向逆变器和所述第二开关之间。

6.根据权利要求1所述的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，其特征在于，所述第一低压母线和所述第二低压母线之间设有第十三开关，所述第十三开关与所述主控单元连接。

7.根据权利要求1所述的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，其特征在于，还包括：

第一降压变压器，所述第一降压变压器的输入端通过第十四开关与第一高压母线连接，所述第一降压变压器的输出端通过第十五开关与所述第一低压母线连接，所述第十五开关与所述主控单元连接。

8.根据权利要求1所述的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，其特征在于，还包括：

第二降压变压器，所述第二降压变压器的输入端通过第十六开关与第二高压母线连接，所述第二降压变压器的输出端通过第十七开关与所述第二低压母线连接，所述第十七开关与所述主控单元连接。

9.根据权利要求1所述的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，其特征在于，还包括：

第十八开关，所述第十八开关的一端连接所述第一供电母线，所述第十八开关的另一端连接电动扶梯主用电源。

10.根据权利要求1所述的地铁电动扶梯的电压暂降治理及应急供电系统，其特征在于，还包括：

第十九开关，所述第十九开关的一端连接所述第二供电母线，所述第十九开关的另一端连接电动扶梯备用电源。

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