一种应用于综合管廊的应急储能电源的制作方法

1.本发明属于应急储能电源控制领域，具体是一种应用于综合管廊的应急储能电源。


背景技术：

2.综合管廊又称为地下城市管道综合走廊，即在城市地下建造一个隧道空间，将电力、通信，燃气、供热、给排水等各种工程管线集于一体，设有专门的检修口、吊装口和监测系统，实施统一规划、统一设计、统一建设和管理，是保障城市运行的重要基础设施和“生命线”。
3.其中，综合管廊用电设备24小时正常运行，若出现市电故障停电，将造成综合管廊区间的照明、消防、监控、风机、排水和信息化系统停止运行，因此电力供应稳定性非常重要。另外综合管廊路面的停车场的充电桩的充电负荷比较大，对电网产生冲击造成瞬间跌落，影响电网的稳定性。同时停车场充电时段处于白天，依据地域供电峰谷电费标准，白天峰峰时段和尖峰时段电价很高，存在利润空间。为实施电能的错峰利用，应急电源本身就是储能装置，储能式应急电源主要应用场景为用户侧，包括商务办公、产业园区、工业厂房、综合管廊和宾馆酒店等用电负荷较大场景，通过消峰填谷达到有效利用能源的目的。然而，目前暂未实现既能解决综合管廊应急供电、保持运行，又能解决综合管廊附件停车场稳定充电，防止电网跌落，降低峰峰高价电费。
4.为此，本发明提出了一种应用于综合管廊的应急储能电源。


技术实现要素：

5.本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种应用于综合管廊的应急储能电源，该种应用于综合管廊的应急储能电源解决了综合管廊应急供电和保持运行，以及综合管廊附件停车场稳定充电，防止电网跌落和降低峰峰高价电费的问题。
6.为实现上述目的，根据本发明的实施例提出一种应用于综合管廊的应急储能电源，包括：断路器qf1、断路器qf2、断路器qf3、断路器qfc、断路器qfd、切换接触器km1、切换接触器km2、充电接触器km3、充电器、逆变器、蓄电池组、应急负载以及充电桩；
7.所述断路器qf1的第一端与电网连接，所述断路器qf1的第二端与所述切换接触器km1的第一端和所述充电接触器km3的第一端共接；所述充电接触器km3的第二端与所述断路器qfc的第一端连接，所述断路器qfc的第二端与所述充电器的第一端连接，所述充电器的第二端与所述断路器qfd的第一端连接，所述断路器qfd的第二端与所述逆变器的第一端和蓄电池组的第一端共接，所述蓄电池组的第二端接地，所述逆变器的第二端与所述切换接触器km2的第一端连接，所述切换接触器km2的第二端与所述断路器qf2的第一端、所述断路器qf3的第一端以及所述切换接触器km1的第二端共接；所述断路器qf2的第二端与所述应急负载连接，所述断路器qf3的第二端与所述充电桩连接；
8.所述断路器qf1、断路器qf2、断路器qf3、断路器qfc以及断路器qfd用于控制对应的线路通断，起到继电保护作用；
9.所述切换接触器km2根据控制指令快速切断或接通逆变器端与切换接触器km2后端的回路；
10.所述充电接触器km3根据控制指令快速切断或接通电网端与充电器端的回路；
11.所述充电器用于为蓄电池组进行充电；
12.所述逆变器用于将蓄电组池组中存储的直流电转换成交流电；
13.所述蓄电池组用于存储电能；
14.所述应急负载通过应急储能电源供电，实现应急措施；
15.所述充电桩通过应急储能电源供电，为电动车量提供充电。
16.进一步地，按照电网的峰谷电价机制，将每天24小时划分为高峰时段、低谷时段以及非峰谷段，按照对各时段不同的电价水平，控制综合管廊的应急储能电源应急储能与电动车充电的运行。
17.进一步地，根据不同时段和工作是否异常，将应急储能电源的工作模式分为四种，分别为市电供电模式、释能供电模式、储能模式以及异常释能供电模式。
18.进一步地，当工作模式为市电供电模式时，即时间段为12:00-17:00,若电网电压正常，则闭合断路器qf1、切换接触器km1、断路器qf3以及断路器qf2，断开切换接触器km2和充电接触器km3，此时逆变器和充电器停止工作；交流电从电网开始依次经过断路器qf1、切换接触器km1、断路器qf3以及断路器qf2，给后端交流充电桩和应急负载供电，此时交流充电桩和应急负载使用的是电网电能。
19.进一步地，当工作模式为释能供电模式时，即时间段为8:00-12:00和17:00-23:00,若电网电压正常，断开切换接触器km1，闭合切换接触器km2、断路器qf2以及断路器qf3，此时电网停止向后端交流充电桩和应急负载供电，逆变器开始运行，逆变器将蓄电池组中的直流电转化为交流电，并依次经过切换接触器km2、断路器qf2以及断路器qf3给后端交流充电桩和应急负载供电。
20.进一步地，当工作模式为储能模式时，即时间段为23:00-8:00,若电网电压正常，则闭合断路器qf1、切换接触器km1、断路器qf3、断路器qf2、充电接触器km3、断路器qfc以及断路器qfd，交流电从电网开始依次经过断路器qf1、切换接触器km1、断路器qf3以及断路器qf2，给后端交流充电桩和应急负载供电；同时，交流电从电网依次通过充电接触器km3、断路器qfc以及充电器，其中充电器将流通的交流电转化成直流电，并经过断路器qfd进入蓄电池组进行充电与维护。
21.进一步地，当工作模式为异常释能供电模式时，即电网供电中断或异常，则自动断开切换接触器km1，闭合切换接触器km2、断路器qf2以及断路器qf3，逆变器将蓄电池组中的直流电转化为交流电，并依次经过切换接触器km2、断路器qf2以及断路器qf3给后端交流充电桩和应急负载供电。
22.与现有技术相比，本发明的有益效果是：
23.本发明中的一种应用于综合管廊的应急储能电源包括四种工作模式，分别为：市电供电模式、释能供电模式、储能模式以及异常释能供电模式；其中市电供电模式对应时间段为12:00-17:00的平价时段，即闭合切换接触器km1，断开充电接触器km3和切换接触器
km2，电网直接给后端交流电桩和应急负载供电；释能供电模式对应的时间段为8:00-12:00和17:00-23:00的峰峰或尖峰高电价时段，即断开切换接触器km1，闭合切换接触器km2，逆变器将蓄电池组的直流电转换为交流电，给后端交流电桩和应急负载供电；储能模式对应时间段为23:00-8:00的夜间峰谷最低电价时段，即闭合切换接触器km1和充电接触器km3，通过充电器给蓄电池组充电与维护；异常释能供电模式对应的是电网供电中断或异常时，即自动断开切换接触器km1，闭合切换接触器km2，逆变器将蓄电池组的直流电转换为交流电，给后端交流电桩和应急负载供电；本发明中市电供电模式、释能供电模式和储能模式对应的是不同电价时段且电网供电正常时，在高电价采用释能供电模式，在平价时段采用市电供电模式，在最低价时段采用储能模式；当在任何时段出现电网供电中断或异常时，采用异常释能供电模式；解决了综合管廊应急供电和保持运行，以及综合管廊附件停车场稳定充电，防止电网跌落和降低峰峰高价电费的问题。
附图说明
24.图1为现有技术中集中蓄电池式应急电源的电路示意图；
25.图2为本发明中一种应用于综合管廊的应急储能电源的示意图。
具体实施方式
26.下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
27.如图1所述，现有技术中可采用集中蓄电池式应急电源对交流充电桩或应急负载进行应急供电，现有技术中的集中蓄电池式应急电源包括断路器qf1、断路器qfc、充电器、断路器qfd、蓄电池组、逆变器、切换接触器km2、断路器qf2、应急负载以及切换接触器km1；
28.集中蓄电池式应急电源的工作原理：在电网电压工作正常时，电网通过断路器qf1、断路器qfc至充电器，对集中蓄电池式应急电源内的蓄电池组进行充电；从断路器qf1经过切换接触器km1、断路器qf2至应急负载，给应急负载供电；当电网电压异常或掉电时，逆变器开始工作，将蓄电池组的直流电逆变成交流电，经过切换接触器km2、断路器qf2至应急负载，给应急负载供电。
29.但每台交流充电桩的电源要求为7kw，当需要充电的电动车数量较多时，会增大综合管廊附件停车场的用电负荷，充电负荷比较大，对电网产生冲击造成瞬间跌落，影响电网的稳定性，同时停车场充电时段都是白天，依据地域供电峰谷电费标准，白天峰峰时段和尖峰时段电价很高，并未有效利用电能。
30.如图2所示，一种应用于综合管廊的应急储能电源，包括：断路器qf1、断路器qf2、断路器qf3、断路器qfc、断路器qfd、切换接触器km1、切换接触器km2、充电接触器km3、充电器、逆变器、蓄电池组、应急负载以及充电桩；
31.所述断路器qf1的第一端与电网连接，所述断路器qf1的第二端与所述切换接触器km1的第一端和所述充电接触器km3的第一端共接；所述充电接触器km3的第二端与所述断路器qfc的第一端连接，所述断路器qfc的第二端与所述充电器的第一端连接，所述充电器
的第二端与所述断路器qfd的第一端连接，所述断路器qfd的第二端与所述逆变器的第一端和蓄电池组的第一端共接，所述蓄电池组的第二端接地，所述逆变器的第二端与所述切换接触器km2的第一端连接，所述切换接触器km2的第二端与所述断路器qf2的第一端、所述断路器qf3的第一端以及所述切换接触器km1的第二端共接；所述断路器qf2的第二端与所述应急负载连接，所述断路器qf3的第二端与所述充电桩连接；
32.所述断路器qf1用于控制应急储能电源与电网之间的电路开闭，当电网端或应急储能电源任意一方发生电路故障，断路器qf1能够及时切断应急储能电源与电网之间的线路；
33.所述断路器qf2用于控制应急负载与应急储能电源之间的电路开闭；所述断路器qf3用于控制充电桩与应急储能电源之间的电路开闭；起到继电保护的作用；
34.所述断路器qfc和断路器qfd用于保护充电器、逆变器以及蓄电池组在电路中在遇到电路故障时能够及时隔离；
35.所述切换接触器km1根据控制指令快速切断或接通电网端与切换接触器km1后端的回路；
36.所述切换接触器km2根据控制指令快速切断或接通逆变器端与切换接触器km2后端的回路；
37.所述充电接触器km3根据控制指令快速切断或接通电网端与充电器端的回路；
38.所述充电器用于为蓄电池组进行充电；
39.所述逆变器用于将蓄电组池组中存储的直流电转换成交流电；
40.所述蓄电池组用于存储电能；
41.所述应急负载通过应急储能电源供电，实现应急措施；
42.所述充电桩通过应急储能电源供电，为电动车量提供充电；
43.按照电网的峰谷电价机制，将每天24小时划分为高峰时段、低谷时段以及非峰谷段，按照对各时段不同的电价水平，控制综合管廊的应急储能电源应急储能与电动车充电的运行；
44.在国网设定电价为平价时段，则闭合断路器qf1、切换接触器km1、断路器qf3以及断路器qf2，断开切换接触器km2和充电接触器km3，交流电从电网开始依次经过断路器qf1、切换接触器km1、断路器qf3以及断路器qf2，给后端交流充电桩和应急负载供电；
45.在国网设定的夜间峰谷最低电价时段，则闭合断路器qf1、切换接触器km1、断路器qf3、断路器qf2、充电接触器km3、断路器qfc以及断路器qfd，交流电从电网开始依次经过断路器qf1、切换接触器km1、断路器qf3以及断路器qf2，给后端交流充电桩和应急负载供电；同时，交流电从电网依次通过充电接触器km3、断路器qfc以及充电器，其中充电器将流通的交流电转化成直流电，并经过断路器qfd进入蓄电池组进行充电与维护；
46.在国网设定的峰峰或尖峰高电价时段，则断开切换接触器km1，闭合切换接触器km2、断路器qf2以及断路器qf3，逆变器将蓄电池组中的直流电转化为交流电，并依次经过切换接触器km2、断路器qf2以及断路器qf3给后端交流充电桩和应急负载供电；
47.在电网供电中断或异常时，则自动断开切换接触器km1，闭合切换接触器km2、断路器qf2以及断路器qf3，逆变器将蓄电池组中的直流电转化为交流电，并依次经过切换接触器km2、断路器qf2以及断路器qf3给后端交流充电桩和应急负载供电；
48.在本发明的一个实施例中，将一种应用于综合管廊的应急储能电源的工作模式分为四种，分别为市电供电模式、释能供电模式、储能模式以及异常释能供电模式；
49.当工作模式为市电供电模式时，即时间段为12:00-17:00,若电网电压正常，则闭合断路器qf1、切换接触器km1、断路器qf3以及断路器qf2，断开切换接触器km2和充电接触器km3，此时逆变器和充电器停止工作；交流电从电网开始依次经过断路器qf1、切换接触器km1、断路器qf3以及断路器qf2，给后端交流充电桩和应急负载供电，此时交流充电桩和应急负载使用的是电网电能；
50.当工作模式为释能供电模式时，即时间段为8:00-12:00和17:00-23:00,若电网电压正常，断开切换接触器km1，闭合切换接触器km2、断路器qf2以及断路器qf3，此时电网停止向后端交流充电桩和应急负载供电，逆变器开始运行，逆变器将蓄电池组中的直流电转化为交流电，并依次经过切换接触器km2、断路器qf2以及断路器qf3给后端交流充电桩和应急负载供电；
51.当工作模式为储能模式时，即时间段为23:00-8:00,若电网电压正常，则闭合断路器qf1、切换接触器km1、断路器qf3、断路器qf2、充电接触器km3、断路器qfc以及断路器qfd，交流电从电网开始依次经过断路器qf1、切换接触器km1、断路器qf3以及断路器qf2，给后端交流充电桩和应急负载供电；同时，交流电从电网依次通过充电接触器km3、断路器qfc以及充电器，其中充电器将流通的交流电转化成直流电，并经过断路器qfd进入蓄电池组进行充电与维护；
52.当工作模式为异常释能供电模式时，即电网供电中断或异常，则自动断开切换接触器km1，闭合切换接触器km2、断路器qf2以及断路器qf3，逆变器将蓄电池组中的直流电转化为交流电，并依次经过切换接触器km2、断路器qf2以及断路器qf3给后端交流充电桩和应急负载供电。
53.以上内容仅仅是对本发明结构所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围，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。在本发明的描述中，“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。
54.以上实施例仅用以说明本发明的技术方法而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方法进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方法的精神和范围。