CN210693548U - 一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及电力系统输电线路及新能源发电系统技术领域，具体而言，涉及一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统。本申请提供一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统，包括风力发电机，安装于塔身横担连接处，最终连接至接至用户电源箱和蓄电池组；外接可靠电源，安装于铁塔底部连接外来电源，连接至用户电源箱；光伏发电板，其输出端通过线缆最终连接至所述蓄电池组；蓄电池组，其输入端通过线缆最终连接至所述光伏发电板和风力发电机，其输出端连接至用户电源箱；用户电源箱，连接至所述蓄电池组、风力发电机和外接可靠电源，其输出端用于塔身各个位置设备取电。

Description

一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统

技术领域

本申请涉及电力系统输电线路及新能源发电系统技术领域，具体而言，涉及一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统。

背景技术

在电力系统中，铁塔作为输电线路的脊柱存在广泛分部在各个山间。铁塔上设置有诸多监测或者中继设备需要用电，在一些实现方式中，这些用电设备的用电取自外部接入电源，当发生线路异常时，诸多设备不具有备用电源，或者不具有清洁的备用电源，给维护人员带来了强大的检修时间压力。

由于铁塔身处高位，受到的风能及光能都十分充足，并且在风能发电、光伏发电技术已十分成熟的背景下，怎样结合输电铁塔的结构特点和光伏发点、风力发电，为铁塔的用电设备提供可靠的不间断电源系统，成为了一个有待解决的问题。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统，通过利用风力发电，光伏发电以及外接可靠电源的组合应用，实现了对铁塔上用电设备提供不间断电源，提高了电源系统的可靠性和环保性。

本申请的实施例是这样实现的：

本申请实施例提供一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统，包括：

风力发电机，所述风力发电机安装于塔身横担连接处，其电流输出端通过线缆最终连接至接至用户电源箱和蓄电池组；

外接可靠电源，所述外接可靠电源安装于铁塔底部，其输入端连接外来电源，其输出端通过线缆最终连接至用户电源箱；

光伏发电板，所述光伏发电板以易于阳光照射的夹角倾斜安装于塔身，其输出端通过线缆最终连接至所述蓄电池组；

蓄电池组，所述蓄电池组安装于塔身的支撑底板上，其输入端通过线缆最终连接至所述光伏发电板和风力发电机，其输出端通过线缆最终连接至用户电源箱；

用户电源箱，所述用户电源箱安装在铁塔的支撑件上，其输入端通过线缆最终连接至所述蓄电池组、风力发电机和外接可靠电源，其输出端用于塔身各个位置设备取电。

可选地，所述风力发电机和所述用户电源箱之间还设置有隔离变压器，所述外接可靠电源和所述用户电源箱之间还设置有隔离变压器，用于同等电压等级之间的转换。

可选地，所述隔离变压器和所述用户电源箱之间还设置有整流器，用于将风力发电机输出的不稳定电流转换为稳定的直流电。

可选地，所述整流器和所述蓄电池组分别和所述用户电源箱之间还设置有逆变器，用于将直流电转换为用户设备可用的交流电。

可选地，所述逆变器和所述用户电源箱之间还设置有负荷小母线，所述诸多用户电源箱连接至所述负荷小母线的输出端口，所述负荷小母线的输入端口通过线缆最终连接至所述逆变器。

可选地，所述负荷小母线的输入端口和所述外接可靠电源之间还设置有隔离变压器。

可选地，所述整流器的输出端还通过线缆最终连接至所述蓄电池组，用于当用户设备电源过剩的情况下对蓄电池组储能。

可选地，所述光伏发电板用螺栓及固定支架固定于铁塔外侧支架上，所述光伏发电板与水平夹角在30°～45之间。

可选地，所述逆变器本体内设置有过流保护空开。

可选地，所述蓄电池组设置有防雨罩。

本申请实施例的有益效果包括：本申请通过利用铁塔自身的结构特点，通过增加风力发电，光伏发电等清洁能源以及外接可靠电源的组合应用，实现了对铁塔上用电设备提供不间断供电，满足大部分低功率用电需求，使得铁塔不再只作为输电线路中的一个支撑平台使用，提高了铁塔电源系统的可靠性和环保性。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了根据本申请的一个实施例不间断电源系统的结构设备布置示意图；

图2示出了根据本申请的一个实施例蓄电池组所在层设备分布俯视示意图；

图3示出了根据本申请的一个实施例用户电源箱内部结构及背部图；

图4出了根据本申请的一个实施例不间断电源系统的原理图；

其中，1-风力发电机；2-隔离变压器；3-用户电源箱；4-整流器；5-蓄电池组；6-负荷小母线；7-逆变器；8-线缆；9-光伏发电板；10-外接可靠电源；11-支撑底板及附件；12-蓄电池防雨罩；13-电缆孔；14-空气开关；15-电源箱锁扣；16-铁塔支架；17-固定附件。

具体实施方式

现为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。

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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时习惯摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”、“耦合”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

本申请提供的一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统，包括：风力发电机1、外接可靠电源10、光伏发电板9、蓄电池组5和用户电源箱3。

风力发电机1安装于塔身横担连接处，其电流输出端通过线缆最终连接至接至用户电源箱3和蓄电池组5。

在本实施例中，风力发电机1与铁塔的横担固定连接，具体可以使用焊接固定。风力发电机1的风机叶片<2m，塔筒不高于4m，由高到低从塔顶以下塔身大空隙处将风机塔筒焊接至固定支架交接处，如图1所示。

风力发电机1发电用于铁塔用电设备取电，当设备的电源过剩的情况下，风力发电机1还将给蓄电池组5进行充电，还可以向电网输送电能。

在本实施例中，风力发电机1均分布在塔身上，由塔身高处可安装风力发电机1的位置向下每层铁塔支架交接处安装一台风力发电机1，所述风力发电机的数量可根据铁塔和用电设备的规模而定，在本实施例，所述铁塔安装了4台风力发电机，其安装位置图1所示。

外接可靠电源10安装于铁塔底部，如图1所示，其输入端连接外来线路，其输出端通过线缆最终连接至用户电源箱3给用电设备取电。当风力发电机1和蓄电池组5都无法使用时，外接可靠电源10会给铁塔的用电设备进行供电。

在本实施例中，外接可靠电源10可以在用户用电设备电源过剩的情况下将清洁能源通过外接可靠电源线路反送至电网。

光伏发电板9以易于阳光照射的夹角倾斜安装于塔身，其输出端通过线缆最终连接至所述蓄电池组5。在有阳光的情况下，光伏发电板9会将太阳能转换为电能储存在蓄电池组5中。

在本实施例中，光伏发电板9安装于位置最低的风机以下两侧的铁塔支架上，左右两侧各安装两块光伏发电板9，所述光伏发电板位置上下设置为互不阻挡阳光。

在本实施例中，光伏发电板9分布于塔身较低处，用锁扣固定安装于横担上，上下设置2层，左右各设置1个光伏发电板9。这样设置的有益效果在于铁塔低部风力较小，光伏发电板9设置与这个高度较为安全。

蓄电池组5安装于塔身的支撑底板上，其输入端通过线缆最终连接至所述光伏发电板9和风力发电机1，其输出端通过线缆最终连接至用户电源箱3，所述线缆通过固定附件沿塔架固定设置。

在本实施例中，蓄电池组设置2组，每组蓄电池组由19单节额定电压为12V的电池组成，容量380Ah。

在本实施例中，当风力发电机1无法供电时，蓄电池组5会放电给用电设备，所述用电设备通过线缆连接至用户电源箱3内的供电端口。

用户电源箱3安装在铁塔的不同高度和不同方位，从而方便铁塔各个部位的不同用电设备就近取电。用户电源箱3的输入端通过线缆最终连接至所述蓄电池组5、风力发电机1和外接可靠电源11，其输出端通过线缆最终连接至塔身各个位置设备。

在本实施例中，用户电源3分布于塔身不同高度从上至上共六个，其中三个用户电源箱位置较高的安装于塔身右侧，便于塔身较高处用户取电用电，三个用户电源箱位置较低的安装于塔身左侧位置，便于塔身较低处用户取电用电。保证不同层高都有稳定电源提供。

电源用户可通过电源系统管理者获得钥匙打开用户电源箱3方可使用电源，如图3所示的电源箱锁扣15。为了防止用户用电过负荷短路等事故对电源系统造成伤害，用户电源箱3内装有过流空气开关14。用户电源箱3通过固定附件17固定安装在铁塔支架16上，用户电源箱内部结构及背部安装如图3所示。

本申请主要利用风力发电机1、光伏发电板9与铁塔的外接可靠电源10构成一套UPS系统电源。

在至少另一实施例中，风力发电机1和用户电源箱3之间还设置有隔离变压器2，如图4所示，外接可靠电源10和用户电源箱3之间还设置有隔离变压器，用于同等电压等级之间的转换。隔离变压器2使一次侧与二次侧的电气完全绝缘，也使该回路隔离保护人身安全，隔离危险电压。

在至少另一实施例中，隔离变压器2和用户电源箱3之间还设置有整流器4，如图4所示，用于将风力发电机1输出的不稳定电流转换为稳定的直流电。所述整流器设置2台，其面板上可以显示电源、运行、故障等状态。

在至少另一实施例中，整流器4和蓄电池组5分别和用户电源箱3之间还设置有逆变器7，如图4所示，用于将整流器和蓄电池发出的直流电转换为用户设备可用的交流电，通过整流器4和逆变器7的组合使用，用户电源线3即可得到稳定的交流电。所述逆变器设置共2台，面板上可以显示电源、运行、故障等状态。

在至少另一实施例中，逆变器7和用户电源箱3之间还设置有负荷小母线6，如图4所示，铁塔上布置的诸多用户电源箱3连接至负荷小母线6的输出端口，负荷小母线6的输入端口则通过线缆最终连接至所述逆变器7的输出端，这样设计的目的在于便于管理，简化线缆的敷设难度。负荷小母线6可以横向布置塔身中央。

在本实施例中，所述电源系统设置有两组蓄电池组5，第一组蓄电池组层安装于第二个风机与第三个风机之间，第二层蓄电池安装于第三个风机与第四个风机之间，如图1所示，每层蓄电池层除蓄电池组5外，还安装了两台隔离变压器2、一台整流器4和一个逆变器7，其中逆变器7输出连接至负荷小母线6。蓄电池层的设备安装布置如图2所示。

在至少另一实施例中，负荷小母线6的输入端口和外接可靠电源10之间还有隔离变压器2，如图4所示，隔离变压器2使一次侧与二次侧的电气完全绝缘，也使该回路隔离保护人身安全，隔离危险电压。

在至少另一实施例中，整流器4的输出端还通过线缆最终连接至蓄电池组5(图中未显示)，用于当用户设备电源过剩的情况下风力发电机1对蓄电池组5进行储能。

在至少另一实施例中，光伏发电板9用螺栓及固定支架固定于铁塔外侧支架上，光伏发电板9与水平夹角在30°～45之间，这样设置的有益效果在这个范围内的设置能够尽可能多的在一天时间内吸收较多的光能。

在至少另一实施例中，逆变器7本体内设置有过流保护空开，当用电设备短路过着过载的时候，可以及时断开用电设备和诸多发电设备之间的连接，保护风力发电机1以及整流器等元器件设备。

在至少另一实施例中，蓄电池5组设置有防雨罩，在室外可以有效的放置雨水对蓄电池组5造成腐蚀，增加蓄电池组5的寿命。所述蓄电池防雨罩可以设置为聚脂材料，以增加其寿命。

本申请实施例的具体实现步骤：

当风力发电机正常工作时，风力放电机1输出交流电至隔离变压器2，隔离变压器2输出交流电至整流器4，整流器4将输入的交流电转换为稳定的直流电输出，所述直流电输入至逆变器7，逆变器7将所述直流电转换为交流电输出至负荷小母线6，通过负荷小母线6将交流电输出至用户电源箱3，最终传输至用电设备。

于此同时，光伏发电板9将太阳能转换为电能输出至蓄电池组5进行储存，当风力发电机1停止工作时，蓄电池组5输出直流电至逆变器7，逆变器7将所述直流电转换为交流电输出至负荷小母线6，通过负荷小母线6将交流电输出至用户电源箱3，最终传输至用电设备。

当风力发电机1，蓄电池组5都意外停止供电时，外接可靠电源10输出交流电至隔离变压器2，隔离变压器2输出安全的交流电至负荷小母线6，通过负荷小母线6将交流电输出至用户电源箱3，最终传输至用电设备。从而实现了铁塔设备的不间断供电。

本申请实施例的有益效果包括：本申请通过利用铁塔自身的结构特点，通过增加风力发电，光伏发电等清洁能源以及外接可靠电源的组合应用，实现了对铁塔上用电设备提供不间断供电，满足大部分低功率用电需求，使得铁塔不再只作为输电线路中的一个支撑平台使用，提高了铁塔电源系统的可靠性和环保性。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。

针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。

Claims (10)

1.一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统，其特征在于，包括：

风力发电机，所述风力发电机安装于塔身横担连接处，其电流输出端通过线缆最终连接至接至用户电源箱和蓄电池组；

外接可靠电源，所述外接可靠电源安装于铁塔底部，其输入端连接外来电源，其输出端通过线缆最终连接至用户电源箱；

光伏发电板，所述光伏发电板以易于阳光照射的夹角倾斜安装于塔身，其输出端通过线缆最终连接至所述蓄电池组；

蓄电池组，所述蓄电池组安装于塔身的支撑底板上，其输入端通过线缆最终连接至所述光伏发电板和风力发电机，其输出端通过线缆最终连接至用户电源箱；

用户电源箱，所述用户电源箱安装在铁塔的支撑件上，其输入端通过线缆最终连接至所述蓄电池组、风力发电机和外接可靠电源，其输出端用于塔身各个位置设备取电。

2.根据权利要求1所述的一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统，其特征在于，所述风力发电机和所述用户电源箱之间还设置有隔离变压器，所述外接可靠电源和所述用户电源箱之间还设置有隔离变压器，用于同等电压等级之间的转换。

3.根据权利要求2所述的一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统，其特征在于，所述隔离变压器和所述用户电源箱之间还设置有整流器，用于将风力发电机输出的不稳定电流转换为稳定的直流电。

4.根据权利要求3所述的一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统，其特征在于，所述整流器和所述蓄电池组分别和所述用户电源箱之间还设置有逆变器，用于将直流电转换为用户设备可用的交流电。

5.根据权利要求4所述的一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统，其特征在于，所述逆变器和所述用户电源箱之间还设置有负荷小母线，所述用户电源箱连接至所述负荷小母线的输出端口，所述负荷小母线的输入端口通过线缆最终连接至所述逆变器。

6.根据权利要求5所述的一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统，其特征在于，所述负荷小母线的输入端口和所述外接可靠电源之间还设置有隔离变压器。

7.根据权利要求3所述的一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统，其特征在于，所述整流器的输出端还通过线缆最终连接至所述蓄电池组，用于当用户设备电源过剩的情况下对蓄电池组储能。

8.根据权利要求1所述的一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统，其特征在于，所述光伏发电板用螺栓及固定支架固定于铁塔外侧支架上，所述光伏发电板与水平夹角在30°～45之间。

9.根据权利要求4所述的一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统，其特征在于，所述逆变器本体内设置有过流保护空开。

10.根据权利要求1所述的一种基于铁塔的综合能源分配不间断电源系统，其特征在于，所述蓄电池组设置有防雨罩。

Images