CN220086788U - 一种带风光互补控制电源的预装式变电站 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种带风光互补控制电源的预装式变电站，包括设置在变电站内的所用变、直流屏和蓄电池组，所用变的输入端与高压电源电性连接，所用变的输出端与直流屏的输入端电性连接，直流屏选择性的与交流负载、直流负载或者蓄电池电性连接；还包括安装在预装式变电站的顶部的风光互补发电模块；与风光互补发电模块和直流屏通信连接的风光互补控制模块，风光互补控制模块还分别与风光互补发电模块和蓄电池组电性连接，并将风力发电或者光伏发电产生的电能送入蓄电池组中进行储存，并选择性的维持或者断开直流屏与蓄电池的连接，风光互补控制模块还根据环境变化，间歇的驱动风光互补发电模块正对阳光照射方向。

Description

一种带风光互补控制电源的预装式变电站

技术领域

本实用新型涉及预装式变电站设备技术领域，尤其涉及一种带风光互补控制电源的预装式变电站。

背景技术

随着低碳环保、可持续发展的理念的广泛传播，人们对于清洁能源的开发与利用越来越重视，人们已不断加大对清洁能源的开发和利用。预装式配电站是在工厂内进行预组装的成套供电设备，用于取代传统土建方式的变电站，实现变电或者配电功能。目前，预装式变电站的控制电源采用传统的所用变直接供电或者所用变通过直流屏供电，预装式变电站对新能源的使用效率仍然偏低，如何提高预装式变电站新能源的使用效率也成了目前继续解决的问题。

风能、太阳能虽然是清洁能源，但是容易受到季节更替和天气变化的影响，单独的风能或者太阳能供电均存在供能不太稳定的缺陷。但是风能和太阳能具有天然的互补优势，白天或者夏季日照强烈，夜间或者秋冬季节风大。因此采用风光互补的控制电源能够具有比较稳定的系统输出，具有较高的稳定性和可靠性，实现预装式变电站的通信、控制以及照明用电的直流供电需求，能够降低对电网能源的需求。CN202392834U的中国专利公开了一种追踪型的风光互补发电装置，提供了一种具有追踪功能的光伏板以及风机，可以将太阳能或者风能转变为直流电，供给5G基站、北斗卫星或者气象监测站连续使用。但是该方案仅提供了光伏预装式变电站的机械结构部分，但是不涉及电气控制部分以及与预装式变电站的功能的调度与匹配内容。因此提供一种结合了风光互补控制电源的预装式变电站，对于提高清洁能源的利用率，降低直流屏持续使用市电的能源开销，是很有必要的。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出了一种辅助利用带风光互补控制电源、降低市电持续使用的能源开销的预装式变电站。

本实用新型的技术方案是这样实现的：本实用新型提供了一种带风光互补控制电源的预装式变电站,包括设置在变电站内的所用变、直流屏和蓄电池组，所用变的输入端与高压电源电性连接，所用变的输出端与直流屏的输入端电性连接，直流屏选择性的与交流负载、直流负载或者蓄电池组电性连接；还包括：

风光互补发电模块，安装在预装式变电站的顶部，用于风力发电或者光伏发电；

风光互补控制模块，与直流屏通信连接；所述风光互补控制模块还分别与风光互补发电模块和蓄电池组电性连接，并将风力发电或者光伏发电产生的电能送入蓄电池组中进行储存，并选择性的维持或者断开直流屏与蓄电池的连接；

其中，风光互补控制模块还间歇的驱动风光互补发电模块正对阳光照射方向。

在以上技术方案的基础上，优选的，所述风光互补发电模块包括至少一个光伏发电单元和至少一个风力发电机；所述至少一个光伏发电单元包括旋转底座、驱动电机、支撑架、光伏板和电动伸缩机构，其中旋转底座设置在变电站远离地面的端面上，并与变电站转动连接，旋转底座远离变电站的一侧设置有活动端，旋转底座径向方向设置有驱动电机，驱动电机的输出轴与旋转底座的活动端啮合；活动端上间隔的设置有支撑架和电动伸缩机构，支撑架的一端和电动伸缩机构的一端分别与活动端的不同位置连接，支撑架的另一端和电动伸缩机构的另一端朝着远离旋转底座的方向向外伸出，并与光伏板的不同位置铰连接；驱动电机、电动伸缩机构、光伏板的输出端和至少一个风力发电机的输出端分别与风光互补控制模块电性连接。

优选的，所述风光互补控制模块包括第一电能输入端、第二电能输入端和电能输出端；所述直流屏与蓄电池第一开关Q2一端的触点电性连接，蓄电池第一开关Q2另一端的触点分别与蓄电池组的端子和蓄电池第二开关Q3一端的端子电性连接，蓄电池第二开关Q3另一端与所述风光互补控制模块的电能输出端电性连接；所述风光互补控制模块的第一电能输入端与光伏板输入开关Q4的一端电性连接，光伏板输入开关Q4的另一端与至少一个光伏发电单元的光伏板的输出端电性连接；所述风光互补控制模块的第二电能输入端与风机电源输入开关Q5的一端电性连接，风机电源输入开关Q5的另一端与至少一个风力发电机的输出端电性连接；所述蓄电池第一开关Q2、蓄电池第二开关Q3、光伏板输入开关Q4或者风机电源输入开关Q5选择性的电性连通。

优选的，所述风光互补控制模块还包括PLC、若干光照变送器、风速仪和若干继电器K；所述PLC具有若干输入触点、输出触点和通信接口；若干光照变送器设置在至少一个光伏板的不同的顶点处；风速仪设置在变电站原地地面的一端，PLC的通信接口与若干光照变送器和风速仪通信连接；

至少一个光伏发电单元的驱动电机或者旋转底座的活动端上间隔设置有第一位置传感器；电动伸缩机构的伸缩端设置有第二位置传感器；所述PLC的输入触点与第一位置传感器的输出端、第二位置传感器的输出端、蓄电池第一开关Q2、蓄电池第二开关Q3、光伏板输入开关Q4和风机电源输入开关Q5电性连接，用于获取第一位置传感器与第二位置传感器的输出信号以及蓄电池第一开关Q2、蓄电池第二开关Q3、光伏板输入开关Q4和风机电源输入开关Q5的工作状态；所述PLC的输出触点分别与若干继电器K的线圈的一端电性连接，若干继电器的线圈的另一端与DC0V电性连接，若干继电器K的线圈两端均反向并联有续流二极管，PLC的输出触点向若干继电器K的线圈上电，驱动蓄电池第一开关Q2、蓄电池第二开关Q3、光伏板输入开关Q4和风机电源输入开关Q5分闸或者合闸，以及使驱动电机与电动伸缩机构动作或者复位。

优选的，所述直流屏包括交流输出端，交流输出端分别与第一交流输出开关Q6的一端、第二交流输出开关Q7的一端电性连接，第一交流输出开关Q6的另一端与PLC的交流输入端电性连接；第二交流输出开关Q7的另一端与整流器T1的输入端电性连接，整流器T1的输出端分别与浪涌保护器DS1、PLC输入电源开关Q8、PLC输出电源开关Q9、电动伸缩机构电源开关Q10和备用电源开关Q11电性连接，整流器T1分别为PLC输入电源、PLC输出电源、电动伸缩机构或者备用电源供电。

进一步优选的所述直流屏的交流输出端还与至少一个光伏发电单元的驱动电机电性连接；所述驱动电机为单相电机。

进一步优选的，所述第一位置传感器为距离传感器或者绝对值编码器，第二位置传感器为距离传感器；

进一步优选的，所述若干光照变送器为德明电子科技公司的光照度传感器；风速仪为山东仁科的RS-FXJT-N01风向变送器。

本实用新型提供的一种带风光互补控制电源的预装式变电站，相对于现有技术，具有以下有益效果：

(1)通过在常规的预装式变电站的顶部适应性的设置风光互补发电模块，并配合风光互补控制模块，充分利用清洁能源为蓄电池组充电，减少市电为直流屏供能的占比的同时保证箱变内部用电设备的稳定性；

(2)风光互补控制模块采用逐日策略，充分考虑环境因素影响，间歇的启动和暂停至少一个光伏发电单元，追踪最大光照强度的方向，实现节能的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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为本实用新型一种带风光互补控制电源的预装式变电站的结构框图；

图2为本实用新型一种带风光互补控制电源的预装式变电站的部分剖面前视图；

图3为本实用新型一种带风光互补控制电源的预装式变电站的另一种结构的前视图；

图4为本实用新型一种带风光互补控制电源的预装式变电站的风光互补控制模块的部分控制框图；

图5为本实用新型一种带风光互补控制电源的预装式变电站的风光互补控制模块与风光互补发电模块、直流屏和蓄电池组的接线图；

图6为本实用新型一种带风光互补控制电源的预装式变电站的直流屏的输出部分接线图；

图7为本实用新型一种带风光互补控制电源的预装式变电站的直流屏与驱动电机的接线图；

图8为本实用新型一种带风光互补控制电源的预装式变电站的PLC的输入触点的接线图；

图9为本实用新型一种带风光互补控制电源的预装式变电站的PLC的部分输入触点的接线图；

图10为本实用新型一种带风光互补控制电源的预装式变电站的PLC的另一部分输入触点的接线图；

图11为本实用新型一种带风光互补控制电源的预装式变电站的PLC与光照变送器、风速仪和直流屏的通信状态示意图。

附图标记：100、风光互补发电模块；200、风光互补控制模块；101、光伏发电单元；102、风力发电机；1011、旋转底座；1012、驱动电机；1013、支撑架；1014、光伏板；1015、电动伸缩机构；21、第一电能输入端；22、第二电能输入端；23、电能输出端；201、光照变送器；202、风速仪。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施方式，对本实用新型实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式仅仅是本实用新型一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本实用新型中的实施方式，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方式，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图4所示，本实用新型提供了一种带风光互补控制电源的预装式变电站,包括设置在变电站内的所用变、直流屏、蓄电池组、风光互补发电模块100和风光互补控制模块200。其中，所用变的输入端与高压电源电性连接，所用变的输出端与直流屏的输入端电性连接，用于向直流屏提供市电交流信号；直流屏选择性的与交流负载、直流负载或者蓄电池电性连接，为变电站内的照明、通信空调等直流或者交流负载提供电能。

风光互补发电模块100安装在预装式变电站的顶部，用于风力发电或者光伏发电。白天日照强，可以以光伏发电为主，夜间没有日照，但是风力较大，则主要以风力发电为主，形成互补关系；当然，光伏发电和风力发电也可以在白天同时进行。

风光互补控制模块200与直流屏通信连接；风光互补控制模块200还分别与风光互补发电模块和蓄电池组电性连接，并将风力发电或者光伏发电产生的电能送入蓄电池组中进行储存，并选择性的维持或者断开直流屏与蓄电池组的连接。风光互补控制模块200根据直流屏的挂接负载的功率需求，以及蓄电池组当前剩余容量，选择性的向蓄电池组进行充电，由蓄电池组单独为直流屏供电，降低直流屏持续使用市电的能量开销。

其中，风光互补控制模块200还间歇的驱动风光互补发电模块100正对阳光照射方向。只有正对阳光照射方向，才具有更大的光伏发电效率，进一步提高蓄电池组单独为直流屏供能的占比。

如图2和3所示，风光互补发电模块100包括至少一个光伏发电单元101和至少一个风力发电机102；所述至少一个光伏发电单元101包括旋转底座1011、驱动电机1012、支撑架1013、光伏板1014和电动伸缩机构1015，其中旋转底座1011设置在变电站远离地面的端面上，并与变电站转动连接，旋转底座1011远离变电站的一侧设置有活动端，旋转底座1011径向方向设置有驱动电机1012，驱动电机1012的输出轴与旋转底座1011的活动端啮合；活动端上间隔的设置有支撑架1013和电动伸缩机构1015，支撑架1013的一端和电动伸缩机构1015的一端分别与活动端的不同位置连接，支撑架1013的另一端和电动伸缩机构1015的另一端朝着远离旋转底座1011的方向向外伸出，并与光伏板1014的不同位置铰连接；驱动电机1012、电动伸缩机构1015、光伏板1014的输出端和至少一个风力发电机102的输出端分别与风光互补控制模块200电性连接。驱动电机1012可以采用伺服电机或者步进电机。电动伸缩机构1015可以采用电动推杆。风力发电机102在条件允许的情况下可持续工作，光伏发电单元101仅在白天光照条件较好的情况下工作。

变电站常见的结构有锥形屋面或者平面屋面。如采用锥形屋面可采用图2所示的结构，即至少一个光伏发电单元101初始位置靠近锥形屋面的表面设置，锥形屋面整体作为旋转底座1011，在驱动电机1012的驱动下，可相对于锥形屋面的中心轴线做回转运动，这种结构下，光伏板1014的一端与支撑架1013的一端铰连接，光伏板1014的另一端与电动伸缩机构1015的伸缩端铰连接，电动伸缩机构1015的伸缩端带动光伏板1014相对于锥形屋面翻转一定角度，以便光伏板1014正对阳光照射方向。如采用平面屋面，可采用如图3所示的结构，即初始状态的光伏板1014为水平状态，通过驱动电机1012驱动旋转底座1011的活动端旋转，支撑架1013远离屋面的一端与光伏板1014的中心处或者边缘棱线的中点铰连接，由电动伸缩机构1015的伸缩端伸出或者缩回调整光伏板1014的姿态，同样能够实现正对阳光照射方向的效果。

如图4和图5所示，为了将风光互补发电模块100光伏发电和风力发电产生的电能导入蓄电池组中，风光互补控制模块200具有对应的输入输出接口，即图示的风光互补控制模块200设置了第一电能输入端21、第二电能输入端22和电能输出端23；直流屏与蓄电池第一开关Q2一端的触点电性连接，蓄电池第一开关Q2另一端的触点分别与蓄电池组的端子和蓄电池第二开关Q3一端的端子电性连接，蓄电池第二开关Q3另一端与所述风光互补控制模块200的电能输出端23电性连接；风光互补控制模块200的第一电能输入端21与光伏板输入开关Q4的一端电性连接，光伏板输入开关Q4的另一端与至少一个光伏发电单元101的光伏板1014的输出端电性连接；风光互补控制模块200的第二电能输入端22与风机电源输入开关Q5的一端电性连接，风机电源输入开关Q5的另一端与至少一个风力发电机102的输出端电性连接；蓄电池第一开关Q2、蓄电池第二开关Q3、光伏板输入开关Q4或者风机电源输入开关Q5选择性的电性连通。

通常蓄电池组的电压与风光互补发电模块100的光伏发电和风力发电输出的电压之间需要进行整流或者DC/DC变换后才能使用，故可在风光互补控制模块200中配置整流模块AC/DC和DC/DC模块。当蓄电池组的容量低时，则断开蓄电池组与直流屏之间的蓄电池第一开关Q2，保持蓄电池第二开关Q3、光伏板输入开关Q4与风机电源输入开关Q5的合闸状态，至少一个光伏发电单元101发电产生的电能经光伏板输入开关Q4送入第一电能输入端21，经过风光互补控制模块200内置的DC/DC变换模块降压后供蓄电池组充电使用。此时直流屏使用市电，即在切断蓄电池第一开关Q2前，要维持市电开关Q1的合闸状态。至少一个风力发电机102发电产生的电能经整流模块和DC/DC变换处理后，供蓄电池组充电使用。整流模块为三相桥式整流电路，DC/DC变换可以采用常规DC/DC降压芯片实现，均属于公知常识，在此不再赘述。

如图1、图5和图6所示，为了提供变电站内交流负载或者直流负载的用电需求，直流屏包括交流输出端，交流输出端分别与第一交流输出开关Q6的一端、第二交流输出开关Q7的一端电性连接，第一交流输出开关Q6的另一端与PLC的交流输入端电性连接；第二交流输出开关Q7的另一端与整流器T1的输入端电性连接，整流器T1的输出端分别与浪涌保护器DS1、PLC输入电源开关Q8、PLC输出电源开关Q9、电动伸缩机构电源开关Q10和备用电源开关Q11电性连接，整流器T1分别为PLC输入电源、PLC输出电源、电动伸缩机构1015或者备用电源供电。第一交流输出开关Q6合闸后用于向PLC提供220V50Hz交流输入信号。第二交流输出开关Q7合闸后的交流信号经过整流器T1处理后变为24VDC信号，进一步经过PLC输入电源开关Q8、PLC输出电源开关Q9、电动伸缩机构电源开关Q10和备用电源开关Q11的动作分别作为PLC输入电源、PLC输出电源、电动伸缩机构电源和备用电源。

如图7所示，直流屏的交流输出端还与至少一个光伏发电单元101的驱动电机1012电性连接；方案中的驱动电机1012为单相电机。单相电机的相线和零线分别与直流屏的交流输出端对应电性连接。

如图3、图4、图5、图8、图9、图10和图11所示，风光互补控制模块200还包括PLC、若干光照变送器201、风速仪202和若干继电器K；所述PLC具有若干输入触点、输出触点和通信接口；若干光照变送器201设置在至少一个光伏板1014的不同的顶点处；风速仪202设置在变电站原地地面的一端，PLC的通信接口与若干光照变送器201和风速仪202通信连接。光照变送器201对称的设置在至少一个光伏板1014的不同的顶点处，获取光伏板不同位置的光照强度信号；风速仪202设置在至少一个风力发电机102附近的变电站屋面边缘，用于获取户外风速信号。图11展示的是光照变送器、风速仪与直流屏与风光互补控制模块200的PLC进行通信的结构示意图，其中若干光照变送器201可以选用德明电子科技公司的光照度传感器；风速仪202可以选用山东仁科的RS-FXJT-N01风向变送器。光照变送器201和风速仪202都是支持RS485输出的设备，均能挂接在PLC外接的485通信模块的总线端口上。

至少一个光伏发电单元101的驱动电机1012或者旋转底座的活动端上间隔设置有第一位置传感器；电动伸缩机构1015的伸缩端设置有第二位置传感器；PLC的输入触点与第一位置传感器的输出端、第二位置传感器的输出端、蓄电池第一开关Q2、蓄电池第二开关Q3、光伏板输入开关Q4和风机电源输入开关Q5电性连接，用于获取第一位置传感器与第二位置传感器的输出信号以及蓄电池第一开关Q2、蓄电池第二开关Q3、光伏板输入开关Q4和风机电源输入开关Q5的工作状态；所述PLC的输出触点分别与若干继电器K的线圈的一端电性连接，若干继电器的线圈的另一端与DC0V电性连接，若干继电器K的线圈两端均反向并联有续流二极管，PLC的输出触点向若干继电器K的线圈上电，驱动蓄电池第一开关Q2、蓄电池第二开关Q3、光伏板输入开关Q4和风机电源输入开关Q5分闸或者合闸，以及使驱动电机1012与电动伸缩机构1015动作或者复位。PLC的各输入触点接收电动伸缩机构1015的伸缩端的当前位置反馈信号、驱动电机1012的转轴/旋转底座的活动端的位置反馈信号，以及市电开关Q1、蓄电池第一开关Q2、蓄电池第二开关Q3、光伏板输入开关Q4和风机电源输入开关Q5的状态信号，各开关的状态信号可以用高低电平表示；位置反馈信号可以是发送到PLC的输入触点的0-10V范围内的模拟信号。在本方案中，第一位置传感器可以选择距离传感器或者绝对值编码器，第二位置传感器可以选择距离传感器。各续流二极管可以吸收对应的继电器K突然关断时的反向尖峰电压，保护电路的其他部分。

如图9和图10所示，PLC的输出触点分别与若干继电器K的线圈电性连接。不同标号的继电器K具有不同的功能，为了实现跟随太阳光的功能，驱动电机需要有正转与反转的切换，电动伸缩机构需要有伸出或者缩回的动作，以图7为例，左侧的一个驱动电机的驱动线圈的两端分别与继电器K0的触点和继电器K1的触点电性连接，当PLC的输出触点OUT0对继电器K0的线圈输出高电平或者脉冲信号时，驱动电机1012正转或者顺时针转动，当停止对继电器K0的线圈上电时，继电器K0的触点断开，驱动电机1012停止转动；当PLC的输出触点OUT1对继电器K1的线圈输出高电平或者脉冲信号时，驱动电机1012反转或者逆时针转动，当停止对继电器K1的线圈上电时，继电器K1的触点断开，驱动电机1012停止转动。伺服电机的转速通常是固定的，而步进电机的角位移与脉冲个数是线性关系，因此PLC的输出触点的输出时间或者输出脉冲信号的个数决定了驱动电机1012旋转圈数或者角位移，根据驱动电机与旋转底座之间的传动比，即可获知对应的至少一个光伏板1014相对于旋转底座的中心轴的角位移。同理，电动伸缩机构伸出或者缩回的距离也与其对应的PLC的输出触点OUT4、OUT5、OUT6和OUT7相对应的继电器K4、K5、K6和K7的上电时间成正比。通过PLC输入触点IN0、IN1、IN2和IN3获取不同的电动伸缩机构是否伸缩以及伸缩到位的反馈信号，以及PLC输入触点IN4、IN5、IN6和IN7获取光伏板是否转动以及转动到特定位置的反馈信号，形成闭环的动作-反馈。

另外，本实用新型一种带风光互补控制电源的预装式变电站的使用方法，具体包括如下步骤：

S1：布置上述的一种带风光互补控制电源的预装式变电站；风光互补控制模块200自带AC/DC和DC/DC转换功能，用于将风光互补发电模块100的至少一个光伏发电单元101输出的直流电降压后供蓄电池组充电使用，或者将至少一个风力发电机102输出的交流电进行整流与降压后供蓄电池组充电使用；预装式变电站内部自带有所用变、直流屏和蓄电池组，所用变将输入的高压电源整流后供直流屏使用，直流屏还使用蓄电池组的直流电源，为变电站内的直流负载供能，直流屏还将直流电源逆变升压至220VAC 50HZ供变电站内的交流负载使用；蓄电池组的电能由直流屏或者风光互补控制模块200的电能输出端23提供；

S2：预设风光互补发电模块100的至少一个光伏发电单元101的初始位置，由若干光照变送器21间歇的获取光照强度，由风速仪202获取当前环境的风速，当前光照强度和风速信号通过通信端口发送至风光互补控制模块200的PLC中；PLC还实时获取蓄电池组的输出电压以及当前直流屏挂载的交流负载与直流负载的功率需求；当蓄电池组的输出电压对应的SOC容量不超过50％时，维持蓄电池第二开关Q3、光伏板输入开关Q4和风机电源输入开关Q5的合闸状态，风光互补控制模块200向蓄电池组充电，并断开蓄电池第一开关Q2，由所用变向直流屏供电，待蓄电池组充满后，对蓄电池第一开关Q2合闸，选择性的将光伏板输入开关Q4或者风机电源输入开关Q5分闸；

S3：当启动风光互补发电模块100的至少一个光伏发电单元101时，风光互补控制模块200采用逐日策略，根据若干光照变送器201获取光照强度来调整至少一个光伏发电单元101的当前姿态，使得光伏发电单元的光伏板1014正对阳光照射方向；至少一个光伏发电单元101上的第一位置传感器与第二位置传感器向风光互补控制模块200的PLC的输入触点反馈至少一个光伏发电单元101相对于初始姿态的旋转角度或者偏移量；当风速超过第一风速阈值时，至少一个光伏发电单元101恢复到初始位置并断开光伏板输入开关Q4，直到风速低于第一风速阈值并维持T1时间后，再次导通光伏板输入开关Q4使风光互补控制模块200的第一电能输入端21与至少一个光伏发电单元101连通，并调整至少一个光伏发电单元101，使光伏板1014正对阳光照射方向；当风速低于第二风速阈值，断开风机电源输入开关Q5，使至少一个风力发电机102停止输出，直到风速超过第二风速阈值并维持T2时间后，再次导通风机电源输入开关Q5，至少一个风力发电机102与风光互补控制模块200的第二电能输入端22连通。此处的第一风速阈值可设定为36.0m/s，第二风速阈值设定为4.0m/s；T1时间为10-20min，T2时间为10-20min。

上述风光互补控制模块200采用逐日策略，具体是包括如下内容：

初始状态：光伏发电单元的光伏板1014设定了初始状态及驱动电机1012与电动伸缩机构1015的初始位置，作为每日的启动位置，并设定每日的工作起始时间和工作结束时间。由图2和图3可知，初始状态下的光伏板1014迎风面积较小，且不易受强风破坏。

自启动和休眠状态：至少一个光照变送器201检测到光照强度未达到光伏板1014发电所需的临界光照强度且持续超过1min，则至少一个光伏发电单元101处于第一休眠状态；至少一个光照变送器201检测到光照强度达到光伏板1014发电所需的临界光照强度且持续超过1min，则至少一个光伏发电单元101处于自启动状态，此时PLC的通信接口接收各光照变送器201发送的光照强度，通过PLC使驱动电机1012正转或者反转，并使电动伸缩机构1015伸出或者缩回，使得至少一个光伏发电单元101上的各光照变送器201检测到光照强度的偏差在容许的范围内，则认为至少一个光伏发电单元101的光伏板1014正对太阳光的照射方向，实现当前的逐日过程，并由设置在驱动电机1012的旋转轴上的第一位置传感器或者设置在电动伸缩机构1015的伸缩端上的第二位置传感器输出相对于初始位置的偏移量，形成逐日过程的历史数据。

此处提到至少一个光伏发电单元101进入自启动状态后，在光伏板的可调节范围内通过调节驱动电机1012与电动伸缩机构1015，寻找一个光照变送器201输出最大光照强度的位置，然后进一步调节驱动电机1012与电动伸缩机构1015，使同一边线上的两个相邻的光照变送器201输出最大光照强度，然后继续调节驱动电机1012或者电动伸缩机构1015，使光伏板1014四个顶点处的光照变送器201输出的光照强度信号偏差不超过2％-5％，则认为当前光伏板1014处于正对阳光照射方向。当建立逐日过程的历史数据后，从初始状态或者复位状态可以参照历史数据进行粗调，然后再根据各光照变送器201输出最大光照强度的信号，由PLC带动驱动电机1012与电动伸缩机构1015微调，缩短逐日过程的调节时间，更好的维持光伏发电的峰值功率输出状态。

间歇唤醒状态：当风光互补控制模块200完成至少一个光伏发电单元101的当前逐日过程后，会进入第二休眠状态，并进行倒计时，倒计时结束后，结束第二休眠状态，根据至少一个光照变送器201检测到当前光照强度，判断是进入第一休眠状态还是自启动状态；第二休眠状态的持续时间大于第一休眠状态的持续时间。可令第一休眠状态为1-3min，第二休眠状态持续时间4-10min。

复位状态：当风光互补控制模块200达到设定的工作结束时间后，或者PLC检测到风速超过第一风速阈值，至少一个光伏发电单元101会回复到初始位置，并停止逐日的过程。另外，如果蓄电池组的电量充满，为防止过充损害蓄电池组，在直流屏用电负荷较小，且蓄电池组能够满足连续用电的功率需求时，至少一个光伏发电单元101与至少一个风力发电机102均停止工作，此时断开光伏板输入开关Q4和风机电源输入开关Q5。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施方式而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种带风光互补控制电源的预装式变电站,包括设置在变电站内的所用变、直流屏和蓄电池组，所用变的输入端与高压电源电性连接，所用变的输出端与直流屏的输入端电性连接，直流屏选择性的与交流负载、直流负载或者蓄电池电性连接；其特征在于，还包括：

风光互补发电模块(100)，安装在预装式变电站的顶部，用于风力发电或者光伏发电；

风光互补控制模块(200)，与直流屏通信连接；所述风光互补控制模块(200)还分别与风光互补发电模块和蓄电池组电性连接，并将风力发电或者光伏发电产生的电能送入蓄电池组中进行储存，并选择性的维持或者断开直流屏与蓄电池组的连接；

其中，风光互补控制模块(200)还间歇的驱动风光互补发电模块正对阳光照射方向。

2.根据权利要求1所述的一种带风光互补控制电源的预装式变电站，其特征在于，所述风光互补发电模块(100)包括至少一个光伏发电单元(101)和至少一个风力发电机(102)；所述至少一个光伏发电单元(101)包括旋转底座(1011)、驱动电机(1012)、支撑架(1013)、光伏板(1014)和电动伸缩机构(1015)，其中旋转底座(1011)设置在变电站远离地面的端面上，并与变电站转动连接，旋转底座(1011)远离变电站的一侧设置有活动端，旋转底座(1011)径向方向设置有驱动电机(1012)，驱动电机(1012)的输出轴与旋转底座(1011)的活动端啮合；活动端上间隔的设置有支撑架(1013)和电动伸缩机构(1015)，支撑架(1013)的一端和电动伸缩机构(1015)的一端分别与活动端的不同位置连接，支撑架(1013)的另一端和电动伸缩机构(1015)的另一端朝着远离旋转底座(1011)的方向向外伸出，并与光伏板(1014)的不同位置铰连接；驱动电机(1012)、电动伸缩机构(1015)、光伏板(1014)的输出端和至少一个风力发电机(102)的输出端分别与风光互补控制模块(200)电性连接。

3.根据权利要求2所述的一种带风光互补控制电源的预装式变电站，其特征在于，所述风光互补控制模块(200)包括第一电能输入端(21)、第二电能输入端(22)和电能输出端(23)；所述直流屏与蓄电池第一开关Q2一端的触点电性连接，蓄电池第一开关Q2另一端的触点分别与蓄电池组的端子和蓄电池第二开关Q3一端的端子电性连接，蓄电池第二开关Q3另一端与所述风光互补控制模块(200)的电能输出端(23)电性连接；所述风光互补控制模块(200)的第一电能输入端(21)与光伏板输入开关Q4的一端电性连接，光伏板输入开关Q4的另一端与至少一个光伏发电单元(101)的光伏板(1014)的输出端电性连接；所述风光互补控制模块(200)的第二电能输入端(22)与风机电源输入开关Q5的一端电性连接，风机电源输入开关Q5的另一端与至少一个风力发电机(102)的输出端电性连接；所述蓄电池第一开关Q2、蓄电池第二开关Q3、光伏板输入开关Q4或者风机电源输入开关Q5选择性的电性连通。

4.根据权利要求3所述的一种带风光互补控制电源的预装式变电站，其特征在于，所述风光互补控制模块(200)还包括PLC、若干光照变送器(201)、风速仪(202)和若干继电器K；所述PLC具有若干输入触点、输出触点和通信接口；若干光照变送器(201)设置在至少一个光伏板(1014)的不同的顶点处；风速仪(202)设置在变电站原地地面的一端，PLC的通信接口与若干光照变送器(201)和风速仪(202)通信连接；

至少一个光伏发电单元(101)的驱动电机(1012)或者旋转底座的活动端上间隔设置有第一位置传感器；电动伸缩机构(1015)的伸缩端设置有第二位置传感器；所述PLC的输入触点与第一位置传感器的输出端、第二位置传感器的输出端、蓄电池第一开关Q2、蓄电池第二开关Q3、光伏板输入开关Q4和风机电源输入开关Q5电性连接，用于获取第一位置传感器与第二位置传感器的输出信号以及蓄电池第一开关Q2、蓄电池第二开关Q3、光伏板输入开关Q4和风机电源输入开关Q5的工作状态；所述PLC的输出触点分别与若干继电器K的线圈的一端电性连接，若干继电器的线圈的另一端与DC0V电性连接，若干继电器K的线圈两端均反向并联有续流二极管，PLC的输出触点向若干继电器K的线圈上电，驱动蓄电池第一开关Q2、蓄电池第二开关Q3、光伏板输入开关Q4和风机电源输入开关Q5分闸或者合闸，以及使驱动电机(1012)与电动伸缩机构(1015)动作或者复位。

5.根据权利要求4所述的一种带风光互补控制电源的预装式变电站，其特征在于，所述直流屏包括交流输出端，交流输出端分别与第一交流输出开关Q6的一端、第二交流输出开关Q7的一端电性连接，第一交流输出开关Q6的另一端与PLC的交流输入端电性连接；第二交流输出开关Q7的另一端与整流器T1的输入端电性连接，整流器T1的输出端分别与浪涌保护器DS1、PLC输入电源开关Q8、PLC输出电源开关Q9、电动伸缩机构电源开关Q10和备用电源开关Q11电性连接，整流器T1分别为PLC输入电源、PLC输出电源、电动伸缩机构(1015)或者备用电源供电。

6.根据权利要求5所述的一种带风光互补控制电源的预装式变电站，其特征在于，所述直流屏的交流输出端还与至少一个光伏发电单元(101)的驱动电机(1012)电性连接；所述驱动电机(1012)为单相电机。

7.根据权利要求4所述的一种带风光互补控制电源的预装式变电站，其特征在于，所述第一位置传感器为距离传感器或者绝对值编码器，第二位置传感器为距离传感器。

8.根据权利要求4所述的一种带风光互补控制电源的预装式变电站，其特征在于，若干光照变送器(201)为德明电子科技公司的光照度传感器；风速仪(202)为山东仁科的RS-FXJT-N01风向变送器。