CN108736800A - 一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统 - Google Patents

一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统，包括智能控制器、PC工作站和直流远供系统局端机，所述PC工作站的以太网交换机和智能控制器位置的以太网交换机通过光纤信号连接，所述直流远供系统局端机通过光电复合缆连接有直流远供系统远端机，所述直流远供系统远端机和智能控制器相连接，所述智能控制器上连接有太阳能发电输入、风能发电输入、检测系统和直流母线，所述直流母线连接有继电器1、蓄电池组、一级负载和继电器2，所述继电器1和继电器2分别与智能控制器相连接，本发明可以三路电源可独立供电或联合供电，可以实现远程的监测与监控功能，实现智能自动控制与报警功能。

Description

一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统
技术领域
本发明涉及供电技术领域，具体为一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统。
背景技术
调供水项目等水利工程往往具有线路长、监控监测建设地点分散，常规的交流电供电方案建设成本高、难度大、建设周期长，而太阳能和风能具有取之不尽和使用便利等优点，就地采用太阳能、风能发电是比较好的选择，太阳能和风能发电受地理和气候环境影响较大，单一采用太阳能或风能发电都具有一定的局限性，但二者可互补，可以采用风光互补发电。由于遇到连续阴雨天气或无风天气，太阳能和风能发电都不能正常进行，而蓄电池存储的电能有限，对于比较重要或供电稳定性要求较高的负载，单一的太阳能、风能或风光互补供电系统难以满足前端设备不间断供电要求。
目前直流远供技术还没有很好的融合太阳能发电、风能发电技术，尤其是有些场所已经安装了太阳能发电或风能发电或风光互补发电设施，如果不加以利用就造成了资源浪费，所以需要进一步研究与开发，形成一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电互补混合的供电系统。
传统的太阳能、风能发电系统一般没有供电回路的远程控制和智能控制系统；不能做到根据外在条件变换而即时调整供电策略。
发明内容
本发明的目的在于提供一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统，可以三路电源可独立供电或联合供电，可以实现远程的监测与监控功能，实现智能自动控制与报警功能，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统，包括智能控制器、PC工作站和直流远供系统局端机，所述PC工作站的以太网交换机和智能控制器位置的以太网交换机通过光纤信号连接，所述直流远供系统局端机通过光电复合缆连接有直流远供系统远端机，所述直流远供系统远端机和智能控制器相连接，所述智能控制器上连接有太阳能发电输入、风能发电输入、检测系统和直流母线，所述直流母线连接有继电器1、蓄电池组、逆变器、一级负载和继电器2，所述继电器1和继电器2分别与智能控制器相连接，所述逆变器和交流负载相连接。
优选的，所述直流远供系统远端机的数量为1-16个，所述直流远供系统远端机和所述直流远供系统远端机之间通过光电复合缆信号连接。
优选的，所述继电器1和继电器2分别连接有二级负载和三级负载。
优选的，所述太阳能发电输入连接有太阳能发电系统，所述风能发电输入连接有风能发电系统。
优选的，所述智能控制器以单片机为核心，且设有外围接口电路，包括A/D转换电路、时钟电路、通讯接口电路、存储器扩展电路、显示电路、按键电路、供电电路、备用电源与复位电路和数字量输出电路。
优选的，所述检测系统包括电压采集模块和电流采集模块，所述电压采集模块和电流采集模分别连接有霍尔电压传感器和霍尔电流传感器。
优选的，所述电压采集模块和电流采集模块包括各路电源的输入电压、电流，直流母线和蓄电池组的电压、电流，以及各负载回路的电压、电流
优选的，所述光电复合缆为光纤和输电铜线一体化结构设计。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明装置既可以实现太阳能、风能、直流远供电源各自独立供电，又可以实现由三路或任意两路电源联合供电，具体的控制策略是一、满足负载的实际需要；二、尽可能使用太阳能、风能等可再生能源；三、当出现电能供应不足的情况时，优先保障重要复核的供电，（优先级：一级负荷>二级负荷>三级负荷）；
2、通过网络交换机和光电复合缆形成的通信网络，在监控中心可以实现对各路电源的输入电压、电流，直流母线（蓄电池组）电压、电流，各负载回路的电压、电流的远程监测功能；同时在监控中心可以远程启动或切除任一电源（风、光、直流远供），也可以远程启停二级负荷供电回路或三级负荷供电回路
3、本发明装置可以根据监测数据进行智能分析，可以自动启动直流远供电源进行供电，也可以自动切除部分负载；当直流母线电压偏高或偏低时发出报警信号。
附图说明
图1为本发明的一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统结构图；
图2为本发明一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统智能控制器模块图；
图3为本发明一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统前端系统自动业务流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统，包括智能控制器、PC工作站和直流远供系统局端机，所述PC工作站的以太网交换机和智能控制器位置的以太网交换机通过光纤信号连接，所述直流远供系统局端机通过光电复合缆连接有直流远供系统远端机，所述直流远供系统远端机和智能控制器相连接，所述智能控制器上连接有太阳能发电输入、风能发电输入、检测系统和直流母线，所述直流母线连接有继电器1、蓄电池组、一级负载和继电器2，所述继电器1和继电器2分别与智能控制器相连接。
直流远供电源系统是由局端机、远端机组成的直流远程供电系统。局端机是将交流电AC220V/380V/50Hz经过AC/DC整流，再经过PWM变换生成对地悬浮的直流电，组成DC400V的局端机供电系统。经过专用电力电缆或光电复合缆传输至各级远端机，经DC/DC降压变换转换成所有负载所需要的DC24V/DC48V直流电或AC220V交流电。
具体的，所述直流远供系统远端机的数量为1-16个，所述直流远供系统远端机和所述直流远供系统远端机之间通过光电复合缆信号连接。
具体的，所述继电器1和继电器2分别连接有二级负载和三级负载。
具体的，所述太阳能发电输入连接有太阳能发电系统，所述风能发电输入连接有风能发电系统。
太阳能发电系统是以太阳能电池板将太阳能转化为电能的发电装置，其能量转换基础是半导体p-n 结的光伏效应。控制器采用定时中断的方式采样太阳能电池板输出电压Up 、电流Ip ，并将采样值送入单片机，经过第MPPT 控制方法处理，使单片机输出特定占空比的PWM 波形，从而改变开关管Q的导通时间，最终改变太阳能电池板的输出等效电阻，最终实现对太阳能电池板最大功率跟踪。
风力发电系统将风力发电机输出的不稳定三相交流电通过三相整流电路、DC/DC电路转换为稳定的直流电。通过采样电路采集系统输出电压、电流大小并通过反馈电路的作用实现对输出电压、电流大小的控制。风力发电系统包含自动卸荷负载。
具体的，所述智能控制器以单片机为核心，同时为了保证控制器的功能能够正常实现，设计了外围接口电路，且设有外围接口电路，包括A/D转换电路、时钟电路、通讯接口电路、存储器扩展电路、显示电路、按键电路、供电电路、备用电源与复位电路和数字量输出电路。
具体的，所述检测系统包括电压采集模块和电流采集模块，所述电压采集模块和电流采集模分别连接有霍尔电压传感器和霍尔电流传感器。
具体的，所述电压采集模块和电流采集模块包括各路电源的输入电压、电流，直流母线和蓄电池组的电压、电流，以及各负载回路的电压、电流。
检测系统主要是电压、电流的采集，主要通过霍尔电流电压传感器完成，霍尔电流电压传感器通过霍尔原理的作用，将发电系统中的电压电流转换为标准的电压电流信号，从而使发电系统和控制系统的数据采集系统并不直接的接触，强电系统和弱点系统隔离，控制系统更加的安全稳定。霍尔传感器产生的电压或电流信号通过信号线，接到接口电路板的相应的端子上，再被A／D转换电路进一步的处理。模拟信号采集的功能，通过设计A／D转换电路来完成。A／D转换芯片是转换电路的核心部分，它可以将模拟信号转换为数字信号，供单片机进行处理。
电压、电流采集范围包括：各路电源的输入电压、电流，直流母线（蓄电池组）电压、电流，各负载回路的电压、电流。
具体的，所述光电复合缆为光纤和输电铜线一体化结构设计。
综上所述：监控中心可以根据系统运行情况进行远程集中控制，在监控中心不进行操作的情况下，本装置前端系统自动业务流程如下：
装置启动后自动启动太阳能发电系统和风能发电系统，进行各位置电压、电流的监测，如果蓄电池组电压V蓄大于基准电压V基，则判断输入总功率与输出总功率的关系，如果输入功率大则启动卸荷负载十分钟，如果输出功率大则继续运行。如果蓄电池组电压V蓄小于基准电压，则判断输入总功率与输出总功率的关系，如果输入功率大则继续运行，如果输出功率大则启动直流远供电源，如果启动不成功则切除三级负载并发出报警信号，如果启动成功则判断蓄电池电压是否大于基准电压2伏特，若果是则停止直流远供电源的运行，如果不是则系统继续运行。蓄电池低于基准电压或高于基准电压2伏特都将发出报警信号。
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。

Claims (8)

1.一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统，包括智能控制器、PC工作站和直流远供系统局端机，其特征在于：所述PC工作站的以太网交换机和智能控制器位置的以太网交换机通过光纤信号连接，所述直流远供系统局端机通过光电复合缆连接有直流远供系统远端机，所述直流远供系统远端机和智能控制器相连接，所述智能控制器上连接有太阳能发电输入、风能发电输入、检测系统和直流母线，所述直流母线连接有继电器1、蓄电池组、一级负载和继电器2，所述继电器1和继电器2分别与智能控制器相连接。
2.根据权利要求1所述的一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统，其特征在于：所述直流远供系统远端机的数量为1-16个，所述直流远供系统远端机和所述直流远供系统远端机之间通过光电复合缆信号连接。
3.根据权利要求1所述的一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统，其特征在于：所述继电器1和继电器2分别连接有二级负载和三级负载。
4.根据权利要求1所述的一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统，其特征在于：所述太阳能发电输入连接有太阳能发电系统，所述风能发电输入连接有风能发电系统。
5.根据权利要求1所述的一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统，其特征在于：所述智能控制器以单片机为核心，且设有外围接口电路，包括A/D转换电路、时钟电路、通讯接口电路、存储器扩展电路、显示电路、按键电路、供电电路、备用电源与复位电路和数字量输出电路。
6.根据权利要求1所述的一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统，其特征在于：所述检测系统包括电压采集模块和电流采集模块，所述电压采集模块和电流采集模分别连接有霍尔电压传感器和霍尔电流传感器。
7.根据权利要求6所述的一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统，其特征在于：所述电压采集模块和电流采集模块包括各路电源的输入电压、电流，直流母线和蓄电池组的电压、电流，以及各负载回路的电压、电流。
8.根据权利要求1所述的一种直流远供电源与太阳能发电、风能发电混合供电系统，其特征在于：所述光电复合缆为光纤和输电铜线一体化结构设计。
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