一种基于微电网储能系统的离网黑启动优化方法

技术领域

本发明属于微电网技术领域，尤其涉及基于微电网储能系统的离网黑启动方法。

背景技术

能源与环境是当今全球最为关注的话题，储能技术在平滑新能源输出、调峰调频、削峰填谷等领域都有不俗的表现，储能技术的发展具有重大的现实意义。

UPS即不间断电源(Uninterruptible Power Supply)，是一种含有储能装置的不间断电源。主要用于给部分对电源稳定性要求较高的设备，提供不间断的电源。

当市电输入正常时，UPS 将市电稳压后供应给负载使用，此时的UPS就是一台交流式电稳压器，同时它还向机内电池充电；当市电中断（事故停电）时， UPS 立即将电池的直流电能，通过逆变器切换转换的方法向负载继续供应220V交流电，使负载维持正常工作并保护负载软、硬件不受损坏。UPS 设备通常对电压过高或电压过低都能提供保护。

储能的微电网应用也越来越多，储能系统在微电网应用中也越来越多，在微电网的电网支持停机后，储能系统会自动切换至离网运行。为保证离网能够正常启动并完成切换，通常在二次控制供电使用不间断电源UPS作为短时电源支撑。但目前常规UPS在长期使用情况下比较容易损坏，从而导致系统无法黑启动成功，系统无法正常运行。

发明内容

本发明为解决现有微电网储能系统存在的上述问题，设计了一种基于微电网储能系统的离网黑启动优化方法，其包括如下步骤：

S1.于PCS与UPS输入端的连接线路上增设第一支路、第二支路、第一线圈供电、第二线圈供电；

S2.于UPS输出线路设置并行的第三支路、第四支路；

S3.于第一支路、第二支路、第三支路、第四支路上分别设置第一开关第二开关、第三开关、第四开关；

S4.将所述第一开关、第四开关并联并连接第三线圈供电，所述第二开关、第三开关并联并连接开关电源；

S5.将所述开关电源依次连接第五开关、第六开关、PCS；

S6.所述第五开关与第六开关的连接线路上与其他设备连接。

较佳的，所述第一开关、第二开关、第五开关为常开，第三开关、第四开关、第六开关为常闭。

较佳的，上述开关均为中间继电器上的触点，所述中间继电器包括：继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3；其中第一开关为继电器KA3常开，第二开关为继电器KA2常开，第三开关为继电器KA2常闭，第四开关为继电器KA3常闭，第五开关为继电器KA1常开，第六开关为继电器KA1常闭；所述第一线圈供电为KA3线圈供电，所述第二线圈供电为KA2线圈供电，所述第三线圈供电为KA1线圈供电。

较佳的，还可以包括如下步骤：

S1.于PCS与UPS输入端的连接线路上增设第一支路、第二支路、KA2线圈供电、KA3线圈供电；

S2.于UPS输出线路设置并联的第三支路、第四支路；

S3.增设三个中间继电器KA1、KA2、KA3，并将第一支路、第二支路、第三支路、第四支路分别连接该中间继电器的KA3常开、KA2常开、KA2常闭、KA3常闭触点；

S4.将KA3常开、KA3常闭并联并连接KA1线圈供电，所述KA2常开、KA2常闭并联并连接开关电源；

S5.将所述开关电源依次连接KA1常开、KA1常闭、PCS；

S6.所述KA1常开与KA1常闭的连接线路，还与其他设备连接。

较佳的，所述PCS向KA3线圈方向供电为220V，向KA1常闭触点方向供电为24V。

此外根据本优化方法，还提供一种基于微电网储能系统的离网黑启动系统，其结构包括：PCS、UPS、开关电源、中间继电器、其他设备；所述中间继电器包括KA1、KA2 、KA3共三个；所述PCS连接UPS输入端，其连接线路上还连接KA2线圈供电、KA3线圈供电、KA2常开触点、KA3常开触点；所述UPS输出线路分别连接KA2常闭触点、KA3常闭触点，所述KA2常闭、KA2常开触点还连接KA1线圈供电，KA3常闭、KA3常开触点还连接所述开关电源；所述开关电源顺次连接KA1常开触点、KA1常闭触点、PCS，所述KA1常开触点、KA1常闭触点间的连接线路，还连接其他设备。

较佳的，所述PCS向KA3线圈方向供电为220V，向KA1常闭触点方向供电为24V。

较佳的，所述其他设备为弱电设备。

本发明在系统正常运行时，系统的二次供电，通过逆变器的输出侧给KA2、KA3供电从而使KA2和KA3触点吸合，从而从KA2常开和KA3常开所在回路给系统二次侧供电，保证系统的稳定运行。在离网情况下，系统开启黑启动时，若出现二次供电掉电时，由于KA2、KA3线圈无法取电时，系统从UPS取电，满足二次供电需求。待系统黑启动成功后，系统二次侧恢复取电，此时KA2、KA3线圈得电，从而UPS恢复不带载状态，减少UPS的使用率、故障率，以及系统的故障停机风险，与本领域现有系统相比，有显著技术进步。

附图说明

图1为现有微电网储能系统结构示意图。

图2为基于微电网储能系统的离网黑启动系统在正常供电时的结构示意图。

图3为基于微电网储能系统的离网黑启动系统在断电时的结构示意图。

图中箭头所指方向为能量流向方向。

具体实施方式

实施例1

如图1-图3所示，本发明所述基于微电网储能系统的离网黑启动优化方法，在现有如图1所示的包括UPS、PCS、开关电源U1的系统基础上，其改造优化方法包括如下步骤：

S1.于PCS与UPS输入端的连接线路上增设第一支路、第二支路、第一线圈供电、第二线圈供电；

S2.于UPS输出线路设置并行的第三支路、第四支路；

S3.于第一支路、第二支路、第三支路、第四支路上分别设置第一开关第二开关、第三开关、第四开关；

S4.将所述第一开关、第四开关并联并连接第三线圈供电，所述第二开关、第三开关并联并连接开关电源U1；

S5.将所述开关电源U1依次连接第五开关、第六开关、PCS；

S6.所述第五开关与第六开关的连接线路上与其他设备连接。

更为具体的，所述第一开关、第二开关、第五开关为常开，第三开关、第四开关、第六开关为常闭。

更为具体的，上述开关均为中间继电器上的触点，所述中间继电器包括：继电器KA1、继电器KA2、继电器KA3；其中第一开关为继电器KA3常开，第二开关为继电器KA2常开，第三开关为继电器KA2常闭，第四开关为继电器KA3常闭，第五开关为继电器KA1常开，第六开关为继电器KA1常闭；所述第一线圈供电为KA3线圈供电，所述第二线圈供电为KA2线圈供电，所述第三线圈供电为KA1线圈供电。

更为具体的，所述PCS向KA3线圈方向供电为220V，向KA1常闭触点方向供电为24V。

实施例2

如图1-图3所示，本发明所述基于微电网储能系统的离网黑启动优化方法，在现有如图1所示的包括UPS、PCS、开关电源U1的系统基础上，其改造优化方法包括如下步骤：

S1.于PCS与UPS输入端的连接线路上增设第一支路、第二支路、KA2线圈供电、KA3线圈供电；

S2.于UPS输出线路设置并联的第三支路、第四支路；

S3.增设三个中间继电器KA1、KA2、KA3，并将第一支路、第二支路、第三支路、第四支路分别连接该中间继电器的KA3常开、KA2常开、KA2常闭、KA3常闭触点；

S4.将KA3常开、KA3常闭并联并连接KA1线圈供电，所述KA2常开、KA2常闭并联并连接开关电源U1；

S5.将所述开关电源U1依次连接KA1常开、KA1常闭、PCS；

S6.所述KA1常开与KA1常闭的连接线路，还与其他设备连接。

更为具体的，所述PCS向KA3线圈方向供电为220V，向KA1常闭触点方向供电为24V。

实施例3

如图2、图3所示，本发明所述基于微电网储能系统的离网黑启动系统，包括：PCS、UPS、开关电源U1、中间继电器、其他设备；所述中间继电器包括KA1、KA2 、KA3共三个；所述PCS连接UPS输入端，其连接线路上还连接KA2线圈供电、KA3线圈供电、KA2常开触点、KA3常开触点；所述UPS输出线路分别连接KA2常闭触点、KA3常闭触点，所述KA2常闭、KA2常开触点还连接KA1线圈供电，KA3常闭、KA3常开触点还连接所述开关电源U1；所述开关电源U1顺次连接KA1常开触点、KA1常闭触点、PCS，所述KA1常开触点、KA1常闭触点间的连接线路，还连接其他设备。

更为具体的，所述PCS向KA3线圈方向供电为220V，向KA1常闭触点方向供电为24V。

更为具体的，所述其他设备为弱电设备。

本发明在系统正常运行时，系统的二次供电，通过逆变器的输出侧给KA2、KA3供电从而使KA2和KA3触点吸合，从而从KA2常开和KA3常开所在回路给系统二次侧供电，保证系统的稳定运行。在离网情况下，系统开启黑启动时，若出现二次供电掉电时，由于KA2、KA3线圈无法取电时，系统从UPS取电，满足二次供电需求，KA1不管是从PCS还是从UPS都能供电，只有在特殊情况UPS和PCS都供电不正常时，才会切换到从PCS的24V输出。待系统黑启动成功后，系统二次侧恢复取电，此时KA2、KA3线圈得电，从而UPS恢复不带载状态。

本发明相较于现有微电网储能系统具有以下优点：

（1）本发明在现有方案的基础上仅增加了AC220V中间继电器，在空间上对储能集装箱内部影响较小，单个中间继电器安装截面为28mm*76mm；只需要用到中间继电器的本身触点，接线简单，可以满足对现有储能集装箱进行节能改造；

（2）减少微电网系统中，UPS的使用率，从而减低UPS的损坏几率；

（3）减少设备的故障率，降低系统运行风险，提高系统的工作效率。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。