一種應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)，在現(xiàn)有移動變電站采用的交直流一體化電源系統(tǒng)中，并入風光互補電源系統(tǒng)，所述風光互補電源系統(tǒng)由光伏電池板陣列及其DC/DC變換器、小型風力發(fā)電機組及其AC/DC變換器、風光互補控制器、風光互補逆變器、充電模塊、三個開關Q1、Q2、Q3和相應的繼電器組成。本發(fā)明將風光互補電源系統(tǒng)合理的應用于移動變電站直流供電系統(tǒng)以及站內(nèi)交流負載供電系統(tǒng)。該系統(tǒng)為風光互補電源系統(tǒng)對直流負載和交流負載供電，在實際工程中，可以根據(jù)需要選擇單獨風機或光伏系統(tǒng)供電，也可以只對直流負載或交流負載供電。
【專利說明】
一種應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)
技術領域
[0001]本發(fā)明屬于電網(wǎng)設備技術領域，具體涉及一種應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002]由于經(jīng)濟建設的飛速發(fā)展，對電力能源的需求也突飛猛進，IlOkV模塊化智能移動變電站得到越來越普遍的應用。移動變電站是將傳統(tǒng)IlOkV電壓等級的固定式變電站中的設備，通過小型化、模塊化設計安裝于平板拖車上的一種移動形式的供電解決方案。通常是將IlOkV電壓等級的避雷器、HGIS、變壓器等放置在一個或者兩個平板拖車上;將1kV開關柜以及變電站綜合自動化系統(tǒng)集成于集裝箱內(nèi)放置于平板拖車上;通過電纜、光纜等附件的連接組成移動式的供電解決方案。
[0003]無論是在傳統(tǒng)變電站還是在移動變電站中，為了給控制、保護、自動裝置、事故照明和各種直流設備供電，必須有可靠的直流電源，正常時為變電站內(nèi)的斷路器提供分合閘操作的直流電源;故障時，當廠、站用電中斷的情況下，為繼電保護及自動裝置、斷路器合閘和跳閘、載波通信提供后備直流電源，因此變電站的直流電源系統(tǒng)是繼電保護、自動裝置和斷路器正常工作的基本保證，其穩(wěn)定運行對防止系統(tǒng)破壞、事故擴大和設備嚴重損壞至為重要。
[0004]有鑒于此，有必要提供一種應用于移動變電站的風光互補交直流一體化電源系統(tǒng)，以滿足實際應用需要。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0005]針對【背景技術】中所指出的問題及現(xiàn)有技術存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種應用于移動變電站的風光互補交直流一體化電源系統(tǒng)，將新能源發(fā)電技術中的風能和太陽能與原有的移動變電站相結合，將綠色能源引入變電站交直流一體化電源系統(tǒng)。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術方案是:應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)，在現(xiàn)有移動變電站采用的交直流一體化電源系統(tǒng)中，并入風光互補電源系統(tǒng)，所述風光互補電源系統(tǒng)由光伏電池板陣列及其DC/DC變換器、小型風力發(fā)電機組及其AC/DC變換器、風光互補控制器、風光互補逆變器、充電模塊、三個開關Ql、Q2、Q3和相應的繼電器組成，其特征在于，
風光互補控制器控制光伏電池板陣列DC/DC變換器、小型風力發(fā)電機組AC/DC變換器和風光互補逆變器，后三者之間電連接且后三者均通過控制母線與移動變電站的蓄電池組電連接；
風光互補控制器通過開關Ql控制蓄電池組和控制母線上直流負載之間的通斷；
風光互補控制器通過繼電器控制開關Q2，開關Q2控制交流輸入電源與充電模塊之間的通斷；
風光互補控制器通過繼電器控制開關Q3，風光互補電源系統(tǒng)通過風光互補逆變器對低壓交流負載供電，開關Q3控制交流輸入電源與低壓交流負載之間的通斷。
[0007]如上所述的應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)，其特征在于，所述風光互補控制器實時監(jiān)測蓄電池組電壓，事先設定蓄電池組充放電電壓值A、B，A>B;當風光互補控制器檢測到蓄電池組電壓高于A時，開關Ql閉合，由蓄電池組對控制母線上直流負載供電；當蓄電池組電壓低于B時，由充電模塊對直流負載供電。
[0008]如上所述的應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)，其特征在于，所述小型風力發(fā)電機組發(fā)電經(jīng)AC/DC變換器和光伏電池板陣列經(jīng)DC/DC變換器后對蓄電池組充電，當蓄電池組電壓高于A時，開關Ql閉合且開關Q2斷開，此時蓄電池組對控制母線上直流負載供電，并且風光互補電源系統(tǒng)繼續(xù)對蓄電池組充電；當長時間無風陰雨天氣時，此時蓄電池組電壓低于B時，控制開關Q2閉合，此時交流輸入電源通過充電模塊對直流負載供電。
[0009]如上所述的應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)，其特征在于，所述風光互補電源系統(tǒng)通過風光互補逆變器對低壓交流負載供電；當蓄電池組電壓低于B時，開關Q3斷開風光互補逆變器，接入交流輸入電源，由交流輸入電源直接對低壓交流負載供電。
[0010]如上所述的應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏電池板陣列布置在移動變電站配電車的集裝箱的頂部和兩個側面;兩個側面的光伏電池板陣列通過調節(jié)一支撐桿的長度，可以調整光伏電池板陣列的角度，從而獲得最大的發(fā)電效率。
[0011]如上所述的應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)，其特征在于，所述小型風力發(fā)電機安裝在移動變電站配置的高桿燈上部。
[0012]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:由于移動變電站大多工作在城市周邊地區(qū)，所在地大多比較開闊，風能資源和光能資源豐富，具備安裝太陽能、風能發(fā)電系統(tǒng)條件，本發(fā)明提供的應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)，將風光互補電源系統(tǒng)合理的應用于移動變電站直流供電系統(tǒng)以及站內(nèi)交流負荷供電系統(tǒng)，既合理的利用了可再生資源、優(yōu)化配置了移動變電站內(nèi)部的直流系統(tǒng)供電結構，又提高了移動變電站直流供電系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及智能控制程度;同時還可以將相關技術推廣應用于傳統(tǒng)的固定式變電站。
【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明的應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)接入方式設計圖。
[0014]圖2為本發(fā)明的風光互補電源系統(tǒng)光伏電池板的布置方式和角度調節(jié)示意圖。
[0015]圖3為本發(fā)明的風光互補電源系統(tǒng)小型風力發(fā)電機的布置示意圖。
[0016]附圖中的符號說明:1光伏電池板、2支撐桿、3小型風力發(fā)電機、4高桿燈。
【具體實施方式】
[0017]為了更好地理解本發(fā)明，下面結合實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。本領域技術人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣在本申請所列權利要求書限定范圍之內(nèi)。
[0018]如圖1所示，本發(fā)明提出的應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)，在現(xiàn)有移動變電站采用的交直流一體化電源系統(tǒng)中，并入風光互補電源系統(tǒng)，所述風光互補電源系統(tǒng)由光伏電池板陣列及其DC/DC變換器、小型風力發(fā)電機組及其AC/DC變換器、風光互補控制器、風光互補逆變器、充電模塊、三個開關Ql、Q2、Q3和相應的繼電器組成。其特征在于，風光互補控制器控制光伏電池板陣列DC/DC變換器、小型風力發(fā)電機組AC/DC變換器和風光互補逆變器，后三者之間電連接且均通過控制母線與移動變電站的蓄電池組電連接。風光互補控制器通過開關Ql控制蓄電池組和控制母線上直流負載之間的通斷。風光互補控制器通過繼電器控制開關Q2，開關Q2控制交流輸入電源與充電模塊之間的通斷。風光互補控制器通過繼電器控制開關Q3，風光互補電源系統(tǒng)通過風光互補逆變器對低壓交流負載供電，開關Q3控制交流輸入電源與低壓交流負載之間的通斷。
[0019]下面簡單介紹下應用該風光互補電源系統(tǒng)的移動變電站，以車載式I1kV移動變電站為例，采用模塊化的設計思想將變電設備分解獨立放置于不同的車上，保護及通訊裝置就地下放到一次設備附近，增加了系統(tǒng)的靈活性和應用范圍。整個移動變電站由三個模塊組成，分別為:1#高壓配電車、2#變電車、3#低壓配電車。#1掛車用于安裝HGIS、IlOkV避雷器;#2掛車用于安裝變壓器;#3掛車用于安放特制的集裝箱，集裝箱內(nèi)用于布置1kV開關柜、站用變及PT、二次系統(tǒng)等。同時移動變電站還配置安全圍欄、高桿燈、地面基礎等。
[0020]移動式智能變電站采用交直流一體化系統(tǒng)，將交流電源系統(tǒng)、直流電源系統(tǒng)、逆變電源系統(tǒng)、通信電源系統(tǒng)統(tǒng)一設計，將風光互補電源系統(tǒng)引入到交直流一體化系統(tǒng)當中，實現(xiàn)了風光互補電源系統(tǒng)在移動變電站中的應用；同時光伏電池板I根據(jù)移動變電站集裝箱的形狀鋪設，通過調整支撐桿2的長度，可以調整光伏電池板I的角度，從而獲得最大的發(fā)電效率;小型風力發(fā)電機3安裝于移動變電站照明系統(tǒng)中的高桿燈4上，實現(xiàn)了風光互補電源系統(tǒng)與移動變電站的結合。
[0021 ]對于站內(nèi)直流負載，當風光互補電源系統(tǒng)出力足夠時，可由風光互補電源系統(tǒng)獨立供電，此時直流充電機的輸入交流電源切除；當風光互補電源系統(tǒng)出力不足時，可由其與直流充電機聯(lián)合供電，此時直流充電機的輸入交流電源投入。
[0022]對于站內(nèi)除充電機外的低壓交流負載(如照明、空調等)，當風光互補電源系統(tǒng)的出力在滿足直流負載外仍有富余的情況下，可由風光互補電源系統(tǒng)的逆變器供電；當風光互補電源系統(tǒng)的出力不足時，低壓交流負載由站用400V交流輸入電源供電，風光互補電源系統(tǒng)的逆變器退出。
[0023]具體工作流程如下:
I蓄電池組設定充放電電壓值A、B(A>B)，當風光互補控制器檢測到蓄電池組電壓高于A時，由蓄電池組對控制母線上直流負載供電；當蓄電池組電壓低于B時，由充電模塊對直流負載供電。設定A、B值可以保證開關不頻繁的切換，還可以維持蓄電池組的放電深度，延長蓄電池組壽命。
[0024]2風光互補控制器功能:控制光伏電池板陣列DC/DC變換器，小型風力發(fā)電機組AC/DC變換器，風光互補逆變器，Ql、Q2、Q3三個開關和相應的繼電器。
[0025]3對變電站直流負載供電:小型風力發(fā)電機組經(jīng)AC/DC變換和光伏電池組陣列經(jīng)DC/DC變換后對站用蓄電池組充電，當蓄電池組電壓高于A時，開關Ql閉合且開關Q2斷開，此時蓄電池組對控制母線上直流負載供電，并且風光互補電源系統(tǒng)繼續(xù)對蓄電池組充電；當長時間無風陰雨天氣時，此時蓄電池組電壓低于B時，控制開關Q2閉合，這時交流輸入電源通過充電模塊對直流負載供電。
[0026]4對變電站交流負載供電:風光互補電源系統(tǒng)通過風光互補逆變器對低壓交流負載供電；當蓄電池電壓低于B時，雙擲開關Q3斷開風光互補電源系統(tǒng)，接入交流輸入電源，由站用交流電源直接對交流負載供電。
[0027]5開關Q1、Q2、Q3的風光系統(tǒng)檔不能同時閉合，否則會站用交流電源經(jīng)充電機后進入逆變器對于交流負載供電，這個循環(huán)浪費了電能。
[0028]6對于兩電兩充的變電站系統(tǒng)，原理與一電一充一樣，只是多接入一套系統(tǒng);該系統(tǒng)為風光互補電源系統(tǒng)對直流負載和交流負載供電，在實際工程中，可以根據(jù)需要選擇單獨風機或光伏系統(tǒng)供電，也可以只對直流負載或交流負載供電。
【主權項】
1.應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)，在現(xiàn)有移動變電站采用的交直流一體化電源系統(tǒng)中，并入風光互補電源系統(tǒng)，所述風光互補電源系統(tǒng)由光伏電池板陣列及其DC/DC變換器、小型風力發(fā)電機組及其AC/DC變換器、風光互補控制器、風光互補逆變器、充電模塊、三個開關Ql、Q2、Q3和相應的繼電器組成，其特征在于， 風光互補控制器控制光伏電池板陣列DC/DC變換器、小型風力發(fā)電機組AC/DC變換器和風光互補逆變器，后三者之間電連接且后三者均通過控制母線與移動變電站的蓄電池組電連接； 風光互補控制器通過開關Ql控制蓄電池組和控制母線上直流負載之間的通斷； 風光互補控制器通過繼電器控制開關Q2，開關Q2控制交流輸入電源與充電模塊之間的通斷； 風光互補控制器通過繼電器控制開關Q3，風光互補電源系統(tǒng)通過風光互補逆變器對低壓交流負載供電，開關Q3控制交流輸入電源與低壓交流負載之間的通斷。2.根據(jù)權利要求1所述的應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)，其特征在于，所述風光互補控制器實時監(jiān)測蓄電池組電壓，事先設定蓄電池組充放電電壓值A、B，A>B;當風光互補控制器檢測到蓄電池組電壓高于A時，開關Ql閉合，由蓄電池組對控制母線上直流負載供電；當蓄電池組電壓低于B時，由充電模塊對直流負載供電。3.根據(jù)權利要求1所述的應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)，其特征在于，所述小型風力發(fā)電機組發(fā)電經(jīng)AC/DC變換器和光伏電池板陣列經(jīng)DC/DC變換器后對蓄電池組充電，當蓄電池組電壓高于A時，開關Ql閉合且開關Q2斷開，此時蓄電池組對控制母線上直流負載供電，并且風光互補電源系統(tǒng)繼續(xù)對蓄電池組充電；當長時間無風陰雨天氣時，此時蓄電池組電壓低于B時，控制開關Q2閉合，此時交流輸入電源通過充電模塊對直流負載供電。4.根據(jù)權利要求1所述的應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)，其特征在于，所述風光互補電源系統(tǒng)通過風光互補逆變器對低壓交流負載供電；當蓄電池組電壓低于B時，開關Q3斷開風光互補逆變器，接入交流輸入電源，由交流輸入電源直接對低壓交流負載供電。5.根據(jù)權利要求1所述的應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)，其特征在于，所述光伏電池板陣列布置在移動變電站配電車的集裝箱的頂部和兩個側面;兩個側面的光伏電池板陣列通過調節(jié)一支撐桿的長度，可以調整光伏電池板陣列的角度，從而獲得最大的發(fā)電效率。6.根據(jù)權利要求1所述的應用于移動變電站的風光互補電源系統(tǒng)，其特征在于，所述小型風力發(fā)電機安裝在移動變電站配置的高桿燈上部。
【文檔編號】H02J9/06GK105896726SQ201610438753
【公開日】2016年8月24日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】孫浩, 廖源
【申請人】國網(wǎng)電力科學研究院武漢南瑞有限責任公司