CN109347083B - 一种直流配电系统分布式发电电路结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种直流配电系统分布式发电电路结构，所述直流高压线（1）和高压接地线（13）连接直流降压开关电源（2）输入端，直流降压开关电源电源（2）输出端连接直流低压线（9）和低压接地线（14），所述直流配电系统分布式发电电路结构还包括直流升压开关电源（10）和若干发电设备（4），发电设备（4）相互并联在直流低压线（9）和低压接地线（14）之间，直流升压开关电源（10）输入端连接直流低压线（9）和低压接地线（14），直流升压开关电源（10）输出端连接直流高压线（1）和高压接地线（13）。以解决现有技术采用分布式发电浪费能源的问题。

Description

一种直流配电系统分布式发电电路结构

技术领域

本发明涉及电力发电领域，尤其涉及一种直流配电系统分布式发电电路结构。

背景技术

现有的供电系统以大机组、大电网、高电压为主要特征的集中式单一供电系统。虽然全世界90%的电力负荷都由这种集中单一的大电网供电，但是当今社会对能源与电力供应的质量与安全可靠性要求越来越高，大电网由于自身的缺陷已经不能满足这种要求。由于大电网中任何一点的故障所产生的扰动都会对整个电网造成较大影响，严重时可能引起大面积停电甚至是全网崩溃，造成灾难性后果，这样的事故在国外时有发生；而且这种大电网又极易受到战争或恐怖势力的破坏，严重时将危害国家的安全，如科索沃战争和海湾战争等；另外集中式大电网还不能跟踪电力负荷的变化，而为了短暂的峰荷建造发电厂其花费是巨大的，经济效益也非常低。

如果在现有电网上安装分布式的发电设备，如光伏或风电等，需要将这些设备发出的电调制成电网统一使用的50Hz交流电才能上网，调制过程往往造成巨大的能源浪费，导致上网价格过高，这也是制约分布式电网发展的一大原因。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：提供一种直流配电系统分布式发电电路结构，以解决现有技术采用分布式发电浪费能源的问题。

本发明的技术方案是：一种直流配电系统分布式发电电路结构，包括直流高压线、高压接地线、直流低压线、低压接地线和直流降压开关电源，所述直流高压线和高压接地线连接直流降压开关电源输入端，直流降压开关电源输出端连接直流低压线和低压接地线，所述直流配电系统分布式发电电路结构还包括直流升压开关电源和若干发电设备，发电设备相互并联在直流低压线和低压接地线之间，直流升压开关电源输入端连接直流低压线和低压接地线，直流升压开关电源输出端连接直流高压线和高压接地线。

进一步地，所述直流降压开关电源输出端和直流升压开关电源输入端共同连接的干路上连接直流电流互感器输入端，直流电流互感器输出端连接电流方向鉴别器的二次回路，直流降压开关电源输入端连接的支路上串联有第一断路器的二次回路多组常开节点，直流升压开关电源输入端连接的支路上设有第二断路器的二次回路的多组常闭节点，电流方向鉴别器输出端与第一断路器的二次回路和第二断路器的二次回路输入端电连接，第一断路器打开时间延时1至30s。

进一步地，所述直流升压开关电源输出端和直流高压线之间连接有单向导通的第1二极管，直流升压开关电源输入端和直流低压线之间连接有单向导通的第2二极管。

进一步地，所述直流降压开关电源输入端连接的支路上设有第3二极管，直流降压开关电源输出端连接的支路上设有的第4二极管。

进一步地，所述直流高压线包括正直流高压线和负直流高压线，直流低压线包括正直流低压线和负直流低压线。

进一步地，所述电流方向鉴别器包括铁芯、线圈、磁铁、运动机构、常开节点和常闭节点，铁芯上缠绕同一方向的线圈，线圈通电后铁芯产生磁场，磁铁通过运动机构活动安装在铁芯磁极附近，常开节点固定安装在运动机构上，常闭节点固定安装在与常开节点相对的位置，当铁芯产生的磁场与磁铁作用时，磁铁将在磁力作用下运动使常开节点与常闭节点接触。

进一步地，所述铁芯为C型铁芯，所述磁铁为长板状磁铁，所述运动机构包括第1安装座、第2安装座、第3安装座、弹性绞丝、转动杆和底座，第1安装座、第2安装座和第3安装座固定安装在底座上，转动杆转动安装在第1安装座和第2安装座之间，弹性绞丝中部接头固定连接转动杆，弹性绞丝外部接头固定连接第3安装座。

进一步地，所述铁芯为柱状，磁铁为柱状，磁铁磁极与铁芯磁极相对，所述运动机构包括弹簧、运动杆和支撑杆，运动杆转动连接在支撑杆顶部，弹簧一端固定连接在运动杆一端，弹簧另一端固定连接支撑杆中部。

进一步地，所述常开节点包括一根金属长条和触头安装板，金属长条与触头安装板垂直，金属长条固定安装在触头安装板一端。

进一步地，所述常闭节点为ㄩ形，常闭节点两边为金属接触头分别固定在绝缘连接板两端。

本发明的有益效果是：

与现有技术相比，本发明可将电网中分散的微型发电设备发的电直接通过直流升压开关电源升压输送给电网，而不需要额外的频率调制，避免了能源浪费，本发明能源利用效率高，结构简单，特别适用于直流配电系统分布式发电。

附图说明

图1为本发明实施实例1的外部结构示意图；

图2为本发明实施实例1的立体结构示意图；

图3为本发明的实施实例2的结构示意图；

图4为本发明的动接触头和静接触头结构示意图；

图中：1直流高压线、101正直流高压线、102负直流高压线、2直流降压开关电源、3负责、4发电设备、5第3二极管、6第4二极管、7第2二极管、8第1二极管、9直流低压线、901正直流低压线、902负直流低压线、10直流升压开关电源、111电流方向鉴别器、112直流电流互感器、12第二断路器、13高压接地线、14低压接地线、15第一断路器、16大功率负载、17铁芯、18线圈、19运动机构、1901第3安装座、1902第1安装座、1903弹性绞丝、1905转动杆、1907第2安装座、1908运动杆、1909弹簧、21底座、22磁铁、23常开节点、2301触头安装板、2302金属长条、24常闭节点、2401金属接触头、2402绝缘连接板、25支撑杆。

具体实施方式

下面结合附图及具体的实施例对发明进行进一步介绍：

参考图1，一种直流配电系统分布式发电电路结构，包括直流高压线1、高压接地线13、直流低压线9、低压接地线14和直流降压开关电源2，所述直流高压线1和高压接地线13连接直流降压开关电源2输入端，直流降压开关电源2输出端连接直流低压线9和低压接地线14，所述直流配电系统分布式发电电路结构还包括直流升压开关电源10和若干发电设备4，发电设备4相互并联在直流低压线9和低压接地线14之间，直流升压开关电源10输入端连接直流低压线9和低压接地线14，直流升压开关电源10输出端连接直流高压线1和高压接地线13。使用时，直流高压线1从电网将14kV或更高的直流电输送到直流降压开关电源2输入口，经过直流降压开关电源2降压后从直流降压开关电源2输出口输出220V直流电分给用户，用户使用的负载3如电机、洗衣机和电灯等可直接接入220V直流电使用。发电设备4可以是光伏太阳能发电板，也可以是风电或其它小型发电设备。当接入直流低压线9的发电设备4发电时，如果直流降压开关电源2输出端输出电压绝对值小于发电设备4电压时，电流将通过直流升压开关电源10将电输送到电网。

进一步地，所述直流降压开关电源2输出端和直流升压开关电源10输入端共同连接的干路上连接直流电流互感器112输入端，直流电流互感器112输出端连接电流方向鉴别器111的二次回路，直流降压开关电源2输入端连接的支路上串联有第一断路器15，直流升压开关电源10输入端连接的支路上设有第二断路器12，电流方向鉴别器111输出端与第一断路器15的二次回路和第二断路器12的二次回路输入端通过导线连接，第一断路器15打开时间延时1至30s。所述电流方向鉴别器111里含有多组常开和多组常闭节点。直流电流互感器112输出端输出电流根据其输入端电流方向变化产生变化，电流方向鉴别器111可以判断出电流方向。当向负载3供电时，第二断路器12打开，第一断路器15闭合，如果发电设备4发电量增加，使流过直流电流互感器112的电流为0时，电流方向鉴别器111常闭节点闭合，启动第二断路器12的二次回路的机构使第二断路器12闭合，同时电流方向鉴别器111的另外一组常闭节点启动第一断路器15的二次回路的机构使第一断路器15延时1-30秒打开，使得直流升压开关电源10输出的电压不会倒流进直流降压开关电源2，为了避免初期发电设备4不稳定造成用户用电电压波动，因此将第一断路器15打开延时1-30秒。当发电设备4发电容量减小时，流过直流电流互感器112的电流为0时，电流方向鉴别器111感知的线圈电流为0，此时电流方向鉴别器111另外一组常闭节点闭合，启动第一断路器15二次回路的机构使第一断路器15闭合，同时启动第二断路器12二次回路的机构使第二断路器打开。

进一步地，所述直流升压开关电源10输出端和直流高压线1之间连接有单向导通的第1二极管8，直流升压开关电源10输入端和直流低压线9之间连接有单向导通的第2二极管7。通过第1二极管和第2二极管避免14kV的电压施加到直流升压开关电源10输出端烧坏直流升压开关电源10。

进一步地，所述直流降压开关电源2输入端连接的支路上设有第3二极管5，直流降压开关电源2输出端连接的支路上设有的第4二极管6。通过第3二极管5和第4二极管6避免发电设备4发的电施加到直流降压开关电源2烧坏直流降压开关电源2。

进一步地，所述直流高压线1包括正直流高压线101和负直流高压线102，直流低压线9包括正直流低压线901和负直流低压线902。通过设置正直流高压线101和负直流高压线102，当大功率负载16需要用电时，可以通过连接正直流低压线901和负直流低压线902得到440V电压。

参考图2至图4，所述电流方向鉴别器包括铁芯17、线圈18、磁铁22、运动机构19、常开节点23和常闭节点24，铁芯17上缠绕同一方向的线圈18，线圈18通电后铁芯17产生磁场，磁铁22通过运动机构19活动安装在铁芯17磁极附近，常开节点23通过插孔或粘接固定安装在运动机构19上，常闭节点24固定安装在与常开节点23相对的位置，当铁芯17产生的磁场与磁铁22作用时，磁铁22将在磁力作用下运动使常开节点23与常闭节点24接触。使用时，当线圈18通电，根据安培定则线圈18将产生一方向固定的磁场，磁场沿铁芯17传导到铁芯17两端由N极进入S极，铁芯N极和S极附近的磁铁22在铁芯17磁场的作用下磁铁S极向铁芯N极靠拢，磁铁N极向铁芯S极靠拢。在磁铁22的带动下常开节点23与常闭节点24接触或分开从而将电流方向信号传送到常闭节点24。

实施实例1，参考图2，所述铁芯17为C型铁芯，所述磁铁22为长板状磁铁。

进一步地，所述运动机构19包括第1安装座1902、第2安装座1907、第3安装座1901、弹性绞丝1903、转动杆1905和底座21，第1安装座1902、第2安装座1907和第3安装座1901通过螺栓或粘接固定安装在底座21上，转动杆1905通过插接安装在第1安装座1902和第2安装座1907上部的孔中，传动杆1907与孔间保持滑动使得传动杆1907可以在第1安装座1902和第2安装座1907上转动，弹性绞丝1903中部接头固定连接转动杆1905，弹性绞丝1903外部接头固定连接第3安装座1901。使用时，当铁芯17上部为N极下部为S极时，动接触头23与静接触头24接触，此时转动杆1902受到弹性绞丝1903逆时针方向的弹力，当线圈18中的电流改变方向或没有电流时，动接触头23在弹性绞丝1903的弹性力作用下与静接触头24脱离。

实施实例2，参考图3，所述铁芯17为柱状，磁铁22为柱状，磁铁22磁极与铁芯17磁极相对。

进一步地，所述运动机构19包括弹簧1909、运动杆1908和支撑杆25，运动杆1908转动连接在支撑杆25顶部，弹簧1909一端通过螺栓或粘接固定连接在运动杆1908一端，弹簧1909另一端通过螺栓或粘接固定连接支撑杆25中部。使用时，当铁芯17上部为S极下部为N极时，动接触头23与静接触头24分开，此时运动杆1908一端受到弹簧1909向下的拉力，当线圈18中的电流改变方向或没有电流时，动接触头23在弹簧1909的弹性力或者铁芯磁场的排斥力作用下与静接触头24接触。

进一步地，参考图4，所述常开节点23包括一根金属长条2302和触头安装板2301，金属长条2302与触头安装板2301垂直，金属长条2302粘接在触头安装板2301一端。

进一步地，参考图4，所述常闭节点24为ㄩ形，常闭节点24两边为金属接触头2401分别粘接在绝缘连接板2402两端。当金属长条2302与金属接触头2401接触时，将使得与金属接触头2401连接的回路导通，将电流方向信号发送给外部电路。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种直流配电系统分布式发电电路结构，包括直流高压线（1）、高压接地线（13）、直流低压线（9）、低压接地线（14）和直流降压开关电源（2），所述直流高压线（1）和高压接地线（13）连接直流降压开关电源（2）输入端，直流降压开关电源（2）输出端连接直流低压线（9）和低压接地线（14），其特征在于：所述直流配电系统分布式发电电路结构还包括直流升压开关电源（10）和若干发电设备（4），发电设备（4）相互并联在直流低压线（9）和低压接地线（14）之间，直流升压开关电源（10）输入端连接直流低压线（9）和低压接地线（14），直流升压开关电源（10）输出端连接直流高压线（1）和高压接地线（13）；

所述直流降压开关电源（2）输出端和直流升压开关电源（10）输入端共同连接的干路上连接直流电流互感器（112）输入端，直流电流互感器（112）输出端连接电流方向鉴别器（111）的二次回路，直流降压开关电源（2）输入端连接的支路上串联有第一断路器（15），直流升压开关电源（10）输入端连接的支路上设有第二断路器（12），电流方向鉴别器（111）输出端与第一断路器（15）的二次回路和第二断路器（12）的二次回路输入端电连接，第一断路器（15）打开时间延时1至30s。

2.根据权利要求1所述的直流配电系统分布式发电电路结构，其特征在于：所述直流升压开关电源（10）输出端和直流高压线（1）之间连接有单向导通的第1二极管（8），直流升压开关电源（10）输入端和直流低压线（9）之间连接有单向导通的第2二极管（7）。

3.根据权利要求2所述的直流配电系统分布式发电电路结构，其特征在于：所述直流降压开关电源（2）输入端连接的支路上设有第3二极管（5），直流降压开关电源（2）输出端连接的支路上设有的第4二极管（6）。

4.根据权利要求1至3中任意一项所述的直流配电系统分布式发电电路结构，其特征在于：所述直流高压线（1）包括正直流高压线（101）和负直流高压线（102），直流低压线（9）包括正直流低压线（901）和负直流低压线（902）。

5.根据权利要求1所述的直流配电系统分布式发电电路结构，其特征在于：所述电流方向鉴别器包括铁芯（17）、线圈（18）、磁铁（22）、运动机构（19）、常开节点（23）和常闭节点（24），铁芯（17）上缠绕同一方向的线圈（18），线圈（18）通电后铁芯（17）产生磁场，磁铁（22）通过运动机构（19）活动安装在铁芯（17）磁极附近，常开节点（23）固定安装在运动机构（19）上，常闭节点（24）固定安装在与常开节点（23）相对的位置，当铁芯（17）产生的磁场与磁铁（22）作用时，磁铁（22）将在磁力作用下运动使常开节点（23）与常闭节点（24）接触。

6.根据权利要求5所述的直流配电系统分布式发电电路结构，其特征在于：所述铁芯（17）为C型铁芯，所述磁铁（22）为长板状磁铁，所述运动机构（19）包括第1安装座（1902）、第2安装座（1907）、第3安装座（1901）、弹性绞丝（1903）、转动杆（1905）和底座（21），第1安装座（1902）、第2安装座（1907）和第3安装座（1901）固定安装在底座（21）上，转动杆（1905）转动安装在第1安装座（1902）和第2安装座（1907）之间，弹性绞丝（1903）中部接头固定连接转动杆（1905），弹性绞丝（1903）外部接头固定连接第3安装座（1901）。

7.根据权利要求5所述的直流配电系统分布式发电电路结构，其特征在于：所述铁芯（17）为柱状，磁铁（22）为柱状，磁铁（22）磁极与铁芯（17）磁极相对，所述运动机构（19）包括弹簧（1909）、运动杆（1908）和支撑杆（25），运动杆（1908）转动连接在支撑杆（25）顶部，弹簧（1909）一端固定连接在运动杆（1908）一端，弹簧（1909）另一端固定连接支撑杆（25）中部。

8.根据权利要求5至7中任意一项所述的直流配电系统分布式发电电路结构，其特征在于：所述常开节点（23）包括一根金属长条（2302）和触头安装板（2301），金属长条（2302）与触头安装板（2301）垂直，金属长条（2302）固定安装在触头安装板（2301）一端。

9.根据权利要求5至7中任意一项所述的直流配电系统分布式发电电路结构，其特征在于：所述常闭节点（24）为ㄩ形，常闭节点（24）两边为金属接触头（2401）分别固定在绝缘连接板（2402）两端。