CN216451184U - 保安电源系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种保安电源系统，涉及发电领域，解决了相关技术中由于保安电源可靠性差而影响风力发电机的运行的问题。所述保安电源系统包括：母线、保安电源以及风力发电机，所述保安电源包括柴油发电机，所述柴油发电机与所述母线连接，所述风力发电机与所述母线连接。本申请用于在风电场失电情况下为风力发电机提供电力。

Description

保安电源系统

技术领域

本实用新型涉及发电领域，尤其涉及一种保安电源系统。

背景技术

在风电场中通常使用风力发电机将气流的动能转为机械能，再将机械能转换成电能。

在极端台风导致电网线路损坏而造成全场失电的情况下，风力发电机在失电时无法自动偏航，相关技术中一般利用保安电源(例如超级电容)提供电力将风力发电机的桨叶收回。

然而，在沿海地区高温潮湿的环境下，超级电容的使用寿命大幅缩短，故障率较高。在极端台风天气下出现全场失电时，由于保安电源可靠性差而导致风力发电机的桨叶难以收回，风力发电机组存在风力发电机的桨叶折断及倒塔的安全风险。

实用新型内容

为了解决相关技术中由于保安电源可靠性差而影响风力发电机的运行，本申请提供一种保安电源系统，在全场失电情况下保证风力发电机可靠动作。

本申请实施例提供一种保安电源系统，包括：母线、保安电源以及风力发电机，所述保安电源包括柴油发电机，

所述柴油发电机与所述母线连接，所述风力发电机与所述母线连接。

可选地，在本申请实施例中，所述保安电源系统还包括：第一升压变压器，

所述第一升压变压器分别与所述柴油发电机和所述母线连接，且所述第一升压变压器设置于所述柴油发电机和所述母线之间。

可选地，在本申请实施例中，所述保安电源系统还包括：可调电抗器，所述可调电抗器分别与所述第一升压变压器和所述柴油发电机连接，且所述可调电抗器设置于所述第一升压变压器和所述柴油发电机之间。

可选地，在本申请实施例中，所述保安电源系统还包括断路器，所述断路器包括第一断路器、第二断路器、第三断路器以及第四断路器，

所述柴油发电机通过所述第一断路器与所述第一升压变压器连接；所述第一升压变压器通过所述第二断路器与所述母线连接；所述风力发电机通过所述第三断路器与所述母线连接；所述可调电抗器通过所述第四断路器与所述第一升压变压器连接。

可选地，在本申请实施例中，所述保安电源系统还包括：第一电流互感器、第二电流互感器以及第三电流互感器，

所述第一电流互感器的一端接地，所述第一电流互感器的另一端与所述柴油发电机连接；

所述第二电流互感器的一端与所述柴油发电机连接；所述第二电流互感器的另一端与所述第一断路器连接；

所述第三电流互感器的一端与所述可调电抗器连接；所述第三电流互感器的另一端与所述第四断路器连接。

可选地，在本申请实施例中，所述保安电源系统还包括：第一隔离开关、第一熔断器以及第一电压互感器,

所述第一隔离开关的一端与所述所述柴油发电机连接，且位于所述第二电流互感器与所述所述柴油发电机之间；所述第一隔离开关的另一端与所述第一熔断器的一端连接；所述第一熔断器的另一端与所述第一电压互感器连接。

可选地，在本申请实施例中，所述保安电源系统还包括：静止无功发生器，所述静止无功发生器与所述母线连接。

可选地，在本申请实施例中，所述保安电源系统还包括：电容器组，所述电容器组与所述母线连接。

可选地，在本申请实施例中，所述保安电源系统还包括：第二电压互感器，所述第二电压互感器与所述母线连接。

可选地，在本申请实施例中，所述保安电源系统还包括：第二熔断器，所述第二电压互感器通过所述第二熔断器与所述母线连接。

根据本实用新型提供的保安电源系统，包括：母线、保安电源以及风力发电机，所述保安电源包括柴油发电机，柴油发电机与所述母线连接，所述风力发电机与所述母线连接。这样，在电网线路损坏而造成全场失电的情况下，通过柴油发电机产生的电力供给风力发电机，保证风力发电机可靠动作，解决了相关技术中由于保安电源可靠性差而影响风力发电机运行的问题。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本实用新型的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型的实施例，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种保安电源系统的结构性示意图；

图2为本申请实施例提供的另一种保安电源系统的结构性示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种保安电源系统的结构性示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种保安电源系统的结构性示意图；

附图标记说明：

10-母线；20-保安电源；21-柴油发电机；30-风力发电机；40-第一升压变压器；50-可调电抗器；51-滤波电路；61-第一断路器；62-第二断路器；63-第三断路器；64-第四断路器；65-第五断路器；66-第六断路器；67-第七断路器；71-第一电流互感器；72-第二电流互感器；73-第三电流互感器；81-第一隔离开关；82-第一熔断器；83-第一电压互感器；84-静止无功发生器；85-电容器组；86-第二电压互感器；87-第二熔断器；88-热敏电阻器；91-第二升压变压器；92-输出电缆；93-第四电流互感器；94-第五电流互感器；95-第二隔离开关；96-避雷器。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请具体实施例及相应的附图对本申请技术方案进行清楚地描述。显然，所描述的实施例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。

本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

以下结合附图1-4，详细说明本实用新型提供的技术方案。

图1为本申请实施例提供的一种保安电源系统的结构性示意图。

如图1所示，本申请实施例提供的保安电源系统可包括：母线10、保安电源20以及风力发电机30，所述保安电源包括柴油发电机21，

所述柴油发电机与所述母线连接，所述风力发电机与所述母线连接。

在本申请实施例中，所述母线为电网线路的组成部分，例如，母线可以是升压变电站的母线。

在本申请实施例中，所述保安电源是为事故保安负荷供电的电源，可用于避免全厂事故停电情况下造成发电机组失控或损坏设备等安全风险。

在本申请实施例中，保安电源可包括柴油发电机，柴油发电机的原理是利用柴油燃烧产生的热能转化为动能而后通过柴油发电机转化为电能。

本申请实施例中，举例而言，一台或多台风力发电机可以通过集电线路接入母线。风力发电机可以是抗台型风力发电机，在应对台风天气时，风力发电机可以利用保安电源提供的电力执行收回桨叶的动作，避免极端台风情况下风力发电机的桨叶折断及倒塔的安全风险。

本申请实施例提供的保安电源系统，包括：母线、保安电源以及风力发电机，所述保安电源包括柴油发电机，柴油发电机与所述母线连接，所述风力发电机与所述母线连接。这样，在极端台风导致电网线路损坏而造成全场失电的情况下，可通过母线将柴油发电机产生的电力输运至风力发电机，保证风力发电机可靠地执行收回桨叶的动作，避免极端台风情况下风力发电机的桨叶折断及倒塔的安全风险。

在一个具体的实施例中，为了保证向风力发电机提供的电力值达到风力发电机的工作电压，可以增设变压器将柴油发电机产生的电压转换成更高等级的电压。下面以升压变压器为例进行具体描述。

图2为本申请实施例提供的一种保安电源系统的结构性示意图。

以增设升压变压器为例，如图2所示，本申请实施例提供的保安电源系统还可包括：第一升压变压器40，所述第一升压变压器分别与所述柴油发电机和所述母线连接，且所述第一升压变压器设置于所述柴油发电机和所述母线之间。

在本申请实施例中，所述第一升压变压器的一端与柴油发电机连接，所述第一升压变压器的另一端与母线连接。这样，在柴油发电机产生的电压较小的情况下，可以利用第一升压变压器将柴油发电机产生的电压的电压值转换成电压等级更高的电压值。举例而言，若柴油发电机产生的电压为380伏特，母线的线电压一般为上万伏特，则可以使用第一升压变压器将电压由380伏特转换成3.5万伏特，此时母线电压可达到3.5万伏特。

本申请实施例提供的保安电源系统，包括：母线、保安电源、第一升压变压器以及风力发电机，所述保安电源包括柴油发电机，柴油发电机通过第一升压变压器与所述母线连接，所述风力发电机与所述母线连接。这样，在极端台风导致电网线路损坏而造成全场失电的情况下，可通过母线将柴油发电机产生的电力输运至风力发电机，保证风力发电机可靠地执行收回桨叶的动作，避免极端台风情况下风力发电机的桨叶折断及倒塔的安全风险。

在另一个具体的实施例中，为了保证柴油发电机输出的电压值稳定在一固定范围内(例如稳定在380伏特左右)，在对柴油发电机输出的电压进行电压转换之前，可以增设可调电抗器对柴油发电机输出的电压波形进行滤波处理，保证柴油发电机输出电压波形更加平滑，使电压值稳定在一固定范围内。下面以图2为例进行具体描述。

以增设可调电抗器为例，如图2所示，本申请实施例提供的保安电源系统还可包括：可调电抗器50，所述可调电抗器分别与所述第一升压变压器和所述柴油发电机连接，且所述可调电抗器设置于所述第一升压变压器和所述柴油发电机之间。

在本申请实施例中，如图2所示，可调电抗器设置于所述第一升压变压器和所述柴油发电机之间。可调电抗器用于有效地吸收电网谐波，提高保安电源系统的功率因数，对于保安电源系统的安全运行起到了较大的作用。

举例而言，如图4所示，在一个具体的实施例中，保安电源系统中的可调电抗器50、第三电流互感器73以及第四断路器64可组成滤波电路51。如此，滤波电路可以对电压波形进行过滤，使柴油发电机输出波形更加平滑，有效地吸收电网谐波，提高保安电源系统的功率因数，对于保安电源系统的安全运行起到了较大的作用。

在另一个具体的实施例中，为了保证保安电源系统的安全运行，每个接入母线的支路均可设置断路器，在接入母线的某一支路发生故障时使用断路器切断故障部分与保安电源系统的其他部分，防止事故扩大，保证保安电源系统的安全运行。下面以图2为例进行具体描述。

如图2所示，本申请实施例提供的保安电源系统还可包括断路器，所述断路器包括第一断路器61、第二断路器62、第三断路器63以及第四断路器64，

所述柴油发电机通过所述第一断路器与所述第一升压变压器连接；所述第一升压变压器通过所述第二断路器与所述母线连接；所述风力发电机通过所述第三断路器与所述母线连接；所述可调电抗器通过所述第四断路器与所述第一升压变压器连接。

其中，断路器发挥开关作用，用于快速切断故障电流，避免事故扩大而影响系统的安全运行。断路器的类型不作具体限制。例如，断路器可以是真空断路器，六氟化硫断路器，或者其他类型的断路器。

在本申请实施例中，如图2所示，第一断路器用于在柴油发电机故障时切断故障部分，防止事故扩大，保证保安电源系统的安全运行；第二断路器用于在第一升压变压器或柴油发电机故障时切断故障部分，防止事故扩大，保证保安电源系统的安全运行；第三断路器用于在风力发电机故障时切断故障部分，防止事故扩大，保证保安电源系统的安全运行；第四断路器用于在可调电抗器故障时切断故障部分，防止事故扩大，保证保安电源系统的安全运行。

在另一个具体的实施例中，为了提供保护、测量用的二次电流，保安电源系统中可以增设电流互感器。下面以图3为例进行具体描述。

如图3所示，本申请实施例提供的保安电源系统还可包括电流互感器。所述电流互感器包括：第一电流互感器71、第二电流互感器72以及第三电流互感器73，

所述第一电流互感器的一端接地，所述第一电流互感器的另一端与所述柴油发电机连接；

所述第二电流互感器的一端与所述柴油发电机连接；所述第二电流互感器的另一端与所述第一断路器连接；

所述第三电流互感器的一端与所述可调电抗器连接；所述第三电流互感器的另一端与所述第四断路器连接。

在另一个具体的实施例中，如图3所示，为了将一次回路的高电压成正比的变换为二次低电压以供给测量仪表、继电保护及其它类似设备，本申请实施例提供的保安电源系统还可包括：第一隔离开关81、第一熔断器82以及第一电压互感器83，

所述第一隔离开关的一端与所述所述柴油发电机连接，且位于所述第二电流互感器与所述所述柴油发电机之间；所述第一隔离开关的另一端与所述第一熔断器的一端连接；所述第一熔断器的另一端与所述第一电压互感器连接。

在本申请实施例中，第一电压互感器用于将一次回路的高电压成正比的变换为二次低电压以供给测量仪表、继电保护及其它类似设备，第一熔断器用于在电流异常升高时自身熔断以切断电流，起到保护电路的作用，第一隔离开关是用于隔离柴油发电机与第一电压互感器的开关元件。

并且，如图3或图4所示，在一个具体的实施例中，保安电源20可以包括柴油发电机21、第一断路器61、第一电流互感器71、第二电流互感器72、第一隔离开关81、第一熔断器82以及第一电压互感器83。如此，保安电源20在向母线提供电压时，可以安全、准确，稳定地运行。

在一个具体的实施例中，如图4所示，为了保安电源系统的安全运行，本申请实施例提供的保安电源系统还包括：静止无功发生器84，所述静止无功发生器与所述母线连接。

具体地，静止无功发生器可通过第五断路器65与母线连接，第五断路器用于在静止无功发生器故障时切断故障部分，防止事故扩大，保证保安电源系统的安全运行。

在本申请实施例中，静止无功发生器具体可以是SVG(Static Var Generator,静止无功发生器)补偿装置，用于动态调节保安电源系统的功率因素，对于保安电源系统的安全运行起到了较大的作用。

在一个具体的实施例中，如图4所示，为了保安电源系统的安全运行，本申请实施例提供的保安电源系统还包括：电容器组85，所述电容器组与所述母线连接。

具体地，电容器组可通过第六断路器66与母线连接，第六断路器用于在电容器组故障时切断故障部分，防止事故扩大，保证保安电源系统的安全运行。

在本申请实施例中，电容器组用于无功补偿功率因素，对于保安电源系统的安全运行起到了较大的作用。

在一个具体的实施例中，如图4所示，可以增设与母线连接的电压互感器，用于将一次回路中母线上的高电压成正比的变换为二次低电压以供给测量仪表、继电保护及其它类似设备。

具体地，本申请实施例提供的保安电源系统还包括：第二电压互感器86，所述第二电压互感器与所述母线连接。

举例而言，所述保安电源系统还包括：第二熔断器87，所述第二电压互感器通过所述第二熔断器与所述母线连接。在本申请实施例中，第二熔断器用于在电流异常升高时自身熔断以切断电流，起到保护电路的作用。

具体地，如图4所示，所述第二熔断器87的一端与母线连接，所述第二熔断器87的另一端与第二电压互感器86连接；所述第二电压互感器86的一端与第二熔断器87连接，所述第二电压互感器86的另一端与热敏电阻器88连接；所述热敏电阻器88的一端与第二电压互感器86连接，所述热敏电阻器的另一端接地。这样，可以将一次回路中母线上的高电压成正比的变换为二次低电压以供给测量仪表、继电保护及其它类似设备，起到电压测量以及电路保护的作用。

此外，在一个具体的实施例中，保安电源系统还可以将母线上的高电压进一步增压后向电网用户输送。如图4所示，第二升压变压器91通过第七断路器67与母线连接，第七断路器用于在第二升压变压器故障时切断故障部分，防止事故扩大，保证保安电源系统的安全运行。第二升压变压器用于将母线上的高电压进一步增压后向电网用户输送，具体地，与第二升压变压器连接的输出电缆92用于向电网用户供电。

此外，第二升压变压器91可与第四电流互感器93的一端连接，第四电流互感器93的另一端可与第五电流互感器94、第二隔离开关95、避雷器96连接，且第五电流互感器94、第二隔离开关95、避雷器96并联连接。这样，可以保证这条向电网用户输送电力的支路的安全运行。

具体地，如图4所示，所述第七断路器67的一端与母线连接，所述第七断路器67的另一端与第二升压变压器91连接；所述第二升压变压器91具有第一端、第二端和第三端，所述第二升压变压器91的第一端与第七断路器67连接，所述第二升压变压器91的第二端与输出电缆92连接，所述第二升压变压器91的第三端与第四电流互感器93的一端连接。所述第四电流互感器93的另一端与第五电流互感器94的一端、第二隔离开关95的一端、避雷器96的一端并联连接。所述第五电流互感器94的另一端、第二隔离开关95的另一端、避雷器96的另一端均接地。这样，柴油发电机产生的电力，可经由母线10和第二升压变压器91之后流向电网用户。

在实际应用场景中，以图4提供的保安电源系统的为例，若风力发电机正常工作，母线上柴油机回路的第二断路器断开；当极端台风天气导致风电场全场失电时，保安电源系统启动后将为集电线路上的各台风力发电机30提供控制电源，以保证风力发电机可靠地执行收回桨叶的动作，避免极端台风情况下风力发电机的桨叶折断及倒塔的安全风险。此时，保安电源系统具体可执行以下工况操作：

具体地，通过预先调节可调电抗器50的补偿容量在满足集电线路无功容量处，先闭合可调电抗器50的出口的开关(即第四断路器64)，而后闭合柴油发电机的出口的开关(即第一断路器61和第二断路器62)，再闭合集电线路的开关(即第三断路器63)，确保升压站母线上与集电线路无关回路开关断开，最后将柴油发电机启动模式调节为零电压起动并直接启动柴油发电机，实现全部风力发电机带载完成。如此，风力发电机带载完成后，保安电源系统启动后将为集电线路上的各台风力发电机30提供控制电源，以保证风力发电机可靠地执行收回桨叶的动作，避免极端台风情况下风力发电机的桨叶折断及倒塔的安全风险。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种保安电源系统，其特征在于，所述保安电源系统包括：母线、保安电源以及风力发电机，所述保安电源包括柴油发电机，

所述柴油发电机与所述母线连接，所述风力发电机与所述母线连接。

2.根据权利要求1所述的保安电源系统，其特征在于，所述保安电源系统还包括：第一升压变压器，

所述第一升压变压器分别与所述柴油发电机和所述母线连接，且所述第一升压变压器设置于所述柴油发电机和所述母线之间。

3.根据权利要求2所述的保安电源系统，其特征在于，所述保安电源系统还包括：可调电抗器，所述可调电抗器分别与所述第一升压变压器和所述柴油发电机连接，且所述可调电抗器设置于所述第一升压变压器和所述柴油发电机之间。

4.根据权利要求3所述的保安电源系统，其特征在于，所述保安电源系统还包括断路器，所述断路器包括第一断路器、第二断路器、第三断路器以及第四断路器，

所述柴油发电机通过所述第一断路器与所述第一升压变压器连接；所述第一升压变压器通过所述第二断路器与所述母线连接；所述风力发电机通过所述第三断路器与所述母线连接；所述可调电抗器通过所述第四断路器与所述第一升压变压器连接。

5.根据权利要求4所述的保安电源系统，其特征在于，所述保安电源系统还包括：第一电流互感器、第二电流互感器以及第三电流互感器，

所述第一电流互感器的一端接地，所述第一电流互感器的另一端与所述柴油发电机连接；

所述第二电流互感器的一端与所述柴油发电机连接；所述第二电流互感器的另一端与所述第一断路器连接；

所述第三电流互感器的一端与所述可调电抗器连接；所述第三电流互感器的另一端与所述第四断路器连接。

6.根据权利要求5所述的保安电源系统，其特征在于，所述保安电源系统还包括：第一隔离开关、第一熔断器以及第一电压互感器,

所述第一隔离开关的一端与所述柴油发电机连接，且位于所述第二电流互感器与所述所述柴油发电机之间；所述第一隔离开关的另一端与所述第一熔断器的一端连接；所述第一熔断器的另一端与所述第一电压互感器连接。

7.根据权利要求1所述的保安电源系统，其特征在于，所述保安电源系统还包括：静止无功发生器，所述静止无功发生器与所述母线连接。

8.根据权利要求1所述的保安电源系统，其特征在于，所述保安电源系统还包括：电容器组，所述电容器组与所述母线连接。

9.根据权利要求1所述的保安电源系统，其特征在于，所述保安电源系统还包括：第二电压互感器，所述第二电压互感器与所述母线连接。

10.根据权利要求9所述的保安电源系统，其特征在于，所述保安电源系统还包括：第二熔断器，所述第二电压互感器通过所述第二熔断器与所述母线连接。

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