專利名稱：高效節(jié)能供電方法及控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高效節(jié)能供電方法，同時還涉及實現(xiàn)該方法的供電控制系統(tǒng)，屬于電力供應(yīng)控制技術(shù)領(lǐng)域。特別適用于離網(wǎng)獨立運行的可再生能源發(fā)電供電系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
以可再生能源發(fā)電的獨立供電系統(tǒng)(例如中小型水力發(fā)電系統(tǒng))運行時，需要保持發(fā)電量和系統(tǒng)耗電量相互平衡——既不能承受超過額定發(fā)電量的負載，又希望將所發(fā)電力盡量使用。
以往，實現(xiàn)以上平衡控制的傳統(tǒng)方法是當用電功率大于發(fā)電功率時，按照實現(xiàn)劃分的優(yōu)先級別，關(guān)閉級別較低的線路(俗稱“拉閘”)，這種方法只能適用于功率較大的多路供電系統(tǒng)，其控制結(jié)果是局部停電，給用戶帶來不便。當用電功率小于發(fā)電功率時，一種解決思路是用充電蓄電的方法將多余電能儲存到電瓶中，但顯然只適用于小功率系統(tǒng)，并且電瓶的電輸出時，需要逆變成交流電才能使用，成本較高；另一種得到實際應(yīng)用的解決方法是借助假負載將多余電力消耗掉，以維持發(fā)電和用電的相互平衡。然而，這樣一來，無形中浪費了電能。
檢索發(fā)現(xiàn)，申請?zhí)枮镃N200310122794.0的中國專利公開了一種遠端變負載的自動穩(wěn)壓調(diào)節(jié)電源，包括電流反饋模塊、電壓反饋模塊、調(diào)節(jié)電源模塊，通過長距離動力電纜線與遠端可變負載的終端相連接，據(jù)介紹，該發(fā)明能匹配各種阻抗形式的負載，驅(qū)動功率大，可廣泛應(yīng)用到需要遠端可變負載穩(wěn)壓的各種場合。此外，申請?zhí)枮镃N01808025.1的專利申請公開了一種對連接到公共電力網(wǎng)絡(luò)的負載提供電壓支持的方法和系統(tǒng)，該方法可以在由故障或其它偶然事件造成的臨時的電壓下降期間，通過提升配電線上的電壓來提供電壓保護。如果電壓保護特性大于最大的電壓改進特性，用故障電流容量特性和最大電壓改進特性來確定以一個電感的形式將要加到配電網(wǎng)絡(luò)上的阻抗。這些專利申請技術(shù)并不適用于解決以上獨立供電系統(tǒng)運行時的發(fā)電量和耗電量平衡問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對以上現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種可以自動實現(xiàn)獨立供電系統(tǒng)發(fā)電功率與用電功率基本平衡的高效利用供電方法，該方法應(yīng)當成本經(jīng)濟，可以減少給用戶造成不便，同時避免能源浪費。此外，本發(fā)明還將給出采用該方法的供電系統(tǒng)，從而使其得以切實推廣應(yīng)用。
為了達到以上目的，本發(fā)明的高效節(jié)能供電方法包括以下步驟1)將供電系統(tǒng)中接供電線路的用電負載酌情分成主要負載和次要負載(例如充電器、取暖器、走廊燈等用電負載并非時時需要，暫時斷電對用戶的影響不大，可以歸入次要負載；而計算機、重要場所的照明等突然斷電將給用戶帶來不便的用電負載，應(yīng)歸為主要負載)；2)在次要用電負載的供電端接裝壓差控制元件；3)當系統(tǒng)中在線使用的總用電負載較小，總用電功率小于發(fā)電功率導(dǎo)致系統(tǒng)電壓上升時，壓差控制元件完全閉合，增大系統(tǒng)總用電負載，使用電功率與發(fā)電功率基本平衡；4)當系統(tǒng)中在線使用的總用電負載較大，總用電功率大于發(fā)電功率導(dǎo)致系統(tǒng)電壓下降時，壓差控制元件部分或完全斷開，減小系統(tǒng)總用電負載，使用電功率與發(fā)電功率基本平衡。
采用以上方法的高效節(jié)能供電控制系統(tǒng)包括供電線路和接供電線路的用電負載，所述用電負載中的次要負載的供電端接裝壓差控制元件。所述壓差控制元件當系統(tǒng)總用電功率小于發(fā)電功率導(dǎo)致系統(tǒng)電壓上升時，完全閉合；當系統(tǒng)總用電功率大于發(fā)電功率導(dǎo)致系統(tǒng)電壓下降時，部分或完全斷開。
顯然，本發(fā)明通過對用電負載的分類，并借助簡單的壓差控制元件，即可實現(xiàn)獨立供電系統(tǒng)發(fā)電功率與用電功率的自動平衡調(diào)節(jié)，其成本經(jīng)濟，并且只要分類合理，就不會給用戶帶來明顯不便，并且不會白白浪費電能，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步，可實施性強，易于推廣應(yīng)用。


下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
圖1為本發(fā)明實施例一的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明實施例二的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為本發(fā)明采用的壓差開關(guān)電路原理圖。
具體實施例方式
實施例一本實施例為利用水力發(fā)電的高效節(jié)能供電控制系統(tǒng)，如圖2所示，水流經(jīng)過緊急保護閥和流量調(diào)節(jié)閥后，驅(qū)動水輪機，電動發(fā)電機發(fā)電。發(fā)電機的電力經(jīng)控制器輸出。輸電線路引分成兩路，一路是需要保證正常供電的主要負載線路，其中并聯(lián)接有照明、電視音響、冰箱、炊事電器、電動工具等用電負載；另一路是起削峰填谷作用的次要負載線路，其中并聯(lián)接有熱水器、充電器、走廊燈、取暖器、備用電器、裝飾燈之類暫時斷電對用戶的影響不大的用電負載。在各次要用電負載的供電端接裝壓差開關(guān)。
壓差開關(guān)如圖3所示，由電源電路、采樣比較電路以及繼電器通斷電路構(gòu)成。其中的電源電路由變壓器變壓、橋式鎮(zhèn)流器整流、電容濾波、以及7812穩(wěn)壓芯片穩(wěn)壓回路構(gòu)成，用于向采樣比較電路提供比較電壓，向繼電器通斷電路提供電源；采樣比較電路由雙比較器K1、K1構(gòu)成，穩(wěn)壓回路的前端經(jīng)分壓電阻R1接雙比較器的正相輸入端，穩(wěn)壓回路的后端分別經(jīng)可調(diào)節(jié)電阻R4、R3接雙比較器的反向輸入端，雙比較器的輸出端分別接開關(guān)繼電器線圈J2和自保持繼電器線圈J1，兩繼電器常開觸點串接在用電負載的供電線路中。
電源經(jīng)過變壓、鎮(zhèn)流、濾波、穩(wěn)壓后成為12V直流電，作為比較器K1、K2和繼電器J1、J2的電源。而穩(wěn)壓回路前經(jīng)過變壓、鎮(zhèn)流、濾波后的15V左右直流電經(jīng)R1和R2分壓，成為K1、K2的比較電壓。
調(diào)整R4阻值，可使K2在交流電源210V時觸發(fā)J2閉合；調(diào)整R 3阻值，可使K1在交流電源230V時觸發(fā)J1閉合。
工作過程中當交流電源大于210V時，J2閉合，由于此時J1處于斷開狀態(tài)，因此壓差開關(guān)斷開，由其控制的用電器負載不能工作；當電源電力充足，電壓上升到230V時，J1閉合，壓差開關(guān)接通，用電器投入工作。之后，當電源電壓略微下降時，由于J1具有自保持觸點的作用，因此仍保持接通；當電源電力明顯不足，電壓降到210V以下時，J2繼電器斷開，J1也同時實斷開，用電器停止工作，起到削峰填谷的節(jié)能作用。從整個供電控制角度看，當系統(tǒng)總用電功率小于發(fā)電功率導(dǎo)致系統(tǒng)電壓上升時，壓差開關(guān)自動控制接通次要用電負載，增大系統(tǒng)總用電負載；反之，壓差開關(guān)自動控制斷開次要用電負載，減小系統(tǒng)總用電負載，從而使用電功率始終趨于與發(fā)電功率基本平衡。
為了避免系統(tǒng)以外超壓，在輸電線路中也可以按需接有超壓(例如超過240V)平衡作用的超壓控制假負載。
實施例二本實施例的高效節(jié)能供電控制系統(tǒng)如圖2所示，其基本結(jié)構(gòu)與實施例一雷同，不同之處在于，供電線路分支出多路，每條支路經(jīng)電度表引出正常供電線路，接并聯(lián)的主要用電負載；同時經(jīng)退費電表引出削峰填谷供電線路，接并聯(lián)的次要用電負載。這樣，可以戶為單位，鼓勵合理用電，便于管理。
以上實施方案既可用于已有系統(tǒng)改造，也可用于新建系統(tǒng)，切實可行。除上述實施例外，本發(fā)明還可以有其他實施方式。例如，壓差控制元件可以采用除壓差開關(guān)之外的其它結(jié)構(gòu)；其控制作用可以是完全切斷，也可以是部分削減次要用電負載。凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種高效節(jié)能供電方法，包括以下步驟1)將供電系統(tǒng)中接供電線路的用電負載酌情分成主要用電負載和次要用電負載；2)在次要用電負載的供電端接裝壓差控制元件；3)當系統(tǒng)中在線使用的總用電負載較小，總用電功率小于發(fā)電功率導(dǎo)致系統(tǒng)電壓上升時，壓差控制元件完全閉合，增大系統(tǒng)總用電負載，使用電功率與發(fā)電功率基本平衡；4)當系統(tǒng)中在線使用的總用電負載較大，總用電功率大于發(fā)電功率導(dǎo)致系統(tǒng)電壓下降時，壓差控制元件部分或完全斷開，減小系統(tǒng)總用電負載，使用電功率與發(fā)電功率基本平衡。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效節(jié)能供電方法，其特征在于所述供電線路引出兩路，分別接有相互并聯(lián)的主要用電負載和次要用電負載。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述高效節(jié)能供電方法，其特征在于所述所述供電線路引出至少三路分支，各分支線路經(jīng)電表接并聯(lián)的主要用電負載，同時經(jīng)退費電表接并聯(lián)的次要用電負載。
4.一種高效節(jié)能供電控制系統(tǒng)，包括供電線路和接供電線路的用電負載，其特征在于所述用電負載中的次要負載的供電端接裝壓差控制元件。所述壓差控制元件當系統(tǒng)總用電功率小于發(fā)電功率導(dǎo)致系統(tǒng)電壓上升時，完全閉合；當系統(tǒng)總用電功率大于發(fā)電功率導(dǎo)致系統(tǒng)電壓下降時，部分或完全斷開。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高效節(jié)能供電控制系統(tǒng)，其特征在于所述壓差開關(guān)由電源電路、采樣比較電路以及繼電器通斷電路構(gòu)成；所述電源電路由變壓、整流、濾波、以及穩(wěn)壓回路構(gòu)成，用以向采樣比較電路提供比較電壓，向繼電器通斷電路提供電源；所述采樣比較電路由雙比較器構(gòu)成，穩(wěn)壓回路的前端經(jīng)分壓電阻接雙比較器的正相輸入端，穩(wěn)壓回路的后端分別經(jīng)可調(diào)節(jié)電阻接雙比較器的反向輸入端，所述雙比較器的輸出端分別接開關(guān)繼電器線圈和自保持繼電器線圈，所述兩繼電器的常開觸點串接在次要用電負載的供電線路中。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的高效節(jié)能供電控制系統(tǒng)，其特征在于所述供電線路中接有超壓控制假負載。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高效節(jié)能供電方法及控制系統(tǒng)，屬于電力供應(yīng)控制技術(shù)領(lǐng)域。該方法包括將用電負載酌情分成主、次；在次要用電負載的供電端接裝壓差控制元件；借助壓差控制元件的閉合與斷開，使用電功率與發(fā)電功率基本平衡。實現(xiàn)該方法的供電控制系統(tǒng)包括供電線路和接供電線路的用電負載，所述用電負載中的次要負載的供電端接裝壓差控制元件。本發(fā)明通過對用電負載的分類，并借助簡單的壓差控制元件，即可實現(xiàn)獨立供電系統(tǒng)發(fā)電功率與用電功率的自動平衡調(diào)節(jié)，其成本經(jīng)濟，并且只要分類合理，就不會給用戶帶來明顯不便，并且不會白白浪費電能，因此與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有突出的實質(zhì)性特點和顯著的進步，可實施性強，易于推廣應(yīng)用。特別適用于離網(wǎng)獨立供電的可再生能源發(fā)電供電系統(tǒng)。
文檔編號G05B19/04GK1832290SQ20061003888
公開日2006年9月13日 申請日期2006年3月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月16日
發(fā)明者鐘挺 申請人:鐘挺