基于光伏電源及納鎳電池的變電站直流電源系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于光伏電源及納鎳電池的變電站直流電源系統(tǒng),它包括用于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的太陽能發(fā)電裝置，所述太陽能發(fā)電裝置的電源輸出端在控制繼電器模塊的控制下接通48V直流母線；還包括納鎳蓄電池裝置，所述納鎳蓄電池裝置的電源端在控制繼電器模塊的控制下接通48V直流母線，同時220V交流市電經(jīng)過AC/DC變換器后、在控制繼電器模塊的控制下接通48V直流母線，所述48V直流母線通過DC/DC變換器變換為220V直流電驅(qū)動負(fù)載。本實用新型結(jié)構(gòu)以及對蓄電池的維護(hù)簡單，且利用太陽能作為充電和驅(qū)動能源，極大地節(jié)省了現(xiàn)有的電能。本實用新型適用于任意變電站的直流系統(tǒng)。
【專利說明】
基于光伏電源及納鎳電池的變電站直流電源系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于電力系統(tǒng)的變電站供電領(lǐng)域，涉及一種基于光伏電源及納鎳電池的變電站直流電源系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]在我國的變電站直流系統(tǒng)中，需要設(shè)置直流電源為變電站中的各種照明設(shè)備或其他設(shè)備進(jìn)行供電，目前，我國一般采用的是鉛酸蓄電池作為直流電源，其中，閥控式鉛酸蓄電池因為不需加水維護(hù)，也不需要調(diào)整電解液的密度而深受運行維護(hù)人員的歡迎，甚至很長一段時間以來，人們將其稱為“免維護(hù)”鉛酸蓄電池，因此，閥控式鉛酸蓄電池因具有維護(hù)簡單、價格便宜、性能相對穩(wěn)定的優(yōu)點而廣泛應(yīng)用在各個變電站的直流系統(tǒng)中。但是，鉛酸電池的“免維護(hù)”只是體現(xiàn)在不用定時的加水和電解液，但是并不能真正的做到免維護(hù)，由于鉛酸電池的記憶效應(yīng)，硫酸鉛有可能在極板上附著，且硫酸鉛有可能在電解液出現(xiàn)雜質(zhì)的時候在電池中結(jié)塊，鉛酸電池需要定時地進(jìn)行放電維護(hù)，而放電過程比較繁瑣并且耗時較長，所以鉛酸電池并不是真正的免維護(hù)。
[0003]同時，對于使用時間較長，容量嚴(yán)重不足的閥控式鉛酸蓄電池，在浮充狀態(tài)下時端電壓正常、溫度正常、無漏液，誤導(dǎo)運行維護(hù)人員以為電池平安無事，但在占用交流失電或意外低電壓下，作為備用電源的閥控式鉛酸蓄電池卻會短時間崩潰，對變電站的運行造成嚴(yán)重的影響。
[0004]此外，廢舊的鉛酸蓄電池如果處理不好，其中的重金屬和有毒廢液會嚴(yán)重污染環(huán)境。因此，變電站中急需一種新型的、真正免維護(hù)的、壽命長的、無毒的蓄電池來代替鉛酸電池。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題，是提供一種基于光伏電源及納鎳電池的變電站直流電源系統(tǒng)，不僅利用污染極小的納鎳電池，同時利用無污染的太陽能為蓄電池進(jìn)行充電，以及負(fù)載進(jìn)行供電，在外部太陽能不足的情況下，根據(jù)蓄電池的電能剩余量選擇市電或蓄電池驅(qū)動負(fù)載，不僅實現(xiàn)了節(jié)省電能、電池的免維護(hù)，同時延長了蓄電池的使用壽命。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采取的技術(shù)方案是:
[0007]—種基于光伏電源及納鎳電池的變電站直流電源系統(tǒng)，它包括用于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的太陽能發(fā)電裝置，所述太陽能發(fā)電裝置的電源輸出端在控制繼電器模塊的控制下接通48V直流母線;還包括納鎳蓄電池裝置，所述納鎳蓄電池裝置的電源端在控制繼電器模塊的控制下接通48V直流母線，同時220V交流市電經(jīng)過AC/DC變換器后、在控制繼電器模塊的控制下接通48V直流母線，所述48V直流母線通過DC/DC變換器變換為220V直流電驅(qū)動負(fù)載。
[0008]作為對本實用新型的限定:所述太陽能發(fā)電裝置包括多晶硅光伏板、光伏控制器，所述多晶硅光伏板的電壓輸出端連接光伏控制器，所述光伏控制器的電壓輸出端連接48V直流母線。
[0009]作為對本實用新型的進(jìn)一步限定:所述控制繼電器模塊包括用于檢測光伏控制器輸出電壓的過壓繼電器、當(dāng)過壓繼電器啟動而將光伏控制器輸出電壓接入48V直流母線的光伏接入繼電器、用于檢測納鎳蓄電池裝置的欠壓繼電器、當(dāng)欠壓繼電器啟動而將220V交流市電接入48V直流母線的市電接入繼電器，所述過壓繼電器連接光伏控制器的電壓輸出端，光伏接入繼電器的線圈通過過壓繼電器的常開觸點、欠壓繼電器的常閉觸點接入供電線路，光伏接入繼電器的常開觸點連接光伏控制器與48V直流母線之間的線路；
[0010]所述欠壓繼電器連接納鎳蓄電池的電壓輸出端，市電接入繼電器的線圈通過過壓繼電器的常開觸點、欠壓繼電器的常閉觸點接入供電線路，市電接入繼電器的常閉觸點接入220V交流市電與48V直流母線之間的線路。
[0011]作為對本實用新型的更進(jìn)一步限定:所述控制繼電器模塊還包括當(dāng)太陽能發(fā)電裝置具有電能時保持太陽能發(fā)電裝置接入48V直流母線的保持繼電器，所述保持繼電器的線圈與過壓繼電器的線圈、欠壓繼電器的線圈共同通過過壓繼電器的常開觸點、欠壓繼電器的常閉觸點接入供電線路，同時保持繼電器自身的常開觸點并接于過壓繼電器常開觸點的兩端。
[0012]由于采用了上述的技術(shù)方案，本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，所取得的技術(shù)進(jìn)步在于:
[0013](I)本實用新型選用新型的納鎳蓄電池作為蓄電池模塊，與現(xiàn)有技術(shù)的鉛酸蓄電池相比由于不含硫酸鉛電解液，因此不會出現(xiàn)電解液結(jié)塊的現(xiàn)象，進(jìn)而無需對蓄電池進(jìn)行放電操作，令蓄電池的維護(hù)更加簡單，使用壽命也相應(yīng)的更長；
[0014](2)本實用新型選擇性的采用太陽能發(fā)電裝置或者市電為納鎳蓄電池進(jìn)行充電，極大地節(jié)省了能源；
[0015](3)本實用新型采用DC/DC變換器作為納鎳蓄電池以及太陽能發(fā)電模塊電壓輸出的穩(wěn)壓裝置，為負(fù)載提供了更加穩(wěn)定的直流電壓，令負(fù)載工作更為穩(wěn)定；
[0016](4)本實用新型采用控制繼電器模塊實現(xiàn)太陽能發(fā)電裝置與220V交流市電自動切換為蓄電池裝置充電，或驅(qū)動負(fù)載，控制原理簡單，實現(xiàn)效果好；
[0017](5)本實用新型的控制繼電器模塊不僅包含有過壓繼電器、光伏接入繼電器、欠壓繼電器、市電接入繼電器，還設(shè)有保持繼電器，令本實用新型對太陽能發(fā)電裝置所發(fā)的電利用更加徹底，進(jìn)一步節(jié)省能源。
[0018]本實用新型結(jié)構(gòu)以及對蓄電池的維護(hù)簡單，且利用太陽能作為充電和驅(qū)動能源，極大地節(jié)省了現(xiàn)有的電能。
[0019]本實用新型適用于任意變電站的直流系統(tǒng)。
[0020]本實用新型下面將結(jié)合具體實施例作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
【附圖說明】

[0021]圖1為本實用新型實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本實用新型實施例中控制繼電器模塊的運行邏輯控圖。
[0023]圖中:1、太陽能發(fā)電裝置，1-1、多晶硅光伏板，1-2、光伏控制器，2、納鎳蓄電池裝置，3、AC/DC變換器，4、DC/DC變換器。
【具體實施方式】
[0024]實施例基于光伏電源及納鎳電池的變電站直流電源系統(tǒng)
[0025]本實施例提供了一種基于光伏電源及納鎳電池的變電站直流電源系統(tǒng)，如圖1所示，它包括:
[0026](I)太陽能發(fā)電裝置I，用于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能，所述太陽能發(fā)電裝置I的電源輸出端在控制繼電器模塊的控制下接通48V直流母線。本實施例中的太陽能發(fā)電裝置I如圖1所示，包括多晶硅光伏板1-1、光伏控制器1-2，其中多晶硅光伏板1-1采用現(xiàn)有技術(shù)中額定功率6.97kW、額定輸出電壓88V，直流48V額定輸出電流140A的多晶硅太陽能發(fā)電板，光伏控制器1-2則采用現(xiàn)有技術(shù)中控制輸出電壓不超過57V、額定輸出電流不超過140A的光伏可控制器即可，保證輸出電壓適用于鈉鎳電池充電電壓范圍。所述多晶硅光伏板1-1的電壓輸出端連接光伏控制器1-2，所述光伏控制器1-2的電壓輸出端連接48V直流母線。
[0027](2)納鎳蓄電池裝置2，所述納鎳蓄電池裝置2的電源端在控制繼電器模塊的控制下接通48V直流母線。本實施例中的納鎳蓄電池裝置2采用現(xiàn)有技術(shù)中的納鎳蓄電池即可。此外，220V交流市電經(jīng)過AC/DC變換器3后、在控制繼電器模塊的控制下接通48V直流母線，而由于光伏電源不穩(wěn)定，而且納鎳蓄電池裝置2放電時電壓會隨容量減少而降低，所以本實施例中設(shè)置有DC/DC變換器4，所述48V直流母線通過DC/DC變換器4變換為220V直流電驅(qū)動負(fù)載。而本實施例的DC/DC變換器采用現(xiàn)有技術(shù)中的直流DC/DC(48V/230V)轉(zhuǎn)換裝置升壓并輸出穩(wěn)定電壓，所述直流DC/DC轉(zhuǎn)換裝置4為48V轉(zhuǎn)換230V高頻開關(guān)電源，由四個模塊組成，輸入電壓范圍42V-60V，輸出電壓為220V-242V可調(diào)、穩(wěn)壓，額定電流20A。
[0028]由于上述的太陽能電池裝置1、納鎳蓄電池裝置2、220V交流市電均通過控制繼電器模塊進(jìn)行控制接入48V直流母線，因此本實施的控制繼電器模塊如圖1、圖2所示，包括:用于檢測光伏控制器1-2的輸出電壓的過壓繼電器J3、當(dāng)過壓繼電器J3啟動而將光伏控制器1-2輸出電壓接入48V直流母線的光伏接入繼電器J1、用于檢測納鎳蓄電池裝置2的欠壓繼電器J4、當(dāng)欠壓繼電器J4啟動而將220V交流市電接入48V直流母線的市電接入繼電器J2，所述過壓繼電器J3連接光伏控制器1-2的電壓輸出端，通過光伏控制器1-2的輸出電壓控制過壓繼電器J3的啟動與否，光伏接入繼電器Jl的線圈通過過壓繼電器J3的常開觸點K3、欠壓繼電器J4的常閉觸點K4接入供電線路，光伏接入繼電器Jl的常開觸點Kl連接光伏控制器與48V直流母線之間的線路;所述欠壓繼電器J4連接納鎳蓄電池裝置2的電壓輸出端，市電接入繼電器的線圈J2通過過壓繼電器J3的常開觸點K3、欠壓繼電器J4的常閉觸點K4接入供電線路，市電接入繼電器J2的常閉觸點K2接入220V交流市電與48V直流母線之間的線路。
[0029]為了完善本實施例，所述控制繼電器模塊還包括當(dāng)太陽能發(fā)電裝置I具有電能時保持太陽能發(fā)電裝置I接入48V直流母線的保持繼電器J5，所述保持繼電器J5的線圈與過壓繼電器J3的線圈、欠壓繼電器J4的線圈共同通過過壓繼電器J3的常開觸點K3、欠壓繼電器J4的常閉觸點K4接入供電線路，同時保持繼電器J5自身的常開觸點K5并接于過壓繼電器J3常開觸點K3的兩端。
[0030 ]本實施例通過控制繼電器模塊自動切換太陽能發(fā)電裝置I與2 20V交流市電電源，具體運行方式為:當(dāng)外界太陽能充足時，太陽能發(fā)電裝置I發(fā)電充足，且光伏控制器1-2輸出的電壓達(dá)到55V時，光伏控制器1-2會啟動過壓繼電器J3，令過壓繼電器J3通電，此時過壓繼電器J3的常開觸電K3會接通光伏接入繼電器J1、市電接入繼電器J2、保持繼電器J5的線圈，令光伏接入繼電器Jl、市電接入繼電器J2的線圈通電，通電后光伏接入繼電器Jl的常開觸點Kl閉合、市電接入繼電器J2的常閉觸點K2斷開，這樣就令通電的通電會令接觸器K2為常閉，此太陽能發(fā)電裝置I接入48V母線，不僅驅(qū)動負(fù)載，同時為納鎳蓄電池裝置2充電，而市電接入繼電器J2的常閉觸點則K2斷開市電高頻電源。
[0031]而光伏控制器1-2的輸出電壓小于55V，但是仍然能夠進(jìn)行發(fā)電時，首先過壓繼電器J3恢復(fù)未通電狀態(tài)，過壓繼電器J3的常開觸點K3恢復(fù)斷開狀態(tài)，但是由于過壓繼電器J3的常開觸點K3兩端并接有保持繼電器J5的常開觸點K5，因此光伏接入繼電器J1、市電接入繼電器J2的線圈仍然保持通電狀態(tài)，即太陽能發(fā)電裝置I仍然接入48V直流母線，但如果此時的電能不足以驅(qū)動負(fù)載的話，直接由納鎳蓄電池裝置2補充輸出電能即可。
[0032]而一旦納鎳蓄電池裝置2輸出電壓低于50V時，太陽能發(fā)電裝置I與納鎳蓄電池裝置2就無法提供足夠的電能驅(qū)動負(fù)載，此時納鎳蓄電池裝置2會啟動欠壓繼電器J4，欠壓繼電器J4的常閉觸點K4斷開，令光伏接入繼電器J1、市電接入繼電器J2、保持繼電器J5的線圈全部斷開通電，此時光伏接入繼電器Jl的常開觸點Kl恢復(fù)斷開，市電接入繼電器J2的常閉觸點K2恢復(fù)閉合，保持繼電器J5的常開觸點K5恢復(fù)斷開，即太陽能發(fā)電裝置I斷開與48V直流母線的連接，而220V交流市電通過AC/DC變換器3接入48V直流母線驅(qū)動負(fù)載，并為納鎳蓄電池裝置2進(jìn)行充電。
【主權(quán)項】
1.一種基于光伏電源及納鎳電池的變電站直流電源系統(tǒng)，其特征在于:它包括用于將太陽能轉(zhuǎn)換為電能的太陽能發(fā)電裝置，所述太陽能發(fā)電裝置的電源輸出端在控制繼電器模塊的控制下接通48V直流母線;還包括納鎳蓄電池裝置，所述納鎳蓄電池裝置的電源端在控制繼電器模塊的控制下接通48V直流母線，同時220V交流市電經(jīng)過AC/DC變換器后、在控制繼電器模塊的控制下接通48V直流母線，所述48V直流母線通過DC/DC變換器變換為220V直流電驅(qū)動負(fù)載。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于光伏電源及納鎳電池的變電站直流電源系統(tǒng)，其特征在于:所述太陽能發(fā)電裝置包括多晶硅光伏板、光伏控制器，所述多晶硅光伏板的電壓輸出端連接光伏控制器，所述光伏控制器的電壓輸出端連接48V直流母線。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于光伏電源及納鎳電池的變電站直流電源系統(tǒng)，其特征在于:所述控制繼電器模塊包括用于檢測光伏控制器輸出電壓的過壓繼電器、當(dāng)過壓繼電器啟動而將光伏控制器輸出電壓接入48V直流母線的光伏接入繼電器、用于檢測納鎳蓄電池裝置的欠壓繼電器、當(dāng)欠壓繼電器啟動而將220V交流市電接入48V直流母線的市電接入繼電器，所述過壓繼電器連接光伏控制器的電壓輸出端，光伏接入繼電器的線圈通過過壓繼電器的常開觸點、欠壓繼電器的常閉觸點接入供電線路，光伏接入繼電器的常開觸點連接光伏控制器與48V直流母線之間的線路； 所述欠壓繼電器連接納鎳蓄電池的電壓輸出端，市電接入繼電器的線圈通過過壓繼電器的常開觸點、欠壓繼電器的常閉觸點接入供電線路，市電接入繼電器的常閉觸點接入220V交流市電與48V直流母線之間的線路。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于光伏電源及納鎳電池的變電站直流電源系統(tǒng)，其特征在于:所述控制繼電器模塊還包括當(dāng)太陽能發(fā)電裝置具有電能時保持太陽能發(fā)電裝置接入48V直流母線的保持繼電器，所述保持繼電器的線圈與過壓繼電器的線圈、欠壓繼電器的線圈共同通過過壓繼電器的常開觸點、欠壓繼電器的常閉觸點接入供電線路，同時保持繼電器自身的常開觸點并接于過壓繼電器常開觸點的兩端。
【文檔編號】H02J7/35GK205693422SQ201620576447
【公開日】2016年11月16日
【申請日】2016年6月14日 公開號201620576447.8, CN 201620576447, CN 205693422 U, CN 205693422U, CN-U-205693422, CN201620576447, CN201620576447.8, CN205693422 U, CN205693422U
【發(fā)明人】王洪, 王建偉, 沈丙申, 張廣輝, 林雄武, 趙立成, 馬鑫晟, 蔡巍, 盧毅, 康占民, 李冬, 楊博
【申請人】國網(wǎng)冀北電力有限公司張家口供電公司, 國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)冀北電力有限公司電力科學(xué)研究院