CN113904434A - 一种新能源直流用电和配电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种新能源直流用电和配电系统，涉及新能源配电系统技术领域，包括PLC控制器、市电电源一、光伏发电电源、市电电源二和照明系统，所述市电电源二与AC/DC转换器的接入端口电连接，所述AC/DC转换器的接出端口与市电接触器的接入端口通过输电线路电连接，所述市电接触器的接出端口与照明系统通过输电线路电连接，所述光伏发电电源与光伏变换器的接入端口通过输电线路电连接，所述光伏变换器的接出端口与光伏接触器的接入端口通过输电线路电连接；其在运行时，PLC控制器根据照明系统及用电设备的运行状态自动切换市电接触器和光伏接触器的工作状态，从而使得光伏发电电源和市电电源的电能分配更为合理。
Description
技术领域
本发明属于新能源配电系统技术领域，具体涉及一种新能源直流用电和配电系统。
背景技术
新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能 等能源，称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。
光伏发电是目前人们生活中常碰见的一种发电方式，它利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板（组件）、控制器和逆变器三大部分组成，主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件，再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
电力系统是由发电厂、送变电线路、供配电所和用电等环节组成的电能生产与消费系统。它的功能是将自然界的一次能源通过发电动力装置转化成电能，再经输电、变电和配电将电能供应到各用户。传统的电力系统主要依托火力发电，但随着光伏发电的大力发展，传统的电力系统很难满足光伏发电的输电需求。
发明内容
本发明提供一种新能源直流用电和配电系统，解决了现有的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供的一种新能源直流用电和配电系统，包括PLC控制器、市电电源一、光伏发电电源、市电电源二和照明系统，所述市电电源二与AC/DC转换器的接入端口电连接，所述AC/DC转换器的接出端口与市电接触器的接入端口通过输电线路电连接，所述市电接触器的接出端口与照明系统通过输电线路电连接，所述光伏发电电源与光伏变换器的接入端口通过输电线路电连接，所述光伏变换器的接出端口与光伏接触器的接入端口通过输电线路电连接，所述光伏接触器的接出端口与照明系统通过输电线路电连接，所述市电接触器与光伏接触器并联，所述光伏发电电源与并网接触器的接入端口通过输电线路电连接，所述并网接触器的接出端口与光伏逆变器的接入端口通过输电线路电连接，所述市电电源一与光伏逆变器的接出端口电连接，所述光伏逆变器与光伏变换器并联，所述PLC控制器与光伏变换器、光伏逆变器、AC/DC转换器串口通讯连接；
所述PLC控制器根据光伏逆变器的负载率自动切换光伏逆变器的工作状态，当光伏逆变器的负载率低时，允许光伏逆变器以3倍连续电流短时间运行。
优选的，所述PLC控制器根据照明系统的运行状态自动切换市电接触器和光伏接触器的工作状态：当光伏发电电源满足照明系统照明时所需电量时，市电接触器断开；当光伏发电电源不能满足照明时所需电量时，光伏接触器断开，市电接触器闭合。
优选的，所述PLC控制器通过数据线连接有上位机，所述上位机配置有自动切换的光伏逆变器的工作状态以及市电接触器和光伏接触器的工作状态。
优选的，所述市电接触器、光伏接触器和并网接触器均配置有信号反馈装置，且每个信号反馈装置均与PLC控制器串口通讯连接。
优选的，所述AC/DC转换器上连接有电压变送器及电流变送器，所述光伏变换器上连接有电压变送器及电流变送器，所述光伏逆变器上连接有电压变送器及电流变送器，所述电压变送器及电流变送器均与PLC控制器数据连接。
优选的，所述信号反馈装置、市电接触器、光伏接触器和并网接触器均对外预留Modbus TCP通讯接口。
优选的，所述PLC控制器预留20%以上的接口余量。
优选的，所述上位机设置为带有12寸真彩触摸屏的控制电脑，且该控制电脑配备有大容量的存储卡。
本发明相比现有技术具有以下优点：
1、本发明的一种新能源直流用电和配电系统，其在运行时，照明系统及用电设备首先由光伏发电电源提供能源，光伏发电电源通过光伏发电产生的电在经过光伏变换器处理后，直接输送给照明系统及用电设备使用，PLC控制器根据照明系统及用电设备的运行状态自动切换市电接触器和光伏接触器的工作状态：当光伏发电电源满足照明系统及用电设备正常运转所需电能时，市电接触器处于常断状态；当光伏发电电源输出的电能大于照明系统及用电设备正常运转时所需电能时，PLC控制器控制并网接触器闭合，此时光伏发电电源输出的多余电能将被光伏逆变器处理后直接上网，另外PLC控制器也会检测光伏逆变器的负载率，当光伏逆变器的负载率低时，允许光伏逆变器以连续电流进行短时间运行，以此种方式增大电能上网效率；当光伏发电电源不能满足照明需电量时，光伏接触器断开，市电接触器闭合，此时照明系统及用电设备由市电电源进行供电；
2、通过上位机可以自动切换本发明配电系统的运行方式，由于AC/DC转换器上连接有电压变送器及电流变送器，光伏变换器上连接有电压变送器及电流变送器，光伏逆变器上连接有电压变送器及电流变送器，通过电压变送器及电流变送器可以将被测交流电压、直流电压、脉冲电压转换成按线性比例输出直流电压或直流电流并隔离输出模拟信号或数字信号，从而使得上位机可显示各类电压及电流数据，方便上位机根据采集的数据实现故障报警、停机保护功能，同时上位机配有大容量存储卡以记录现场采集的数据，具有电流、功率等曲线分析功能。
附图说明
图1为本发明的整体连接结构示意图。
图中标号：1、PLC控制器；2、市电电源一；3、光伏发电电源；4、市电电源二；5、AC/DC转换器；6、市电接触器；7、光伏变换器；8、光伏接触器；9、并网接触器；10、光伏逆变器；11、上位机；12、电压变送器及电流变送器；13、照明系统。
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。
实施例1，请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种新能源直流用电和配电系统，包括PLC控制器1、市电电源一2、光伏发电电源3、市电电源二4和照明系统13，市电电源二4与AC/DC转换器5的接入端口电连接，AC/DC转换器5的额定功率为5kw，AC/DC转换器5的接出端口与市电接触器6的接入端口通过输电线路电连接，市电接触器6的接出端口与照明系统13通过输电线路电连接，光伏发电电源3与光伏变换器7的接入端口通过输电线路电连接，光伏变换器7的额定功率为5kw，光伏变换器7的接出端口与光伏接触器8的接入端口通过输电线路电连接，光伏接触器8的接出端口与照明系统13通过输电线路电连接，市电接触器6与光伏接触器8并联，光伏发电电源3与并网接触器9的接入端口通过输电线路电连接，并网接触器9的接出端口与光伏逆变器10的接入端口通过输电线路电连接，光伏逆变器10的额定功率为5kw，市电电源一2与光伏逆变器10的接出端口电连接，光伏逆变器10与光伏变换器7并联，PLC控制器1与光伏变换器7、光伏逆变器10、AC/DC转换器5串口通讯连接；
PLC控制器1根据光伏逆变器10的负载率自动切换光伏逆变器10的工作状态，当光伏逆变器10的负载率低时，允许光伏逆变器10以3倍连续电流短时间运行。
进一步，优选的，PLC控制器1根据照明系统13的运行状态自动切换市电接触器6和光伏接触器8的工作状态：当光伏发电电源3满足照明系统13照明时需电量时，市电接触器6断开；当光伏发电电源3不能满足照明时需电量时，光伏接触器8断开，市电接触器6闭合。
工作原理：本发明的一种新能源直流用电和配电系统，其在运行时，照明系统13及用电设备首先由光伏发电电源3提供能源，光伏发电电源3通过光伏发电产生的电在经过光伏变换器7处理后，直接输送给照明系统13及用电设备使用，PLC控制器1根据照明系统13及用电设备的运行状态自动切换市电接触器6和光伏接触器8的工作状态：当光伏发电电源3满足照明系统13及用电设备正常运转所需电能时，市电接触器6处于常断状态；当光伏发电电源3输出的电能大于照明系统13及用电设备正常运转时所需电能时，PLC控制器1控制并网接触器9闭合，此时光伏发电电源3输出的多余电能将被光伏逆变器10处理后直接上网，另外PLC控制器1也会检测光伏逆变器10的负载率，当光伏逆变器10的负载率低时，允许光伏逆变器10以3倍连续电流短时间运行，以此种方式增大电能上网效率；当光伏发电电源3不能满足照明需电量时，光伏接触器8断开，市电接触器6闭合，此时照明系统13及用电设备由市电电源进行供电。
实施例2，请参阅图1，本发明提供一种技术方案，一种新能源直流用电和配电系统，与实施例1相比，其不同之处在于：PLC控制器1通过数据线连接有上位机11，上位机11配置有自动切换的光伏逆变器10的工作状态以及市电接触器6和光伏接触器8的工作状态，市电接触器6、光伏接触器8和并网接触器9均配置有信号反馈装置，且每个信号反馈装置均与PLC控制器1串口通讯连接，AC/DC转换器5上连接有电压变送器及电流变送器12，光伏变换器7上连接有电压变送器及电流变送器12，光伏逆变器10上连接有电压变送器及电流变送器12，所有电压变送器及电流变送器12均与PLC控制器1数据连接。
进一步，优选的，信号反馈装置、市电接触器6、光伏接触器8和并网接触器9均对外预留Modbus TCP通讯接口。
进一步，优选的，PLC控制器1预留20%以上的接口余量。
进一步，优选的，上位机11设置为带有12寸真彩触摸屏的控制电脑，且该控制电脑配备有大容量的存储卡。
工作原理：本实施例在实施例1的基础上还增加了上位机11，通过该上位机11可以自动切换的本发明配电系统的运行方式，由于AC/DC转换器5上连接有电压变送器及电流变送器12，光伏变换器7上连接有电压变送器及电流变送器12，光伏逆变器10上连接有电压变送器及电流变送器12，通过电压变送器及电流变送器12可以将被测交流电压、直流电压、脉冲电压转换成按线性比例输出直流电压或直流电流并隔离输出模拟信号或数字信号，从而使得上位机11可显示各类电压及电流数据，方便上位机11根据采集的数据实现故障报警、停机保护功能，同时上位机11配有大容量存储卡以记录现场采集的数据，具有电流、功率等曲线分析功能。
需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
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)
1.一种新能源直流用电和配电系统，包括PLC控制器（1）、市电电源一（2）、光伏发电电源（3）、市电电源二（4）和照明系统（13），其特征在于：所述市电电源二（4）与AC/DC转换器（5）的接入端口电连接，所述AC/DC转换器（5）的接出端口与市电接触器（6）的接入端口通过输电线路电连接，所述市电接触器（6）的接出端口与照明系统（13）通过输电线路电连接，所述光伏发电电源（3）与光伏变换器（7）的接入端口通过输电线路电连接，所述光伏变换器（7）的接出端口与光伏接触器（8）的接入端口通过输电线路电连接，所述光伏接触器（8）的接出端口与照明系统（13）通过输电线路电连接，所述市电接触器（6）与光伏接触器（8）并联，所述光伏发电电源（3）与并网接触器（9）的接入端口通过输电线路电连接，所述并网接触器（9）的接出端口与光伏逆变器（10）的接入端口通过输电线路电连接，所述市电电源一（2）与光伏逆变器（10）的接出端口电连接，所述光伏逆变器（10）与光伏变换器（7）并联，所述PLC控制器（1）与光伏变换器（7）、光伏逆变器（10）、AC/DC转换器（5）串口通讯连接；
所述PLC控制器（1）根据光伏逆变器（10）的负载率自动切换光伏逆变器（10）的工作状态，当光伏逆变器（10）的负载率低时，允许光伏逆变器（10）以3倍连续电流短时间运行。
2.根据权利要求1所述的一种新能源直流用电和配电系统，其特征在于，所述PLC控制器（1）根据照明系统（13）的运行状态自动切换市电接触器（6）和光伏接触器（8）的工作状态：当光伏发电电源（3）满足照明系统（13）照明时所需电量时，市电接触器（6）断开；当光伏发电电源（3）不能满足照明时所需电量时，光伏接触器（8）断开，市电接触器（6）闭合。
3.根据权利要求2所述的一种新能源直流用电和配电系统，其特征在于，所述PLC控制器（1）通过数据线连接有上位机（11），所述上位机（11）配置有自动切换的光伏逆变器（10）的工作状态以及市电接触器（6）和光伏接触器（8）的工作状态。
4.根据权利要求3所述的一种新能源直流用电和配电系统，其特征在于，所述市电接触器（6）、光伏接触器（8）和并网接触器（9）均配置有信号反馈装置，且每个信号反馈装置均与PLC控制器（1）串口通讯连接。
5.根据权利要求1所述的一种新能源直流用电和配电系统，其特征在于，所述AC/DC转换器（5）上连接有电压变送器及电流变送器（12），所述光伏变换器（7）上连接有电压变送器及电流变送器（12），所述光伏逆变器（10）上连接有电压变送器及电流变送器（12），所有电压变送器及电流变送器（12）均与PLC控制器（1）数据连接。
6.根据权利要求4所述的一种新能源直流用电和配电系统，其特征在于，所述信号反馈装置、市电接触器（6）、光伏接触器（8）和并网接触器（9）均对外预留Modbus TCP通讯接口。
7.根据权利要求1所述的一种新能源直流用电和配电系统，其特征在于，所述PLC控制器（1）预留20%以上的接口余量。
8.根据权利要求3所述的一种新能源直流用电和配电系统，其特征在于，所述上位机（11）设置为带有12寸真彩触摸屏的控制电脑，且该控制电脑配备有大容量的存储卡。
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