CN110048399A - 一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统及方法 - Google Patents

Abstract

本公开提出了一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统及方法，包括：光伏发电系统及直流供电系统，所述光伏发电系统发出的直流电直接并入照明直流供电线路，所述直流供电系统连接至照明直流供电线路；所述照明直流供电线路上连接若干直流照明回路，所述直流照明回路包括DC‑DC电源以及与该电源相连接的LED灯；所述光伏发电系统及直流供电系统相互补充，互为备用。本公开隧道照明采用高压直流供电的模式，不仅延长了照明灯具电源的使用寿命，也降低了线路损耗。

Description

一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统及方法

技术领域

本公开涉及供电技术领域，特别是涉及一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统及方法。

背景技术

目前隧道照明在配电环节仍然采用传统的交流配电模式，即：每盏LED灯具都配有一个AC-DC电源模块，驱动LED光源。

发明人在实际工作中，发现上述隧道照明中的配电方式存在两个不足，一是AC-DC电源模块的寿命跟不上LED光源的寿命，在LED光源的寿命周期内，一般要更换二到三次电源；二是配电线路损耗很大。

发明内容

为了解决现有技术的不足，本公开实施例子提供了一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统，该系统中，隧道照明采用直流集中供电的模式，不仅延长了照明灯具电源的使用寿命，也降低了线路损耗。

为了实现上述目的，本公开采用以下技术方案：

一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统，包括：光伏发电系统及直流集中供电系统，所述光伏发电系统发出的直流电直接并入照明直流供电线路，所述直流供电系统连接至照明直流供电线路；

所述照明直流供电线路上连接若干直流照明回路，所述直流照明回路包括DC-DC电源以及与该电源相连接的LED灯；

所述光伏发电系统及直流集中供电系统相互补充，互为备用。

进一步的技术方案，所述光伏发电系统包括若干光伏组串，各个光伏组串与各自对应的光伏控制器连接，所述光伏组串光伏发电后，分别经过光伏控制器直接并入照明直流供电线路。

进一步的技术方案，所述直流供电系统包括若干相并联的直流集中电源，每个直流集中电源均连接至照明直流供电线路。

进一步的技术方案，所述直流集中电源的一端连接至AC380V母线，一端连接至直流母线。

进一步的技术方案，所述直流集中供电系统与所述直流照明回路之间还设置有电力监控系统，当检测到存在故障的直流集中供电电源时，自动切除照明直流供电线路下端部分次要用电负载。

进一步的技术方案，所述光伏发电系统的光伏设计容量略小于照明的总负荷，避免光伏功率过剩。

进一步的技术方案，所述照明直流集中供电线路还连接有应急照明回路，所述应急照明回路包括依次连接的EPS装置、DC-DC电源及LED灯。

进一步的技术方案，所述AC380V母线输入端分两路，分别连接至变压器及柴油发电机组，根据需要选择变压器和/或柴油发电机组供电。

进一步的技术方案，所述电力监控系统安装在直流集中电源上，所述直流集中电源的数量为多个，当存在一台直流集中电源故障时，其余直流集中电源能保证供电系统重要负荷的正常运行，所述直流集中电源还设置有智能配电模块，用于平均分配照明用电负荷。

本公开的实施例子还公开了一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统的供电方法，包括：

首先对白天的光照信息进行判断，若为晴天，光伏发电作为主要供电电源，节约隧道用电量，变压器供电为辅；阴雨天气以变压器供电为主，光伏供电辅助，夜间时光伏系统完全不发电，照明供电完全由直流集中电源提供；

针对供电电源平均分配照明用电负荷；

在断电或者变压器故障紧急情况下，切换柴油发电机临时供电，保证一级负荷应急照明正常工作；

光伏发电后，经过光伏控制器直接并入照明直流供电线路，为隧道负荷供电；

当检测到有故障的直流集中供电电源时，自动切除下端部分次要用电负载。

与现有技术相比，本公开的有益效果是：

本公开隧道照明采用直流集中供电的模式，不仅延长了照明灯具电源的使用寿命，也降低了线路损耗。

本公开隧道照明使用直流集中供电，更能方便光伏发电的并入。光伏发电输出的直流电，传统的光伏发电并网时，直流电需要逆变成交流电才能供隧道照明灯具使用。而当隧道照明灯具使用直流集中供电时，可以直接将光伏发出的直流电并入，提高了电能利用效率。

隧道照明的特点是白天需要将灯具全部开启，入口段和出口段要非常亮，以降低驾驶员白天进入隧道时的黑洞效应，夜间照明正好相反，需要关闭大部分灯具。而光伏发电是白天发电夜间不发电。这正好与隧道照明的特点相互补，因此在隧道照明白天采用光伏供电，夜间采用市电互补是非常完美的组合。这样光伏系统不需要做储能，成本低，效率高。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开具体实施例子的供电电气接线图。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

本公开的一种典型的实施方式中，参见附图1所示，提供了一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统，其供电部分包括变压器、柴油发电机和光伏发电系统三部分共同组成，三种供电方式相互补充，互为备用。

具体的，日间晴天光伏发电作为主要供电电源，节约隧道用电量，直流集中电源供电为辅。在夜间与阴雨天气以直流集中电源供电为主。在本公开该实施例子中，光伏发电与直流集中电源同时接入照明线路，当光伏发电量低的时候，直流集中电源的供电将会增加，在断电或者变压器故障等紧急情况下，切换柴油发电机临时供电。保证一级负荷应急照明正常工作。

在一实施例子中，在EPS储能电池处设有DC-DC功率变换器，白天直流母线电压稳压；晚上关闭光伏，采用变压器输出供电。

在一实施例子中，在采用高压直流集中供电时，将传统的LED灯具的驱动电源分成两部分：AC-DC部分和DC-DC部分，即把AC-DC部分集中到前端的直流集中电源，把DC-DC部分保留在LED灯具中。不仅提高了灯具驱动电源的效率，也极大地提高了电源的使用寿命，降低了维护成本；同时，高效的功率因数减少了交流电网的运营费用。

需要说明的是，此处的AC/DC部分是指的传统LED灯具内部的交直流转换电源，此电源，行业俗称驱动电源，其内部的电路结构基本可以分为两大部分，一是AC/DC，实现交直流转换，二是DC/DC，直流变换主要是降压恒流等功能，本公开的实施例子的技术方案是将传统驱动电源内的AC/DC部分整合到前端，做成一个直流集中电源。原来灯具端的驱动电源只需要保留DC/DC部分即可。

在该实施例子中，光伏发电后，经过光伏控制器直接并入照明直流供电线路，省去光伏逆变器将光伏发电转变为交流并网后再逆变直流向直流LED灯供电的繁琐系统，省去逆变环节的损耗，提高直流集中供电系统的稳定性、可靠性、安全性。

在一实施例子中，光伏设计容量略小于照明的总负荷，避免光伏功率过剩。光伏发电与直流集中供电共同并入照明供电线路，白天(晴天)光伏发电量大时照明供电主要由光伏提供，直流集中电源辅助，若光伏发电功率降低时(阴天)，照明供电由直流集中电源提供，光伏供电辅助，夜间时光伏系统完全不发电，照明供电完全由直流集中电源提供。光伏供电与直流集中供电是相互补充动态平衡的。

在一实施例子中，光伏发电系统光伏板采用组串式，每一组串配一个光伏控制器。光伏控制器的作用是为照明线路提供电流，其输出的电压跟随直流集中供电电源的输出电压。可实现光伏板的串级监控。

具体的，光伏控制器是与光伏组件连接的，此控制器虽叫控制器但实际不下发指令，它的作用是将光伏组件发出电汇聚起来，通过内部电子电路的变换，形成一个电流源。同时内部的电子电路能够监控到与其连接的光伏组件的发电状态，如出现故障，控制器本身会报警。

在具体实施例子中，采用多个直流集中电源与光伏发电并联方式供电，提高直流供电系统容错性，杜绝因单台直流集中电源故障而导致整条照明回路断电，消除安全隐患。

在一实施例子中，在直流集中电源的输出上增加电力监控装置，当检测到有故障的直流集中供电电源时，自动切除下端部分次要用电负载，例如：为加强照明用电负荷。

在一实施例子中，直流集中电源均设有智能配电模块，平均分配照明用电负荷，当存在一台直流集中电源故障时，其余直流集中电源能保证供电系统重要负荷的正常运行。该智能配电模块基于电力监控装置实现智能配电，基本原理是，每个配电回路上都配有电力监控检测终端，检测终端将系统运行的状态信息通过一定的协议传输给电力监控装置。当检测到一台直流集中电源失电时，若该直流集中电源的负荷为AkW，则切除其余直流集中电源回路的二级用电负荷，使其总和为AkW。

在一实施例子中，应急照明回路设置EPS装置，在所有供电电源失效情况下，至少保证应急照明工作1个小时。

本公开的另一实施例子，还公开了一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统的供电方法，包括：

首先对白天的光照信息进行判断，若为晴天，光伏发电作为主要供电电源，节约隧道用电量，变压器供电为辅；阴雨天气以变压器供电为主，光伏供电辅助，夜间时光伏系统完全不发电，照明供电完全由直流集中电源提供；

针对供电电源平均分配照明用电负荷；

在断电或者变压器故障紧急情况下，切换柴油发电机临时供电，保证一级负荷应急照明正常工作；

光伏发电后，经过光伏控制器直接并入照明直流供电线路，为隧道负荷供电；

当检测到有故障的直流集中电源时，自动切除下端部分次要用电负载。

上述方法在实现时，可基于控制系统进行实现，例如，该控制系统包括控制器及光照传感器，当光照传感器检测到光照强度较大时，此时，供电方式以光伏发电为主，变压器供电为辅，控制器控制光伏控制器工作，光伏控制器为照明线路提供电流，其输出的电压跟随直流集中电源的输出电压。可实现光伏板的串级监控。

当光照传感器检测到光照强度较低时，此时，供电方式以光伏发电为辅，变压器供电为主，控制器控制工作变压器工作，利用直流集中电源为隧道照明，配电模块根据电源及负荷实现平均分配照明用电负荷。

可以理解的是，在本说明书的描述中，参考术语“一实施例”、“另一实施例”、“其他实施例”、或“第一实施例～第N实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统，其特征是，包括：光伏发电系统及直流供电系统，所述光伏发电系统发出的直流电直接并入照明直流供电线路，所述直流供电系统连接至照明直流供电线路；

所述照明直流供电线路上连接若干直流照明回路，所述直流照明回路包括DC-DC电源以及与该电源相连接的LED灯；

所述光伏发电系统及直流供电系统相互补充，互为备用。

2.如权利要求1所述的一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统，其特征是，所述光伏发电系统包括若干光伏组串，各个光伏组串与各自对应的光伏控制器连接，所述光伏组串光伏发电后，分别经过光伏控制器直接并入照明直流供电线路。

3.如权利要求1所述的一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统，其特征是，所述直流供电系统包括若干相并联的直流集中供电电源，每个直流集中供电电源均连接至照明直流供电线路。

4.如权利要求1所述的一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统，其特征是，所述直流集中供电电源的一端连接至AC380V母线，一端连接至母线。

5.如权利要求1所述的一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统，其特征是，所述直流供电系统与所述直流照明回路之间还设置有电力监控系统，当检测到存在故障的直流集中供电电源时，自动切除照明直流供电线路下端部分次要用电负载。

6.如权利要求1所述的一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统，其特征是，所述光伏发电系统的光伏设计容量略小于照明的总负荷，避免光伏功率过剩。

7.如权利要求1所述的一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统，其特征是，所述照明直流供电线路还连接有应急照明回路，所述应急照明回路包括依次连接的EPS装置、DC-DC电源及LED灯。

8.如权利要求1所述的一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统，其特征是，所述AC380V母线输入端分两路，分别连接至变压器及柴油发电机组，根据需要选择变压器和/或柴油发电机组供电。

9.如权利要求1所述的一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统，其特征是，所述电力监控系统安装在直流配电柜上，所述直流配电柜的数量为多个，当存在一台直流配电柜故障时，其余直流配电柜能保证供电系统重要负荷的正常运行，所述直流配电柜还设置有智能配电模块，用于平均分配照明用电负荷。

10.一种隧道光伏发电与直流供电互补的照明供电系统的供电方法，其特征是，包括：

首先对白天的光照信息进行判断，若为晴天，光伏发电作为主要供电电源，节约隧道用电量，变压器供电为辅；阴雨天气以变压器供电为主，光伏供电辅助，夜间时光伏系统完全不发电，照明供电完全由高压直流集中电源提供；

针对供电电源平均分配照明用电负荷；

在断电或者变压器故障紧急情况下，切换柴油发电机临时供电，保证一级负荷应急照明正常工作；

光伏发电后，经过光伏控制器直接并入照明直流供电线路，为隧道负荷供电；

当检测到有故障的直流集中供电电源时，自动切除下端部分次要用电负载。