CN214850508U - 一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统，包括近端设备、远端设备、输电回路以及远程控制系统，近端设备设置为用于提供6KV电力输出的设备，通过输电回路供给远端设备，经由远端设备实现电压变换过程输出40‑60V直流电以供用户设备使用，远程控制系统与近端设备、远端设备均为电信号连接，远程控制系统用于实现对近端设备、远端设备的设备运行状态控制以及远程监控，输电回路包括海底光缆复合导体和馈电接地电极，近端设备通过海底光缆复合导体与远端设备电信号连接，馈电接地电极浸没于海水布置。本实用新型能够解决小微岛礁电力供应不足、成本高、稳定性差的用电问题。

Description

一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统

技术领域

本实用新型涉及高压直流输变电技术领域，具体涉及一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统。

背景技术

目前，面积较大人员聚集较多的岛礁电力保障主要以大型柴油机发电机组发电供给。小微岛礁，人口较少，电力保障多采用小柴油机发电为主，太阳能发电为辅的方式供给电力。因小微岛礁运输船只无法靠岸，油料供给困难，岛上人员依据生活需要按需间断发电，生活用电无法得到持续保障。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型要解决的问题是提供一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统，包括近端设备、远端设备、输电回路以及远程控制系统，所述近端设备设置为用于提供6KV电力输出的设备，通过所述输电回路供给所述远端设备，经由所述远端设备实现电压变换过程输出40-60V直流电以供用户设备使用，所述远程控制系统与所述近端设备、远端设备均为电信号连接，所述远程控制系统用于实现对所述近端设备、所述远端设备的设备运行状态控制以及远程监控，所述输电回路包括海底光缆复合导体和馈电接地电极，所述近端设备通过所述海底光缆复合导体与所述远端设备电信号连接，所述馈电接地电极浸没于海水布置。

在本实用新型中，优选地，所述馈电接地电极的数量设置为若干根，所述馈电接地电极均匀布置于竖井中。

在本实用新型中，优选地，所述馈电接地电极采用高硅铬铁电极。

在本实用新型中，优选地，所述光缆复合导体包括光纤套管以及与之共轴布置的外护套，所述光纤套管与所述外护套之间依次设置为第一钢丝铠装层、铜导体层、绝缘层以及第二钢丝铠装层。

在本实用新型中，优选地，所述近端设备设置为高压直流电源，所述高压直流电源的输入端为三相交流电，所述高压直流电源的输出端为高压直流电，所述高压直流电源包括至少两路并联的交流转换电路，所述交流转换电路包括整流器、逆变器、升压逆变单元，三相交流电作为高压直流电源的输入端先经由整流器整流为直流电，再通过所述逆变器逆变为高频交流电，最后经由升压逆变单元转换为高压直流电输出给所述远端设备。

在本实用新型中，优选地，所述远端设备采用高压直流变换设备，所述远端设备通过全桥式逆变器将自所述近端设备的6KV直流电逆变为高压交流电，经过降压整流为直流电，经过多级变换后输出40-60V直流电并向所述用户设备提供稳定电压。

在本实用新型中，优选地，所述近端设备和所述远端设备均采用密闭机箱，所述密闭机箱内设有功率元器件、控制电路以及用于为所述功率元器件、控制电路散热的水冷组件，所述水冷组件包括冷却器、循环水泵以及散热器，所述冷却器、所述循环水泵均与所述功率元器件、所述控制电路电性连接，所述散热器固设于所述密闭机箱内部。

本实用新型具有的优点和积极效果是：通过近端设备、远端设备、输电回路之间的相互配合，能够为用户设备提供稳定电压，通过利用包括海底光缆复合导体和馈电接地电极在内的输电回路，能够由稳定电力的大岛礁向小微岛礁供给电力，满足小微岛礁持续的生产生活用电需求；本实用新型能够解决小微岛礁电力供应不足、成本高、稳定性差的用电问题。特别是在恶劣气候下，本实用新型依然可以为小微岛礁输送稳定的电力，保障了岛礁日常生活及对外通信联络。

附图说明

附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是本实用新型的一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统的连接框图；

图2是本实用新型的一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统的的原理图；

图3是本实用新型的一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统的密闭水冷机箱示意图；

图4是本实用新型的一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统的海底光缆的截面示意图；

图5是本实用新型的一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统的直流馈电接地极安装示意图；

图6是本实用新型的一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统的远程控制框图。

图中：1、光纤套管；2、第一钢丝铠装层；3、铜导体；4、绝缘层；5、第二钢丝铠装层；6、外护套。

具体实施方式

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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。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，都属于本实用新型保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1所示，本实用新型提供一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统，利用海底光缆的复合导体及大地作为输电回路，从有稳定电力的大岛礁向小微岛礁供给电力，满足小微岛礁持续的生产生活用电需求，包括近端设备、远端设备、输电回路以及远程控制系统，近端设备设置为用于提供6KV电力输出的设备，通过输电回路供给远端设备，经由远端设备实现电压变换过程输出40-60V直流电以供用户设备使用，远程控制系统与近端设备、远端设备均为电信号连接，远程控制系统用于实现对近端设备、远端设备的设备运行状态控制以及远程监控，输电回路包括海底光缆复合导体和馈电接地电极，近端设备通过海底光缆复合导体与远端设备电信号连接，馈电接地电极浸没于海水布置。远程控制系统使用数据传输终端通过网络将远端设备、近端设备的运行数据传送到服务器，使用终端设备能够监控且远程控制设备的运行，从而实现系统的无人值守运行工作。近端设备为能够持续提供稳定电力点的设备，在本系统中近端设备作为提供电力输出的设备，远端设备为电力需求点，远端设备为接收电力后进行电压变换到用户电压的设备，包括海底光缆复合导体和馈电接地电极在内作为输电回路。

如图5所示，在本实施例中，进一步地，馈电接地电极的数量设置为若干根，馈电接地电极均匀布置于竖井中。为了获取较低的稳定的地阻，同时也为降低电极的电流密度，提高使用寿命，将多根电极均匀分布到海岸的竖井的海水中。

在本实施例中，进一步地，馈电接地电极采用高硅铬铁电极。馈电接地电极采用高硅铬铁电极能够耐海水腐蚀。

如图4所示，在本实施例中，进一步地，光缆复合导体包括光纤套管1 以及与之共轴布置的外护套6，光纤套管1与外护套6之间依次设置为第一钢丝铠装层2、铜导体3层、绝缘层4以及第二钢丝铠装层5。受到光缆特性的限制，复合导体通过的电流应小于20A，电压小于6KV直流电。

如图2所示，在本实施例中，进一步地，近端设备设置为高压直流电源，高压直流电源的输入端为三相交流电，高压直流电源的输出端为高压直流电，高压直流电源包括至少两路并联的交流转换电路，交流转换电路包括整流器、逆变器、升压逆变单元，三相交流电作为高压直流电源的输入端先经由整流器整流为直流电，再通过逆变器逆变为高频交流电，最后经由升压逆变单元转换为高压直流电输出给远端设备。为了达到较高的电压等级和输出功率，可采用至少两路并联的交流转换电路，本系统近端设备的输出电压范围在1500-6000VDC，输出额定电流小于20A，输出采用恒压限流工作模式。

在本实施例中，进一步地，远端设备采用高压直流变换设备，远端设备通过全桥式逆变器将自近端设备的6KV直流电逆变为高压交流电，经过降压整流为直流电，经过多级变换后输出40-60V直流电并向用户设备提供稳定电压。为提升设备的稳定性及安全性，各级变换之间采用物理隔离。远端设备满足1500-6000V宽电压输入，输出电压保持稳定。

如图3所示，在本实施例中，进一步地，近端设备和远端设备均采用密闭机箱，密闭机箱内设有功率元器件、控制电路以及用于为功率元器件、控制电路散热的水冷组件，水冷组件包括冷却器、循环水泵以及散热器，冷却器、循环水泵均与功率元器件、控制电路电性连接，散热器固设于密闭机箱内部。近端设备和远端设备均采用密闭机箱，这样的结构设计是为了满足且适应海岛的高盐、高温、高湿的环境要求。其中，水冷组件包括水槽、进水管和出水管，机箱内设有储水空间，与储水空间连通有第一开口和第二开口，水泵的出水口和第一开口相连，水泵的进水口和出水管的一端相连，出水管的另一端固定于水槽的底部，进水管的一端和第二开口相连，进水管的另一端固定于水槽的顶部，水冷控制器利用水泵将冷水通过进水口输入水槽的内部，水槽通过进水管将水导入储水空间内，储水空间内的水对功率元器件以及控制电路进行冷却，带走功率元器件和控制电路的热量，储水空间内的水进入水泵的出水口，水泵内的冷凝器将从储水空间内流出的热水进行冷却后重新经由进水口输入水槽内部，水槽通过进水管将水导入储水空间，从而实现水循环，实现了对密封机箱内部功率元器件以及控制电路进行冷却散热。

本实用新型的工作原理和工作过程如下：通过近端设备、远端设备、输电回路之间的相互配合，能够为用户设备提供稳定电压，通过利用包括海底光缆复合导体和馈电接地电极在内的输电回路，能够由稳定电力的大岛礁向小微岛礁供给电力，满足小微岛礁持续的生产生活用电需求。其中，近端设备设置为用于提供6KV电力输出的设备，通过输电回路供给远端设备，经由远端设备实现电压变换过程输出40-60V直流电以供用户设备使用，远程控制系统与近端设备、远端设备均为电信号连接，远程控制系统用于实现对近端设备、远端设备的设备运行状态控制以及远程监控，输电回路包括海底光缆复合导体和馈电接地电极，近端设备通过海底光缆复合导体与远端设备电信号连接，馈电接地电极浸没于海水布置。本系统的近端设备、远端设备均安装于海岛上无人值守机房中，如图6所示，通过数据传输终端设备，将系统中近端设备、远端设备的运行状态信息和控制参数，通过网络传送到后台服务器，用户可以使用PC或手机终端实现远程监控设备运行状态、调整设备的电压、电流、温度等工作参数、开停机等，解决了专业运维人员不能及时到现场调整参数的问题。另外，近端设备与远端设备均具有过压、欠压、过流、限流以及高温保护功能，近端设备与远端设备均采用软启动，避免由于启动时产生较大电流，从而可能对光缆复合导体及负载的冲击，从而为实现岛礁的智能化、旅游开发建设、提升移动通信质量。

以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。

Claims (7)

1.一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统，其特征在于，包括近端设备、远端设备、输电回路以及远程控制系统，所述近端设备设置为用于提供6KV电力输出的设备，通过所述输电回路供给所述远端设备，经由所述远端设备实现电压变换过程输出40-60V直流电以供用户设备使用，所述远程控制系统与所述近端设备、远端设备均为电信号连接，所述远程控制系统用于实现对所述近端设备、所述远端设备的设备运行状态控制以及远程监控，所述输电回路包括海底光缆复合导体和馈电接地电极，所述近端设备通过所述海底光缆复合导体与所述远端设备电信号连接，所述馈电接地电极浸没于海水布置。

2.根据权利要求1所述的一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统，其特征在于，所述馈电接地电极的数量设置为若干根，所述馈电接地电极均匀布置于竖井中。

3.根据权利要求1所述的一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统，其特征在于，所述馈电接地电极采用高硅铬铁电极。

4.根据权利要求1所述的一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统，其特征在于，所述光缆复合导体包括光纤套管以及与之共轴布置的外护套，所述光纤套管与所述外护套之间依次设置为第一钢丝铠装层、铜导体层、绝缘层以及第二钢丝铠装层。

5.根据权利要求1所述的一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统，其特征在于，所述近端设备设置为高压直流电源，所述高压直流电源的输入端为三相交流电，所述高压直流电源的输出端为高压直流电，所述高压直流电源包括至少两路并联的交流转换电路，所述交流转换电路包括整流器、逆变器、升压逆变单元，三相交流电作为高压直流电源的输入端先经由整流器整流为直流电，再通过所述逆变器逆变为高频交流电，最后经由升压逆变单元转换为高压直流电输出给所述远端设备。

6.根据权利要求1所述的一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统，其特征在于，所述远端设备采用高压直流变换设备，所述远端设备通过全桥式逆变器将自所述近端设备的6KV直流电逆变为高压交流电，经过降压整流为直流电，经过多级变换后输出40-60V直流电并向所述用户设备提供稳定电压。

7.根据权利要求1所述的一种利用既有海底光缆复合导体为岛礁供电的输变电系统，其特征在于，所述近端设备和所述远端设备均采用密闭机箱，所述密闭机箱内设有功率元器件、控制电路以及用于为所述功率元器件、控制电路散热的水冷组件，所述水冷组件包括冷却器、循环水泵以及散热器，所述冷却器、所述循环水泵均与所述功率元器件、所述控制电路电性连接，所述散热器固设于所述密闭机箱内部。

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