抽油機用風力發電和網電互補供電電源的製作方法
2023-10-20 03:17:47
專利名稱：抽油機用風力發電和網電互補供電電源的製作方法
技術領域：
本發明屬於電源技術領域，更明確地說涉及抽油機用風力發電和網電互補供電電源的設計。
背景技術：
油田的抽油機目前均以交流電網的電能供電。由於油田自身的特點，數百甚至更多臺抽油機廣泛分布在遼闊的田野上，輸電線路長，用電設備分布極為分散，電力的消耗巨大。因輸電線路長、用電設備分散，電力的供電費用、管理費和環保費用就高；而且極易被不法之徒盜用。因以市電供電，電力的消耗又大，採油成本必然高昂；而且，一旦電網停電，勢必影響油田的生產；另外，隨著燃煤價格的上漲，電力消耗的費用還會進一步提高。
其實田野上的風力資源相當豐富，以風力發電和網電互補供電，應該是油田抽油機的更為理想的電能方案。
發明內容
本發明的目的，就在於克服上述缺點和不足，提供一種風力發電和市電互補，使電動機利用風能節能運行，生產成本低，有利於環保，不易被偷盜，並且可以不間斷供電的抽油機用風力發電和網電互補供電電源。
為了達到上述目的，本發明並行接入風力發電機和交流電網。並聯接入電網的有一路或多路三相開關，每一路三相開關的輸出連接一路交流/直流逆變器，每一路交流/直流逆變器的直流輸出端連接一路直流/交流逆變器，每一路直流/交流逆變器的三相交流輸出經一個三相開關連接負載。另一路或多路三相開關與風力發電機的輸出端連接，該三相開關的輸出各自連接一個三相整流器，每一路三相整流器的直流輸出端各自串聯一個二極體，然後接入交流/直流逆變器的直流輸出端。
並聯接入電網的還有一個充電器。該充電器經直流開關連接蓄電池組，蓄電池組的另一極經一個整流二極體與每一路交流/直流逆變器的直流輸出端連接。
每一路交流/直流逆變器的直流輸出端連接一個直流/交流逆變器，直流/交流逆變器的三相交流輸出端再連接負載，構成一個逆變單元。
每一路直流/交流逆變器的直流端還經收集器和RS485接口與遠程監控器連接。每個逆變單元通過收集器和RS485接口，將抽油機運行的狀況遠程傳給遠程監控監視器，遠程監控監視器可以通過此接口控制每臺設備的開關停，而且可以通過電腦觀察到每臺設備的運行狀況。
本發明是這樣工作的當有風能時，風力發電機的交流電能，經三相整流器將交流電能變為直流電能。與此同時，電網的交流電能經交流/直流逆變器也變為直流電能。再經直流/交流逆變器逆變為三相交流輸出給負載。由於風能變為直流電能的電壓高於網電變為的直流電能電壓，所以在給負載供電時，優先使用風能電能供電。
風能不足時，風能的直流電壓下降，與網電電壓一致，網電電能給予補充供電。
無風能時，網電逆變的直流電電壓高於蓄電池組電壓，則以網電為主供電。當無風能且無網電時，蓄電池組的電能繼續維持一定時間的供電。
網電恢復後，網電一方面向負載供電，同時網電電能經充電器給蓄電池組充電，將電能儲存起來。當風能又有時，則恢復風電供電。
本發明的每個逆變單元直接與一臺抽油機相連，可以獨立的關停開及變頻啟動，或擺頻運行，按節電供電模式運行。每個逆變單元能夠根據需要把直流電能變成為變頻或不變頻的正弦波或準正弦波電能輸出送給負載供電。每臺抽油機如果加裝產油量上傳信號，可以將每臺設備的抽油數據，電耗量等收集分析上報，便於功能的擴展。本裝置除風力發電機之外，其它構件如整流器、充電器、電池、逆變單元，均可放在同一個機櫃中，可以較遠距離輸電，而且便於集中管理和維護。
本發明實際上是一種連接在風電、網電和抽油機電動機之間的互補節能供電控制器。一般情況下以風電供電，風電不足時，補充以網電。
本發明以風力發電產生的電能為主，以電網中的電能做為補充，能給油田若干抽油機同時進行24小時的不間斷供電。在風能與網電電能轉換或互補過程的瞬間，本裝置不發生間斷供電，轉換過程切換時間為零。當無風能、網電又突然斷電或停電時，本發明中的蓄電池可立即將直流電能轉換為交流電流，進行不間斷地供電，並可保證繼續供電在20～30分鐘。當網電或風電恢復供電時，本發明會立即恢復網電或風電供電。本發明還可在整個供電系統中對抽油機採用一對一的變頻供電，此方案可使本供電系統在原用電量的基礎上節電20～25％。還可對各個抽油機負載要求變頻起動和變頻供電，使抽油機的轉速更好地適用各個油井的要求。也可為電潛泵提供變頻且不間斷供電電源，解決電潛泵停電故障和直接啟動困難等問題。
本發明可實現遠距離的監控，將電動機的控制箱集中存放在500米的半徑內集中管理。因改變供電頻率，在供電過程中可防止偷盜電能。
它可廣泛應用於油田的抽油機等遠距離、大面積分布的設備的供電中。
圖1為本發明實施例1的電路原理圖。
具體實施例方式
實施例1。一種抽油機用風力發電和網電互補供電電源，如圖1所示。它並行接入風力發電機1和交流電網2。並聯接入電網2的有6路三相開關3。每一路三相開關3的輸出連接一路交流/直流逆變器4，每一路交流/直流逆變器4的直流輸出端連接一路直流/交流逆變器5。每一路直流/交流逆變器5的三相交流輸出端經一個三相開關6連接負載7。另兩路三相開關8與風力發電機1的輸出端連接，該三相開關8的輸出各自連接一路三相整流器9。每一路三相整流器9的直流輸出端各自串聯一個二極體10，然後接入交流/直流逆變器4的直流輸出端。電網2和6路三相開關之間還連接著總開關11。
並聯接入電網2的還有一個充電器12。該充電器12經直流開關13連接蓄電池組14。蓄電池組14的另一極經一個整流二極體15與每一路交流/直流逆變器4的直流輸出端連接。每一路直流/交流逆變器5的直流端16還經收集器17和RS485接口18與遠程監控器19連接。
實施例2。一種抽油機用風力發電和網電互補供電電源。本實施例並聯接入電網2的只有1路三相開關3。三相開關3的輸出連接一路交流/直流逆變器4，交流/直流逆變器4的直流輸出端連接一路直流/交流逆變器5。直流/交流逆變器5的三相交流輸出端經一個三相開關6連接一臺抽油機7。只有一路三相開關8與風力發電機1的輸出端連接，該三相開關8的輸出連接一路三相整流器9。三相整流器9的直流輸出端串聯一個二極體10，然後接入交流/直流逆變器4的直流輸出端。其餘同實施例1。
實施例1和實施例2以風電和市電互補，節能降耗成本低，利於環保，不易被盜，可不間斷供電。它可廣泛應用於油田的抽油機等遠距離、大面積分布的設備的供電中。
權利要求
1.一種抽油機用風力發電和網電互補供電電源，它並行接入風力發電機和交流電網，其特徵在於並聯接入電網的有一路或多路三相開關，每一路三相開關的輸出連接一路交流/直流逆變器，每一路交流/直流逆變器的直流輸出端連接一路直流/交流逆變器，每一路直流/交流逆變器的三相交流輸出端經一個三相開關連接負載，另一路或多路三相開關與風力發電機的輸出端連接，該三相開關的輸出各自連接一個三相整流器，每一路三相整流器的直流輸出端各自串聯一個二極體，然後接入交流/直流逆變器的直流輸出端。
2.按照權利要求1所述的抽油機用風力發電和網電互補供電電源，其特徵在於所說的並聯接入電網的還有一個充電器，該充電器經直流開關連接蓄電池組，蓄電池組的另一極經一個整流二極體與每一路交流/直流逆變器的直流輸出端連接。
3.按照權利要求1或2所述的抽油機用風力發電和網電互補供電電源，其特徵在於所說的每一路直流/交流逆變器的直流端還經收集器和RS485接口與遠程監控器連接。
全文摘要
一種抽油機用風力發電和網電互補供電電源。它以一路或多路三相開關並聯入電網。每個三相開關的輸出連接交流/直流逆變器。每個逆變器的直流輸出連接一個直流/交流逆變器，然後經三相開關連接負載。另一路或多路三相開關與風力發電機的輸出連接，該開關的輸出連接三相整流器。整流器直流輸出端經二極體與每一路交流/直流逆變器的輸出端相連。接入電網的還有一個充電器，該充電器經直流開關連接蓄電池組，蓄電池組的另一極經一個整流二極體與每一路交流/直流逆變器的直流輸出端連接。該電源還可經RS485接口連接遠程監控器。它以風電和網電互補，節能降耗成本低，利於環保，不易被盜，不間斷供電。可廣泛應用於抽油機的供電中。
文檔編號H02J3/38GK1601847SQ20041003610
公開日2005年3月30日 申請日期2004年10月18日 優先權日2004年10月18日
發明者隋學禮, 劉同利 申請人:青島經濟技術開發區創統科技發展有限公司