电梯应急平层与建筑微电网反向馈电系统及其控制方法与流程

本发明涉及建筑应急电源与直流微电网，具体为电梯应急平层与建筑微电网反向馈电系统及其控制方法。

背景技术：

1、目前，建筑内电梯在电网断电时的应急救援主要依赖传统ups应急电源。然而，传统ups仅能维持电梯轿厢内照明、通风和报警系统约30分钟，其输出为220v交流电，无法直接驱动电梯的直流曳引电机进行平层动作，被困人员往往需要等待外部救援或由专业人员手动盘车松闸，耗时长达10-15分钟，严重延误救援黄金时间。与此同时，部分建筑尝试采用光伏或储能逆变器向电梯供电，但受限于并网逆变器的防孤岛保护机制，电网一旦断电，逆变器自动脱网，无法向电梯直流母线反向馈电。此外，现有建筑内缺乏标准化的快速应急接口，消防或救援人员到场后需破门、破墙寻找配电箱，再进行接线操作，不仅效率低下，还存在触电安全风险。更关键的是，现有应急系统不具备预测性调度能力，无法根据火灾风险、储能荷电状态和光伏出力提前补充电能和水量，一旦发生断电断水，系统往往在数小时内即告失效，难以满足高层建筑长时间、多轮次应急疏散的实际需求。

2、本发明旨在解决现有技术中存在的以下技术问题：如何利用户内地板储能装置，通过反向馈电方式在市电中断后直接驱动电梯直流母线，实现至少10次可靠平层，从而克服传统ups无法驱动电机平层的缺陷；如何设计一种30秒内即可完成插接的快速接口，同时实现电力连接和消防供水连接，以缩短救援时间并填补应急取水接口的技术空白；如何引入基于边缘计算的预测性调度算法，根据火灾风险、储能荷电状态和光伏出力提前48小时自动补电补水，确保应急状态下能源与水源的双重充足，改变被动应急系统断电即失效的落后模式；以及如何在断水、断电、断网的极端环境下实现长达600天的离网自持，同时将系统成本降低至3000元/户以下，从而为建筑应急安全提供经济、可靠、高度自治的技术方案。

技术实现思路

1、针对现有技术的不足，本发明提供了电梯应急平层与建筑微电网反向馈电系统及其控制方法，解决了上述背景技术中提出的技术问题。

2、为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：电梯应急平层与建筑微电网反向馈电系统，包括：

3、储能模块，设置于建筑内部，所述储能模块的电压等级为24v或48v；

4、升压模块，电连接于所述储能模块，所述升压模块用于将所述储能模块的直流电压升压至电梯直流母线的额定电压；

5、快速接入接口，包括设置于建筑公区立管的第一接口和设置于户内墙面的第二接口，所述第一接口和所述第二接口被构造为能够在30秒内完成插接配合；

6、控制模块，分别电连接于所述升压模块和所述电梯直流母线，所述控制模块用于响应于电网断电信号，控制所述升压模块启动，以将所述储能模块的电能反向馈入所述电梯直流母线，驱动电梯执行平层动作；

7、其中，所述升压模块被配置为支持所述电梯执行至少10次平层动作，所述快速接入接口被配置为在插接状态下提供至少2吨的瞬时输水量。

8、在一些实施例中，所述升压模块包括隔离型h桥拓扑结构和llc谐振变换器；

9、所述升压模块的额定功率为3kw，峰值功率为5kw，转换效率大于或等于92%；

10、所述升压模块的输入侧与输出侧之间具有至少3kv的隔离耐压等级，以符合en81-20/50标准。

11、在一些实施例中，所述快速接入接口为磁吸式4针快速接头；

12、所述磁吸式4针快速接头包括24v侧的pe接地引脚、正极引脚、第一rs485通信引脚和第二rs485通信引脚，以及480v侧的正极母线和负极母线；

13、其中，所述磁吸式4针快速接头被构造为先建立接地连接，再建立信号连接，且插接完成检测时间小于或等于1毫秒。

14、在一些实施例中，所述控制模块还包括预测性调度单元，所述预测性调度单元包括边缘计算芯片，所述边缘计算芯片用于获取电梯使用频率数据、所述储能模块的荷电状态、建筑火灾风险概率和屋顶光伏出力预测数据；

15、所述预测性调度单元配置为基于所述电梯使用频率数据、所述荷电状态、所述火灾风险概率和所述屋顶光伏出力预测数据，生成调度指令，以在电网断电前48小时将所述储能模块充电至目标荷电状态；

16、其中，所述边缘计算芯片的算力为40tops，且运行grpo算法。

17、在一些实施例中，所述目标荷电状态为90%；

18、所述预测性调度单元还配置为在所述荷电状态低于10%的情况下，生成关闭生活用水的控制指令，并保留消防与感知系统的电力供应。

19、在一些实施例中，还包括切换模块，电连接于市电电网、所述储能模块和所述电梯直流母线之间；

20、所述切换模块包括接触器，所述接触器配置为响应于所述电网断电信号，在0.1毫秒内将所述电梯直流母线的供电电源由所述市电电网切换至所述储能模块。

21、在一些实施例中，所述快速接入接口为dn25规格的快速雌头或快速雄头；

22、所述公区立管每三层设置有一个所述快速雄头，所述快速雄头与所述公区立管相连通，所述快速雌头设置于户内墙面并与所述储能模块电连接；

23、所述快速雌头和所述快速雄头被构造为通过john guest式快插结构实现插接，且插接状态下的供水压力为0.3mpa，供水流量为5l/s，持续供水时间不小于10分钟。

24、在一些实施例中，所述储能模块包括地板储能砖，所述地板储能砖的数量为112块，每块所述地板储能砖的容量为1.25kwh，所述储能模块的总容量为140kwh，且所述储能模块的母线电压为48v；

25、所述系统还包括24v直流泵，所述24v直流泵的功率为25w，所述24v直流泵被配置为每日运行0.5小时，以实现600天离网自持。

26、在一些实施例中，所述控制模块还配置为控制所述升压模块在所述电梯直流母线的电压低于450v时自动启动，并将所述电梯直流母线的电压维持在480v±5%的范围内，输出电流维持在15a±0.5a的范围内；

27、其中，单次平层动作的耗时为5秒，单次平层动作的耗能为36kj，所述至少10次平层动作的总耗能不超过0.36kwh。

28、一种电梯应急平层与建筑微电网反向馈电系统的控制方法，用于控制上述任一项所述的电梯应急平层与建筑微电网反向馈电系统，所述控制方法包括：

29、响应于电网断电信号，控制所述升压模块启动，将所述储能模块的直流电压升压至电梯直流母线的额定电压后反向馈入所述电梯直流母线；

30、控制电梯利用所述储能模块的电能执行至少10次平层动作；

31、响应于所述快速接入接口的插接信号，控制公区立管通过所述快速接入接口向户内输送至少2吨水量；

32、其中，所述升压模块的启动、所述平层动作的执行和所述水量的输送均由所述储能模块在离网状态下独立供电，且所述储能模块支持系统600天离网自持。

33、本发明提供电梯应急平层与建筑微电网反向馈电系统及其控制方法，具备以下有益效果：通过24v/48v地板储能经隔离型升压模块反向馈入电梯480v直流母线，首次实现了市电中断后电梯电机的主动平层驱动，支持至少10次平层动作，彻底克服了传统ups仅能维持照明而无法驱动电梯平层的致命缺陷；同时，利用磁吸式4针快速接头与dn25快插结构，将应急接入时间从传统破门所需的10-15分钟大幅缩短至30秒，救援效率提升90%以上，并在插接瞬间即可提供2吨/10分钟的消防用水，填补了现有电梯应急系统无快速取水接口的技术空白；此外，通过部署40tops边缘计算单元运行grpo预测调度算法，能够提前48小时依据火灾风险、电池荷电状态与光伏出力自动补电补水，确保应急状态下能源与水源的双重充足，改变了传统被动应急系统依赖人工巡检、断电即失效的落后模式；最终，凭借112kwh地板储能砖与25w直流泵的低功耗设计，系统可在断水、断电、断网的极端环境下实现600天离网自持，而整机成本仅约3000元/户，较传统5000元ups加数万元返工改造的方案降低70%以上，显著提升了建筑应急安全的经济性与可靠性。