CN216356092U - 一种水闸电力保障系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种水闸电力保障系统，包括与市电依次连接的整流器(1)、逆变器(4)变频器(6)和水闸电机(8)，在所述整流器(1)和逆变器(4)之间电连接储能动力模块(3)，在市电和水闸电机(8)之间还连接输入空气开关(K1)、ATS切换开关(2)、输出空气开关(K2)，所述ATS切换开关(2)还电连接逆变器(4)和变频器(6)，以在有市电情况下，由所述ATS切换开关(2)关闭所述逆变器(4)和变频器(6)，由市电直接为水闸电机(8)提供电量，在停电情况下，由所述ATS切换开关(2)开启所述逆变器(4)和变频器(6)，以由所述储能动力模块(3)为水闸电机(8)提供电量。

Description

一种水闸电力保障系统

技术领域

本实用新型涉及电力保障技术领域，特别是涉及一种新能源水闸电力保障系统。

背景技术

随着水利工程的不断发展，水库电力保障系统也逐渐被新型能源替代。目前水库应急电源主要由传统的柴油发电系统占据主流地位，柴油发电系统是一种有较强污染的石化能源系统，而且噪音污染也很大，特别在饮用水源地或居民居住地等地方，对石化污染或噪音污染特别敏感，且对使用环境要求较高，但水库又必须有可靠的电力系统；这样对新型水库应急新能源电力系统就形成一定的刚需。水闸电力保障系统正好是满足这种需要而开发设计。

传统的柴油发电应急系统由柴油发动机与发电机组成，并保存一定数量的柴油，具有一定的维护保养困难，必须长期细致的工作安排；且启动具有一定的延后，响应速度慢，往往给应急工作造成困扰。

实用新型内容

为克服上述现有技术存在的不足，本实用新型之目的在于提供一种水闸电力保障系统，以实现一种具有响应速度快，运行稳定的新能源水闸电力保障系统。

为达上述它目的，本实用新型提出一种水闸电力保障系统，包括与市电依次连接的整流器(1)、逆变器(4)变频器(6)和水闸电机(8)，在所述整流器(1)和逆变器(4)之间电连接储能动力模块(3)，在市电后和水闸电机(8)前分别设置输入空气开关(K1)和输出空气开关(K2)，在输入空气开关(K1)和输出空气开关(K2)之间还连接ATS切换开关(2)，所述ATS切换开关(2)还电连接逆变器(4)和变频器(6)，以在有市电情况下，由所述ATS切换开关(2)关闭所述逆变器(4)和变频器(6)，由市电经输入空气开关(K1)、ATS切换开关(2)和输出空气开关(K2)直接为水闸电机(8)提供电量，在停电情况下，由所述ATS切换开关(2)开启所述逆变器(4)和变频器(6)，以由所述储能动力模块(3)为所述逆变器(4)和变频器(6)提供电量，储能动力模块3的电量经逆变器(4)、变频器(6)和空气开关(K2)传输至水闸电机，保障水闸电机(8)正常启停。

优选地，所述系统还包括空气开关模块(7)，所述空气开关模块(7)包含输入空气开关(K1)和输出空气开关(K2)，市电输入的三相四线交流电分别连接至所述空气开关(K1)的输入端，所述空气开关(K1)的三个火线输出端分别连接至所述ATS切换开关(2)的输入端，所述输入空气开关(K1)的某一路火线输出端和另一路火线输出端还连接至所述整流器(1)的输入端，所述输入空气开关(K1)的零线连接至输出空气开关(K2)的零线输入端，所述输出空气开关(K2)的零线输出端连接至所述水闸电机(8)的地线端；所述ATS切换开关(2)的交流输出端连接至所述输出空气开关(K2)的火线输入端，所述ATS切换开关(2)的控制输出端连接至所述逆变器(4)和变频器(6)的控制输入端；所述整流器(1)的输出直流电端连接至所述储能动力模块(3)的直流输入端，所述储能动力模块(3)的直流输出端连接至所述逆变器(4)的输入端，所述逆变器(4)的输出端连接至所述变频器(6)的输入端，所述变频器(6)的输出端连接至所述输出空气开关(K2)的火线输入端。

优选地，所述系统还包括与所述变频器(6)进行电连接并能够实现远程通讯、手动控制的控制显示模块(5)。

优选地，所述储能动力模块(3)由超级锂电容组成。

与现有技术相比，本实用新型一种水闸电力保障系统通过新能源超级锂电容作为储能动力模块将水闸电力保障系统需要的能源进行存储，通过逆变器4、变频器6将存储的能源转化成相应所需的电力如380VAC或220VAC的标准交流电，变频器6的变频驱动功能控制具有节能效果，利用控制显示模块5可根据客户要求显示系统参数和输入控制参数以实现对整个系统进行软件控制管理，使设备具有远程与本地等多种控制方式，本实用新型由超容锂储能模块提供备用能源，并通过电力电子的逆变装置转换为交流电，具有响应速度快，运行稳定；且具有一定的免维护特点；无相应的石化污染与噪音污染。

附图说明

图1为本实用新型一种水闸电力保障系统的电路结构图；

图2为本实用新型具体实施例一种水闸电力保障系统的电路原理图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例并结合附图说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本实用新型的其它优点与功效。本实用新型亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本实用新型的精神下进行各种修饰与变更。

如图1、图2所示，本实用新型一种水闸电力保障系统，包括与市电依次连接的整流器1、逆变器4、变频器6和水闸电机8，在整流器1和逆变器4之间电连接储能动力模块3，在市电和水闸电机8之间还连接ATS切换开关2，所述ATS切换开关2还电连接逆变器4和变频器6，以在有市电情况下，由ATS切换开关2关闭逆变器4和变频器6，由市电经空气开关K1、ATS切换开关2和空气开关K2直接为水闸电机8提供电量，在停电情况下，开启逆变器4和变频器6，以由储能动力模块3为逆变器4和变频器6提供电量，储能动力模块3的电量经逆变器4、变频器6和空气开关K2传输至水闸电机，保障水库闸门正常启停。

具体地，整流器1，作为充电模块，以在有市电时将市电转换为直流电并供给储能动力模块3；

储能动力模块3，为超容锂储能模块，用于在有市电时储存整流器1提供的能量，在无市电时为逆变器4和变频器6提供电量；在本实用新型具体实施例中，所述储能动力模块3由超级锂电容组成，实现采用混合储能形式实现备用电源供电，利用不同储能介质的特性充分延长储能单元的寿命；

逆变器4，用于在无市电时在ATS切换开关2输出的备电关闭信号的控制下将储能动力模块3的直流电转换为交流电；在本实用新型具体实施例中，逆变器4可将储能动力模块3内部储存的能量转化为380V或220V的交流电。

变频器6，用于在无市电时在ATS切换开关2输出的备电关闭信号的控制下输出变频交流电以保障水库闸门正常启停；在本实用新型中，通过变频器双模式启动，变频启动和降压启动直接对电机进行驱动，并实现软起动的功能，可以更好的驱动需要瞬时大功率的设备(三相异步电动机启动功率为额定功率的5～6倍)；

ATS切换开关2，用于在有市电时直接输出市电经输出空气开关K2至水闸电机8，并将备电关闭信号置为有效以关闭逆变器4和变频器6，在无市电时将备电关闭信号置为无效即开启逆变器4和变频器6以将储能动力模块3的直流电转换为交流电；

水闸电机(M)8，在操作人员控制下开启或关闭水库水闸。

优选地，本实用新型之水闸电力保障系统还包括：

空气开关模块7，包含输入空气开关K1和输出空气开关K2，以分别用于系统漏电安全保护和水闸漏电安全保护。

进一步地，为实现自动控制，还包括与变频器6进行电连接并能够实现远程通讯、手动控制的控制显示模块(VCR)5，所述控制显示模块5是具有液晶屏、远程通讯控制、手动按钮操作的控制方式的控制器，实现实时监控内部单元状态。

具体地，市电输入的三相四线电分别连接至输入空气开关K1的输入端，输入空气开关K1的三个火线输出端分别连接至ATS切换开关2的输入端，输入空气开关K1的某一路火线输出端和另一路火线输出端还连接至整流器1的输入端，输入空气开关K1的零线连接至输出空气开关(K2)的零线输入端，所述输出空气开关(K2)的零线输出端连接至水闸电机(M)8的地线端；ATS切换开关2的交流输出端连接至输出空气开关K2的火线输入端，ATS切换开关2的控制输出端即输出备电关闭信号端连接至逆变器4和变频器6的控制输入端；整流器1的输出直流电端连接至储能动力模块3的直流输入端，储能动力模块3的直流输出端连接至逆变器4的输入端，逆变器4的输出端连接至变频器6的输入端，变频器6的输出端连接至输出空气开关K2的火线输入端；模块3、逆变器4、变频器6的传感输出端和参数输入端分别连接至控制显示模块(VCR)5。

在有市电情况下，ATS切换开关2关闭逆变器4和变频器6，市电经空气开关K1、ATS切换开关2和空气开关K2直接为水库闸门提供电量；在无市电时，ATS切换开关2切换为系统供电，即由储能动力模块3的超容锂储能模块为逆变器4和变频器6提供电量，储能动力模块3的电量经逆变器4、变频器6和空气开关K2传输至水闸电机，保障水库闸门正常启停。

具体地，市电输入的三相四线电经输入空气开关K1分别连接至ATS切换开关2和整流器1，ATS切换开关2的输出端经输出空气开关K2连接至水闸电机(M)8，ATS切换开关2的另一端(备电关闭信号端)通过信号控制线控制着逆变器4和变频器6；当无市电时，ATS切换开关给逆变器4和变频器6发出信号(备电关闭信号置为无效)，逆变器4和变频器6随即启动运行；整流器1的输出直流电端连接至储能动力模块3的直流输入端，储能动力模块3的直流输出端连接至逆变器4的输入端，逆变器4的输出端连接至变频器6的输入端，变频器6的输出端经输出空气开关K2连接至水闸电机(M)8；储能模块3、逆变器4、变频器6的传感输出端和参数输入端分别连接至控制显示模块(VCR)5。

在本实用新型具体实施例中，储能动力模块3，为超容锂储能模块，由超容锂储能模块提供能源，超容锂兼顾高功率和高比能特性，在提供大倍率输出情况下温升小于45℃，且储存电量可以保证水闸正常关闭3次以上。

较佳地，系统采用低功耗设计整体待机功耗小于15W。

本实用新型的工作原理如下：

工作时，正常情况(有市电)下通过市电给整流器1供电，将市电转换后储存至储能动力模块3，市电经空气开关K1、ATS切换开关2和空气开关K2控制电机工作；当出现市电停电时，由超容锂储能模块3经逆变器4输出送给变频器6，由变频器6控制电机工作，实现正常供电；一旦当市电出现异常跳闸等情况发生时，自动跳到旁路输入工作，即此时由ATS切换开关2自动切换为系统供电，超容锂储能模块3为逆变器4和变频器6提供电量，保障水库闸门正常启停。

可见，本实用新型通过新能源超级锂电容作为储能单元将水闸电力保障系统需要的能源进行存储；通过逆变器4、变频器6将存储的能源转化成相应所需的电力如380VAC或220VAC的标准交流电，变频器6的变频驱动功能控制具有节能效果，控制显示模块(VCR)5可根据客户要求显示系统参数和输入控制参数以实现对整个系统进行软件控制管理，使设备具有远程与本地等多种控制方式，本实用新型由超容锂储能模块提供备用能源，并通过电力电子的逆变装置转换为交流电，具有响应速度快，运行稳定；且具有一定的免维护特点；无相应的石化污染与噪音污染。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何本领域技术人员均可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本实用新型的权利保护范围，应如权利要求书所列。

Claims (4)

1.一种水闸电力保障系统，包括与市电依次连接的整流器(1)、逆变器(4)变频器(6)和水闸电机(8)，其特征在于：在所述整流器(1)和逆变器(4)之间电连接储能动力模块(3)，在市电和水闸电机(8)之间还连接输入空气开关(K1)、ATS切换开关(2)、输出空气开关(K2)，所述ATS切换开关(2)还电连接逆变器(4)和变频器(6)，以在有市电情况下，由所述ATS切换开关(2)关闭所述逆变器(4)和变频器(6)，由市电经输入空气开关(K1)、ATS切换开关(2)和输出空气开关(K2)直接为水闸电机(8)提供电量，在停电情况下，由所述ATS切换开关(2)开启所述逆变器(4)和变频器(6)，以由所述储能动力模块(3)为所述逆变器(4)和变频器(6)提供电量，储能动力模块(3)的电量经逆变器(4)、变频器(6)和空气开关(K2)传输至水闸电机，保障水闸电机(8)正常启停。

2.如权利要求1所述的一种水闸电力保障系统，其特征在于：所述系统还包括空气开关模块(7)，所述空气开关模块(7)包含输入空气开关(K1)和输出空气开关(K2)，市电输入的三相四线交流电分别连接至所述输入空气开关(K1)的输入端，所述输入空气开关(K1)的三个火线输出端分别连接至所述ATS切换开关(2)的输入端，所述输入空气开关(K1)的某一路火线输出端和另一路火线输出端还连接至所述整流器(1)的输入端，所述输入空气开关(K1)的输出零线端连接至所述输出空气开关(K2)的零线输入端，所述输出空气开关(K2)的零线输出端连接至水闸电机(8)的地线端；所述ATS切换开关(2)的交流输出端连接至所述输出空气开关(K2)的火线输入端，所述ATS切换开关(2)的控制输出端连接至所述逆变器(4)和变频器(6)的控制输入端；所述整流器(1)的输出直流电端连接至所述储能动力模块(3)的直流输入端，所述储能动力模块(3)的直流输出端连接至所述逆变器(4)的输入端，所述逆变器(4)的输出端连接至所述变频器(6)的输入端，所述变频器(6)的输出端连接至所述输出空气开关(K2)的火线输入端。

3.如权利要求2所述的一种水闸电力保障系统，其特征在于：所述系统还包括与所述变频器(6)进行电连接并能够实现远程通讯、手动控制的控制显示模块(5)。

4.如权利要求2所述的一种水闸电力保障系统，其特征在于：所述储能动力模块(3)由超级锂电容组成。

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