CN104467184B - 一种输电线路铁塔上设备的供电装置及供电方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种输电线路铁塔上设备的供电装置及供电方法，包括有固体电源、模拟手动开关单元，以及手机，所述的固体电源与模拟手动开关单元相连接，模拟手动开关单元则与塔上负载设备相连给塔上负载设备供电，在模拟手动开关单元内包含有手机信号收发处理单元实现与手机通讯。本输电线路铁塔上设备的供电装置由“模拟手动开关单元”和可灵活配置的组合式固体电源组成塔上供电装置。该塔上供电装置安装在相关输电铁塔上就近为塔上负载设备提供工作电源。远方管理中心人员可通过使用经设置授权的手机发送短信，控制塔上供电装置内模拟手动开关单元工作，根据控制指令开启、关闭塔上供电装置，并可自动统计塔上供电装置的累加供电工作时间。

Description

一种输电线路铁塔上设备的供电装置及供电方法

技术领域

本发明涉及一种供电装置，特别是一种输电线路铁塔上设备的供电装置及供电方法 。

背景技术

随着国家坚强智能电网快速建设和发展，越来越多的高压架空输电线路架设在人烟稀少、交通不便的高山峻岭上。为了加强输电线路维护管理，确保国家能源大动脉安全畅通，日新月异的现代科学技术在高压输电线路上广泛应用。包括输电线路状态在线监测监控，防盗减灾和无人机输电线路巡检等高新技术的应用，都需要在高压输电线路铁塔上安装相关装置和通讯传输等设备（简称“塔上负载设备”），这些塔上负载设备可根据实际需要开停机，多数为有效工作时间短，待机时间长的间隔式工作设备。由于输电线路铁塔附近较少有220V/380V交流电源点，为塔上负载设备提供工作电源的装置，投入成本高效益低、实施难度大，维护管理困难成为制约新技术、新设备进一步推广应用的关键瓶颈。

目前对塔上负载设备供电，在铁塔附近有交流电源点的采用交流220V转换成直流电，并配置一定容量的蓄电池作为后备电源的传统方式，附近没有交流电源点的主要采用供电方式有：

1、太阳能光伏/风能供电方式

太阳能光伏/风能供电方式是在需要对塔上负载设备供电的输电线路铁塔上，根据不同负载设备供电要求，安装相应面积的太阳能极板或小型风力发电机，通过对储能蓄电池组进行小电流、长时间储蓄汇聚电能，并同时为塔上负载设备提供工作电源，当因气候影响获取不到太阳能或风能时，由储能蓄电池放电向塔上负载设备供电。

本供电方式不足：由于能量转换效低率、需要配置大面积的太阳能极板和大容量储能蓄电池，一次性投资大（每个站点报价高达10万元以上），甚至超过塔上负载设备的造价，同时受太阳照射和风力等气候因素影响大；在输电线路走廊的野外环境下，布置大面积太阳能极板和蓄电池，防盗及后期管理维护难度大；装置故障率高，可靠性低，不利于大量推广应用，目前仅有少数科研项目采用。

2、高压感应取电装置供电方式

高压感应取电装置及相关专利技术是一种根据在高压输电线路周围感应的电磁能量获取电能的技术原理研发的感应取电装置，其将感应到输电导线周围的电磁能量转化为电能，为安装在附近的在高压输电导线附近的塔上负载设备提供工作电源。

本供电方式不足是：高压感应取电技术电路过于复杂，电路设计和计算需要考虑因素多，装置大获取电能少，投入大效益低。复杂而精细的装置安装调试技术影响了供电装置运行的稳定性和可靠性。受电力线路停电、操作及事故影响大，目前尚处于理论分析和科研验证阶段，仅有少量科研产品在高压输电线路上试验中，可靠性低、安全风险较大，暂不具备大规模实用化条件。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，而提供一种技术简捷、设备简单，维护管理方便，可为输电铁塔上负载设备提供稳定可靠、经济实用工作电源，开停机方便简捷，有效工作时间长,并能实现远程控制的、能可靠地实现随时投入和退出操作功能，特别适用于间隔式负载设备供电需求的一种输电线路铁塔上设备的供电装置。

本发明还在于提供一种输电线路铁塔上负载的供电方法。

一种输电线路铁塔上设备的供电装置，包括有固体电源、 模拟手动开关单元，以及手机，所述的固体电源给模拟手动开关单元供电，模拟手动开关单元则与塔上负载设备相连给塔上负载设备充电，在模拟手动开关单元内包含有手机信号收发处理单元实现与手机通讯。

本发明的输电线路铁塔上设置的供电装置，由固体电源通过模拟手动开关单元给塔上负载设备供电，通过设置于模拟手动开关单元内的手机信号收发处理单元，由手机实现远程控制手机信号收发处理单元从而控制模拟手动开关单元的工作，根据控制指令开启、关闭塔上供电装置。

模拟手动开关单元包括有手机信号收发处理单元、前置放大单元、继电器驱动单元、编译码远程控制处理模块，手机信号收发处理单元、前置放大单元、继电器驱动单元与编译码远程控制处理模块相连，继电器驱动单元设置有两路输出口，实现不同需求的电流输出，在继电器驱动单元的两路输出口处设置有由手机控制的远程控制开关。

这种模拟手动开关单元由于设置有手机信号收发处理单元，因此可实现由手机远程控制整个模拟手动开关单元的通断，从而实现对塔上负载的供电。设置两路输出口，可并联或单独使用，当并联时可增大塔上负截设备的工作电流。

在模拟手动开关与固体电源之间设置有常闭开关，用于固体电源更换期间断开电路，确保更换操作安全。

塔上负载设备的电源开关，在待机及工作时闭合；在固体电源更换操作期间开断，确保塔上负载设备安全。

所述的固体电源为组合式固体电源，通过串并联不同方式的灵活组合，向塔上负载设备提供不同工作电压、电流和容量的电源。

通常情况下，配置2套组合式固体电源进行轮换。首次使用前，2套组合式固体电源进行初次补充电能后，一套组成塔上供电装置，向塔上负载设备供电；另一套可留在附近变电站或交流电源点浮充备用。当远方管理人员手机接收到塔上供电装置“工作时间已到”短信，及时将备用的组合式固体电源与塔上供电装置中容量将耗尽的组合式固体电源进行轮换，轮换工作一般在塔上负载设备不工作的时间段内进行。并将换下的组合式固体电源及时补充电能，以备下一次循环轮换。

所述的手机与模拟手动开关单元之间通过短信进行通讯。

当塔上负载设备开机工作时，远方管理人员通过手机短信向预先安装在塔上供电装置的模拟手动开关单元内的手机信号收发处理单元—手机卡号码（已开通“来电显示”功能）发送“开启”操作指令，经过相关手机运营商通信网络，经模拟手动开关单元进行识别放大、译码处理后， 根据短信内容通过“被叫振铃控制”功能控制启动继电器工作回路，继电器相关接点吸合，模拟手动开关合上，连接组合式固体电源与塔上负载设备，向塔上负载设备提供工作电源。

在塔上外置天线。

在塔上设置天线可提高模拟手动开关单元接收信号灵敏度。

模拟手动开关单元可设置自动累加计时（开启、闭合时间）功能，当累加计时间达到设定的组合式固体电源工作时间后，提前向远方管理人员手机发送“工作时间已到”报警信短信，提醒工作人员及时更换组合式固体电源，以确保输电铁塔上装置设备正常工作。远方管理人员也可通过手机发送相关短信，查询塔上供电装置的工作状态，自动累加计时功能是由编译码远程控制处理模块来实现的。

在模拟手动开关单元的手机信号收发处理单元设置有短信自动回复功能。

经延时后塔上手机信号收发处理单元的手机卡号码自动向远方管理人员手机号码发送中文“已开启”回复短信，确认“开启”操作完成。

固体电源为锂电源。

一种输电线路塔上设备的供电方法，其为提供一种供电装置，所述的供电装置包含有固体电源、 模拟手动开关单元，以及手机，所述的固体电源给模拟手动开关单元供电，模拟手动开关单元则与塔上负载设备相连给塔上负载设备供电，在模拟手动开关单元内包含有手机信号收发处理单元实现与手机通讯，模拟手动开关单元包括有手机信号收发处理单元、前置放大单元、继电器驱动单元、编译码远程控制处理模块，手机信号收发处理单元、前置放大单元、继电器驱动单元与编译码远程控制处理模块相连，继电器驱动单元设置有两路输出口，实现不同工作电流输出，在继电器驱动单元的两路输出口处设置有由手机控制的远程控制开关；具体操作为：（1）由管理人员设置远方控制操作手机号码，通过编辑发送短信，经密码校验确认后，将远方控制操作手机号码存入塔上供电装置控制器中, 并设置相关操作控制权限，避免误操作，“（2）开启 ”操作，指的是模拟手动开关吸合：

当需要1路开启时，发送短信：“打开 1 路 ”

既可控制模拟手动开关单元第一路的继电器吸合，同时第一路的面板状态指示灯灯变亮，表示当前继电器吸合，模拟手动开关已合上，组合式固体电源向塔上负载供电。

2路开启同1 路类似。

当需要2路并联开启时，发送短信：“打开 12 路 ”

既可控制模拟手动开关单元第一路和第二路的继电器同时吸合，同时第一路和第二路面板状态指示灯变亮，表示当前两路继电器均已吸合，可提供较大（≤5A/路）负载工作电流。

“关闭 ”操作，指的是模拟手动开关断开：

当需要1路关闭时，发送短信： “关闭 1 路 ”

既可控制模拟手动开关第一路的继电器断开，同时第一路的状态指示灯熄灭，表示当前继电器已断开，模拟手动开关关闭，组合式固体电源停止向塔上负载供电，

当需要2路并联关闭时，发送短信： “关闭 12 路 ”

既可控制模拟手动开关第一路和第二路的继电器同时断开， 同时第一路和第二路的状态指示灯熄灭， 表示当前继电器已断开，模拟手动开关关闭，组合式固体电源停止向塔上负载供电。

综上所述的，本发明相比现有技术如下优点：

本输电线路铁塔上设备的供电装置由“模拟手动开关单元”和可灵活配置的组合式固体电源组成塔上供电装置。该塔上供电装置安装在相关输电铁塔上就近为塔上负载设备提供工作电源。远方管理中心人员可通过使用经设置授权的手机（各电信运营商品牌均可）发送短信，控制塔上供电装置内模拟手动开关单元工作，根据控制指令开启、关闭塔上供电装置，并可自动统计塔上供电装置的累加供电工作时间。

模拟手动开关内预装手机卡号码用户需开通“来电显示”功能，采用“被叫振铃”，通过相关电路处理后启动模拟手动开关继电器及其触点工作。

组合式固体电源工作时间（容量）可自动累计，达到预定时，能提前向远方管理人员利用手机发送报警短信，提醒工作人员及时轮换组合式固体电源。模拟手动开关单元、接触器、接线路单元装配一个盒子内，仅保有面板上与组合式固体电源、供电负载连接的接线端子，接线简单方便，动作稳定可靠，功能与手动开关相似。全中文预编辑短信控制，全中文短信回复，方便简捷通俗实用。设备工作状态可通过手机短信远程随时查询、更正。并可设置相关管理人员管理操作权限。在手机网络弱信号或无信号时可自动重连通信，避免短信接收不到，发生装置电源失控。

装置投入省、见效快，简单实用,开停机操作方便，有效工作时间长。

附图说明

图1为本发明的输电线路铁塔上设置的供电装置结构示意图。

图2为模拟手动开关单元结构示意图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行更详细的描述。

实施例1

一种输电线路铁塔上设备的供电装置，包括有组合式固体电源、 模拟手动开关单元，以及手机，所述的固体电源给模拟手动开关单元供电，模拟手动开关单元则可与塔上负载设备相连给塔上负载设备供电，在模拟手动开关单元内包含有手机信号收发处理单元实现与手机通讯。模拟手动开关单元包括有手机信号收发处理单元、前置放大单元、继电器驱动单元、编译码远程控制处理模块，手机信号收发处理单元、前置放大单元、继电器驱动单元与编译码远程控制处理模块相连，继电器驱动单元设置有两路输出口，实现不同工作电流输出，在继电器驱动单元的两路输出口处设置有由手机控制的远程控制开关。在模拟手动开关与固体电源之间设置有开关，便于固体电源更换。塔上负载设备本体自有的电源开关，在待机及工作时处于关闭合状态。所述的固体电源为组合式固体电源，通过串并联不同方式组合，满足向不同的塔上负载设备供电的不同工作电压、电流和容量的需求。所述的手机与模拟手动开关单元之间通过短信进行通讯。在塔上外置天线，提高手机信号接收灵敏度。模拟手动开关单元可设备自动累加计时（开启、闭合时间）功能，当累加计时间达到设定的组合式固体电源工作时间后，提前向远方管理人员手机发送“工作时间已到”报警信短信，提醒工作人员及时更换组合式固体电源，以确保输电铁塔上装置设备正常工作。远方管理人员也可通过手机发送相关短信，查询塔上供电装置的工作状态，在模拟手动开关单元的手机信号收发处理单元设置有短信自动回复功能。

本发明的输电线路塔上设备的供电方法，提供一种如上所述的输电线路上负载设备的供电装置，并具体操作步骤如下 ：

1 管理人员设置远方控制操作手机号码 最多可增加5部手机号码参与远方控制操作，通过编辑发送短信，经密码校验确认后，将远方控制操作手机号码存入塔上供电装置控制器中, 并设置相关操作控制权限，避免误操作。

2 远方控制操作 2.1 “ 开启 ”操作（模拟手动开关吸合）：当需要1路开启时，发送短信：“打开 1 路 ”，既可控制模拟手动开关单元第一路的继电器吸合，同时第一路的面板状态指示灯灯变亮，表示当前继电器吸合，模拟手动开关已合上，组合式固体电源向塔上负载供电。当需要2路并联开启时，发送短信：“打开 12 路 ，既可控制模拟手动开关单元第一路和第二路的继电器同时吸合，同时第一路和第二路面板状态指示灯变亮，表示当前两路继电器均已吸合，可提供较大（≤5A/路）负载工作电流

2.2 “ 关闭 ”操作（模拟手动开关断开）： 当需要1路关闭时，发送短信： “关闭 1路 ” 既可控制模拟手动开关第一路的继电器断开，同时第一路的状态指示灯熄灭，表示当前继电器已断开，模拟手动开关关闭，组合式固体电源停止向塔上负载供电。 当需要2路并联关闭时，发送短信： “关闭 12 路 ” 既可控制模拟手动开关第一路和第二路的继电器同时断开， 同时第一路和第二路的状态指示灯熄灭， 表示当前继电器已断开，模拟手动开关关闭，组合式固体电源停止向塔上负载供电。

本发明的供电装置所具有的其他主要功能模式

查询：远方管理人员希望知道各路继电器工作状态时， 可发送该短信进行相应的查询。回复设置：每次控制操命令作执行完后，如果管理人员需要短信回复，可设置“短信回复”功能；如果不需要短信回复，可设置“取消回复”。

工作时间自动累计设置 ：如果需要掌握工作时间（或容量）自动累计状态，可设置“自动累计”短信功能， 如果不需要，可设置“取消自动累计”短信功能。

本发明供电装置的连接

在检查确认模拟手动开关单元内手机卡确已正确插入，并完成初始设置检验使用正常后，接上模拟手动开关单元工作电源（耗电量极小，直接取之组合固体电源），自检、复位操作相关指示灯正常后，关闭模拟手动开关单元，进行组合固体电源接线操作。

初次连接时，关闭塔上负载设备电源，断开组合固体电源接线开关，将组合固体电源接入塔上供电装置接线柱(红色为+， 黑色为-）,检测极性、电压正确无误后，合上“模拟手动开关单元”工作电源（可调），继电器接点断开，塔上供电装置无输出电压，处于待机状态。

设置操作控制权限的管理手机号码向模拟手动开关单元手机卡号码发送 “开启”短信，检测模拟手动开关单元动作正常后，合上塔上负载设备电源开关，检查确认塔上负载设备工作正常，模拟手动开关单元进入自动累加计时状态。

组合式固体电源轮换时，先关闭塔上负载设备的电源开关，再断开塔上供电装置接线开关，按照初次连接的方法步骤进行连接。验证正常后，合上塔上负载设备的电源开关，确认工作正常，轮换工作结束，并及时对组合式固体电源补充电能。

本实施例未述部分与现有技术相同。

Claims (7)

1.一种输电线路塔上设备的供电方法，其特征在于：提供一种供电装置，所述的供电装置包含有组合式固体电源、 模拟手动开关单元，以及手机，所述的固体电源给模拟手动开关单元供电，模拟手动开关单元则可与塔上负载设备相连给塔上负载设备供电，在模拟手动开关单元内包含有手机信号收发处理单元实现与手机通讯，模拟手动开关单元包括有手机信号收发处理单元、前置放大单元、继电器驱动单元、编译码远程控制处理模块，手机信号收发处理单元、前置放大单元、继电器驱动单元与编译码远程控制处理模块相连，继电器驱动单元设置有两路输出口，实现不同工作电流输出，在继电器驱动单元的两路输出口处设置有由手机控制的远程控制开关；具体操作为：（1）由管理人员设置远方控制操作手机号码，通过编辑发送短信，经密码校验确认后，将远方控制操作手机号码存入塔上供电装置控制器中, 并设置相关操作控制权限，避免误操作，“（2）开启 ”操作，指的是模拟手动开关吸合：当需要1路开启时，发送短信：“打开1路”既可控制模拟手动开关单元第一路的继电器吸合，同时第一路的面板状态指示灯灯变亮，表示当前继电器吸合，模拟手动开关已合上，组合式固体电源向塔上负载供电，

2路开启操作同 1 路 类似，当需要2路并联开启时，发送短信：“打开1路和2路 ”既可控制模拟手动开关单元第一路和第二路的继电器同时吸合，同时第一路和第二路面板状态指示灯变亮，表示当前两路继电器均已吸合，可提供数值≤5A/路时负载工作电流，

“关闭”操作，指的是模拟手动开关断开：当需要1路关闭时，发送短信：“关闭1路 ” 既可控制模拟手动开关第一路的继电器断开，同时第一路的状态指示灯熄灭，表示当前继电器已断开，模拟手动开关关闭，组合式固体电源停止向塔上负载供电，当需要2路并联关闭时，发送短信： “关闭 1路和2 路 ” 既可控制模拟手动开关第一路和第二路的继电器同时断开， 同时第一路和第二路的状态指示灯熄灭， 表示当前继电器已断开，模拟手动开关关闭，组合式固体电源停止向塔上负载供电。

2.根据权利要求1所述的输电线路塔上设备的供电方法，其特征在于：模拟手动开关单元包括有手机信号收发处理单元、前置放大单元、继电器驱动单元、编译码远程控制处理模块，手机信号收发处理单元、前置放大单元、继电器驱动单元与编译码远程控制处理模块相连，继电器驱动单元设置有两路输出口，实现不同需求的电流输出，在继电器驱动单元的两路输出口处设置有由手机控制的远程控制开关。

3.根据权利要求2所述的输电线路塔上设备的供电方法，其特征在于：在模拟手动开关与固体电源之间设置有常闭开关，塔上负载设备电源开关在待机或工作时处于闭合状态。

4.根据权利要求3所述的输电线路塔上设备的供电方法，其特征在于：所述的固体电源为组合式固体电源，通过串并联组合成不同电压等级和容量的固体电源满足不同的塔上负载设备供电需求。

5.根据权利要求4所述的输电线路塔上设备的供电方法，其特征在于：所述的手机与模拟手动开关单元之间通过短信进行通讯。

6.根据权利要求5所述的输电线路塔上设备的供电方法，其特征在于：模拟手动开关单元可设置自动累加计时,包括开启及闭合时间功能，当累加计时间达到设定的组合式固体电源工作时间后，提前向远方管理人员手机发送“工作时间已到”报警信短信，提醒工作人员及时更换组合式固体电源，以确保输电铁塔上装置设备正常工作，远方管理人员也可通过手机发送相关短信，查询塔上供电装置的工作状态，自动累加计时功能是由编译码远程控制处理模块来实现。

7.根据权利要求6所述的输电线路塔上设备的供电方法，其特征在于：在模拟手动开关单元的手机信号收发处理单元设置有短信自动回复功能。