CN103066682A - 移动式门式启闭机双回路供电系统 - Google Patents

移动式门式启闭机双回路供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种移动式门式启闭机双回路供电系统，包括主供电回路和辅助供电回路；辅助供电回路包括对称设置在门式启闭机工作平台上的垂直轴风力发电机，在小车机房顶部安装有太阳能电池板；垂直轴风力发电机、太阳能电池板的发电输出端与风光互补控制器电源输入端连接；风光互补控制器输出端与逆变器、供电电池组、卸荷单元输入端、蓄电池组充电端连接；逆变器输出端与门式启闭机的PLC控制器交流输入端、照明电源插座、讯号电源插座、风速仪电源输入端连接；供电电池组输出端分别与门式启闭机的PLC控制器直流输入端、信号灯供电电源插座连接；所述蓄电池组输出端与风光互补控制器电源输入端连接。本发明优点是补性强，稳定性高。

Description

移动式门式启闭机双回路供电系统
技术领域
本发明涉及移动式门式启闭机，尤其是涉及多孔口的水工建筑物上吊运和启闭闸门、拦污栅等设备的移动式门式启闭机双回路供电系统。
背景技术
水利水电工程的高坝大库多建在高山峡谷地段，具备发电功能的还要选择地势落差大的地方,以利用更多的水能。安装于水电站用于吊运和启闭闸门、拦污栅的移动式门式启闭机（简称：门机）均布置于水工建筑物的顶部。门机在坝顶沿轨道移动工作，其供电方式多采用外部电源通过门机上的一套大车电缆卷筒装置收放电缆而实现移动供电；即无论是门机的动力电源还是控制电源均引自同一外部电源。门机电气控制多采用PLC控制方式，PLC控制系统电源的抗干扰能力和冗余供电技术是其控制系统可靠性的关键，特别是PLC控制系统的供电电源与动力电源引自同一外部电源，很容易受到交流电网空间电磁干扰而产生的感应电压和电流、开关操作浪涌、设备起停、交直流传动装置引起的谐波等影响。因此，PLC控制系统的供电电源技术方案的设计在整个电气系统设计中起着十分重要的作用；若没有一个良好、可靠的电源系统，则整套PLC控制系统无法正常工作。常规门机的PLC控制系统的供电电源，通常采用降压、隔离、整流等多种抗干扰技术措施，以实现PLC控制系统正常、稳定工作，这些技术措施的实施使的门机电气系统复杂、变压器功率损耗大。此外，门机仅靠外界唯一的供电线路，无法实现PLC控制系统电源的冗余供电技术，降低了设备的可靠性。
门机布置在水工建筑物最高处，水电站多位于峡谷地带、前后易于形成天然的风道，风力资源充沛；同时，坝顶位置开阔、日照时间长，是水电站太阳能资源最为丰富位置。如何充分利用门机所处的地理和环境优势，将太阳能、风能等可再生能源转化为电能，以此增加门机的供电回路，使本领域技术人员研究的课题。
发明内容
本发明目的在于提供一种移动式门式启闭机双回路供电系统。
为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：
本发明所述的移动式门式启闭机双回路供电系统，包括门式启闭机，根据门式启闭机上不同的设备所需供电电压和种类，分为AC380V动力电源、AC220V控制电源、AC36V安全电源和DC24V电源。其中，AC380V动力电源、AC220V控制电源是为门式启闭机各机构提供动力和控制的电源，采用由外部引入的高压电源通过大车电缆卷筒装置经由门机上箱式变压器降压输出的方法提供，即作为门式启闭机的主电源回路。这部分电源供电的设备和机构具有用电负荷大的特征，它们的功率消耗了门式启闭机的主要用电量。AC36V安全电源、DC24V电源及小部分AC220V则是分别为检修电源（安全插座）、移动照明电源，PLC供电电源、信号灯电源，固定照明、讯号电源和风速仪电源等供电。这部分辅助设备具有供电电压和种类较多，但用电功率占门式启闭机整个用电量的比重却较小，同时对供电电源的稳定性、可靠性、安全性要求高等特征，尤其PLC控制系统是整个门式启闭机的控制核心，这部分辅助设备采用单独的辅助供电回路供电，以此实现门式启闭机双回路分别供电、相互隔离的目的。
所述辅助供电回路包括对称设置在门式启闭机工作平台上的多台垂直轴风力发电机，在位于所述工作平台上的小车机房顶部安装有太阳能电池板；所述多台垂直轴风力发电机、太阳能电池板的发电输出端分别与风光互补控制器电源输入端连接；所述风光互补控制器输出端分别与逆变器、供电电池组、卸荷单元输入端、蓄电池组充电端连接；所述逆变器输出端分别与门式启闭机的PLC控制器交流输入端、照明电源插座、讯号电源插座、风速仪电源输入端连接；所述供电电池组输出端分别与门式启闭机的PLC控制器直流输入端、信号灯供电电源插座连接；所述蓄电池组输出端与风光互补控制器电源输入端连接。
所述垂直轴风力发电机为四台垂直轴直驱式永磁发电机，分别设置在门式启闭机的工作平台的四角位置处。
所述小车机房顶部为斜面结构。
本发明优点主要体现在以下几方面：
1、由可再生能源对门式启闭机的PLC控制器实现单独供电，与现有水电站移动门式启闭机PLC供电仅靠门机箱式变压器通过隔离变压器等引出的控制回路供电相比，实现与供电负荷大的动力电源和控制电源完全分离，避免负载变化引起的谐波、雷击浪涌和高频干扰对PLC控制器电源的影响。
2、PLC控制器的电源供电方式采用DC24V（由供电电池组提供）直供，,等同于不间断供电电源（UPS），并与AC220V（由独立的逆变器）组合供电，实现PLC控制系统电源的冗余供电技术。与现有门式启闭机PLC供电方式相比，确保PLC控制系统不会出现数据丢失、设备损害、系统崩溃等问题，大大提高了可靠性。
3、由逆变器直接输出AC36V安全电源，与现有移动门机电气系统通过把高压电源降压转换成安全电压的方式相比，供电系统简单，克服变压器降压产生的功率损耗大的缺陷，且其可靠性、安全性相对较高。
4、充分发挥了水电站移动式门式启闭机工作环境的地理与位置优势，利用风能、太阳能等可再生能源，互补性强，稳定性高。
5、适应环境强，根据移动式门式启闭机运行工况、设备功率需求和现场环境条件对风力发电机和太阳能电池板进行灵活组合配置，达到满足功率需求前提下，设备的经济性最佳。
附图说明
图1是本发明所述系统的电路原理框图。
图2是本发明所述系统的结构示意图。
图3是图2的俯视结构示意图。
具体实施方式
如图1、2、3所示，本发明所述的移动式门式启闭机双回路供电系统，包括主供电回路6和辅助供电回路7；所述主供电回路6由外部引入的高压电源通过大车电缆卷筒装置与门式启闭机上的箱式变压器初级绕组连接，所述箱式变压器次级绕组输出两路交流电源，一路为380伏交流电源，另一路通过隔离变压器输出220伏交流电源；所述辅助供电回路7包括对称设置在门式启闭机1工作平台2四角位置处的四台垂直轴直驱式永磁发电机3，采用垂直轴直驱式永磁发电机3发电的优点是叶片在旋转过程中惯性力和重力的方向始终不变，受恒定荷载作用，与水平轴风力发电机相比，抗疲劳寿命长；垂直轴风力发电机的尖速比一般在1.5-2之间，这样的低转速基本不产生气动噪音，静音效果好。同时，其叶轮回转半径小而抗风能力强，节省了空间，提高了效率，更适宜安装在移动式门式启闭机1上；而且垂直轴直驱式永磁发电机3无需齿轮箱和转向机构，定期（一般每半年）对运转部件的连接进行检查即可，维护方便；在位于所述工作平台2上的小车机房4顶部安装有太阳能电池板5，小车机房4顶部为斜面结构，这样不但充分利用了移动式门式启闭机1现有的结构，节省空间，而且小车机房4屋顶位于移动式门式启闭机1的最高处，是移动式门式启闭机1太阳能资源最为丰富的地方，因此能量转换相对较高。所述四台垂直轴风力发电机3、太阳能电池板5的发电输出端分别与风光互补控制器电源输入端连接；所述风光互补控制器输出端分别与逆变器、供电电池组、卸荷单元输入端、蓄电池组充电端连接；所述逆变器输出端分别与门式启闭机1的PLC控制器交流输入端、照明电源插座、讯号电源插座、风速仪电源输入端连接；所述供电电池组输出端分别与门式启闭机1的PLC控制器直流输入端、信号灯供电电源插座连接；所述蓄电池组输出端与风光互补控制器电源输入端连接。

Claims (3)

1.一种移动式门式启闭机双回路供电系统，包括主供电回路（6）和辅助供电回路（7）；所述主供电回路（6）由外部引入的高压电源通过大车电缆卷筒装置与门式启闭机上的箱式变压器初级绕组连接，所述箱式变压器次级绕组输出两路交流电源，一路为380伏交流电源，另一路通过隔离变压器输出220伏交流电源；其特征在于：所述辅助供电回路（7）包括对称设置在门式启闭机（1）工作平台（2）上的多台垂直轴风力发电机（3），在位于所述工作平台（2）上的小车机房（4）顶部安装有太阳能电池板（5）；所述多台垂直轴风力发电机（3）、太阳能电池板（5）的发电输出端分别与风光互补控制器电源输入端连接；所述风光互补控制器输出端分别与逆变器、供电电池组、卸荷单元输入端、蓄电池组充电端连接；所述逆变器输出端分别与门式启闭机（1）的PLC控制器交流输入端、照明电源插座、讯号电源插座、风速仪电源输入端连接；所述供电电池组输出端分别与门式启闭机（1）的PLC控制器直流输入端、信号灯供电电源插座连接；所述蓄电池组输出端与风光互补控制器电源输入端连接。
2.根据权利要求1所述的移动式门式启闭机双回路供电系统，其特征在于：所述垂直轴风力发电机（3）为四台垂直轴直驱式永磁发电机，分别设置在门式启闭机（1）的工作平台（2）的四角位置处。
3.根据权利要求1或2所述的移动式门式启闭机双回路供电系统，其特征在于：所述小车机房（4）顶部为斜面结构。
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