CN220475457U - 电源切换装置和集装箱储能设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种电源切换装置和集装箱储能设备。该电源切换装置包括监测模块、管理模块和切换模块，监测模块用于监测多个供电源的电能信息，管理模块用于与监测模块电连接，管理模块能够接收电能信息，当电能信息存在异常时，管理模块能够生成控制信息，切换模块用于与管理模块、多个供电源中的一者及负载电连接，切换模块能够接收控制信息，并能够根据控制信息切换供电源与负载之间的连接关系。上述的电源切换装置能够在多个供电源中的部分供电源出现异常情况时，切换负载和供电源之间的连接关系，即能够将出现异常情况的供电源切换为正常工作的供电源，从而有利于实现对负载设备的不间断供电，有利于负载设备的正常工作。

Description

电源切换装置和集装箱储能设备

技术领域

本申请涉及电源切换技术领域，特别是涉及一种电源切换装置和集装箱储能设备。

背景技术

集装箱储能系统是一种以集装箱为载体，为负载提供电能的储能系统。相关技术中，通常将集装箱储能系统与其他供电源配合使用来为负载提供电能。但与负载电连接的供电源在供电期间可能出现停电、断电或电压过低等异常情况，进而导致负载设备断电，影响负载设备的正常工作。

实用新型内容

基于此，有必要针对相关技术中因供电源出现异常情况，影响负载设备正常工作的问题，提供一种改善上述技术问题的电源切换装置和集装箱储能设备。

根据本申请的第一个方面，本申请实施例提供了一种电源切换装置，包括监测模块、管理模块和切换模块，监测模块用于监测多个供电源的电能信息，管理模块用于与监测模块电连接，管理模块能够接收电能信息，当电能信息存在异常时，管理模块能够生成控制信息，切换模块用于与管理模块、多个供电源中的一者及负载电连接，切换模块能够接收控制信息，并能够根据控制信息切换供电源与负载之间的连接关系。

在其中一个实施例中，多个供电源至少包括第一供电源和第二供电源；

电能信息包括第一供电源的第一电能信息和第二供电源的第二电能信息，当第一电能信息存在异常时，管理模块能够生成第一控制信息，管理模块能够基于第二电能信息生成第二控制信息，切换模块能够根据第一控制信息断开第一供电源和负载的电连接，并能够根据第二控制信息将负载与第二供电源电连接。

在其中一个实施例中，第二供电源包括第一供电单元和第二供电单元，第二电能信息包括第一供电单元的第三电能信息和第二供电单元的第四电能信息，管理模块能够基于第三电能信息和第四电能信息生成第二控制信息，切换模块能够根据第二控制信息有选择地将负载与第一供电单元和第二供电单元中的一者电连接。

在其中一个实施例中，监测模块包括电表，电表与管理模块电连接，并与多个供电源电连接，电表用于分别监测多个供电源的电能信息，电表与管理模块信号连接，并将监测到的电能信息传递给管理模块。

在其中一个实施例中，管理模块与切换模块信号连接，管理模块能够将控制信息传递给切换模块，切换模块能够根据控制信息控制多个供电源中的一者供给负载电能。

在其中一个实施例中，切换模块包括自动转换开关。

根据本申请的第二个方面，本申请实施例提供了一种集装箱储能设备，包括储能电池系统和以上任一实施例中的电源切换装置，电源切换装置具有输入端和输出端，输入端包括第一输入端和第二输入端，供电源包括电网和储能电池系统，第一输入端用于与储能电池系统电连接，第二输入端用于与电网电连接，输出端用于与负载电连接，第一输入端和第二输入端中的一者能够与输出端连接，电源切换装置用于切换输出端与第一输入端和第二输入端之间的连接关系。

在其中一个实施例中，储能电池系统包括储能电池装置和与储能电池装置电连接的能量管理系统，能量管理系统用于监测储能电池装置的电池信息，以实现对储能电池装置的保护性充放电。

在其中一个实施例中，储能电池装置包括储能电池组和与储能电池组电连接的储能变流器，储能变流器与能量管理系统电连接并能够接收电池信息，储能变流器能够根据电池信息控制储能电池组的充放电过程。

在其中一个实施例中，能量管理系统和储能变流器信号连接，以将能量管理系统监测的电池信息传递给储能变流器。

通过上述技术方案，由于电源切换装置的监测模块能够监测多个供电源的电能信息，管理模块能够在电能信息存在异常时生成控制信息，切换模块能够接收控制信息并能够根据控制信息对与负载电连接的供电源进行切换，从而在多个供电源中的部分供电源出现异常情况时，能够对与负载电连接的供电源进行切换，也就是说，本申请电源切换装置能够将与负载电连接的电能信息存在异常的供电源切换为电能信息未出现异常情况的供电源，从而能够实现对负载的不间断供电，有利于负载设备的正常工作。

附图说明

图1为本申请一实施例中的电源切换装置与供电源、负载连接的结构框图。

图2为本申请一实施例中的集装箱储能设备并入电网的部分原理示意图。

附图标记说明：100-集装箱储能设备；110-电源切换装置；111-监测模块；112-管理模块；113-切换模块；120-储能电池装置；121-储能电池组；122-储能变流器；130-能量管理系统；140-隔离变压器；1-第一信号线；2-第二信号线；3-第三信号线；4-动力线缆；5-负载；200-电网。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，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”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申请和简化描述，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申请的限制。

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至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本申请中，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，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或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。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申请中的具体含义。

在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，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”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本申请所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

参阅图1和图2，本申请实施例提供了一种电源切换装置110和具有该电源切换装置110的集装箱储能设备100。电源切换装置110能够监测多个供电源的电能信息，并能够根据电能信息将多个供电源中的一者与负载5电连接，从而实现对负载5的供电。集装箱储能设备100能够并入电网200与电网200配合使用，集装箱储能设备100还可以包括储能电池系统，储能电池系统能够为负载5供电，集装箱储能设备100的电源切换装置110能够根据电能信息切换供电源与负载5之间的连接关系，即与负载5电连接的供电源可以切换为电网200或集装箱储能设备100的储能电池系统。

参阅图1和图2，根据本申请的第一个方面，本申请实施例提供了一种电源切换装置110，其包括监测模块111、管理模块112和切换模块113，监测模块111用于监测多个供电源的电能信息，管理模块112用于与监测模块111电连接，管理模块112能够接收电能信息，当电能信息存在异常时，管理模块112能够生成控制信息，切换模块113用于与管理模块112、多个供电源中的一者及负载5电连接，切换模块113能够接收控制信息，并能够根据控制信息切换供电源与负载5之间的连接关系。

通过上述技术方案，由于电源切换装置110的监测模块111能够监测多个供电源的电能信息，管理模块112能够在电能信息存在异常时生成控制信息，切换模块113能够接收控制信息并能够根据控制信息对与负载5电连接的供电源进行切换，从而在多个供电源中的部分供电源出现异常情况时，能够对与负载5电连接的供电源进行切换，也就是说，可以将与负载5电连接的电能信息存在异常的供电源切换为电能信息未出现异常情况的供电源，从而能够实现对负载5的不间断供电，有利于负载5设备的正常工作。

需要说明的是，能够反映供电源的电能状态的信息都可以属于电能信息，例如电流、电压等。

在一些实施例中，多个供电源至少包括第一供电源和第二供电源，电能信息可以包括第一供电源的第一电能信息和第二供电源的第二电能信息，当第一电能信息存在异常时，管理模块112能够生成第一控制信息，管理模块112能够基于第二电能信息生成第二控制信息，切换模块113能够根据第一控制信息断开第一供电源和负载5的电连接，并能够根据第二控制信息将负载5与第二供电源电连接。电源切换装置110能够根据监测到的供电源的电能信息切换负载5和供电源之间的连接关系，从而有利于负载设备的持续运行，能够提高电源切换装置110的智能化程度。

在一些实施例中，第二供电源可以包括第一供电单元和第二供电单元，第二电能信息可以包括第一供电单元的第三电能信息和第二供电单元的第四电能信息，管理模块112能够基于第三电能信息和第四电能信息生成第二控制信息，切换模块113能够根据第二控制信息有选择地将负载5与第一供电单元和第二供电单元中的一者电连接，从而有利于使负载5与工作正常的供电源电连接，实现对负载5的不间断供电。

在上述实施方式中，第一供电源是电网200，电网200可以是市电电网，第一供电单元可以是第一储能电池组，第二供电单元可以是第二储能电池组，当电网200的第一电能信息存在异常时，即电网200出现异常情况，管理模块112能够生成第一控制信息，切换模块113接收第一控制信息后能够切断电网200和负载5的电连接，管理模块112能够基于第三电能信息和第四电能信息生成第二控制信息，切换模块113接收第二控制信息后可以有选择地将负载5与第一储能电池组和第二储能电池组中的一者电连接，以为负载5提供不间断供电，有利于负载设备的持续运行。此外，第一供电源也可以是与电网相似的，能够提供220V交流电的其它供电源，比如光伏发电或风能发电经逆变器转换后产生的220V交流电等，即第一供电源还可以为光伏板、逆变器、电缆等组成的能够提供220V交流电的光伏发电电网，或者，第一供电源也可以为风能发电装置、逆变器、电缆等组成的能够提供220V交流电的风电电网。

在一些实施例中，监测模块111包括电表，电能信息为电压和/或电流，电表与管理模块112电连接，并与多个供电源电连接，电表用于分别监测多个供电源的电能信息，电表与管理模块112信号连接，并将监测到的电能信息传递给管理模块112。

本申请对电表的具体选用不作限定，电表可以选用电流表、电压表或多用电表，当电表选用电流表时，监测模块111可以监测多个供电源的电流；当电表选用电压表时，监测模块111可以监测多个供电源的电压；当电表选用多用电表时，监测模块111可以监测多个供电源的电压和电流。

在一些实施例中，电表可以采用DLT645协议通讯规约,将监测到的多个供电源的电能信息通过RS485通讯接口传递给管理模块112。

为了实现电表与管理模块112的信号连接，在一些实施例中，参阅图1，电源切换装置110还可以包括第一信号线1，第一信号线1的两端可以分别与电表和管理模块112电连接，以将电表监测的电能信息传递给管理模块112。

在一些实施例中，管理模块112与切换模块113信号连接，管理模块112能够将控制信息传递给切换模块113，切换模块113能够根据控制信息控制多个供电源中的一者供给负载5电能。

为了实现管理模块112与切换模块113的信号连接，在一些实施例中，参阅图1，电源切换装置110还包括第二信号线2，第二信号线2的两端可以分别与管理模块112和切换模块113电连接，以将管理模块112的控制信息传递给切换模块113。当电能信息存在异常时，管理模块112的控制信息能够通过第二信号线2传递给切换模块113，从而便于切换模块113根据该控制信息切换与负载5电连接的供电源，有利于实现对负载5设备的不间断供电，并能够提高电源切换装置110的智能化程度。

在一些实施例中，切换模块113包括自动转换开关，自动转换开关可以采用ATS(Automatic transfer switching equipment，自动转换开关电器)电源转换开关，ATS电源转换开关在供电系统中可以将负载5电路从一个供电源自动换接至另一个供电源，以确保负载设备运行可靠且连续。当监测模块111监测的电能信息存在异常时，管理模块112能够生成控制信息，控制信息能够通过第二信号线2传递至ATS电源转换开关，ATS电源转换开关能够自动将与负载5电连接的电能信息存在异常的供电源切换为电能信息未出现异常情况的供电源，从而有利于实现对负载5设备的不间断供电。

基于同一发明构思，参阅图2，本申请实施例提供了一种集装箱储能设备100，其包括储能电池系统和以上任一实施例中的电源切换装置110，电源切换装置110具有输入端和输出端，输入端包括第一输入端和第二输入端，第一输入端用于与储能电池系统电连接，第二输入端用于与电网200电连接，输出端用于与负载5电连接，第一输入端和第二输入端中的一者能够与输出端连接，电源切换装置110用于切换输出端与第一输入端和第二输入端之间的连接关系，以切换负载5和供电源之间的连接关系。

在一些实施例中，参阅图1和图2，电源切换装置110的监测模块111能够分别与储能电池系统和电网200电连接，以监测储能电池系统和电网200的电能信息，管理模块112能够接收电能信息，当电能信息存在异常时，管理模块112能够生成控制信息，切换模块113能够分别与负载5以及储能电池系统和电网200中的一者电连接，以使切换模块113能够根据控制信息切换与负载5电连接的供电源。当电网200在供电期间出现停电、断电或电压过低等异常情况时，电源切换装置110的切换模块113能够对供电源进行切换，即将与负载5电连接的电网200切换为储能电池系统，有利于实现对负载5设备的持续供电。

在上述实施方式中，参阅图1，电网200与切换模块113可以通过动力线缆4电连接，储能电池系统和切换模块113可以通过动力线缆4电连接，切换模块113与负载5可以通过动力线缆4电连接。

在一些实施例中，参阅图1和图2，储能电池系统可以包括储能电池装置120和与储能电池装置120电连接的能量管理系统130，能量管理系统130用于监测储能电池装置120的电池信息，以实现对储能电池装置120的保护性充放电。

需要说明的是，储能电池装置120的电池信息可以包括但不限于电池数目、电池标称容量、总电压、电流、单体最高电压、单体最低电压、电池荷电状态、电池健康状态、电池温度、每组电池电压平均值、电压报警信息、电流报警信息、温度报警信息以及工作状态等。能量管理系统(EMS，Energy Managing System)130能够对上述电池信息进行监控和管理，从而便于对储能电池装置120的保护性充放电。

在一些实施例中，参阅图1，电源切换装置110的管理模块112可以集成于储能电池系统的能量管理系统130中，从而能够提高集装箱储能设备100的结构紧凑度。

在一些实施例中，参阅图1和图2，储能电池装置120可以包括储能电池组121和与储能电池组121电连接的储能变流器122，储能变流器122可以与能量管理系统130电连接并能够接收电池信息，储能变流器122能够根据电池信息控制储能电池组121的充放电过程。

由于储能变流器(PCS，Power Conversion System)122可以控制储能电池组121的充电过程和放电过程，并且能够进行交流和直流的变换，在电网200出现异常情况时，储能变流器122通过将储能电池组121的直流电变换为交流电，能够直接为交流负荷供电。储能变流器122可以由DC/AC双向变流器、控制单元等构成。

在上述实施方式中，能量管理系统130能够遵循IEC61970能量管理系统接口规范、IEC61968配网管理系统接口规范以及IEC61850网络通讯标准。储能变流器122可以通过CAN(Controller Area Network，控制器局域网)接口与能量管理系统130通讯，从而获取储能电池组121的电池信息，实现对储能电池组121的保护性充放电，确保储能电池组121的运行安全。能量管理系统130与储能变流器122之间的通讯链路可以采用以下至少一种协议：CAN(Controller Area Network，控制器局域网)协议、基于485接口的MODBUS RTU协议或基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol，传输控制协议/因特网互联协议)的MODBUS TCP协议。

在一些实施例中，能量管理系统130和储能变流器122可以信号连接，以将能量管理系统130监测的电池信息传递给储能变流器122，从而便于储能变流器122对储能电池组121的充电过程和放电过程的控制。

为了实现能量管理系统130和储能变流器122的信号连接，参阅图1和图2，集装箱储能设备100还可以包括第三信号线3，第三信号线3的两端可以分别与能量管理系统130和储能变流器122电连接。

在一些实施例中，参阅图2，集装箱储能设备100还包括隔离变压器140。当电网200有电时，电网200提供的电能一部分可以由储能变流器122端直接输出供给负载5使用，一部分则经储能变流器122转换成直流电在能量管理系统130的管理下给储能电池组121进行充电；当电网200停电出现异常时，储能变流器122在能量管理系统130的控制下能够将储能电池组121的直流电转换成220V交流电或380V交流电经ATS电源转换开关和隔离变压器140后切换到隔离变压器140端输出供给负载5使用。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种电源切换装置，其特征在于，所述电源切换装置包括：

监测模块，用于监测多个供电源的电能信息；

管理模块，用于与所述监测模块电连接，所述管理模块能够接收所述电能信息，当所述电能信息存在异常时，所述管理模块能够生成控制信息；以及

切换模块，用于与所述管理模块、所述多个供电源中的一者及负载电连接，所述切换模块能够接收所述控制信息，并能够根据所述控制信息切换所述供电源与所述负载之间的连接关系。

2.根据权利要求1所述的电源切换装置，其特征在于，所述多个供电源至少包括第一供电源和第二供电源；

所述电能信息包括第一供电源的第一电能信息和所述第二供电源的第二电能信息，当所述第一电能信息存在异常时，所述管理模块能够生成第一控制信息，所述管理模块能够基于所述第二电能信息生成第二控制信息，所述切换模块能够根据所述第一控制信息断开所述第一供电源和所述负载的电连接，并能够根据所述第二控制信息将所述负载与所述第二供电源电连接。

3.根据权利要求2所述的电源切换装置，其特征在于，所述第二供电源包括第一供电单元和第二供电单元，所述第二电能信息包括所述第一供电单元的第三电能信息和所述第二供电单元的第四电能信息，所述管理模块能够基于所述第三电能信息和所述第四电能信息生成所述第二控制信息，所述切换模块能够根据所述第二控制信息有选择地将所述负载与所述第一供电单元和所述第二供电单元中的一者电连接。

4.根据权利要求1所述的电源切换装置，其特征在于，所述监测模块包括电表，所述电表与所述管理模块电连接，并与所述多个供电源电连接，所述电表用于分别监测所述多个供电源的电能信息，所述电表与所述管理模块信号连接，并将监测到的所述电能信息传递给所述管理模块。

5.根据权利要求1所述的电源切换装置，其特征在于，所述管理模块与所述切换模块信号连接，所述管理模块能够将所述控制信息传递给所述切换模块，所述切换模块能够根据所述控制信息控制所述多个供电源中的一者供给所述负载电能。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的电源切换装置，其特征在于，所述切换模块包括自动转换开关。

7.一种集装箱储能设备，其特征在于，包括：

储能电池系统；及

如权利要求1-6中任一项所述的电源切换装置，所述电源切换装置包括输入端和输出端，所述输入端包括第一输入端和第二输入端，所述供电源包括电网和所述储能电池系统，所述第一输入端用于与所述储能电池系统电连接，所述第二输入端用于与所述电网电连接，所述输出端用于与负载电连接，所述第一输入端和所述第二输入端中的一者能够与所述输出端连接，所述电源切换装置用于切换所述输出端与所述第一输入端和所述第二输入端之间的连接关系。

8.根据权利要求7所述的集装箱储能设备，其特征在于，所述储能电池系统包括储能电池装置和与所述储能电池装置电连接的能量管理系统，所述能量管理系统用于监测所述储能电池装置的电池信息，以实现对所述储能电池装置的保护性充放电。

9.根据权利要求8所述的集装箱储能设备，其特征在于，所述储能电池装置包括储能电池组和与所述储能电池组电连接的储能变流器，所述储能变流器与所述能量管理系统电连接并能够接收所述电池信息，所述储能变流器能够根据所述电池信息控制所述储能电池组的充放电过程。

10.根据权利要求9所述的集装箱储能设备，其特征在于，所述能量管理系统和所述储能变流器信号连接，以将所述能量管理系统监测的所述电池信息传递给所述储能变流器。