專利名稱：移動(dòng)變電站用光伏與超級(jí)電容交直流一體電源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種變電站用電源裝置，特別是一種移動(dòng)變電站用光伏與超級(jí)電容交直流一體電源。
背景技術(shù)：
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(shí)，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(diǎn)在于使用壽命短、難以滿足智能變電站設(shè)備頻繁動(dòng)作的需求、需要經(jīng)常進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)、需要設(shè)置欠壓保護(hù)、易污染環(huán)境等等。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于提供一種由太陽(yáng)能和新型儲(chǔ)能裝置與現(xiàn)有交直流電源裝置結(jié)合的移動(dòng)變電站用光伏與超級(jí)電容交直流一體電源。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種移動(dòng)變電站用光伏與超級(jí)電容交直流一體電源，包括三相電源主回路、儲(chǔ)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(guò)斷路器QF1、QF2與交流負(fù)載電路連接，一相通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)G1、逆變器交流輸入斷路器QF3、逆變器MKl與交流負(fù)載電路連接，光伏發(fā)電裝置的輸出通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)G2并接到三相電源主回路中隔離開(kāi)關(guān)Gl的輸出端，通過(guò)隔離開(kāi)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(xiàng)供電的電源主回路，或者由光伏發(fā)電裝置提供單項(xiàng)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(guò)隔離開(kāi)關(guān)Gl、G2及斷路器QF4、充電模塊DMK1-4、接觸器KMl與儲(chǔ)能裝置連接，形成光伏充電回路或變電站電源充電回路，儲(chǔ)能裝置輸出與直流負(fù)載電路連接。所述的儲(chǔ)能裝置為超級(jí)電容裝置，主要由超級(jí)電容器、電容均壓裝置、電壓監(jiān)控器、連接在超級(jí)電容器與直流負(fù)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。所述的低壓放電輸出電路是由輸出不同電壓等級(jí)的多級(jí)直流變換電路構(gòu)成，其輸入端與超級(jí)電容器連接，輸出端經(jīng)低壓電能轉(zhuǎn)換斷路器與直流負(fù)載電路連接。本實(shí)用新型的特點(diǎn)是采用變電站與太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)、超級(jí)電容器相結(jié)合，實(shí)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(jià)高，通過(guò)合理配置三相輸出的負(fù)載，保證電網(wǎng)三相平衡。利用超級(jí)電容器的充電速度快，高功率密度的特點(diǎn)，設(shè)置不同級(jí)別的電壓輸出，可使電容器放電到達(dá)極限電壓，充分利用存儲(chǔ)的電能。

圖I是本實(shí)用新型的電路原理圖；圖2是本實(shí)用新型的方框圖。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳述如圖1、2所示，本實(shí)用新型主要是由變電站三相電源主回路I、光伏發(fā)電裝置2、超級(jí)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(fù)載電路5，C相經(jīng)交流輸入隔離開(kāi)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(fù)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(fù)載電路5，同時(shí)C相線上還設(shè)置有電流、電壓指示表PAl、PVl。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(kāi)關(guān)G2并接到三相電源主回路中交流輸入隔離開(kāi)關(guān)Gl的輸出端，通過(guò)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(xiàng)供電的電源 主回路；由光伏發(fā)電裝置提供單項(xiàng)供電的電源主回路。光伏發(fā)電裝置的輸出還通過(guò)隔離開(kāi)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(chǔ)能裝置即超級(jí)電容裝置3連接，三相電源主回路的C相通過(guò)隔離開(kāi)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(jí)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(jí)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。超級(jí)電容器、電容均壓裝置、電壓監(jiān)控器構(gòu)成了超級(jí)電容器供電回路，該回路可以通過(guò)正常放電輸出電路與直流負(fù)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(guò)低壓放電輸出電路7與直流負(fù)載電路連接，低壓放電輸出電路為多級(jí)直流變換電路，本實(shí)施例設(shè)三級(jí)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(jí)直流變換電路的輸出電壓為120-180VDC，二級(jí)直流變換電路的輸出電壓為80-120VDC，三級(jí)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(fù)載電路。為了能夠達(dá)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(shí)為了使得所用市電、太陽(yáng)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能裝置能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的不同情況按優(yōu)先級(jí)供電，采用了隔離開(kāi)關(guān)等部件進(jìn)行控制。交直流一體電源在正常時(shí)，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(jí)順序先由光伏發(fā)電裝置提供，當(dāng)C相上的負(fù)荷超出了光伏發(fā)電功率等級(jí)時(shí)，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。當(dāng)變電站外接市電停電時(shí)，A、B相的交流負(fù)荷將自動(dòng)斷開(kāi)。C相負(fù)荷將由光伏發(fā)電裝置提供。其中交流負(fù)載電路全部由光伏發(fā)電裝置提供，而直流負(fù)荷電路按優(yōu)先級(jí)順序，先由光伏發(fā)電裝置提供，當(dāng)負(fù)載超出了光伏發(fā)電功率等級(jí)時(shí)，部份能量由超級(jí)電容器放電提供。當(dāng)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(shí)，直流負(fù)載電路將全部由超級(jí)電容器放電提供。儲(chǔ)能裝置采用超級(jí)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(wèn)題。通過(guò)電壓監(jiān)控器對(duì)超級(jí)電容進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，超級(jí)電容器在正常容量時(shí)，通過(guò)正常放電輸出電路直接為直流負(fù)載電路供電。當(dāng)電容器上的電壓低至180VDC時(shí)，通過(guò)低壓放電輸出電路繼續(xù)為直流負(fù)載電路供電，低壓放電輸出電路設(shè)置三級(jí)直流變換電路，其中第一級(jí)直流變換電路輸出120-180VDC,第二級(jí)直流變換電路輸出80-120VDC，第三級(jí)直流變換電路輸出50-80VDC，根據(jù)電壓監(jiān)控器的監(jiān)測(cè)結(jié)果進(jìn)行各級(jí)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(shí)出現(xiàn)輸出中斷現(xiàn)象，設(shè)計(jì)時(shí)在切換過(guò)程中做了緩沖處理，如當(dāng)超級(jí)電容器電壓降到了 180VDC時(shí)，啟動(dòng)第一級(jí)直流變換電路，直流輸入接觸器KM2閉合；當(dāng)超級(jí)電容器電壓繼續(xù)下降到120V時(shí)，先啟動(dòng)第二級(jí)直流變換電路，直流輸入接觸器KM3閉合，待第二級(jí)直 流變換電路穩(wěn)定后，再切斷第一級(jí)直流變換電路中直流輸入接觸器KM2，以此類推，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，保證供電穩(wěn)定性。電壓監(jiān)控器還用于保護(hù)超級(jí)電容器進(jìn)行充電保護(hù)。
權(quán)利要求1.一種移動(dòng)變電站用光伏與超級(jí)電容交直流一體電源，包括三相電源主回路、儲(chǔ)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(guò)斷路器QF1、QF2與交流負(fù)載電路連接，一相通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)G1、逆變器交流輸入斷路器QF3、逆變器MKl與交流負(fù)載電路連接，光伏發(fā)電裝置的輸出通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)G2并接到三相電源主回路中隔離開(kāi)關(guān)Gl的輸出端，通過(guò)隔離開(kāi)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(xiàng)供電的電源主回路，或者由光伏發(fā)電裝置提供單項(xiàng)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(guò)隔離開(kāi)關(guān)G1、G2及斷路器QF4、充電模塊DMK1-4、接觸器KMl與儲(chǔ)能裝置連接，形成光伏充電回路或變電站電源充電回路，儲(chǔ)能裝置輸出與直流負(fù)載電路連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的移動(dòng)變電站用光伏與超級(jí)電容交直流一體電源，其特征在于所述的儲(chǔ)能裝置為超級(jí)電容裝置，主要由超級(jí)電容器、電容均壓裝置、電壓監(jiān)控器、連接在超級(jí)電容器與直流負(fù)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2所述的移動(dòng)變電站用光伏與超級(jí)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(jí)的多級(jí)直流變換電路構(gòu)成，其輸入端與超 級(jí)電容器連接，輸出端經(jīng)低壓電能轉(zhuǎn)換斷路器與直流負(fù)載電路連接。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種移動(dòng)變電站用光伏與超級(jí)電容交直流一體電源，包括三相電源主回路、儲(chǔ)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(guò)斷路器交流負(fù)載電路連接，一相通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)、逆變器交流輸入斷路器、逆變器與交流負(fù)載電路連接，光伏發(fā)電裝置的輸出通過(guò)隔離開(kāi)關(guān)并接到三相電源主回路中隔離開(kāi)關(guān)的輸出端，其儲(chǔ)能裝置為超級(jí)電容裝置，低壓放電輸出電路是由多級(jí)直流變換電路構(gòu)成，本實(shí)用新型采用變電站與太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)、超級(jí)電容器相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)交直流輸出一體化，保證供電的可靠性。
文檔編號(hào)H02J11/00GK202798137SQ20122028536
公開(kāi)日2013年3月13日 申請(qǐng)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(yán)軍, 林春清, 邱慶春, 戚革慶, 于夢(mèng)琪, 邵宇, 王晶, 馬士恩 申請(qǐng)人:遼寧省電力有限公司大連供電公司, 國(guó)家電網(wǎng)公司