CN220139245U - 一种用于储能系统的并离网切换装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种用于储能系统的并离网切换装置，特点是包括电池模块、储能变流器和静态转换开关，电池模块的正极和负极与储能变流器的正极和负极相应连接，储能变流器交流输出端的三相分别与静态转换开关输入端的三相和负载的三相相应连接，静态转换开关输出端的三相分别连接负载的三相和电网的三相，优点是能够自动切换并离网状态，并实现并网模式到离网模式的切换过程中本地负载的不间断供电。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种用于储能系统的并离网切换装置。
背景技术
储能设备中储能变流器(PCS)存在并网和离网/孤网模式功能：1)并网模式下按照上层调度下发的功率指令实现蓄电池组和电网之间的双向能量转换；如在电网负荷低谷期给蓄电池组充电，在电网负荷高峰期回馈电网。2)离网/孤网模式，在满足设定要求的情况下，与主电网脱开，给本地的部分负荷提供满足电网电能质量要求的交流电能。目前，大多通过手动方式来切换离网模式，存在以下缺点：
(1)由于在并网过程中市电在停止供电，需要通过切断主回路进线总断路器，PCS设置离网模式，PCS切换到离网/孤网模式如线路没有提前设置会给本地提供全部用电负荷，会导致PCS功率不足，导致停机保护。
(2)电网恢复供电后，需要切断关键负荷PCS设置并网模式，合上全部负荷开关。操作过于复杂。
(3)由于储能设备功率过小只能满足关键负荷的供电，需要切断全部负荷的开关，保留关键负荷，从而导致本地负载发生断电情况。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够自动切换并离网状态，并实现并网模式到离网模式的切换过程中本地负载的不间断供电的用于储能系统的并离网切换装置。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种用于储能系统的并离网切换装置，包括具有储能功能的电池模块、储能变流器(PCS)和静态转换开关(STS)，所述的电池模块的正极和负极与所述的储能变流器的正极和负极相应连接，所述的储能变流器交流输出端的三相分别与所述的静态转换开关输入端的三相和负载的三相相应连接，所述的静态转换开关输出端的三相分别连接所述的负载的三相和电网的三相。
进一步，所述的电池模块与所述的储能变流器之间设置有直流断路器，所述的直流断路器正常情况下闭合，当流经的电流超过储能变流器的容量时断开。可避免电流过高损坏储能变流器，具有一定的电流、过载等保护功能。
进一步，所述的储能变流器交流输出端的三相与所述的负载的三相之间的连接线路上之间设置有第一交流断路器，所述的第一交流断路器为三相，分别连接在每相连接线路上。第一交流断路器正常情况下始终处于闭合状态，当需要检测静态转换开关与负载和电网的连接线路是否正常工作时断开。
进一步，所述的静态转换开关输出端的三相与所述的负载的三相之间的连接线路上设置有第二交流断路器，所述的第二交流断路器为三相，分别连接在每相连接线路上。第二交流断路器正常情况下始终处于闭合状态，当需要检测储能变流器与负载和电网的连接线路是否正常工作时断开。
进一步，所述的静态转换开关采用可控硅作为开关器件。
进一步，所述的储能变流器采用根据负荷变动输出、输入功率的DC/AC双向变流器。
与现有技术相比，本实用新型的优点在于
1、离网模式：电网停电反馈给静态转换开关STS，STS会启动备用电源(当输入交流欠压或过压时，设备会自动转向另一路电源，STS的两路静态转换开关是严格互锁，STS的所有的转换都是快速的先断后合，主备电源之间不会产生冲击电流，所有的转换都在小于8ms的时间内完成)，连接通信信号给到PCS，储能变流器(PCS)会启动离网模式。
2、并网模式：当电网恢复供电时，STS会感应电网电压，同时反馈信号给PCS启动并网模式完成并网切换。
3、在并离网切换过程中关键负荷不会因为电力不足而产生停机现像，保证了从并网模式到离网模式的切换过程中本地负载的不间断供电。
4、并网放电切换离网模式：通过静态转换开关的调控可以实现PCS系统的工作模式切换功能。正常情况下，PCS系统处于并网放电状态，此时PCS系统产生的能量供给负载和电网，若负载功率大于PCS系统设定输出功率，超出部分功率由电网提供。电网突然掉电时，静态转换开关断开，PCS系统切换到离网工作模式，负载由PCS系统提供能量；电网恢复正常后，PCS系统回切到原来的工作状态。
5、并网充电切换离网模式：当PCS系统处于并网充电状态，此时负载由电网供电，PCS系统利用除负载外的多余电能为电池模块充电。电网突然掉电时，静态转换开关断开，PCS系统切换到离网工作模式，负载由PCS系统提供能量；电网恢复正常后，PCS系统回切到原来的工作状态。
综上所述，本实用新型一种用于储能系统的并离网切换装置，可根据市电情况自动切换并离网状态，同时能够实现并网放电切换离网模式和并网充电切换离网模式，并实现并网模式到离网模式的切换过程中本地负载不断电，操作简单方便。
附图说明
图1为本实用新型用于储能系统的并离网切换装置的结构示意图，图中标注如下：1-电池模块，2-储能变流器，3-静态转换开关，4-负载，5-电网，6-直流断路器，7-第一交流断路器，8-第二交流断路器。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本实用新型作进一步详细描述。
在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型申请实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
在本实用新型申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”、“端”、“侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型申请实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型申请实施例的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“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。在本实用新型申请实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
在本实用新型申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，可以是其它连接；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型申请实施例中的具体含义。
在本实用新型申请实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型申请实施例的不同结构。为了简化本实用新型申请实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型申请实施例。
具体实施例
一种用于储能系统的并离网切换装置，如图1所示，包括电池模块1、储能变流器2(PCS)和静态转换开关3(STS)，电池模块1的正极和负极与储能变流器2的正极和负极相应连接，储能变流器2交流输出端的三相分别与静态转换开关3输入端的三相和负载4的三相相应连接，静态转换开关3输出端的三相分别连接负载4的三相和电网5的三相。
在此具体实施例中，电池模块1与储能变流器2之间设置有直流断路器，直流断路器正常情况下闭合，当流经的电流超过储能变流器2的容量时断开。储能变流器2交流输出端的三相与负载4的三相之间的连接线路上之间设置有第一交流断路器7，第一交流断路器7为三相，分别连接在每相连接线路上。第一交流断路器7正常情况下始终处于闭合状态，当需要检测静态转换开关3与负载4和电网5的连接线路是否正常工作时断开。静态转换开关3输出端的三相与负载4的三相之间的连接线路上设置有第二交流断路器8，第二交流断路器8为三相，分别连接在每相连接线路上。第二交流断路器8正常情况下始终处于闭合状态，当需要检测储能变流器2与负载4和电网5的连接线路是否正常工作时断开。
在此具体实施例中，静态转换开关3采用可控硅作为开关器件，能够有效减小机械开关的通断延时，提高系统的切换速度。电池模块1当电网5停电时可以提供备用电源，电网5恢复供电时可当削峰填谷模式用。储能变流器2(PCS)采用DC/AC双向变流器可以根据负荷变动输出、输入功率。静态转换开关3(STS)当电网5和储能系统共同给负载4供电的时候，储能系统通常作为备用电源，在电网5掉电的情况下，能够快速切换到离网状态持续给负载4供电，为了保证负载4的持续运行。储能系统需要快速的从并网切换到离网状态，实现不间断供电的需求。
工作过程：
1、并网放电切换离网模式：通过对静态转换开关3模块的控制，可以实现储能变流器2的工作模式切换功能。正常情况下，储能变流器2处于并网放电状态，此时储能变流器2产生的能量供给负载4和电网5，若负载4功率大于储能变流器2设定输出功率，超出部分功率由电网5提供。电网5突然掉电时，静态转换开关3断开，储能变流器2切换到离网工作模式，负载4由储能变流器2提供能量；电网5恢复正常后，储能变流器2回切到原来的工作状态。
2、并网充电切换离网模式：当储能变流器2处于并网充电状态，此时负载4由电网5供电，储能变流器2利用除负载4外的多余电能为电池模块1充电。电网5突然掉电时，静态转换开关3断开，储能变流器2切换到离网工作模式，负载4由储能变流器2提供能量；电网5恢复正常后，储能变流器2回切到原来的工作状态。
上述说明并非对本实用新型的限制，本实用新型也并不限于上述举例。本技术领域的普通技术人员在本实用新型的实质范围内，做出的变化、改型、添加或替换，也应属于本实用新型的保护范围。
Claims (1)
1.一种用于储能系统的并离网切换装置，其特征在于：包括电池模块、储能变流器和静态转换开关，所述的电池模块的正极和负极与所述的储能变流器的正极和负极相应连接，所述的储能变流器交流输出端的三相分别与所述的静态转换开关输入端的三相和负载的三相相应连接，所述的静态转换开关输出端的三相分别连接所述的负载的三相和电网的三相，所述的电池模块与所述的储能变流器之间设置有直流断路器，所述的直流断路器正常情况下闭合，当流经的电流超过储能变流器的容量时断开，所述的储能变流器交流输出端的三相与所述的负载的三相之间的连接线路上之间设置有第一交流断路器，所述的第一交流断路器为三相，分别连接在每相连接线路上，所述的静态转换开关输出端的三相与所述的负载的三相之间的连接线路上设置有第二交流断路器，所述的第二交流断路器为三相，分别连接在每相连接线路上，所述的静态转换开关采用可控硅作为开关器件，所述的储能变流器采用根据负荷变动输出、输入功率的DC/AC双向变流器。
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2023
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