KR20130080482A - Lithium iron battery-based direct current power supply emergency response system for transformer substation - Google Patents

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KR20130080482A KR1020137016380A KR20137016380A KR20130080482A KR 20130080482 A KR20130080482 A KR 20130080482A KR 1020137016380 A KR1020137016380 A KR 1020137016380A KR 20137016380 A KR20137016380 A KR 20137016380A KR 20130080482 A KR20130080482 A KR 20130080482A
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Abstract

본 발명은 휴대용 분리구조 유닛으로 구성되며 휴대용 분리구조 유닛 사이를 플러그 인 방식으로 연결되는 리튬철 전지 기반의 변전소 직류전원 비상 시스템에 관한 것이다. 휴대용 분리구조 유닛은, 리튬철 전지팩 유닛; 2개의 에어 스위치(K3, K4)로 구성되는 배전제어 스위치 유닛; 인버터로 구성되는 인버터 유닛; 하나의 교류 에어 스위치(K1), 하나의 에어 스위치(K2), 정류기 및 제어장치로 구성되는 충전제어 유닛을 포함한다. 본 발명은 유닛구조 부피가 작고 운송이 편리하며 현장에서 조립 가능한 장점을 가지며, 전력시스템의 사고 발생 시 응급구조 요구를 만족함과 함께 변전소 직류전원설비의 현장에서 유지시의 예비전원으로도 사용된다.The present invention relates to a lithium iron battery-based substation DC power emergency system composed of a portable separation structure unit and connected in a plug-in manner between the portable separation structure units. The portable separation structure unit includes a lithium iron battery pack unit; A distribution control switch unit composed of two air switches K3 and K4; An inverter unit composed of an inverter; And a charge control unit composed of one AC air switch K1, one air switch K2, a rectifier and a control device. The present invention has the advantage that the unit structure is small in volume, easy to transport and can be assembled in the field, satisfies the emergency rescue requirements in the event of an accident of the power system, and is also used as a reserve power source for maintenance at the site of the DC power plant of the substation.

Description

리튬철 전지 기반의 변전소 직류전원 비상 시스템{LITHIUM IRON BATTERY-BASED DIRECT CURRENT POWER SUPPLY EMERGENCY RESPONSE SYSTEM FOR TRANSFORMER SUBSTATION}Lithium iron battery-based substation DC power emergency system {LITHIUM IRON BATTERY-BASED DIRECT CURRENT POWER SUPPLY EMERGENCY RESPONSE SYSTEM FOR TRANSFORMER SUBSTATION}

본 발명은 전력시스템 변전소용 직류전원 비상 시스템에 관한 것으로서, 구체적으로 리튬철인산염 이온 전지팩 기반의 변전소 직류전원 비상 시스템에 관한 것으로서, 전력망의 중대사고 또는 중대 자연재해시, 변전소의 직류전원과 검사 및 테스트기구용 전원 수요를 만족시키며, 정상적인 상황에서 변전소 축전지 단일팩 배치 시의 임시 비상 전지팩으로 사용하므로써 축전지팩이 직류모선에서 벗어나 정기적인 방전체크을 진행해야 하는 요구를 만족시킨다.The present invention relates to a DC power emergency system for a power system substation, and more particularly, to a DC power emergency system based on a lithium iron phosphate ion battery pack, in the event of a serious accident or a serious natural disaster in a power network, DC power supply and inspection of a substation. It satisfies the demand for power supply for test equipment, and the battery pack satisfies the need for regular discharge check from the DC bus by using it as a temporary emergency battery pack when the substation battery pack is placed under normal circumstances.

전력시스템 변전소용 직류전원은 송변전 설비의 보호와 제어 및 통신의 작업전원이며, 그 축전지팩은 변전소의 보호, 제어, 사고 조명 등 사고용 전기로 사용된다. 그러나 전력망의 중대사고, 특히 중대 자연재해 시, 축전지팩이 정상적으로 작동하지 못할 수 있다. 전력망의 빠른 회복을 위하여 임시 송전방안을 취할 수 있는데, 이때 송변전 설비에 대하여 필요한 검사측정을 진행할 것이 요구되는 동시에, 이러한 설비의 보호와 제어 및 통신은 직류전원을 제공하여야 한다. 한편, DL/T724-2000『전력시스템용 축전지 직류전원장치의 운행 및 유지기술 규정』에서, 단일팩 축전지의 방전체크에 대하여 운행 중단하지 못하도록 정해져 있어, 완전 용량의 방전테스트를 진행하기 위하여 예비 전지팩으로 임시교체하여 용량 테스트를 완성하도록 한다. 이 시스템 및 방법은 이미 본 발명인에 의하여 변전소 단일팩 축전지의 방전체크 테스트와 사고비상 대비훈련에 응용되었다.DC power supply for power system substation is the working power for protection, control and communication of transmission substation facilities, and the battery pack is used for accident electricity such as protection, control and accident lighting of substation. However, battery packs may not work properly in the event of a serious accident in the grid, especially during a catastrophic natural disaster. Temporary transmission schemes can be taken for rapid recovery of the grid, where it is required to carry out the necessary inspection and measurement of the transmission and transmission facilities, and at the same time, the protection, control and communication of these facilities should provide a DC power source. On the other hand, DL / T724-2000, "Operation and Maintenance Technology Regulation of Battery DC Power Supply for Power System", is designed not to interrupt the operation of discharge check of single pack battery, and it is a spare battery for full capacity discharge test. Temporarily replace the pack to complete the capacity test. This system and method has already been applied by the inventors to the discharge check test and emergency preparedness training of substation single pack batteries.

중국에는 현재 양성자 교환막 연료전지의 변전소 비상전원 시스템이 있지만, 연료전지의 기술성 숙련, 운행유지 등 요인 때문에 전력시스템에서 응용하기에는 어려움이 존재한다. 기타는 기본적으로 UPS, EPS전원과 조명 비상전원인데 아직은 전력시스템 변전소의 직류전원 비상 시스템으로 사용할 수 없다.China currently has a substation emergency power system for proton exchange membrane fuel cells, but it is difficult to apply in power system due to factors such as technical skill of fuel cell and maintenance of operation. Others are basically UPS, EPS power and lighting emergency power, but can not be used as DC power emergency system of power substation yet.

본 발명의 목적은 리튬철인산염 이온 전지팩 기반의 변전소 직류전원 비상 시스템을 제공하는 것이며, 전력망의 중대사고, 특히 중대 자연재해 시의 직류 비상전원 및 정상 시에 단일팩 축전지 배치의 방전체크 테스트 시의 예비전원으로 사용할 수 있다.It is an object of the present invention to provide a substation DC power emergency system based on a lithium iron phosphate ion battery pack, and during a serious accident of a power grid, in particular, during a DC emergency power supply during a serious natural disaster and a discharge check test of a single-pack battery arrangement in a normal state. It can be used as a spare power source.

본 발명의 목적은 하기 수단에 의해 실현한 것이다:The object of the present invention is achieved by the following means:

리튬철인산염 이온 전지로 구성된 리튬철 전지팩 유닛;A lithium iron battery pack unit composed of a lithium iron phosphate ion battery;

160A의 에어 스위치(K3)와 25A의 에어 스위치(K4)로 구성되며, 에어 스위치(K3)의 두 진입 포트는 플러그 인 케이블을 통하여 각각 리튬철 전지팩 유닛의 양/음 출력단과 연결하는데 사용되며, 에어 스위치(K4)의 두 진입 포트는 각각 에어 스위치(K3)의 두 출력 포트와 연결되며, 에어 스위치(K3)의 두 출력 포트는 플러그 인 케이블을 통하여 직류전기를 출력하는데 사용되는 배전 제어 스위치 유닛;It consists of 160A air switch (K3) and 25A air switch (K4), and the two inlet ports of the air switch (K3) are used to connect the positive / negative output terminals of the lithium iron battery pack unit through plug-in cables, respectively. , The two inlet ports of the air switch K4 are connected to the two output ports of the air switch K3, respectively, and the two output ports of the air switch K3 are used to output DC electricity through a plug-in cable. unit;

인버터로 구성되며, 인버터의 두 입력단이 플러그 인 케이블을 통하여 각각 배전 제어 스위치 유닛 중의 에어 스위치(K4)의 두 출력 포트과 연결되며, 인버터의 두 출력단은 플러그 인 케이블을 통하여 220V의 교류전기를 출력하는데 사용되는 인버터 유닛;It consists of an inverter, and two input terminals of the inverter are connected to two output ports of the air switch (K4) of the power distribution control switch unit, respectively, through a plug-in cable, and the two output terminals of the inverter output 220V AC electricity through the plug-in cable. Inverter unit used;

32A의 교류 에어 스위치(K1), 63A의 에어 스위치(K2), 정류기 및 전지 관리 시스템이 내장되어 있는 제어장치로 구성되며, 교류 에어 스위치(K1)의 진입 포트는 플러그 인 케이블을 통하여 220V의 교류전기를 입력하는데 사용되며, 교류 에어 스위치(K1)의 출력 포트와 정류기의 입력단이 연결되며, 정류기의 양/음 출력단은 각각 에어 스위치(K2)의 두 진입 포트와 연결되며, 에어 스위치(K2)의 두 출력 포트는 플러그 인 케이블을 통하여 각각 리튬철 전지팩 유닛의 양/음 출력단과 연결하는데 사용되며, 제어장치의 일측은 통신회선에 의하여 정류기와 연결되고 타측은 직렬 인터페이스 방식으로 플러그 인 쿼드 통신회선을 통하여 리튬철 전지팩 유닛과 연결되는 충전 제어 유닛;It consists of a control unit with a 32 A AC air switch (K1), a 63 A air switch (K2), a rectifier and a battery management system.The inlet port of the AC air switch (K1) is connected to a 220 V AC through a plug-in cable. Used to input electricity, the output port of the AC air switch K1 and the input terminal of the rectifier are connected, and the positive / negative output terminal of the rectifier are connected with the two inlet ports of the air switch K2, respectively, and the air switch K2. The two output ports of are connected to the positive / negative output terminal of the lithium iron battery pack unit through the plug-in cable, one side of the control unit is connected to the rectifier by the communication line, and the other side is the plug-in quad communication through the serial interface method. A charge control unit connected to the lithium iron battery pack unit through a line;

이상의 휴대용 분리구조 유닛으로 구성되며 휴대용 분리구조 유닛 사이가 플러그 인 방식으로 연결되며;A portable separation structure unit, which is connected between the portable separation structure units in a plug-in manner;

상기 배전 제어 스위치 유닛 중의 에어 스위치(K3)의 일 진입 포트 위에 방전 보호용 직류 접촉기(JZ1)가 더 직렬 연결되어 있고, 상기 충전 제어 유닛 중의 에어 스위치(K2)의 일 출력 포트 위에 충전 보호용 다른 직류 접촉기(JZ2)가 더 직렬 연결되어 있으며;A discharge protection DC contactor JZ1 is further connected in series on one inlet port of the air switch K3 in the power distribution control switch unit, and another DC contactor for charge protection on one output port of the air switch K2 in the charge control unit. (JZ2) is more serially connected;

상기 리튬철인산염 전지 모델은 FP3291152, 정류기 모델은 HD22020-3, 제어장치 모델은 BMJ-FPC, 인버터 모델은 TP630E-N-U이고;The lithium iron phosphate battery model is FP3291152, the rectifier model is HD22020-3, the controller model is BMJ-FPC, and the inverter model is TP630E-N-U;

상기 리튬철 전지팩 유닛, 배전 제어 스위치 유닛, 인버터 유닛 및 충전 제어 유닛은 모두 수용 프레임식 구조를 사용하였으며, 리튬철 전지팩 유닛 수용프레임의 상부에는 돌출핀이 형성되어 있고, 저면에는 상기 돌출핀과 대응하는 홀이 있으며, 상기 모든 유닛 수용프레임이 대응되게 삽입 설치될 수 있도록 하는 전원박스를 더 구비하는 리튬철인산염 이온 전지팩 기반의 변전소 직류전원 비상 시스템을 제공한다.The lithium iron battery pack unit, the power distribution control switch unit, the inverter unit and the charge control unit all used a receiving frame structure, the upper portion of the lithium iron battery pack unit receiving frame is formed with a protruding pin, the bottom of the protruding pin There is a hole corresponding to, and provides a substation DC power emergency system based on a lithium iron phosphate ion battery pack further comprises a power box to be installed so that all the unit receiving frame correspondingly.

본 발명의 리튬철 전지 기반의 변전소 직류전원 비상 시스템 및 사용방법은 리튬철인산염 이온 전지팩, CAN버스 기반의 감시측정시스템, 고주파 스위치 전원 정류 충전모듈/인버터 모듈 및 플러그 인 케이블 등으로 구성되며, 블록식 분리구조를 사용하며, 충전 인버터, 전지팩, 배전 제어에 따라 수용프레임 구조의 휴대용 유닛을 형성하여, 비상 시, 주로 전지팩(전지 수용프레임), 배전 제어 유닛(스위치 수용프레임) 및 플러그 인 케이블을 사용하고, 기능 수요에 따라 현장에서 신속하게 조립한다.Lithium iron battery based substation DC power emergency system and method of use of the present invention is composed of lithium iron phosphate ion battery pack, CAN bus-based monitoring and measurement system, high frequency switch power supply rectification charging module / inverter module and plug-in cable, Block-type separation structure is used, and portable unit of accommodating frame structure is formed according to charging inverter, battery pack, and distribution control. In case of emergency, mainly battery pack (battery accommodating frame), distribution control unit (switch accommodating frame) and plug In-line cable is used and assembly is performed quickly in the field according to functional demand.

변전소 직류전원 시스템은 전력공정의 송변전 설비의 보호, 제어, 통신, 사고조명 등 사고용 전기에 광범위하게 사용되고 있으며, 전력, 통신 등 영역의 작업 또는 예비 전원으로서 그 중요성은 자명한 것이다. 변전소용 직류전원의 상실은 전력시스템의 안전운행에 직접적인 영향을 주며, 특히 전력망의 중대사고 또는 중대 자연재해 시, 예를 들면, 512원촨 특대지진 발생 후 부분적인 송변전이 사용가능한 상황에서 원래 있는 축전지팩이 회손되었기 때문에 보호 제어에 필요한 직류전원을 제공할 수 없어 최단시간 내에 임시송전을 긴급 회복하여 긴급 재난구조에 전력을 공급할 수 없었다. 이때, 변전소 비상 직류전원의 중요성을 깊히 느껴, 발명인이 본 개발항목을 제기한 중요한 원인이기도 하다. 한편, 전력시스템 110kV 및 이하 전압등급의 변전소는 전형설계에 의하여 한팩의 축전지만 배치하였는데 DL/T724-2000<전력시스템용 축전지 직류전원장치 운행과 유지기술 규정>의 규정에 의하여, 축전지팩이 직류모선을 벗어나서 완전 용량의 방전체크 테스트를 진행할 수 없다. 본 시스템을 사용하여 전지 병렬 연결 방지조치의 보호하에 변전소 직류시스템을 연결하여 변전소 가동용 직류전원으로 사용하여 원축전지팩이 안전하게 10시간의 용량체크 테스트를 완성하도록 한다.Substation DC power system is widely used in accident electricity such as protection, control, communication, accident lighting of transmission and transmission facilities of power process, and its importance is obvious as work or reserve power in areas such as electric power and communication. Loss of DC power for substations has a direct impact on the safe operation of the power system, especially in the event of a serious accident or serious natural disaster in the grid, for example when a partial transmission is available after the 512 Yuanchu Earthquake. Because the pack was damaged, it was unable to provide the DC power required for the protection control, so that the emergency transmission could be restored in the shortest time and could not supply the emergency disaster rescue. At this time, deeply felt the importance of substation emergency DC power supply, it is also an important cause of the inventors raised this development item. On the other hand, the substations of power system 110kV and below voltage class were arranged with only one pack of capacitors by the typical design. It is not possible to conduct a full capacity discharge check test beyond the busbar. This system is used to connect the substation direct current system under the protection of battery parallel connection preventive measures, and to use the DC power supply for substation operation to ensure that the battery pack safely completes the 10-hour capacity check test.

본 방법은 비상수리 요구에 부응하여 간편한 운송, 신속 현장설치를 실현하여 변전소 및 발전소의 직류전원 비상의 요구를 만족하였다. This method meets the needs of DC power supply emergency in substations and power plants by realizing simple transportation and quick on-site installation in response to emergency repair requirements.

본 발명의 유익한 효과는: 본 발명은 연산축전지 및 기타 방식을 사용한 부피가 크고, 설비가 무겁고, 수명이 짧고, 충전시간이 너무 길고, 운송이 불편하고, 수리시간 지연되는 등 문제를 극복하여, 집성도가 ?고, 지능화 수준이 높으며, 수명이 길고, 부피가 작고, 충전이 빠르며, 방전배율이 높고, 배선이 간단한 등 특징을 구비하여, 전력시스템 사고의 비상긴급수리 요구를 최대한 만족함과 함께 변전소 직류전원 설비 현장에서 수리 시의 예비전원으로 사용할 수 있다.Advantageous Effects of the Invention: The present invention overcomes problems such as bulky, heavy equipment, short lifespan, too long charging time, inconvenient transportation, and delayed repair time using lead-acid batteries and other methods. It is characterized by high density, high level of intelligence, long life, small volume, fast charging, high discharge magnification, and simple wiring, which satisfies the emergency emergency repair needs of power system accidents as well as possible. It can be used as a spare power supply for repair at the substation DC power installation site.

본 발명은 구조가 간단하고 운송이 편리하며 조작하기 용이하고 사고 수리시간을 절약할 수 있고 각종 악조건에서의 작업에 적합하며, 시스템 비용 효율이 높고, 광범위한 응용으로 비교적 높은 경제적 효익를 실현할 수 있으며 비교적 큰 사회적 효익이 발생한다.The present invention is simple in structure, convenient in transportation, easy to operate, can save accident repair time, is suitable for work in various bad conditions, high system cost efficiency, can realize relatively high economic benefits with a wide range of applications, and relatively large Social benefits arise.

도1은 본 발명의 비상 시스템의 하드웨어 구조 블록도이다.
도 2a은 본 발명의 비상 시스템의 단일 전지팩 접선도이다.
도 2b는 본 발명의 비상 시스템의 이중 전지팩 접선도이다.
도 3a및 도 3b는 각각 본 발명의 비상 시스템의 조합구조(두 가지 전원박스)의 외관도이다.
도4는 본 발명의 비상 시스템의 동력선 연결도(도 3a에 도시된 전원박스의 후면)이다.
도5는 본 발명의 비상 시스템의 통신회선 연결도(도 3a에 도시된 전원박스의 후면)이다.1 is a hardware structural block diagram of an emergency system of the present invention.
Figure 2a is a single battery pack tangential view of the emergency system of the present invention.
2B is a tangential view of a dual battery pack of the emergency system of the present invention.
3A and 3B are external views of the combination structure (two power boxes) of the emergency system of the present invention, respectively.
Figure 4 is a power line connection diagram of the emergency system of the present invention (the back of the power box shown in Figure 3a).
Figure 5 is a communication line connection diagram of the emergency system of the present invention (the back of the power box shown in Figure 3a).

도1을 참조하면, 아래와 같은 휴대용 분리구조 유닛으로 구성되며 휴대용 분리구조 유닛 사이가 플러그 인방식으로 연결된다.Referring to Figure 1, it is composed of a portable separation structure unit as shown below between the portable separation structure unit is connected in a plug-in manner.

리튬철인산염 이온 전지로 구성된 리튬철 전지팩 유닛;A lithium iron battery pack unit composed of a lithium iron phosphate ion battery;

160A에어 스위치(K3)와 25A에어 스위치(K4)로 구성되며, 에어 스위치(K3)의 두 진입 포트는 플러그 인 케이블을 통하여 각각 리튬철 전지팩 유닛의 양/음 출력단과 연결하는데 사용되며, 에어 스위치(K4)의 두 진입 포트는 각각 에어 스위치(K3)의 두 출력 포트와 연결되며, 에어 스위치(K3)의 두 출력 포트는 플러그 인 케이블을 통하여 직류전기를 출력하는데 사용되는 배전 제어 스위치 유닛;It consists of a 160A air switch (K3) and a 25A air switch (K4), and two inlet ports of the air switch (K3) are used to connect to the positive / negative output terminals of the lithium iron battery pack unit through plug-in cables, respectively. Two entry ports of the switch K4 are respectively connected to two output ports of the air switch K3, and two output ports of the air switch K3 are power distribution control switch units which are used to output DC electricity through a plug-in cable;

인버터로 구성되며, 인버터의 두 입력단이 플러그 인 케이블을 통하여 각각 배전 제어 스위치 유닛 중의 에어 스위치(K4)의 두 출력 포트와 연결되며, 인버터의 두 출력단은 플러그 인 케이블을 통하여 220V의 교류전기를 출력하는데 사용되는 인버터 유닛;It is composed of an inverter, and two input terminals of the inverter are connected to two output ports of the air switch (K4) of the power distribution control switch unit, respectively, through the plug-in cable, and the two output terminals of the inverter output 220V AC electricity through the plug-in cable. An inverter unit used to;

32A교류 에어 스위치(K1), 63A에어 스위치(K2), 정류기 및 전지관리 시스템이 내장되어 있는 제어장치로 구성되며, 교류 에어 스위치(K1)의 진입 포트는 플러그 인 케이블을 통하여 220V의 교류전기를 입력하는데 사용되며, 교류 에어 스위치(K1)의 출력 포트와 정류기의 입력단이 연결되며, 정류기의 양/음 출력단은 각각 에어 스위치(K2)의 두 진입 포트와 연결되며, 에어 스위치(K2)의 두 출력 포트는 플러그 인 케이블을 통하여 각각 리튬철 전지팩 유닛의 양/음 출력단과 연결되며, 제어장치의 일측은 통신회선에 의하여 정류기와 연결되고, 타측은 직렬 인터페이스 방식으로 플러그 인 쿼드 통신회선을 통하여 리튬철 전지팩 유닛과 연결되는 충전 제어 유닛;It consists of a control unit with 32A AC air switch (K1), 63A air switch (K2), rectifier, and battery management system.The AC port (K1) entry port uses 220V AC power through a plug-in cable. Used for input, the output port of the AC air switch K1 and the input terminal of the rectifier are connected, and the positive / negative output terminal of the rectifier is connected with the two inlet ports of the air switch K2, respectively, and the two of the air switch K2 The output port is connected to the positive / negative output terminal of each lithium iron battery pack unit through a plug-in cable, one side of the control unit is connected to the rectifier by a communication line, and the other side is connected via a plug-in quad communication line in a serial interface method. A charge control unit connected to the lithium iron battery pack unit;

상기 배전 제어 스위치 유닛 중의 에어 스위치(K3)의 일 진입 포트 위에 방전 보호용 직류 접촉기(JZ1)가 더 직렬 연결되어 있으며, 상기 충전 제어 유닛 중의 에어 스위치(K2)의 일 출력 포트 위에 충전 보호용 다른 직류 접촉기(JZ2)(도 2a 참조, 다이오드D와 직류접촉기가 병렬 연결)가 더 직렬 연결되어 있으며;A discharge protection DC contactor JZ1 is further connected in series on one inlet port of the air switch K3 in the power distribution control switch unit, and another DC contactor for charge protection on one output port of the air switch K2 in the charge control unit. (JZ2) (see Fig. 2A, the diode D and the DC contactor connected in parallel) are further connected in series;

리튬철 전지팩 유닛, 배전 제어 스위치 유닛, 인버터 유닛 및 충전 제어 유닛은 모두 수용프레임식 구조를 사용하였으며, 리튬철 전지팩 유닛 수용프레임의 상부에는 돌출핀이 형성되어 있고, 저면에는 그 돌출핀과 대응하는 홀이 형성되어 있으며, 상기 모든 유닛의 수용프레임이 대응되게 삽입 설치될 수 있도록 하는 전원박스(1)를 더 구비한다.The lithium iron battery pack unit, the power distribution control switch unit, the inverter unit, and the charging control unit all use an accommodating frame structure. A protruding pin is formed at an upper portion of the accommodating lithium iron battery pack unit accommodating frame, and a protruding pin is formed at the bottom of the lithium iron battery pack unit. Corresponding holes are formed, and further includes a power box (1) to be installed so that the receiving frame of all the units correspondingly.

리튬철인산염 이온 전지팩 기반의 변전소 직류전원 비상 시스템의 작업방식과 사용방법은 아래의 절차에 따라 진행된다.Work method and usage method of DC power emergency system based on lithium iron phosphate ion battery pack are carried out according to the following procedure.

a) 리튬철 전지팩 유닛, 배전 제어 스위치 유닛, 인버터 유닛 및 충전 제어 유닛을 각각 수용프레임으로 제작하여, 유닛 수용프레임 사이를 플러그 인 케이블과 플러그 인 통신회선으로 함께 연결되고, 전지팩의 일상유지와 관리를 하는 한편, 예비 직류전원으로 조합하여 사용하고, 다른 한편은 비상전원으로 분리하여 사용한다. (도 3a, 도 3b, 도4 및 도5에서, 전원박스(1)에 전지 수용프레임(2), 스위치 수용프레임(3), 인버터 수용프레임(4)를 구비하고, 정류박스(5)에 정류기 수용프레임(6), 제어장치 수용프레임(7) 및 교류입력과 직류출력 인터페이스(8)를 구비한다)a) The lithium iron battery pack unit, the power distribution control switch unit, the inverter unit and the charge control unit are manufactured as accommodating frames, and the unit accommodating frames are connected together by a plug-in cable and a plug-in communication line, and the battery pack is maintained daily. And management, on the other hand, used as a combination of spare DC power, and on the other hand, used as emergency power. 3A, 3B, 4 and 5, the battery box 2, the switch housing 3, and the inverter housing frame 4 are provided in the power box 1, and the rectification box 5 is provided. A rectifier accommodating frame 6, a control accommodating frame 7, and an AC input and a DC output interface 8).

b) 유지 사용 시, 교류입력단으로 AC220V전원을 입력하고, 32A 에어 스위치(K1)을 통하여 스위치를 켜고 정류기로 전송하며, 정류기는 직류를 63A직류 에어 스위치(K2)의 입력 포트에 출력하며, 에어 스위치(K2) 출력 포트는 플러그 인 케이블을 통하여 각 전지 프레임 전기연결단자에 이르는 동시에 160A직류 에어 배선단자에 병렬 연결하여 출력한다. 평소 유지 시, 160A직류 에어 스위치를 넣어, 전지팩의 충전과 부동충전 작업을 완성한다. 이때, 제어장치는 직류전압, 전류와 전지상황을 수집하고, 그에 내장되어 있는 BMS(전지관리시스템 소프트웨어)는 RS485를 통하여 고주파 스위치 모듈과 전지팩에 대하여 일상적인 측량, 제어, 유지관리를 진행한다. 리튬철인산염 이온 전지 자체가 음극활물질 감람석형 구조의 안정적인 구조를 갖고 있어 강한 충돌에도 연소, 폭발하지 않으며, 그 외, 본 시스템은 충전회로와 방전회로에 모두 소프트, 하드웨어 보호를 설치하였기 때문에 비상 사용시 아주 안전하다.b) When using maintenance, input AC220V power to AC input, turn on the switch through 32A air switch (K1) and send it to rectifier, the rectifier outputs direct current to input port of 63A DC air switch (K2), The switch (K2) output port connects to each battery frame electrical connection terminal through a plug-in cable and simultaneously outputs the parallel connection to the 160A DC air wiring terminal. At normal maintenance, the 160A DC air switch is inserted to complete the charging and floating charging of the battery pack. At this time, the control unit collects DC voltage, current and battery status, and the BMS (Battery Management System Software) embedded in it performs routine surveying, control, and maintenance of the high frequency switch module and the battery pack through RS485. . Lithium iron phosphate ion battery itself has a stable structure of negative electrode active material olivine type structure, so it does not burn or explode even in strong collisions. In addition, this system is equipped with soft and hardware protection for both charging and discharging circuits. Very safe.

c) 이중 전지팩(도 2b 비상 시스템 이중 전지팩 접선도 참조)을 사용할 때, 하나의 전지박스(전지 프레임, 배전 제어 유닛 프레임을 포함하며 인버터는 선택가능한 유닛이다)를 더 배치했을 뿐, 이 전지박스 유닛을 접선도에 따라 동력선과 통신회선을 연결하고 제어장치의 관련 파라미터(전지팩 수, 충전전류, 충전전압 등)를 조절하면 두 팩의 전지의 일상적인 측량, 제어 및 유지관리를 진행할 수 있다. 사용 시, 두 팩의 전지를 병렬 연결하여 사용할 수도 있고, 서로 다른 변전소 또는 장소에 나누어 사용할 수도 있다.c) When using a dual battery pack (see emergency system dual battery pack tangential diagram), only one battery box (including the battery frame, the distribution control unit frame and the inverter is an optional unit) is placed. Connect the battery box unit to the power line and communication line according to the tangential diagram, and adjust the related parameters (battery pack number, charging current, charging voltage, etc.) of the control unit to perform routine surveying, control, and maintenance of the batteries of the two packs. Can be. In use, two packs of batteries can be connected in parallel or used in different substations or locations.

d) 직류비상전원으로 사용 시, 우선 교류전원을 끄고, 연결 케이블을 철거하고, 전지팩의 전지 수용프레임과 배전 제어 수용프레임을 꺼내어, 전용 알루미늄합금 슈트케이스에 넣어, 부피가 작은 휴대방식으로 변전소 직류전원을 제공받아야 하는 곳까지 운반하여, 바로 전지박스 스탠드를 삽입하고(서로 겹쳐 조립할 수도 있다), 윗쪽 전지 수용프레임 하부 돌출핀을 아랫쪽 전지 수용프레임위의 홀에 넣으며(배전 제어와 인버터 수용프레임을 포함한다), 컬러코드와 번호에 따라 대응하는 플러그 인 케이블을 연결하여, 전체 조립을 완성한다. 160A직류 에어 스위치의 직류를 출력하고 극성에 따라 변전소 직류 분배패널의 동력모선(연결모선)을 연결하여, 착오가 없는지 점검한 후 160A직류 에어 스위치를 넣고, 변전소용 직류부하를 제공하여, 직류전원 비상 시스템이 작업상태에 들어간다.d) In case of using as DC emergency power supply, first turn off AC power, remove the connecting cable, take out the battery accommodating frame and power distribution control accommodating frame of battery pack, put them in a dedicated aluminum alloy suitcase, Carry it to the place where DC power should be provided, insert the battery box stand immediately (it can be assembled together), insert the lower protruding pin of the upper battery receiving frame into the hole on the lower battery receiving frame (distribution control and inverter receiving frame The plug-in cable is connected according to the color code and the number to complete the entire assembly. Output the direct current of the 160A DC air switch and connect the power bus (connection bus) of the substation DC distribution panel according to the polarity. After checking for error, insert the 160A DC air switch and provide the DC load for the substation. The emergency system enters the working state.

e) 현장에서 변전설비를 측정하는 기구용 비상 교류전원으로 사용 시, 전체 시스템을 변전소 측정 대기 설비 근방에 배치하고, 측정기구의 교류전원을 본 시스템의 인버터 전원 출력에 연결하여, 착오가 없는지 점검한 후, 인버터25A직류 에어 스위치를 넣으면 인버터가 테스트용 기구로 교류전원을 제공할 수 있다.e) When using as an emergency AC power supply for the equipment measuring the substation equipment in the field, place the whole system near the substation measurement standby equipment, and connect the AC power supply of the measuring instrument to the inverter power output of the system to check for error. Then, the inverter 25A DC air switch can be inserted to allow the inverter to provide AC power to the test fixture.

f) 단일팩 축전지를 배치한 변전소 방전용량 체크 시, 본 시스템 전체를 변전소 직류전원 설비 부근에 설치한다. 교류전원을 연결하여 비상 시스템 운행을 가동시키고, 변전소의 요구에 따라 운행 파라미터를 설정하며, 운행 정상 및 그 변전소의 요구에 부합되면, 극성에 따라 변전소 직류시스템 분배패널을 통하여 변전소 직류모선위에 연결시켜 변전소용 직류부하를 제공한다. 그 다음, 원 변전소 축전지팩을 운행에서 빼내어 단독으로 방전용량체크를 진행한다. DL/T724-2000『전력시스템용 축전지 직류전원장치 운행과 유지기술 규정』에서 단일팩 전지를 배치한 변전소의 안전테스트 요구를 만족시킬 수 있다.f) When checking the substation discharge capacity with a single pack battery installed, install the whole system near the substation DC power supply. Connect the AC power to start the emergency system operation, set the operation parameters according to the substation's request, and if it meets the normal operation and the substation's request, connect it to the substation DC bus line through the substation DC system distribution panel according to the polarity. Provide DC load for substation. Then, the substation battery pack is taken out of operation and the discharge capacity check is performed alone. DL / T724-2000, Regulations on Operation and Maintenance of Battery DC Power Supply for Power Systems, can meet the safety test requirements of substations with single-pack batteries.

g) 현장에 저파워 연료 발전기가 있을 시, 소형 연료 발전기를 본 시스템의 교류입력에 연결하여 전지팩의 "정압여과" 작용을 통하여 전기부하에 부합되는 전원을 제공한다.g) When there is a low power fuel generator on site, the small fuel generator is connected to the AC input of the system to provide a power source that meets the electrical load through the "static filtration" action of the battery pack.

비상 시스템은 크게충전장치와 전지팩, 제어의 전지박스의 두 개 부분으로 구성된다. 충전장치 부분은 비상 직류전원 시스템의 감시제어, 보호, 유지와 관리를 책임진다. 전지박스부분의 전지팩은 비상 직류전원 제공자이고, 인버터 모듈은 주로 측정기구에 교류전원을 제공하며, 배전 제어 유닛은 직류부하 제어와 보호작용을 한다. (첨부도면1 참조)The emergency system consists of two parts: the charging device, the battery pack, and the control battery box. The charging unit is responsible for the supervisory control, protection, maintenance and management of the emergency DC power system. The battery pack in the battery box part is an emergency DC power provider, the inverter module mainly supplies AC power to the measuring instrument, and the power distribution control unit functions to protect and control the DC load. (See attached drawing 1)

충전장치의 제어장치는 액정한자표시를 사용하고 전지관리시스템 (BMS)이 내장되어 있어, 전지팩의 데이터 수집, 충전제어 및 시스템 각 부분의 파라미터 설정을 진행하며, 전지 과전압과 충전과류 등 경고기능이 설정되어 있다.The control device of the charging device uses LCD kanji display and has a built-in battery management system (BMS) .The data collection of the battery pack, charge control and parameter setting of each part of the system are performed. The function is set.

비상 전원 시스템의 정류 충전장치는 이중 모듈을 사용하고, 20Ah 전지팩 배치 시 N+1중복백업이며, 충전모듈은 전기 핫 스와핑 가능하며 충전보호기능과 간헐식 충전방식을 구비한다. 충전모듈은 자체 균일전류 기술을 사용하여 모듈간 출력전류의 최대 불균형도가 3%보다 작다. (첨부도면 2a 참조)The rectifier charger of the emergency power system uses a dual module, N + 1 redundant backup when a 20 Ah battery pack is placed, and the charging module is electrically hot swappable, and has a charge protection function and an intermittent charging method. The charging module uses its own uniform current technology to ensure that the maximum unbalance of output current between modules is less than 3%. (See attached drawing 2a)

두 팩의 전지를 배치할 때, 한 세트의 충전장치를 사용하여 충전제어와 관리를 각각 진행하며, 전지팩은 병렬연결 방지책을 구비한다. 두 팩의 전지는 동시에 두 개의 변전소의 직류전원 비상 사용을 만족시킬 수 있다. (첨부도면 2b 참조)When arranging two packs of batteries, charge control and management are performed using a set of charging devices, respectively, and the battery pack has a parallel connection prevention measure. Two packs of batteries can simultaneously meet the DC power emergency use of two substations. (See attached drawing 2b)

평소에 교류전원에 연결하고, 충전장치의 제어장치는CAN 버스 방식과 전지관리시스템(BMS) 통신을 사용하여 전지 데이터의 수집과 판단을 실현하며, 고주파 스위치 정류모듈을 제어하여 리튬철 전지팩에 대하여 충전보충과 부동충전을 진행하여 전지팩이 항상 용량이 충분한 예비상태에 처하도록 한다. 축전지팩을 0.5~1배율(0.5~1C10)로 충전하고, 방전 후 전지용량 회복시간이 짧아 1C10에 따라 1시간 충전하면 전지용량을 가득 채울 수 있다.Normally connected to AC power, the control unit of the charging device realizes the collection and judgment of battery data using CAN bus method and BMS communication, and controls the high frequency switch rectification module to supply the lithium iron battery pack. Charging and floating charging are carried out so that the battery pack is always in a reserve state with sufficient capacity. When the battery pack is charged at 0.5 to 1 magnification (0.5 to 1C 10 ), and the battery capacity recovery time is short after discharge, the battery pack can be charged for 1 hour according to 1C 10 to fill the battery capacity.

모든 유닛은 야외 작업방식으로 설계하여, 우수한 밀봉성을 구비하며, 대전부분을 절연보호하여 도전체가 노출되지 않았다. 연결 케이블은 플러그 인 조인트를 사용하여 신속하게 연결 및 해제할 수 있다.All units are designed for outdoor operation, provide excellent sealing, and protect the charged parts so that no conductors are exposed. Connection cables can be quickly connected and disconnected using plug-in joints.

본 비상 시스템의 주요기능과 기술지표:Key features and technical indicators of this emergency system:

주요기능: 고성능의 리튬철인산염 이온 전지팩과 고주파 스위치 모듈 및 인버터장치의 조합방식을 사용하여, 전기망의 중대사고 또는 중대 자연재해 시, 원 변전소의 직류전원 시스템을 대체하여 직류전원을 제공하는 것을 만족시키며, 운행 전 변전설비 테스트 검사용 기구의 전원수요를 해결하며, 정상적인 상황에서 변전소 축전지 단일팩 배치 시의 임시 예비용 전지팩으로 사용함으로써 축전지팩이 직류모선에서 벗어나 정기적인 방전체크를 진행해야 하는 요구를 만족시킨다.Main function: By using the combination of high-performance lithium iron phosphate ion battery pack, high frequency switch module and inverter device, it provides DC power by replacing DC power system of original substation in case of serious accident or serious natural disaster of electric network. It solves the power demand of the substation equipment test and inspection equipment before operation, and uses the battery pack as a temporary spare battery pack when installing a single pack of substation battery under normal circumstances, and the battery pack performs regular discharge check from the DC bus. Satisfy the need to do

* 변전소 직류 비상 시스템 기술지표** Substation DC emergency system technical indicators *

시스템 용량: 20-40AhSystem capacity: 20-40Ah

교류입력전압: 220V 또는 380VAC input voltage: 220V or 380V

교류입력전류: 32-63AAC input current: 32-63A

직류출력전류: 32-63ADC output current: 32-63A

인버터 출력파워: 2-3kVAInverter output power: 2-3kVA

인버터 출력전압: 220VInverter output voltage: 220V

부동충전 전압: 242b52VFloating charge voltage: 242b52V

충전 전류: 10A-40A(0.5-1C10)Charge current: 10A-40A (0.5-1C 10 )

전지 수량: 70개/팩Battery Quantity: 70 pcs / pack

축전지팩: 1-2팩Battery Packs: 1-2 Pack

감시측정관리: CAN버스 기반의 BMSMonitoring and measurement management: CAN bus based BMS

시스템 보호: 교류입력보호, 직류출력보호System protection: AC input protection, DC output protection

리튬철인산염 이온 전지 기술지표:Lithium Iron Phosphate Ion Battery Technical Indicators:

정격 전압: 3.2V/개체Rated voltage: 3.2 V / object

정격 용량: 20-40Ah/개체Rated Capacity: 20-40Ah / Object

부동충전 전압: 3.45-3.6V/개체(20℃)Floating charge voltage: 3.45-3.6 V / object (20 ° C)

종지 전압: 2.55V/개체Final voltage: 2.55V / object

자연 방전량: 28일 방치<3%(20℃)Natural discharge amount: 28 days left <3% (20 ℃)

순환 수명: 1500회Circulation life: 1500 times

주요장치와 설비의 파라미터:Main equipment and equipment parameters:

리튬철인산염 이온 전지: 모델 FP3291152, 하얼빈광위그룹Lithium iron phosphate ion battery: Model FP3291152, Harbin Light Group

고주파 스위치 정류모듈: 모델 HD22020-3, 아이뭐성 전원회사High frequency switch rectification module: model HD22020-3, Aiwu power company

제어장치(BMS 내장): 모델 BMJ-FPC, 하얼빈광위 전원회사Controller (BMS built-in): Model BMJ-FPC, Harbin Light Power Company

인버터: TP630E-N-U, 하얼빈광위연구소Inverter: TP630E-N-U, Harbin Photoelectric Research Institute

직류 에어 스위치(K2, K3와 K4): 5SJ5, 지멘스사DC air switches (K2, K3 and K4): 5SJ5, Siemens

직류 접촉기: G9EA-1(-B)400V/200ADC contactor: G9EA-1 (-B) 400V / 200A

보호용 다이오드(즉 도 2a중 D): MDK2-300A/600VProtective diode (ie D in FIG. 2A): MDK2-300A / 600V

분류기(도 2a중의 FL): 200A/75mV, 0.5급Classifier (FL in Fig. 2A): 200A / 75mV, Class 0.5

Claims (3)

리튬철인산염 이온 전지로 구성된 리튬철 전지팩 유닛;
160A의 에어 스위치(K3)와 25A의 에어 스위치(K4)로 구성되며, 상기 에어 스위치(K3)의 두 진입 포트는 플러그 인 케이블을 통하여 각각 상기 리튬철 전지팩 유닛의 양/음 출력단과 연결하는데 사용되며, 상기 에어 스위치(K4)의 두 진입 포트는 각각 상기 에어 스위치(K3)의 두 출력 포트와 연결되며, 상기 에어 스위치(K3)의 두 출력 포트는 플러그 인 케이블을 통하여 직류전기를 출력하는데 사용되는 배전 제어 스위치 유닛;
인버터로 구성되며, 상기 인버터의 두 입력단이 플러그 인 케이블을 통하여 각각 상기 배전 제어 스위치 유닛 내의 상기 에어 스위치(K4)의 두 출력 포트과 연결되며, 상기 인버터의 두 출력단은 플러그 인 케이블을 통하여 220V의 교류전기를 출력하는데 사용되는 인버터 유닛;
32A의 교류 에어 스위치(K1), 63A의 에어 스위치(K2), 정류기 및 전지 관리 시스템이 내장되어 있는 제어장치로 구성되며, 상기 교류 에어 스위치(K1)의 진입 포트는 플러그 인 케이블을 통하여 220V의 교류전기를 입력하는데 사용되며, 상기 교류 에어 스위치(K1)의 출력 포트와 상기 정류기의 입력단이 연결되며, 상기 정류기의 양/음 출력단은 각각 상기 에어 스위치(K2)의 두 진입 포트와 연결되며, 상기 에어 스위치(K2)의 두 출력 포트는 플러그 인 케이블을 통하여 각각 리튬철 전지팩 유닛의 양/음 출력단과 연결되며, 상기 제어장치의 일측은 통신회선에 의하여 상기 정류기와 연결되고 타측은 직렬 인터페이스 방식으로 플러그 인 쿼드 통신회선을 통하여 상기 리튬철 전지팩 유닛과 연결되는 충전 제어 유닛;
이상의 휴대용 분리구조 유닛으로 구성되며 휴대용 분리구조 유닛 사이가 플러그 인 방식으로 연결되며;
상기 배전 제어 스위치 유닛 내의 상기 에어 스위치(K3)의 일 진입 포트 위에 방전 보호용 직류 접촉기(JZ1)가 더 직렬 연결되어 있으며, 상기 충전 제어 유닛 내의 상기 에어 스위치(K2)의 일 출력 포트위에 충전 보호용 다른 직류 접촉기(JZ2)가 더 직렬 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 리튬철인산염 이온 전지팩 기반의 변전소 직류전원 비상 시스템.A lithium iron battery pack unit composed of a lithium iron phosphate ion battery;
It consists of 160A air switch K3 and 25A air switch K4, and two inlet ports of the air switch K3 are connected to the positive / negative output terminals of the lithium iron battery pack unit through plug-in cables, respectively. Two inlet ports of the air switch K4 are connected to two output ports of the air switch K3, and two output ports of the air switch K3 output DC current through a plug-in cable. A distribution control switch unit used;
An inverter, and two input terminals of the inverter are connected to two output ports of the air switch K4 in the power distribution control switch unit, respectively, via a plug-in cable, and two output terminals of the inverter are connected to a 220V AC through a plug-in cable. An inverter unit used to output electricity;
32A AC air switch K1, 63A air switch K2, a rectifier and a control unit with a built-in battery management system. The AC port of the AC air switch K1 is connected to a 220V through a plug-in cable. It is used to input AC electricity, the output port of the AC air switch (K1) and the input terminal of the rectifier is connected, the positive / negative output terminal of the rectifier is connected to the two entry ports of the air switch (K2), respectively The two output ports of the air switch K2 are connected to the positive / negative output terminal of the lithium iron battery pack unit through a plug-in cable, respectively, one side of the control unit is connected to the rectifier by a communication line and the other side is a serial interface. A charging control unit connected to the lithium iron battery pack unit through a plug-in quad communication line in a manner;
A portable separation structure unit, which is connected between the portable separation structure units in a plug-in manner;
A discharge protection DC contactor JZ1 is further connected in series on one inlet port of the air switch K3 in the power distribution control switch unit, and another charge protection on one output port of the air switch K2 in the charge control unit. DC power supply emergency system based on lithium iron phosphate ion battery pack, characterized in that the DC contactor (JZ2) is further connected in series. 제1항에 있어서,
상기 리튬철인산염 전지 모델은 FP3291152, 상기 정류기 모델은 HD22020-3, 상기 제어장치 모델은 BMJ-FPC, 상기 인버터 모델은 TP630E-N-U인 것을 특징으로 하는 리튬철인산염 이온 전지팩 기반의 변전소 직류전원 비상 시스템.The method of claim 1,
The lithium iron phosphate battery model is FP3291152, the rectifier model is HD22020-3, the control device model is BMJ-FPC, the inverter model is a substation DC power emergency based on lithium iron phosphate ion battery pack, characterized in that the TP630E-NU. system. 제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 리튬철 전지팩 유닛, 상기 배전 제어 스위치 유닛, 상기 인버터 유닛 및 상기 충전 제어 유닛은 모두 수용프레임식 구조를 사용하였으며, 상기 리튬철 전지팩 유닛의 수용프레임의 상부에는 돌출핀이 형성되어 있고, 저면에는 상기 돌출핀과 대응하는 홀이 형성되어 있으며, 상기 모든 유닛의 수용프레임이 대응되게 삽입 설치하도록 하는 전원박스(1)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 리튬철인산염 이온 전지팩 기반의 변전소 직류전원 비상 시스템.The method according to claim 1 or 2,
The lithium iron battery pack unit, the power distribution control switch unit, the inverter unit and the charge control unit all used a receiving frame structure, the protruding pin is formed on the upper portion of the receiving frame of the lithium iron battery pack unit, A hole corresponding to the protruding pin is formed at a bottom thereof, and further includes a power box 1 for inserting and accommodating the receiving frames of all the units. Power emergency system.
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