一种用于移动式保电储能的黑启动系统及其启动方法

摘要

一种用于移动式保电储能的黑启动系统及其启动方法，为解决以往作为黑启动电源的柴油机，燃烧产生有害气体，不仅不够环保而且噪音很大的问题；该黑启动系统连接有移动式保电储能系统，黑启动系统包括逆变器、黑启动电源、变压器和整流器，黑启动电源经变压器变压后，由整流器将交流电变成直流电后，接入逆变器直流母线侧，黑启动电源连在逆变器交流母线侧，储能系统与逆变器直流母线侧相连，所述的黑启动电源为UPS，本发明采用UPS代替传统的柴油机作为黑启动电源，具有绿色环保和噪音小的优点。

说明书

技术领域

本发明属于保电储能领域，具体涉及一种黑启动系统及其启动方法。

背景技术

随着储能技术的发展，对供电可靠性要求越来越高，移动保电系统的功能 为在固定地点将市电接入系统，对系统内的储能设备进行充电，后将移动式保 电储能系统移动到需要应急保电区域。在突然停电的情况下，则启动保电系统， 系统内的储能设备进行放电，为负载供电。

要保证保电系统稳定可靠的为负载供电，必须首先解决此移动保电系统的 黑启动功能，即实现在外部电网停运后，在不依靠其它电网送电恢复的条件下， 通过启动系统中具有自启动能力机组，最终实现整个移动保电系统的启动。黑 启动成功的关键是电源点的启动，以保证在外部电源均断掉的情况下，能够成 功启动移动式保电系统，为必要的负载进行供电。此功能的实现极大的满足了 对供电质量要求高和需要应急保电区域的需求。

以往的移动式保电系统基本采用柴油发电机作为黑启动电源，柴油机燃烧 产生有害气体，不仅不够环保而且噪音很大；其储能系统硬件电路设计昂贵复 杂；柴油机本身也价格昂贵。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供的黑启动系统，不仅绿色环保，而 且不会产生较大的噪音。

本发明的技术方案是：一种用于移动式保电储能的黑启动系统，连接有移 动式保电储能系统，所述黑启动系统包括逆变器、黑启动电源、变压器和整流 器，黑启动电源经变压器变压后，由整流器将交流电变成直流电后，接入逆变 器直流母线侧，黑启动电源连在逆变器交流母线侧，储能系统与逆变器直流母 线侧相连，所述的黑启动电源为UPS。UPS的输出功率为3kVA。

黑启动系统还包括时间继电器和断路器，所述断路器连在UPS输出端，时 间继电器连接UPS，并控制断路器的通断。

一种黑启动系统的启动方法，包括如下步骤：

第一步、闭合断路器，将UPS接入系统，UPS为黑启动系统提供启动电源；

第二步、UPS的输出电压，输入变压器，经变压器变压；

第三步、变压器的输出电压经整流器由交流电变成直流电；

第四步、将第三步输出的直流电输入移动保电储能系统。

上述方法中，移动保电储能系统工作一个时段后，时间继电器控制断路器断开， 将UPS移出工作系统。时段优选定为5分钟。

本发明有如下积极效果：本发明采用UPS代替传统的柴油机作为黑启动电 源，具有绿色环保和噪音小的优点；在系统中增设断路器和时间继电器，可有 在储能部分正常工作后，退出工作系统，有效节约能源。

附图说明

图1为移动保电储能系统及黑启动系统结构框图；

图2为UPS内部原理图；

图3为移动保电储能系统的电路图。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的 各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工 作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技 术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

如图1，移动保电储能系统包括储能部分和黑启动系统，黑启动系统包括 UPS（Uninterruptible Power System不间断电源）、变压器、整流器、断路器、 时间继电器和逆变器。UPS和变压器之间接有断路器，UPS输出电压经变压器变 压后，由整流器将交流电变成直流电，接入逆变器直流母线侧，UPS连在逆变器 交流母线侧，储能系统与逆变器直流母线侧相连。时间继电器连接UPS和断路 器，并控制这断路器的通断。

当保电系统无外部电源和电网接入时，为一个孤岛运行状态，保电系统的 电源部分没有启动电源，当系统需要启动并为负载供电时，系统的储能部分直 流母线侧需要400V启动电压，利用UPS提供400V DC启动电压，此时与UPS 连接的断路器闭合，经变压器输出标准交流380VAC，然后经过整流器整成直流 电源，提供给储能部分直流母线侧所需的400V电压，从而整个储能系统开始工 作。

当整个储能系统开始工作，经逆变器将AC侧电压启动，同时时间继电器将 计时，在超过5分钟后，UPS系统自动退出工作，同时也完成了整个移动保电系 统的黑启动工作。

UPS是黑启动系统里的点电源，提供支持电压，UPS技术现已成熟，本发明 UPS输出功率选用标准3kVA，与400VDC启动电压相匹配。其内部原理图如图2：

AC/DC的AC侧与移动保电储能系统的逆变器AC侧连接，DC/AC为输出侧， 输出启动电压，经变压器和整流器为储能系统提供启动电压。

变压器的主要作用是将UPS的输出电压升至与储能系统的启动电压相匹配， UPS输出的电压为220V AC，而储能系统的启动电压为400V DC。UPS输出电压 经变压器升压后为380V AC，将380V AC接到整流器的AC侧，转换为400V直流 电。

因为储能系统的电压均为直流，整流器的作用就是将交流电整成直流电， 为储能系统供应直流电。整流器输出的电压为400V DC，20A，直接经过熔断器 连接至储能系统的直流母线端，当UPS输出信号时，进过变压器和整流器，输 出标准的400V DC信号，支撑起整个储能部分的启动电压。

时间继电器的主要作用是采集UPS的输出时间，当储能系统得到启动电压 400V DC后，整个储能系统开始陆续启动，起到放电功能，为外部负载供电，整 个过程仅需5分钟，在5分钟后，整个移动保电储能部分即开始了正常工作， 并为负载进行供电，此时UPS即可退出工作。

时间继电器计时5分钟后，断开断路器，储能系统正常工作。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上 述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性 的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在 本发明的保护范围之内。