移動變電站用光伏與超級電容交直流一體電源的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種移動變電站用光伏與超級電容交直流一體電源，包括三相電源主回路、儲能裝置、光伏發(fā)電裝置，其特征在于在三相電源主回路的兩相分別通過斷路器交流負載電路連接，一相通過隔離開關(guān)、逆變器交流輸入斷路器、逆變器與交流負載電路連接，光伏發(fā)電裝置的輸出通過隔離開關(guān)并接到三相電源主回路中隔離開關(guān)的輸出端，其儲能裝置為超級電容裝置，低壓放電輸出電路是由多級直流變換電路構(gòu)成，本發(fā)明采用變電站與太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、超級電容器相結(jié)合，實現(xiàn)交直流輸出一體化，保證供電的可靠性。
【專利說明】移動變電站用光伏與超級電容交直流一體電源
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種變電站用電源裝置，特別是一種移動變電站用光伏與超級電容交直流一體電源。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有的變電站一般采用單回路供電，少數(shù)重要變電站采用的是雙回路供電。遇有市區(qū)大面積停電時，為了節(jié)省市電資源，變電站很多設(shè)備只得依靠直流后備電源如蓄電池等供電，而蓄電池的缺點在于使用壽命短、難以滿足智能變電站設(shè)備頻繁動作的需求、需要經(jīng)常進行檢測和維護、需要設(shè)置欠壓保護、易污染環(huán)境等等。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種由太陽能和新型儲能裝置與現(xiàn)有交直流電源裝置結(jié)合的移動變電站用光伏與超級電容交直流一體電源。
[0004]本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的:一種移動變電站用光伏與超級電容交直流一體電源，包括三相電源主回路、儲能裝置、光伏發(fā)電裝置，其特征在于在三相電源主回路的兩相分別通過斷路器QF1、QF2與交流負載電路連接，一相通過隔離開關(guān)G1、逆變器交流輸入斷路器QF3、逆變器MKl與交流負載電路連接，光伏發(fā)電裝置的輸出通過隔離開關(guān)G2并接到三相電源主回路中隔離開關(guān)Gl的輸出端，通過隔離開關(guān)的設(shè)置，可以形成由變電站外接市電供電的電源主回路，或者由變電站外接市電提供兩相和光伏發(fā)電裝置提供單項供電的電源主回路，或者由光伏發(fā)電裝置提供單項供電的電源主回路；三相電源主回路和光伏發(fā)電裝置分別通過隔離開關(guān)Gl、G2及斷路器QF4、充電模塊DMK1-4、接觸器KMl與儲能裝置連接，形成光伏充電回路或變電站電源充電回路，儲能裝置輸出與直流負載電路連接。
[0005]所述的儲能裝置為超級電容裝置，主要由超級電容器、電容均壓裝置、電壓監(jiān)控器、連接在超級電容器與負載電路之間的正常放電輸出電路和低壓放電輸出電路構(gòu)成。
[0006]所述的低壓放電輸出電路是由輸出不同電壓等級的多級直流變換電路構(gòu)成，其輸入端與超級電容器連接，輸出端經(jīng)低壓電能轉(zhuǎn)換斷路器與負載電路連接。
[0007]本發(fā)明的特點是:采用變電站與太陽能光伏發(fā)電系統(tǒng)、超級電容器相結(jié)合，實現(xiàn)交直流輸出一體化，保證供電的可靠性。利用光伏發(fā)電，節(jié)省電能，光伏發(fā)電系統(tǒng)采用單相并網(wǎng)接入的方式，投入成本低，性價高，通過合理配置三相輸出的負載，保證電網(wǎng)三相平衡。利用超級電容器的充電速度快，高功率密度的特點，設(shè)置不同級別的電壓輸出，可使電容器放電到達極限電壓，充分利用存儲的電能。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本發(fā)明的電路原理圖；
圖2是本發(fā)明的方框圖?！揪唧w實施方式】
[0009]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步詳述:
如圖1、2所示，本發(fā)明主要是由變電站三相電源主回路1、光伏發(fā)電裝置2、超級電容裝置3構(gòu)成。變電站三相電源主回路的三相交流輸入端子4與站用變壓器連接，其中，A、B相分別經(jīng)交流輸入斷路器QF1、QF2輸出交流電至交流負載電路5，C相經(jīng)交流輸入隔離開關(guān)G1、逆變器交流輸入斷路器QF3、逆變器MKl輸出交流電至交流負載電路5，在C相交流電失電的情況下，直流電經(jīng)接觸器KM5輸入逆變器，逆變的交流電至交流負載電路5，同時C相線上還設(shè)置有電流、電壓指示表PAl、PVl。
[0010]光伏發(fā)電裝置是由光伏電池板和逆變器構(gòu)成，其輸出經(jīng)隔離開關(guān)G2并接到三相電源主回路中交流輸入隔離開關(guān)Gl的輸出端，通過這種連接結(jié)構(gòu)，可以形成由變電站外接市電供電的電源主回路；由變電站外接市電提供兩相和光伏發(fā)電裝置提供單項供電的電源主回路；由光伏發(fā)電裝置提供單項供電的電源主回路。光伏發(fā)電裝置的輸出還通過隔離開關(guān)G2、交流總輸入斷路器QF4和充電模塊DMK1-4、電容充電接觸器KMl、電流電壓指示表PA2、PV2與儲能裝置即超級電容裝置3連接，三相電源主回路的C相通過隔離開關(guān)G1、交流總輸入斷路器QF4和充電模塊DMK1-4、電容充電接觸器KMl、電流電壓指示表PA2、PV2與超級電容裝置3連接，形成光伏充電回路或變電站電源充電回路，向超級電容裝置中的電容器充電。在電容充電接觸器KMl上并接有充電旁路斷路器QF6。
[0011]超級電容器、電容均壓裝置、電壓監(jiān)控器構(gòu)成了超級電容器供電回路，該回路可以通過正常放電輸出電路與直流負載電路6連接，正常放電輸出電路上設(shè)有電流、電壓指示表PA3、PV3，也可以通過低壓放電輸出電路7與直流負載電路連接，低壓放電輸出電路為多級直流變換電路，本實施例設(shè)三級直流變換電路，由直流輸入接觸器KM1-3和直流電源模塊DYBH1-3組成，其中，一級直流變換電路的輸出電壓為120-180VDC，二級直流變換電路的輸出電壓為80-120VDC，三級直流變換電路的輸出電壓為50-80VDC，輸入經(jīng)低壓電能轉(zhuǎn)換斷路器至直流負載電路。
[0012]為了能夠達到在三相電源主回路中穩(wěn)定接入光伏發(fā)電裝置，保證電源三相平衡，采用了在交直流一體化電源中做輸出配置，把交流輸出分別掛在不同相的母線上。同時為了使得所用市電、太陽能、超級電容器儲能裝置能根據(jù)現(xiàn)場的不同情況按優(yōu)先級供電，采用了隔離開關(guān)等部件進行控制。
[0013]交直流一體電源在正常時，三相電源主回路中采用A、B相為變電站外接市電，C相按優(yōu)先級順序先由光伏發(fā)電裝置提供，當C相上的負荷超出了光伏發(fā)電功率等級時，光伏發(fā)電并網(wǎng)逆變器將限制功率輸出，由變電站外接市電提供。
[0014]當變電站外接市電停電時，A、B相的交流負荷將自動斷開。C相負荷將由光伏發(fā)電裝置提供。其中交流負載電路全部由光伏發(fā)電裝置提供，而直流負荷電路按優(yōu)先級順序，先由光伏發(fā)電裝置提供，當負載超出了光伏發(fā)電功率等級時，部份能量由超級電容器放電提供。
[0015]當變電站停電，光伏發(fā)電裝置因設(shè)備本身的故障或光伏電池容量不足時，直流負載電路將全部由超級電容器放電提供。儲能裝置采用超級電容器能夠最大限度地釋放電能，克服了使用蓄電池不能低于180 VDC，否則將損壞蓄電池的問題。通過電壓監(jiān)控器對超級電容進行實時監(jiān)控，超級電容器在正常容量時，通過正常放電輸出電路直接為直流負載電路供電。當電容器上的電壓低至180VDC時，通過低壓放電輸出電路繼續(xù)為直流負載電路供電，低壓放電輸出電路設(shè)置三級直流變換電路，其中第一級直流變換電路輸出120-180VDC，第二級直流變換電路輸出80-120VDC，第三級直流變換電路輸出50-80VDC，根據(jù)電壓監(jiān)控器的監(jiān)測結(jié)果進行各級直流變換電路的切換。為保證供電的連續(xù)性，避免臨界電壓下切換時出現(xiàn)輸出中斷現(xiàn)象，設(shè)計時在切換過程中做了緩沖處理，如當超級電容器電壓降到了 180VDC時，啟動第一級直流變換電路，直流輸入接觸器KM2閉合；當超級電容器電壓繼續(xù)下降到120V時，先啟動第二級直流變換電路，直流輸入接觸器KM3閉合，待第二級直流變換電路穩(wěn)定后，再切斷第一級直流變換電路中直流輸入接觸器KM2，以此類推，實現(xiàn)自動切換，保證供電穩(wěn)定性。電壓監(jiān)控器還用于保護超級電容器進行充電保護。
【權(quán)利要求】
1.一種移動變電站用光伏與超級電容交直流一體電源，包括三相電源主回路、儲能裝置、光伏發(fā)電裝置，其特征在于在三相電源主回路的兩相分別通過斷路器QF1、QF2與交流負載電路連接，一相通過隔離開關(guān)G1、逆變器交流輸入斷路器QF3、逆變器MKl與交流負載電路連接，光伏發(fā)電裝置的輸出通過隔離開關(guān)G2并接到三相電源主回路中隔離開關(guān)Gl的輸出端，通過隔離開關(guān)的設(shè)置，可以形成由變電站外接市電供電的電源主回路，或者由變電站外接市電提供兩相和光伏發(fā)電裝置提供單項供電的電源主回路，或者由光伏發(fā)電裝置提供單項供電的電源主回路；三相電源主回路和光伏發(fā)電裝置分別通過隔離開關(guān)G1、G2及斷路器QF4、充電模塊DMK1-4、接觸器KMl與儲能裝置連接，形成光伏充電回路或變電站電源充電回路，儲能裝置輸出與直流負載電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動變電站用光伏與超級電容交直流一體電源，其特征在于所述的儲能裝置為超級電容裝置，主要由超級電容器、電容均壓裝置、電壓監(jiān)控器、連接在超級電容器與負載電路之間的正常放電輸出電路和低壓放電輸出電路構(gòu)成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的移動變電站用光伏與超級電容交直流一體電源，其特征在于所述的低壓放電輸出電路是由輸出不同電壓等級的多級直流變換電路構(gòu)成，其輸入端與超級電容器連接，輸出端經(jīng)低壓電能轉(zhuǎn)換斷路器與負載電路連接。
【文檔編號】H02J9/00GK103516046SQ201210200049
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2012年6月18日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月18日
【發(fā)明者】郭兆成, 王嚴軍, 林春清, 邱慶春, 戚革慶, 于夢琪, 邵宇, 王晶, 馬士恩 申請人:國網(wǎng)遼寧省電力有限公司大連供電公司, 國家電網(wǎng)公司