应用于晃电保护的有源快速投切装置的制作方法

本发明涉及治理低压晃电解决方案,特别涉及一种应用于晃电保护的有源快速投切装置。

背景技术：

晃电是指当敏感负荷供电网络的上级或与之相联的同级或本地供电系统中变压器、开关、避雷器、母线、线路、负荷等发生单相接地、两相相间短路、三相相间短路、两相接地等事故或供电线路短时切换时，由于现有继电保护及断路器动作时间大于50ms，会引起供电电源电压陡降或短时停电，晃电会造成开关电源失电、设备损坏等事故，导致生产波动、操作混乱、人员恐慌。轻者造成产品质量事故，造成几十万、几百万经济损失。重者甚至引起重大安全事故，给企业及社会带来巨大的经济损失和恶劣的社会影响。

现有解决电网晃电或短时故障的方案主要采用在线式ups和动态电压恢复器dvr两种方式。

在线式ups具有较强的软件功能，可以方便地上网，进行ups的远程控制和智能化管理；浮充的同时逆变，无须微处理器电路侦查和切换，0切换时间；多重设计保护功能的设计使故障率大为降低。但是，在线式ups也存在着运行能耗高、设备成本高、运行维护费用高、使用寿命低等问题。

动态电压恢复器dvr采用了超级电容为储能元件，具有功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽的优点。但是，动态电压恢复器dvr切换所需时间较长，而且治理晃电的范围较小。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供了一种治理范围广、切换速度快、能耗低及成本低、使用寿命长的应用于晃电保护的有源快速投切装置。

本发明所采用的技术方案是：本发明包括控制单元、储能单元及均与所述控制单元电性连接的逆变器和快速切换开关，所述储能单元与所述逆变器电性连接，所述逆变器的ac端通过第一三相开关及第三三相开关与所述快速切换开关的第ii接口电性连接，所述逆变器的dc端通过第二三相开关与公共电网电性连接，公共电网通过第四三相开关与所述快速切换开关的第i接口电性连接，所述快速切换开关与用电敏感负载电性连接。

进一步的，所述快速切换开关包括真空接触器及涡流驱动机构，所述真空接触器与所述涡流驱动机构相连接。

进一步的，所述真空接触器包括瓷套、安装在所述瓷套上下两端的上引出铜排及下引出铜排、从上到下嵌入安装在所述瓷套内的静触头、动触头及波纹管，所述静触头与所述上引出铜排相连接，所述动触头与所述下引出铜排相连接，所述静触头的下端还连接有连杆，所述连杆的中部设置有拉杆绝缘子。

进一步的，所述真空接触器通过所述连杆与所述涡流驱动机构相连接，所述涡流驱动机构包括充电电源，并联在所述充电电源两端的合闸储能电容和分闸储能电容，所述合闸储能电容和所述分闸储能电容两端分别并联合闸控制器和分闸控制器，所述合闸控制器和所述分闸控制器的一端分别通过导线连接有所述合闸线圈和所述分闸线圈，分闸线圈、合闸线圈，所述分闸线圈和所述合闸线圈之间设有涡流盘，所述涡流盘与所述连杆固定连接。

进一步的，所述储能单元由多节碳基电容电池串联组成。

进一步的，所述快速切换开关在所述控制单元的控制下进行电路切换连接，可实现如下功能：

a公共电网直接给用电敏感负载提供交流电源的同时通过逆变器给储能单元充电；

b储能单元通过逆变器给用电敏感负载短时提供交流电源。

本发明的有益效果是：由于本发明包括控制单元、储能单元及均与所述控制单元电性连接的逆变器和快速切换开关，所述储能单元与所述逆变器电性连接，所述逆变器的ac端通过第一三相开关及第三三相开关与所述快速切换开关的第ii接口电性连接，所述逆变器的dc端通过第二三相开关与公共电网电性连接，公共电网通过第四三相开关与所述快速切换开关的第i接口电性连接，所述快速切换开关与用电敏感负载电性连接,所以，本发明在公共电网发生晃电时，通过所述快速切换快关能够在不超过20ms内将用电敏感负载从公共电网断开并启用储能单元提供与公共电网同步的交流电源，保证用电敏感负载在公共电网波动期间能够正常工作，以避免造成重大的经济损失。

附图说明

图1是本发明的系统原理线框图；

图2是本发明快速切换开关的结构示意图。

具体实施方式

如图1和图2所示，在本实施例中，本发明包括控制单元kzq、储能单元su及均与所述控制单元kzq电性连接的逆变器nb和快速切换开关qs，所述储能单元su与所述逆变器nb电性连接，所述逆变器nb的ac端通过第一三相开关k及第三三相开关k1与所述快速切换开关qs的第ii接口电性连接，所述逆变器nb的dc端通过第二三相开关k’与公共电网电性连接，公共电网通过第四三相开关k2与所述快速切换开关qs的第i接口电性连接，所述快速切换开关qs与用电敏感负载电性连接。所述快速切换开关qs能够在5ms以内将用电敏感负载从公共电网断开，并切换到储能单元su供电状态；所述逆变器nb能够将储能单元su储存的能量逆变为与公共电网同步的三相交流电，在公共电网发生晃电时，短时给用电敏感负载供电，所述逆变器nb输出频率与公共电网同步，保证负荷由公共电网切换到本装置供电或由本装置供电切回到公共电网供电时，相位一致，无浪涌产生，且根据使用工况的不同，逆变器输出可选配加装变压器。

在本实施例中，所述快速切换开关qs包括真空接触器1及涡流驱动机构2，所述真空接触器1与所述涡流驱动机构2相连接。所述快速切换开关qs采用快速涡流驱动技术，执行元件选用真空接触器，运行时无损耗、耐受能力强，比固态开关（ssts、ssb）具有更高的可靠性，在所述控制单元kzq的控制下，是切换时间≤20ms，满足敏感负载分类中最高等级“严格负荷：供电电压短时终端持续时间小于20ms”的要求。

在本实施例中，所述真空接触器1包括瓷套11、安装在所述瓷套11上下两端的上引出铜排12及下引出铜排13、从上到下嵌入安装在所述瓷套11内的静触头14、动触头15及波纹管16，所述静触头14与所述上引出铜排12相连接，所述动触头15与所述下引出铜排13相连接，所述动触头15的下端还连接有连杆17，所述连杆17的中部设置有拉杆绝缘子18。所述真空接触器1具有熄弧能力强，耐压性能好，操作频率较高，寿命长，无电弧外喷等优点，且体积小、重量轻、维修周期较长，利于安装维护。

在本实施例中，所述真空接触器1通过所述连杆17与所述涡流驱动机构2相连接，所述涡流驱动机构2包括充电电源21，并联在所述充电电源两端的合闸储能电容22和分闸储能电容23，所述合闸储能电容22和所述分闸储能电容23两端分别并联合闸电力开关24和分闸电力开关25，所述合闸电力开关24和所述分闸电力开关25的一端分别通过导线连接有所述合闸线圈26和所述分闸线圈27，所述合闸线圈26和所述分闸线圈27之间设有涡流盘28，所述涡流盘28与所述连杆17固定连接。

在本实施例中，所述储能单元su由多节碳基电容电池串联组成。所述储能单元su由碳基电容电池组组成，单节电池容量为1.3ah，采用多节串并联方式连接，单体电池间无需均衡，循环寿命达万次以上且免维护，使用寿命长，输出可直接短路，温度特性好，可在-10℃～+55℃环境温度范围内正常运行，可以满足系统200kw/25s短时间、高倍率供电要求。

在本实施例中，所述快速切换开关qs在所述控制单元kzq的控制下进行电路切换连接，可实现如下功能：

a公共电网直接给用电敏感负载fz提供交流电源的同时通过逆变器nb给储能单元su充电；

b储能单元su通过逆变器nb给用电敏感负载fz短时提供交流电源。

本发明的工作原理为：

公共电网正常情况下，用电敏感负载由公共电网供电，本装置通过公共电网给所述储能单元su充电并保持，同时所述逆变器nb逆变输出与公共电网同步的交流ac380v或其它电压等级的电源。当公共电网发生晃电或短时故障时，所述控制单元kzq通过对故障进行快速诊断，判断故障是区内或区外故障。若故障为区外故障引起电压陡降，所述控制单元kzq在2ms内立即发出切换指令，所述快速开关qs在5ms以内将用电敏感设备从电网断开，并切换至本装置供电，确保用电敏感负载停电时间不超过20ms。本装置供电时间持续约2s～5s，若公共电网停电时间超过2s或5s，则停机，待公共电网恢复正常后，用电敏感负载再切回公共电网供电；若故障为区内故障，则所述快速切换开关qs直接快速切断故障支路，不能把故障引入本装置中。

本发明应用治理低压晃电的技术领域。

虽然本发明的实施例是以实际方案来描述的，但是并不构成对本发明含义的限制，对于本领域的技术人员，根据本说明书对其实施方案的修改及与其他方案的组合都是显而易见的。