CN215344076U - 地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，该系统包括：第一不间断电源和第二不间断电源，第一不间断电源和第二不间断电源的输入端分别对应与第一低压主母线和第二低压主母线连接，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不间断电源和第二不间断电源连接；第一飞轮储能单元和第二飞轮储能单元，分别通过第三开关和第四开关对应与第一不间断电源和第二不间断电源连接；主控单元，分别与第一开关、第二开关、第三开关和第四开关连接。该系统可以从根本上解决电能质量问题及停电问题，同时提高地铁电动扶梯运行的安全可靠性及连续性。

Description

地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统

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能质量治理及停电保护系统。

背景技术

随着城市化的快速发展，我国各大城市都在大力建设地铁，电动扶梯作为地铁的重要组成部分，其稳定可靠、安全舒适直接关系到地铁的服务质量。一方面，地铁出行方便快捷，成了人们首选的出行方式，每天乘坐地铁的乘客众多，特别是上、下班和节假日时，地铁显得十分拥挤，地铁电动扶梯承担着巨大的工作压力。另一方面，由于地铁网规模相对较大、线路较长，而且有些地铁站点，距离地面深度大，单台电动扶梯长，负荷大，对电动扶梯供电的要求非常高，一旦出现停电或者电力供应波动，极易造成重大安全事故，后果不可估量。

地铁交流400V电压波动基本都是由外电源引起，主要由110kV或66kV交流电源引入，而电力公司110kV或66kV变电所所带的负荷部分采用架空线，容易出现单相接地或相间短路，在切除故障回路的时间内，所有负荷电源质量都会受到影响，包括地铁运营用电。

现有相关技术中，地铁供电系统普遍采用双系统备份供电，在一定程度上提升了供电的可靠性，但因没有配置备用的储能供电装置及集中控制系统，一旦输入的市电出现较大波动，对输出部分的电能质量势必造成较大影响，造成电梯运行骤停，导致乘客伤亡的安全事故。

目前，用于实现地铁电动扶梯电压暂降治理的技术路线包括：

（1）配置铅酸蓄电池为储能单元的UPS（Uninterruptible Power Supply）不间断电源系统。

（2）主用和备用电源之间配置静态开关STS（Static Transfer Switch），由两个可控硅开关反向并联组成一种交流开关，组成双电源自动切换系统。

（3）配置串联型快速电压调节器AVC（Advanced Voltage Conditioner），利用电压可以在相量上叠加的原理，在电源和负荷之间串联补偿变压器，通过补偿变压器的初级线圈的逆变器提供同频、锁相、幅值可变的补偿电压，保持输出电压稳定。

（4）配置并联型动态电压恢复器DVR（Dynamic Voltage Recovery），主要由可控硅开关、整流逆变器及储能单元构成，当电压波动超过限值时，可控硅开关关断，整流逆变器从储能单元中取电并转换为受控电压源的方式，向负载提供电源。

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）无电能质量治理功能，不适用于两路电源同时发生电能质量问题的场景。

（3）串联型动态电压恢复装置对电压补偿范围较浅。

（4）并联型动态电压恢复器采用超级电容作为储能部件，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、电压暂升及断电问题。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，且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能质量治理及停电保护系统。

一方面，本实用新型提出的一种地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，包括：

第一不间断电源和第二不间断电源，所述第一不间断电源和所述第二不间断电源的输入端分别对应与第一低压主母线和第二低压主母线连接，所述第一不间断电源和所述第二不间断电源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不间断电源和所述第二不间断电源连接；

第一飞轮储能单元和第二飞轮储能单元，分别通过第三开关和第四开关对应与所述第一不间断电源和所述第二不间断电源连接；

主控单元，分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关连接，用于控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关中的一个或多个的通断，从而控制所述电池储能单元、所述第一飞轮储能单元和所述第二飞轮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能质量治理及停电保护系统，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述第一不间断电源，包括：

第一整流器，所述第一整流器的输入端通过第五开关与所述第一低压主母线连接；

第一逆变器，所述第一逆变器的输入端与所述第一整流器的输出端连接，所述第一逆变器的输出端通过第六开关与所述第一供电母线连接；

第一静态开关，所述第一静态开关的输入端通过第七开关与所述第一低压主母线连接，所述第一静态开关的输出端通过所述第六开关与所述第一供电母线连接；

第八开关，所述第八开关的一端与所述第一低压主母线连接，另一端与所述第一供电母线连接。

进一步地，所述第二不间断电源，包括：

第二整流器，所述第二整流器的输入端通过第九开关与所述第二低压主母线连接；

第二逆变器，所述第二逆变器的输入端与所述第二整流器的输出端连接，所述第二逆变器的输出端通过第十开关与所述第二供电母线连接；

第二静态开关，所述第二静态开关的输入端通过第十一开关与所述第二低压主母线连接，所述第二静态开关的输出端通过所述第十开关与所述第二供电母线连接；

第十二开关，所述第十二开关的一端与所述第二低压主母线连接，另一端与所述第二供电母线连接。

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整流器和所述第一逆变器之间。

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一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四开关连接于所述第二整流器和所述第二逆变器之间。

进一步地，所述第一低压主母线和所述第二低压主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，该地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，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主母线连接，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主母线连接，所述第十五开关与所述主控单元连接。

进一步地，该地铁动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，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主母线连接，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主母线连接，所述第十七开关与所述主控单元连接。

进一步地，该地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，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，另一端连接所述电动扶梯的主用电源。

进一步地，该地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，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，另一端连接所述电动扶梯的备用电源。

根据本实用新型实施例的地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，该系统基于第一不间断电源和第二不间断电源、电池储能单元、第一飞轮储能单元和第二飞轮储能单元构建一种新型供电架构，可以从根本上解决电能质量问题及停电问题，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，从根本上杜绝电动扶梯停梯事故，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能质量治理及停电保护系统的结构示意图。

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能质量治理及停电保护系统。

图1是根据本实用新型一个实施例的地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统的结构示意图，如图1所示，一种地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，包括：第一不间断电源50和第二不间断电源60、电池储能单元80、第一飞轮储能单元508和第二飞轮储能单元608。

其中，第一不间断电源50和第二不间断电源60的输入端分别对应与第一低压主母线13和第二低压主母线14连接，第一不间断电源50和第二不间断电源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。具体地，第一不间断电源50和第二不间断电源60例如为在线双变换式不间断电源。

电池储能单元80，分别通过第一开关71和第二开关72对应与第一不间断电源50和第二不间断电源60连接。

第一飞轮储能单元508和第二飞轮储能单元608，分别通过第三开关509和第四开关609对应与第一不间断电源50和第二不间断电源60连接。

主控单元100，分别与第一开关71、第二开关72、第三开关509和第四开关609连接，用于控制第一开关71、第二开关72、第三开关509和第四开关609中的一个或多个的通断，从而控制电池储能单元80、第一飞轮储能单元508和第二飞轮储能单元608充电或放电。

具体而言，本实用新型实施例的地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统提出基于第一不间断电源50和第二不间断电源60、电池储能单元80、第一飞轮储能单元508和第二飞轮储能单元608构建一种新型供电架构，用于地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护。其中，第一飞轮储能单元508和第二飞轮储能单元608具备短时高功率快速频繁充放电的优势，优先用于电能质量治理及停电保护的问题，电池储能单元80具备能量密度高可长时间充放电的优势，用于对第一飞轮储能单元508和第二飞轮储能单元608进行能量补偿，解决长时间断电后应急供电问题，然后经UPS60（Uninterruptible Power Supply，不间断电源）可完全消除电压波动、波形畸变、频率波动及干扰产生的任何影响。

主控单元100可实现输入侧和输出侧的电压监测、供电回路的切换以及第一飞轮储能单元508、第二飞轮储能单元608与电池储能单元80的协调配合，通过分析判断电能质量事件制定相应的控制策略，从根本上解决电能质量问题及停电问题，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，从根本上杜绝电动扶梯停梯事故，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，第一不间断电源50，包括：第一整流器505、第一逆变器506、第一静态开关507和第八开关504。

其中，第一整流器505的输入端通过第五开关501与第一低压主母线13连接。

第一逆变器506的输入端与第一整流器505的输出端连接，第一逆变器506的输出端通过第六开关502与第一供电母线15连接。

第一静态开关507的输入端通过第七开关503与第一低压主母线13连接，第一静态开关507的输出端通过第六开关502与第一供电母线15连接。

第八开关504的一端与第一低压主母线13连接，另一端与第一供电母线15连接。

在本实用新型的一个实施例中，第二不间断电源60，包括：第二整流器605、第二逆变器606、第二静态开关607、第十二开关604。

其中，第二整流器605的输入端通过第九开关601与第二低压主母线14连接。

第二逆变器606的输入端与第二整流器605的输出端连接，第二逆变器606的输出端通过第十开关602与第二供电母线16连接。

第二静态开关607的输入端通过第十一开关603与第二低压主母线14连接，第二静态开关607的输出端通过第十开关602与第二供电母线16连接。

第十二开关604的一端与第二低压主母线14连接，另一端与第二供电母线16连接。

在本实用新型的一个实施例中，第一飞轮储能单元508，包括：第一飞轮储能本体、第一电动机、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所述主控单元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连接于第一整流器505和第一逆变器506之间。

在本实用新型的一个实施例中，第二飞轮储能单元608，包括：第二飞轮储能本体、第二电动机、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所述主控单元100。

第二电动机的输入端连接第一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四开关609连接于第二整流器605和第二逆变器606之间。

在本实用新型的一个实施例中，第一低压主母线13和第二低压主母线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，该地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，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与第一高压主母线11连接，第一降压变压器31的输出端通过第十五开关41与第一低压主母线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，该地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，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与第二高压主母线12连接，第二降压变压器32的输出端通过第十七开关42与第二低压主母线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，该地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，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，另一端连接电动扶梯的主用电源。

在本实用新型的一个实施例中，该地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，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，另一端连接电动扶梯的备用电源。

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能质量治理及停电保护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，基于第一不间断电源50和第二不间断电源60、电池储能单元80、第一飞轮储能单元508和第二飞轮储能单元608的新型供电架构包含：35kV或10kV高压母线I段11（即第一高压主母线11）和II段母线12（即第二高压主母线12），35kV或10kV高压母线I段11和II段母线12分别经过35kV高压开关（即第十四开关21）21和35kV高压开关22（即第十六开22）对应连接至35kV/0.4kV或10kV/0.4kV站用降压变压器31（即第一降压变压器31）和32（即第二降压变压器32），站用降压变压器31和32经0.4kV低压开关41（即第十五开关41）和42（即第十七开关42）对应连接至0.4kV低压主母线I段13（即第一低压主母线13）和低压主母线II段14（即第二低压主母线14），低压主母线I段13和低压主母线II段14之间设低压联络开关43（即第十三开关43），用于I段母线13断电或II段母线14断电后的联络供电作用。

当I段母线13断电或II段母线14断电后，控制低压联络开关43合闸为电动扶梯负载供电，断电期间由UPS不间断电源50和60（即第一不间断电源50和第二不间断电源60）及电池储能单元80相互配合为电动扶梯负载供电，主控模块100（即主控单元100）远程控制低压开关41、42和43的开通和关断及逻辑配合，低压开关41、42和43正常运行时处于三合二状态，即无法同时将低压开关41、42和43合闸。低压主母线I段13和低压主母线II段14分别对应连接至UPS不间断电源50和60，UPS不间断电源装置50和60包含：与0.4kV低压主母线I段13和低压主母线II段14对应连接的主电源输入侧开关501和601（即第五开关501和第九开关601），主电源输入侧开关501和601分别经整流器505和605（即第一整流器505和第二整流器605）以及逆变器506和606（即第一逆变器506和第二逆变器606）对应连接至输出侧开关502和602（即第六开关502和第十开关602）。

整流器505和605一方面用于将交流电转化为直流电，另一方面用于充电器为储能单元充电，逆变器506和606是用于将直流电转化为交流电，旁路电源静态开关507和607（即第一静态开关507和第二静态开关607）分别对应连接至主电源输入侧开关503和603（即第七开关503和第十一开关603）以及输出侧开关502和602之间。主电源和旁路电源互为备份，任何一路供电中断，UPS均可实现不间断供电，旁路电源静态开关507和607由两个SCR（Silicon Controlled Rectifier）可控硅开关反向并联组成的交流静态开关，其分断和闭合由主控模块100控制，用于当整流器505和605或逆变器506和606出现过温、过载、短路等异常情况时且超过逆变器可承受范围时，控制整流器或逆变器自动关闭以防止损坏。

为了保障系统可靠性，控制闭合静态旁路开关507和607切换至静态旁路供电，将整流逆变回路直接旁路，维修旁路开关504和604（即第八开关504和第十二开关604）分别对应连接至旁路电源输入侧开关503和603的上端口和输出侧开关502和602下端口，用于UPS不间断电源50和60检修维护或更换且负载供电不能中断时，运维人员可以就地将维修旁路开关504和604闭合，分断主电源输入侧开关501和601、旁路电源输入侧开关503和603以及输出侧开关502和602，将UPS不间断电源50和60旁路，由市电直接为负载供电。

飞轮储能单元508和608（即第一飞轮储能单元508和第二飞轮储能单元608）经储能单元开关509和609（即第三开关509和第四开关609）连接至UPS整流器505和605以及逆变器506和606之间的直流母线上，飞轮储能单元包含飞轮储能本体、电动机/发电机和AC/DC双向功率变换器，电池储能单元80分别经低压开关71和72（即第一开关71和第二开关72）连接至UPS整流器505和60以及逆变器507和607之间的直流母线上，低压开关71和72正常运行时处于二合一状态，即无法同时将低压开关71和72合闸，其中一路低压开关闭合为电池储能单元80浮充，在发生电能质量事件或停电时配合飞轮储能单元经UPS不间断电源50和60中的逆变器507和607为关键提供能量，由主控模块100远程控制低压开关71和72的开通和关断。

当电池储能单元80检修维护或更换时，将低压开关71和72分断，输出侧开关502和602分别连接至电动扶梯0.4kV供电母线15和16（即第一供电母线15和第二供电母线16），电动扶梯0.4kV供电母线15和16分别经低压开关91和92（即第十八开关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协调控制及容量分配。在具体实施例中，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。其中，监测模块用于实时监测主电源和旁路电源输入侧和输出侧电压有效值，监测整流器、逆变器、静态开关及储能单元的运行状态，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，对0.4kV低压开关41和42，低压联络开关43，第一开关71和第二开关72，第一静态开关507和第二静态开关607进行远程控制，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能质量治理及停电保护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（即0.4kV低压主母线I段13或低压主母线II段14）电压有效值在正常范围时（这里将有效值范围设定为U_上限和U_下限），UPS不间断电源工作在市电模式，一方面由市电电压经整流和逆变为电动扶梯负载供电，另一方面市电电压经整流器为储能单元充电，保持储能单元均处于充满电浮充状态。

由于UPS不间断电源具备一定的稳压功能，当市电输入侧电压有效值过高或过低时，UPS不间断电源将做出适当的调整,使输出电压有效值保持在可控的范围之内。当市电输入侧电压有效值过高或过低，超过UPS不间断电源调节范围时，UPS不间断电源工作模式将转换为储能放电模式，控制整流器由导通状态切换至关闭状态，切断市电输入侧电压，由储能单元提供能量支撑，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UPS不间断电源装置正常工作电压范围时，储能单元停止能量输出，控制整流器由关闭状态切换至导通状态，电动扶梯的供电由市电提供，同时为储能单元充电至满电状态，并保持待机状态。

I段和II段母线在市电输入电压有效值正常时，I段母线和II段母线同时为电动扶梯负载供电，设计I段母线为主用电源，II段母线为备用电源。当I段母线或II段母线发生短时电压中断时，II段母线或I段母线可以承担100%电动扶梯负载供电，当I段母线和II段母线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能质量治理及停电保护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。

由于UPS不间断电源具备一定的稳压功能，当市电输入侧电压有效值在设定的U_上限和U_下限范围之内时，即U_下限≤Un≤U_上限，UPS不间断电源将做出适当的调整,使输出电压有效值保持在可控的范围之内；当市电输入侧电压有效值过高超过U_上限，即Un＞U_上限，判断为电压暂升；当市电输入侧电压有效值过低超过U_下限，即10%Un≤Un＜U_下限，判断为电压暂降；当市电输入侧电压有效值下降至10%Un判断为短时电压中断。

电压监测及集中控制器100实时监测市电输入侧电压有效值，监测频率＜100us，电压主控模块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。

（1）当Un＞U_上限时，判断确定发生电压暂升事件，UPS不间断电源工作模式将转换为储能放电模式，控制UPS整流器由导通状态切换至关闭状态，切断市电输入侧电压，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由负载实际功率、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）。

主控模块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UPS整流器由关闭状态切换至导通状态，恢复市电供电回路，同时市电经UPS整流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；若否，则主控模块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UPS整流器，恢复市电供电回路，同时市电经UPS整流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UPS整流器，恢复市电供电回路，同时市电经UPS整流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，UPS为在线双变换式工作模式，在电能质量事件发生时，系统的补偿响应时间零毫秒。

（2）10%Un≤Un＜U_下限时，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，断电期间由电能质量治理模块50和60及电池储能单元80为电动扶梯负载供电，控制低压联络开关43合闸，为低压主母线I段13或低压主母线II段14上负载供电，另外一段母线可以承担全部的电动扶梯负载，主控模块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，则执行（1）和（2）的控制流程。

根据本实用新型实施例的地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，该系统基于第一不间断电源50和第二不间断电源60、电池储能单元80、第一飞轮储能单元508和第二飞轮储能单元608构建一种新型供电架构，可以从根本上解决电能质量问题及停电问题，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，从根本上杜绝电动扶梯停梯事故，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能质量治理及停电保护系统，其特征在于，包括：

第一不间断电源和第二不间断电源，所述第一不间断电源和所述第二不间断电源的输入端分别对应与第一低压主母线和第二低压主母线连接，所述第一不间断电源和所述第二不间断电源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不间断电源和所述第二不间断电源连接；

第一飞轮储能单元和第二飞轮储能单元，分别通过第三开关和第四开关对应与所述第一不间断电源和所述第二不间断电源连接；

主控单元，分别与所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关连接，用于控制所述第一开关、所述第二开关、所述第三开关和所述第四开关中的一个或多个的通断，从而控制所述电池储能单元、所述第一飞轮储能单元和所述第二飞轮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能质量治理及停电保护系统，其特征在于，所述第一不间断电源，包括：

第一整流器，所述第一整流器的输入端通过第五开关与所述第一低压主母线连接；

第一逆变器，所述第一逆变器的输入端与所述第一整流器的输出端连接，所述第一逆变器的输出端通过第六开关与所述第一供电母线连接；

第一静态开关，所述第一静态开关的输入端通过第七开关与所述第一低压主母线连接，所述第一静态开关的输出端通过所述第六开关与所述第一供电母线连接；

第八开关，所述第八开关的一端与所述第一低压主母线连接，另一端与所述第一供电母线连接。

3.根据权利要求1或2所述的地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，其特征在于，所述第二不间断电源，包括：

第二整流器，所述第二整流器的输入端通过第九开关与所述第二低压主母线连接；

第二逆变器，所述第二逆变器的输入端与所述第二整流器的输出端连接，所述第二逆变器的输出端通过第十开关与所述第二供电母线连接；

第二静态开关，所述第二静态开关的输入端通过第十一开关与所述第二低压主母线连接，所述第二静态开关的输出端通过所述第十开关与所述第二供电母线连接；

第十二开关，所述第十二开关的一端与所述第二低压主母线连接，另一端与所述第二供电母线连接。

4.根据权利要求2所述的地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，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整流器和所述第一逆变器之间。

5.根据权利要求3所述的地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，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一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四开关连接于所述第二整流器和所述第二逆变器之间。

6.根据权利要求1所述的地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，其特征在于，所述第一低压主母线和所述第二低压主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能质量治理及停电保护系统，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主母线连接，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主母线连接，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能质量治理及停电保护系统，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主母线连接，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主母线连接，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能质量治理及停电保护系统，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，另一端连接所述电动扶梯的主用电源。

10.根据权利要求1所述的地铁电动扶梯的电能质量治理及停电保护系统，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，另一端连接所述电动扶梯的备用电源。

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