本發明涉及治理低壓晃電解決方案,特別涉及一種應用于晃電保護的有源快速投切裝置。

背景技術：

晃電是指當敏感負荷供電網絡的上級或與之相聯的同級或本地供電系統中變壓器、開關、避雷器、母線、線路、負荷等發生單相接地、兩相相間短路、三相相間短路、兩相接地等事故或供電線路短時切換時，由于現有繼電保護及斷路器動作時間大于50ms，會引起供電電源電壓陡降或短時停電，晃電會造成開關電源失電、設備損壞等事故，導致生產波動、操作混亂、人員恐慌。輕者造成產品質量事故，造成幾十萬、幾百萬經濟損失。重者甚至引起重大安全事故，給企業及社會帶來巨大的經濟損失和惡劣的社會影響。

現有解決電網晃電或短時故障的方案主要采用在線式ups和動態電壓恢復器dvr兩種方式。

在線式ups具有較強的軟件功能，可以方便地上網，進行ups的遠程控制和智能化管理；浮充的同時逆變，無須微處理器電路偵查和切換，0切換時間；多重設計保護功能的設計使故障率大為降低。但是，在線式ups也存在著運行能耗高、設備成本高、運行維護費用高、使用壽命低等問題。

動態電壓恢復器dvr采用了超級電容為儲能元件，具有功率密度高、充放電時間短、循環壽命長、工作溫度范圍寬的優點。但是，動態電壓恢復器dvr切換所需時間較長，而且治理晃電的范圍較小。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供了一種治理范圍廣、切換速度快、能耗低及成本低、使用壽命長的應用于晃電保護的有源快速投切裝置。

本發明所采用的技術方案是：本發明包括控制單元、儲能單元及均與所述控制單元電性連接的逆變器和快速切換開關，所述儲能單元與所述逆變器電性連接，所述逆變器的ac端通過第一三相開關及第三三相開關與所述快速切換開關的第ii接口電性連接，所述逆變器的dc端通過第二三相開關與公共電網電性連接，公共電網通過第四三相開關與所述快速切換開關的第i接口電性連接，所述快速切換開關與用電敏感負載電性連接。

進一步的，所述快速切換開關包括真空接觸器及渦流驅動機構，所述真空接觸器與所述渦流驅動機構相連接。

進一步的，所述真空接觸器包括瓷套、安裝在所述瓷套上下兩端的上引出銅排及下引出銅排、從上到下嵌入安裝在所述瓷套內的靜觸頭、動觸頭及波紋管，所述靜觸頭與所述上引出銅排相連接，所述動觸頭與所述下引出銅排相連接，所述靜觸頭的下端還連接有連桿，所述連桿的中部設置有拉桿絕緣子。

進一步的，所述真空接觸器通過所述連桿與所述渦流驅動機構相連接，所述渦流驅動機構包括充電電源，并聯在所述充電電源兩端的合閘儲能電容和分閘儲能電容，所述合閘儲能電容和所述分閘儲能電容兩端分別并聯合閘控制器和分閘控制器，所述合閘控制器和所述分閘控制器的一端分別通過導線連接有所述合閘線圈和所述分閘線圈，分閘線圈、合閘線圈，所述分閘線圈和所述合閘線圈之間設有渦流盤，所述渦流盤與所述連桿固定連接。

進一步的，所述儲能單元由多節碳基電容電池串聯組成。

進一步的，所述快速切換開關在所述控制單元的控制下進行電路切換連接，可實現如下功能：

a公共電網直接給用電敏感負載提供交流電源的同時通過逆變器給儲能單元充電；

b儲能單元通過逆變器給用電敏感負載短時提供交流電源。

本發明的有益效果是：由于本發明包括控制單元、儲能單元及均與所述控制單元電性連接的逆變器和快速切換開關，所述儲能單元與所述逆變器電性連接，所述逆變器的ac端通過第一三相開關及第三三相開關與所述快速切換開關的第ii接口電性連接，所述逆變器的dc端通過第二三相開關與公共電網電性連接，公共電網通過第四三相開關與所述快速切換開關的第i接口電性連接，所述快速切換開關與用電敏感負載電性連接,所以，本發明在公共電網發生晃電時，通過所述快速切換快關能夠在不超過20ms內將用電敏感負載從公共電網斷開并啟用儲能單元提供與公共電網同步的交流電源，保證用電敏感負載在公共電網波動期間能夠正常工作，以避免造成重大的經濟損失。

附圖說明

圖1是本發明的系統原理線框圖；

圖2是本發明快速切換開關的結構示意圖。

具體實施方式

如圖1和圖2所示，在本實施例中，本發明包括控制單元kzq、儲能單元su及均與所述控制單元kzq電性連接的逆變器nb和快速切換開關qs，所述儲能單元su與所述逆變器nb電性連接，所述逆變器nb的ac端通過第一三相開關k及第三三相開關k1與所述快速切換開關qs的第ii接口電性連接，所述逆變器nb的dc端通過第二三相開關k’與公共電網電性連接，公共電網通過第四三相開關k2與所述快速切換開關qs的第i接口電性連接，所述快速切換開關qs與用電敏感負載電性連接。所述快速切換開關qs能夠在5ms以內將用電敏感負載從公共電網斷開，并切換到儲能單元su供電狀態；所述逆變器nb能夠將儲能單元su儲存的能量逆變為與公共電網同步的三相交流電，在公共電網發生晃電時，短時給用電敏感負載供電，所述逆變器nb輸出頻率與公共電網同步，保證負荷由公共電網切換到本裝置供電或由本裝置供電切回到公共電網供電時，相位一致，無浪涌產生，且根據使用工況的不同，逆變器輸出可選配加裝變壓器。

在本實施例中，所述快速切換開關qs包括真空接觸器1及渦流驅動機構2，所述真空接觸器1與所述渦流驅動機構2相連接。所述快速切換開關qs采用快速渦流驅動技術，執行元件選用真空接觸器，運行時無損耗、耐受能力強，比固態開關（ssts、ssb）具有更高的可靠性，在所述控制單元kzq的控制下，是切換時間≤20ms，滿足敏感負載分類中最高等級“嚴格負荷：供電電壓短時終端持續時間小于20ms”的要求。

在本實施例中，所述真空接觸器1包括瓷套11、安裝在所述瓷套11上下兩端的上引出銅排12及下引出銅排13、從上到下嵌入安裝在所述瓷套11內的靜觸頭14、動觸頭15及波紋管16，所述靜觸頭14與所述上引出銅排12相連接，所述動觸頭15與所述下引出銅排13相連接，所述動觸頭15的下端還連接有連桿17，所述連桿17的中部設置有拉桿絕緣子18。所述真空接觸器1具有熄弧能力強，耐壓性能好，操作頻率較高，壽命長，無電弧外噴等優點，且體積小、重量輕、維修周期較長，利于安裝維護。

在本實施例中，所述真空接觸器1通過所述連桿17與所述渦流驅動機構2相連接，所述渦流驅動機構2包括充電電源21，并聯在所述充電電源兩端的合閘儲能電容22和分閘儲能電容23，所述合閘儲能電容22和所述分閘儲能電容23兩端分別并聯合閘電力開關24和分閘電力開關25，所述合閘電力開關24和所述分閘電力開關25的一端分別通過導線連接有所述合閘線圈26和所述分閘線圈27，所述合閘線圈26和所述分閘線圈27之間設有渦流盤28，所述渦流盤28與所述連桿17固定連接。

在本實施例中，所述儲能單元su由多節碳基電容電池串聯組成。所述儲能單元su由碳基電容電池組組成，單節電池容量為1.3ah，采用多節串并聯方式連接，單體電池間無需均衡，循環壽命達萬次以上且免維護，使用壽命長，輸出可直接短路，溫度特性好，可在-10℃～+55℃環境溫度范圍內正常運行，可以滿足系統200kw/25s短時間、高倍率供電要求。

在本實施例中，所述快速切換開關qs在所述控制單元kzq的控制下進行電路切換連接，可實現如下功能：

a公共電網直接給用電敏感負載fz提供交流電源的同時通過逆變器nb給儲能單元su充電；

b儲能單元su通過逆變器nb給用電敏感負載fz短時提供交流電源。

本發明的工作原理為：

公共電網正常情況下，用電敏感負載由公共電網供電，本裝置通過公共電網給所述儲能單元su充電并保持，同時所述逆變器nb逆變輸出與公共電網同步的交流ac380v或其它電壓等級的電源。當公共電網發生晃電或短時故障時，所述控制單元kzq通過對故障進行快速診斷，判斷故障是區內或區外故障。若故障為區外故障引起電壓陡降，所述控制單元kzq在2ms內立即發出切換指令，所述快速開關qs在5ms以內將用電敏感設備從電網斷開，并切換至本裝置供電，確保用電敏感負載停電時間不超過20ms。本裝置供電時間持續約2s～5s，若公共電網停電時間超過2s或5s，則停機，待公共電網恢復正常后，用電敏感負載再切回公共電網供電；若故障為區內故障，則所述快速切換開關qs直接快速切斷故障支路，不能把故障引入本裝置中。

本發明應用治理低壓晃電的技術領域。

雖然本發明的實施例是以實際方案來描述的，但是并不構成對本發明含義的限制，對于本領域的技術人員，根據本說明書對其實施方案的修改及與其他方案的組合都是顯而易見的。