CN115714566A

CN115714566A - 一种基于开关柜的新能源供电系统

Info

Publication number: CN115714566A
Application number: CN202211720090.2A
Authority: CN
Inventors: 夏发万; 李霞; 张绍宽; 李先明
Original assignee: Sichuan Zhongxin General Electric Power Co ltd
Current assignee: Sichuan Zhongxin General Electric Power Co ltd
Priority date: 2022-12-30
Filing date: 2022-12-30
Publication date: 2023-02-24

Abstract

一种基于开关柜的新能源供电系统，涉及新能源的开关柜技术领域，实现所述系统的具体硬件系统和软件系统为：微型风能发电机和太阳能光伏板采用一体化结构，给开关柜提供电能，太阳能光伏板在微型风能发电机的正上方，微型风能发电机采用二维的平面转动调节结构，用于调节微型风能发电机的受风口，太阳能光伏板采用三维的球面转动调节结构，用于调节太阳能光伏板的受光面；微型风能发电机和太阳能光伏板的电流输出端设置电流传感器，电流传感器是智能控制系统的一部分，智能控制系统控制二维的平面转动调节结构和三维的球面转动调节结构。

Description

一种基于开关柜的新能源供电系统

技术领域

本发明涉及新能源的开关柜技术领域，具体为一种基于开关柜的新能源供电系统。

背景技术

随着智能电网的不断发展，智能开关柜不但是变电站的重要电气设备，而且可以在智能电网的电力线路节点上设置智能开关柜，负担闭合或者断开电力线路；由于高压电网的电不能直接给开关柜提供电能，单独设置变电站给开关柜提供电能，是一种很不经济的方式；单纯采用风能发电机给开关柜提供电能，由于天气情况是不确定的，因此，风能发电机的供电能力是不稳定的；单纯采用太阳能光伏板给开关柜提供电能，由于天气情况是不确定的，因此，太阳能光伏板的供电能力也是不稳定的。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于采用智能控制系统智能调节微型风能发电机的风洞受风口和太阳能光伏板的受光面，微型风能发电机和太阳能光伏板组合发电，给开关柜内的电动开关和智能控制系统提供电能，提供一种基于开关柜的新能源供电系统。

实现本发明目的的技术解决方案为：

一种基于开关柜的新能源供电系统，实现所述系统的具体硬件系统和软件系统为：

微型风能发电机和太阳能光伏板采用一体化结构，给开关柜提供电能，太阳能光伏板在微型风能发电机的正上方，微型风能发电机采用二维的平面转动调节结构，用于调节微型风能发电机的受风口，太阳能光伏板采用三维的球面转动调节结构，用于调节太阳能光伏板的受光面；微型风能发电机和太阳能光伏板的电流输出端设置电流传感器，电流传感器是智能控制系统的一部分，智能控制系统控制二维的平面转动调节结构和三维的球面转动调节结构；需要说明的是，将微型风能发电机和太阳能光伏板的电能存储在电池内，持续给开关柜提供电能；电动开关闭合或者断开电力线路，智能控制系统控制所述电动开关的闭合或者断开，智能控制系统智能调节微型风能发电机的风洞受风口和太阳能光伏板的受光面，微型风能发电机和太阳能光伏板组合发电，将产生的电能存储到电池内，电池给所述电动开关和所述智能控制系统提供电能，智能控制系统智能控制电能的使用；需要说明的是，柜体保护电动开关结构的完整性和安全性，并起到防风避雨的效果，电动开关闭合或者断开电力线路，电动开关是实现智能闭合或者断开电力线路的基础；所述智能控制系统发出控制信号控制电动开关的闭合或者断开，进而控制电力线路的闭合或者断开；智能控制系统智能调节微型风能发电机的风洞受风口和太阳能光伏板的受光面，使微型风能发电机的风洞受风口处于最佳受风位置，具体的说，此时微型风能发电机的风洞内风速最大，使太阳能光伏板的受光面处于最佳位置，具体的说，此时太阳能光伏板的受光面与照射光线垂直，在实时状态下，使微型风能发电机和太阳能光伏板的发电能力达到最大值，采用微型风能发电机和太阳能光伏板组合的方式给电池充电，最大限度地避免由于天气原因造成供电能力不稳定，比如，单纯采用微型风能发电机，在无风的天气里，微型风能发电机的发电能力趋近于零，无法给电池充电，进而无法给所述电动开关和所述智能控制系统提供电能，单纯采用太阳能光伏板，在阴雨天气里，太阳能光伏板的发电能力弱，在夜晚里，太阳能光伏板的发电能力趋近于零，难以满足所述电动开关和所述智能控制系统的电能需求，采用微型风能发电机和太阳能光伏板组合的方式给电池充电，比如，在无风的白天，太阳能光伏板发电，在有风的白天，微型风能发电机和太阳能光伏板组合发电，在有风的夜晚，微型风能发电机发电，在无风的夜晚，电池弥补微型风能发电机和太阳能光伏板发电受制于天气的缺陷，采用微型风能发电机和太阳能光伏板相组合的发电方式，将风力发电和太阳能发电有机结合起来，将受制于天气的不利影响降到最低，给所述电动开关和所述智能控制系统提供所需的电能；智能控制系统根据电池的电量，智能关闭或者开启智能控制系统控制的设备；所述微型风能发电机采用平面转动的方式追踪风向，所述太阳能光伏板采用双节点调节的方式追踪光线；采用所述电流传感器检测所述微型风能发电机和所述太阳能光伏板实时发电的电流，所述人工智能AI程序将所述实时发电的电流调整到最大值；需要说明的是，所述微型风能发电机在所述太阳能光伏板的正下方，是为了保证所述太阳能光伏板能够充足地接收光线，不受所述微型风能发电机遮挡光线的影响；所述微型风能发电机采用平面转动的方式追踪风向，所述人工智能AI程序控制所述微型风能发电机的平面转动，所述人工智能AI程序通过所述电流传感器检测所述微型风能发电机的电流，找到所述微型风能发电机产生电流的最大值，就是所述微型风能发电机的最佳位置；所述太阳能光伏板采用双节点调节的方式追踪光线，所述人工智能AI程序控制所述太阳能光伏板的双节点调节转动，所述人工智能AI程序通过所述电流传感器检测所述太阳能光伏板的电流，找到所述太阳能光伏板产生电流的最大值，就是所述太阳能光伏板的最佳位置；

进一步地，智能控制系统由中央处理器CPU、主板、内存、储存器、人工智能AI程序、输入和输出接口、5G通信模组、可转动摄像头、电流传感器、电压传感器、温度传感器和湿度传感器构成，需要说明的是，由中央处理器CPU、主板、内存、储存器构成微型计算机，微型计算机安装人工智能AI程序，微型计算机设置输入和输出接口，5G通信模组、可转动摄像头、电流传感器、电压传感器、温度传感器和湿度传感器通过所述输入和输出接口，与所述微型计算机连接；电动开关通过所述输入和输出接口连接到所述智能控制系统，当电力线路节点之间需要处于闭合状态，智能控制系统发送控制信号使电动开关处于闭合状态，反之，当电力线路节点之间需要处于断开状态，智能控制系统发送控制信号使电动开关处于断开状态；所述智能控制系统控制所述电动开关；所述5G通信模组与远程控制中心通信，将开关柜内的情况通过所述可转动摄像头拍摄视频或者图片传输到远程控制中心，将所述电流传感器、所述电压传感器、所述温度传感器和所述湿度传感器采集的数据传输到远程控制中心，远程控制中心采集到所述摄视频、所述图片和所述数据，并根据具体的需求，比如，电力线路检修或者电力线路出现故障，及时地通过远程控制中心给所述5G通信模组发送控制信号，将所述控制信号传输给所述智能控制系统，所述智能控制系统执行控制任务，比如，所述智能控制系统控制所述电动开关，并且控制和采集可转动摄像头、电流传感器、电压传感器、温度传感器和湿度传感器的数据，所述电流传感器检测所述电力线路上的电流，所述电压传感器检测所述电力线路上的电压，所述温度传感器检测所述电动开关的温度，判断所述电动开关的接触面是否良好，所述温度传感器检测所述开关柜内的温度，所述湿度传感器检测所述开关柜内的湿度。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：

（1）、采用微型风能发电机和太阳能光伏板组合的方式给电池充电，电池弥补微型风能发电机和太阳能光伏板发电受制于天气的缺陷，采用微型风能发电机和太阳能光伏板相组合的发电方式，将风力发电和太阳能发电有机结合起来，将受制于天气的不利影响降到最低，给所述电动开关和所述智能控制系统提供所需的电能；

（2）、智能控制系统智能调节微型风能发电机的风洞受风口和太阳能光伏板的受光面，使微型风能发电机的风洞受风口处于最佳受风位置，具体的说，此时微型风能发电机的风洞内风速最大，使太阳能光伏板的受光面处于最佳位置，具体的说，此时太阳能光伏板的受光面与照射光线垂直，在实时状态下，使微型风能发电机和太阳能光伏板的发电能力达到最大值。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是一种基于开关柜的新能源供电系统的微型风能发电机和太阳能光伏板的剖视图；

图2是一种基于开关柜的新能源供电系统的太阳能光伏板的节点调节的剖视图；

图3是一种基于开关柜的新能源供电系统的三维坐标系的示意图；

图4是一种基于开关柜的新能源供电系统的调节微型风能发电机和太阳能光伏板位置对应电流与角度的关系示意图。

附图标记所代表的为：101-太阳能光伏板、102-第一节支杆、103-第一关节调节点、104-第二节支杆、105-第二关节调节点、106-第三节支杆、107-双曲线风洞壁、108-转子叶片、109-第四节支杆、110-垂直方向直流电机轴、111-垂直方向直流电机、112-第五节支杆、113-固定板、201-上支杆、202-水平方向直流电机轴、203-水平方向直流电机、204-下支杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

因此，以下对本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的部分实施例。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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征和技术方案可以相互组合。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。

实施例：

如图1至图4所示，一种基于开关柜的新能源供电系统，实现所述系统的具体硬件系统和软件系统为：

微型风能发电机和太阳能光伏板采用一体化结构，给开关柜提供电能，太阳能光伏板在微型风能发电机的正上方，微型风能发电机采用二维的平面转动调节结构，用于调节微型风能发电机的受风口，太阳能光伏板采用三维的球面转动调节结构，用于调节太阳能光伏板的受光面；微型风能发电机和太阳能光伏板的电流输出端设置电流传感器，电流传感器是智能控制系统的一部分，智能控制系统控制二维的平面转动调节结构和三维的球面转动调节结构。

进一步地，其中，三维的球面转动调节结构包括第一关节调节点103与第二关节调节点105；二维的平面转动调节结构包括直流电机111、直流电机轴110和第四节支杆109；所述微型风能发电机在所述太阳能光伏板的正下方，固定板113固定所述微型风能发电机和所述太阳能光伏板以及所有的调节机构，固定板113正上方固定第五节支杆112，第五节支杆112正上方固定垂直方向直流电机111，垂直方向直流电机轴110与地面垂直，垂直方向直流电机轴110与第四节支杆109采用螺纹连接，垂直方向直流电机轴110与第四节支杆109平行且在同一直线上，第四节支杆109正上方采用螺纹连接双曲线风洞壁107，所述微型风能发电机的转子叶片108放置于双曲线风洞壁107内径最小的位置；所述微型风能发电机采用平面转动的方式追踪风向的基本原理是：所述微型风能发电机整体固定在双曲线风洞壁107上，特别是将所述微型风能发电机的转子叶片108放置于双曲线风洞壁107内径最小的位置，根据双曲线风洞内空气流量的计算公式,空气流量=空气流速×双曲线风洞内的截面积，因此，双曲线风洞壁107内径最小位置的空气流速最大，所述微型风能发电机通过转子叶片108的转动发电，所述微型风能发电机发的电输送到所述电池，在连接所述微型风能发电机与所述电池的电线上设置所述电流传感器，所述人工智能AI程序控制垂直方向直流电机111的转动，垂直方向直流电机111具有正向转动和反向转动的能力，垂直方向直流电机111采用低速直流电机，其好处是便于精准控制垂直方向直流电机111转动的角度，当所述人工智能AI程序控制垂直方向直流电机111转动时，结合图3，垂直方向直流电机轴110在X轴与Y轴组成的平面转动，垂直方向直流电机轴110带动第四节支杆109和双曲线风洞壁107转动一周，结合图4，A表示转动角度，I表示电流，I_max表示最大电流，当双曲线风洞壁107的风洞处于最佳受风口时，所述人工智能AI程序检测到在所述微型风能发电机与所述电池的电线上设置的所述电流传感器的电流值为I_max，所述微型风能发电机此时的发电能力达到最大值；双曲线风洞壁107中心位置正上方采用螺纹连接第三节支杆106，第三节支杆106正上方设置第二关节调节点105，第二关节调节点105正上方设置第二节支杆104，结合图2，第二关节调节点105的具体结构为：上支杆201就是第二节支杆104，下支杆204就是第三节支杆106，第三节支杆106正上方采用螺纹连接水平方向直流电机203，第一水平方向直流电机轴202与第二节支杆104采用螺纹连接，结合图3，第一水平方向直流电机轴202带动第二节支杆104转动的范围为X轴与Z轴形成的平面；第二节支杆104正上方设置第一关节调节点103，第一关节调节点103正上方设置第一节支杆102，第一节支杆102正上方采用螺纹连接太阳能光伏板101，结合图2，第一关节调节点103的具体结构为：上支杆201就是第一节支杆102，下支杆204就是第二节支杆104，第二节支杆104正上方采用螺纹连接水平方向直流电机203，第二水平方向直流电机轴202与第一节支杆102采用螺纹连接，结合图3，第二水平方向直流电机轴202带动第一节支杆102转动的范围为Y轴与Z轴形成的平面；所述太阳能光伏板采用双节点调节的方式追踪光线的基本原理是：第一关节调节点103与第二关节调节点105调节太阳能光伏板101的方向是垂直的，太阳能光伏板101发的电输送到所述电池内，在连接所述太阳能光伏板101与所述电池的电线上设置所述电流传感器，所述人工智能AI程序控制第一关节调节点103与第二关节调节点105组合调节，结合图4，A表示转动角度，I表示电流，I_max表示最大电流，当太阳能光伏板101的受光面与入射光线垂直时，所述人工智能AI程序检测到在所述太阳能光伏板101与所述电池的电线上设置的所述电流传感器的电流值为I_max，所述太阳能光伏板101此时的发电能力达到最大值。需要说明的是，开关柜在城市中或者在野外的使用场景有所区别，在城市中，开关柜设置在风口位置，才能充分发挥出所述微型风能发电机的作用，如果将开关柜设置在背风处，就不能发挥所述微型风能发电机的作用，同时，开关柜设置在没有遮挡物的地方，才能充分发挥所述太阳能光伏板的作用，如果所述太阳能光伏板的受光面被遮挡，就不能发挥所述太阳能光伏板的作用，可以将所述太阳能光伏板上方设置城市路灯，作为补充光源，尤其是在夜晚；在野外，将开关柜设置山顶上，无遮挡物，才能充分发挥所述微型风能发电机和所述太阳能光伏板的发电能力。

以上实施例仅用以说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本发明已进行了详细的说明，但本发明不局限于上述具体实施方式，因此任何对本发明进行修改或等同替换；而一切不脱离发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims

1.一种基于开关柜的新能源供电系统，其特征在于，实现所述系统的具体硬件系统和软件系统为：

2.根据权利要求1所述的一种基于开关柜的新能源供电系统，其特征在于：三维的球面转动调节结构包括第一关节调节点（103）与第二关节调节点（105）；二维的平面转动调节结构包括直流电机（111）、直流电机轴（110）和第四节支杆（109）。

3.根据权利要求1至2任意一项所述的一种基于开关柜的新能源供电系统，其特征在于：固定板（113）正上方固定第五节支杆（112），第五节支杆（112）正上方固定垂直方向直流电机（111），垂直方向直流电机轴（110）与地面垂直，垂直方向直流电机轴（110）与第四节支杆（109）采用螺纹连接，垂直方向直流电机轴（110）与第四节支杆（109）平行且在同一直线上，第四节支杆（109）正上方采用螺纹连接双曲线风洞壁（107）。

4.根据权利要求3所述的一种基于开关柜的新能源供电系统，其特征在于：所述微型风能发电机的转子叶片（108）放置于双曲线风洞壁（107）内径最小的位置。

5.根据权利要求4所述的一种基于开关柜的新能源供电系统，其特征在于：双曲线风洞壁（107）中心位置正上方采用螺纹连接第三节支杆（106），第三节支杆（106）正上方设置第二关节调节点（105），第二关节调节点（105）正上方设置第二节支杆（104），第二节支杆（104）正上方设置第一关节调节点（103），第一关节调节点（103）正上方设置第一节支杆（102），第一节支杆（102）正上方采用螺纹连接太阳能光伏板（101）。

6.根据权利要求5所述的一种基于开关柜的新能源供电系统，其特征在于：第一水平方向直流电机轴（202）带动第二节支杆（104）转动的范围为X轴与Z轴形成的平面。

7.根据权利要求5所述的一种基于开关柜的新能源供电系统，其特征在于：第二水平方向直流电机轴（202）带动第一节支杆（102）转动的范围为Y轴与Z轴形成的平面。

8.根据权利要求5所述的一种基于开关柜的新能源供电系统，其特征在于：第一关节调节点（103）与第二关节调节点（105）调节太阳能光伏板（101）的方向是垂直的。