CN107070201A - 一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源系统及方法 - Google Patents

一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源系统，所述系统包括：高压调压模块，电源转换模块，直流逆变模块，稳压输出模块；所述高压调压模块，采用场效应管与电阻式分压器进行分压和制流，将输入直流电压稳定到直流稳定电压；所述电源转换模块，用于将直流稳定电压作为输入电压，转换为220V直流电压，并输出至所述直流逆变模块；所述直流逆变模块，用于将220V直流电压转化为输出交流电压，并利用直流逆变模块，实现直流电压与交流电压的完全隔离；所述稳压输出模块，用于维持所述输出直流电压与所述直流电流。

Description

一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源系统及 方法
技术领域
本发明涉及电压转换方法，更具体地，涉及一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源系统及方法。
背景技术
在光通信系统中，通信电源占有十分重要的地位，它是保证通信稳定性和可靠性的基本条件。随着超长站距特高压输电线路的建设和智能电网的发展，变电站之间的传输距离越来越长。特高压交直流输电线路通常建设在地理位置偏僻、环境恶劣的地区。但是，由于中继站远离电网，无法直接采用市电供电，通常引入农电或采用风力、太阳能等新能源技术实现供电，电压不稳定、波动范围大、供电不可靠。
现有技术中，没有公开将特高压直流输电进行低压交流转换作为电源的技术。
因此，需要一种技术，以解决将随线馈电光纤复合架空地线传输的高电压转化为光中继站需求的低电压。
发明内容
本发明提供了一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源系统，所述系统包括：高压调压模块，电源转换模块，直流逆变模块，稳压输出模块；
所述高压调压模块，采用场效应管与电阻式分压器进行分压和制流，将输入直流电压稳定到直流稳定电压；
所述电源转换模块，用于将直流稳定电压作为输入电压，转换为220V直流电压，并输出至所述直流逆变模块；
所述直流逆变模块，用于将220V直流电压转化为输出交流电压，并利用直流逆变模块，实现直流电压与交流电压的完全隔离；
所述稳压输出模块，用于维持所述输出直流电压与所述直流电流。
优选地，所述输入直流电压在2kV至10kV范围内。
优选地，所述系统包括自检测模块，用于检测隔离后的电源板是否有危险电压，并且判断所述检测到的电压是触电危险电压或是感应电势。
优选地，所述电源转换模块包括保护电路，实现自恢复过载和短路保护功能。
优选地，所述系统工作频率范围为50HZ至100kHZ。
优选地，所述直流稳定电压为2KV。
优选地，所述输出直流电压在24V至50V范围，维持所述直流电流在1A至2A范围。
基于本发明的另一方面，本发明提供一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源方法，所述方法包括：
采用场效应管与电阻式分压器进行分压和制流，将输入直流电压稳定到直流稳定电压；
用于将直流稳定电压作为电源转换模块输入电压，转换为220V直流电压，并输出至所述直流逆变模块；
利用所述直流逆变模块将220V直流电压转化为输出交流电压，并利用直流逆变模块，实现直流电压与交流电压的完全隔离；
利用所述稳压输出模块维持所述输出直流电压与所述直流电流。
优选地，所述输入直流电压在2kV至10kV范围内。
优选地，所述方法还用于检测隔离后的电源板是否带危险电压，并且判断所述检测到的电压是触电危险电压或是感应电势。
优选地，在用于将2kV直流电压作为电源转换模块输入电压，转换为220V直流电压时，还能够实现自恢复过载和短路保护功能。
优选地，所述方法工作频率范围为50HZ至100kHZ。
优选地，所述直流稳定电压为2KV。
优选地，所述输出直流电压在24V至50V范围，维持所述直流电流在1A至2A范围。
本发明技术方案提供的一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源系统及方法，采用随线馈电光纤复合架空地线技术对塔上光中继进行供电。本发明的技术方案将高电压进行调压降流，输出稳定的直流稳压电源，使供电稳定可靠，提高了供电安全性。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明一实施方式的一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源系统结构图；
图2为根据本发明一实施方式的高压调压模块结构图；
图3-a为根据本发明一实施方式的稳压输出模块结构图；
图3-b为根据本发明一实施方式的检测单元结构图；
图4为根据本发明一实施方式的危险电压声光报警模块结构图；
图5为根据本发明一实施方式的一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源方法流程图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明一实施方式的一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源系统结构图。如图1所示，本发明提供了一种随线馈电光纤复合架空地线OPGW用高压直流转换电源系统100，系统100包括：高压调压模块101、电源转换模块102、直流逆变模块103、稳压输出模块104。
高压调压模块101，采用电阻式分压器进行分压和制流，将输入直流电压稳定到2kV直流稳定电压。根据本发明的实施方式，本系统高压调压模块101采用电阻式分压器，电阻式分压器包括多级电阻分压，用于制流以及调压，可以将10kV超高压的输入直流电压稳压在2kV直流稳定电压。超高电压部分采用隔离、屏蔽、绝缘等措施，消除打火放电。电阻式分压器中设有空气放电装置、分压限压装置、制流装置和防雷及浪涌保护及危险电压提示装置。
优选地，输入直流电压在2kV至10kV范围内。
电源转换模块102，用于将2kV直流稳定电压作为输入电压，转换为220V直流电压，并输出至直流逆变模块。系统100电源转换模块102的输入2kV直流电压，输出220V直流电压，保护电路由自恢复保险丝、二极管组成线路防止反接和过载保护；压敏电阻、空气放电管组成的线路二次防止雷击和浪涌冲击保护；电源转换模块102将2kV的直流电压转换为220V直流电压，为消除转化过程中产生的高频交流噪声，在输入端增加了滤波电路组成噪声降噪电路。具有极性间的绝缘隔离，隔离电压达到3kV。
直流逆变模块103，用于将220V直流电压转化为输出交流电压，并利用直流逆变模块，实现直流电压与交流电压的完全隔离。直流逆变模块，包括正弦波逆变器或非正弦逆变器。系统100直流逆变模块103采用两级式逆变器，在直流DC-交流AC逆变部分，采用单相全桥正弦波脉宽SPWM调制，通过驱动板产生单相脉宽调制正弦波，驱动全桥回路，再经过低通电感、电容的LC滤波，可输出标准正弦波。逆变器驱动板和全桥拓扑以及外围电压反馈电路实现正弦波逆变器，将直流和交流进行完全隔离。
稳压输出模块104，用于维持输出直流电压在24V至50V、直流电流在1A至2A可调范围内。系统100稳压输出模块104可在系统100检测到低电压时，发出调压指令，利用调压制流模块进行调压，调整至正常工作电压和工作电流时，调压系统停止。高压直流DC/直流DC转换隔离电源进入正常工作状态。当过载和短路时，线路自动限压限流，故障解除后自动恢复工作状态。
系统100包括自检测模块，用于检测隔离后的电源板是否带电，并且判断带电是触电电压或是感应电势。即具有危险电压显示，自检测隔离后电源板是否有危险电压，可区分检测到的电压是危险的触电电压还是无危险的感应电势。
系统100采用室外IP65级别外壳，合金铝板长方形，体积小，重量轻，可安装在铁塔上。
系统100高电压部分输入电压和输出端输出工作电压均为可调节电源。
系统100采用低静态工作电流，直流DC/直流DC模块电源，具有自恢复过载、短路保护功能；
系统100的工作频率范围从50HZ～100kHZ。
系统100采用高压调压模块101结构能够将10kV降低到2kV电压，再通过电源转换模块102进行直流DC/直流DC集成模块转换，电源电压由直流2kV转换为直流220V，220V直流电压经屏蔽线连接到直流逆变模块103的进线端子，直流逆变模块103输出50V交流电压，系统100实现了高压直流电与交流电的隔离，交流电压输出端直接连接到交流直流转换模块103输出50V直流电压，实现了二次隔离，50V直流电压经滤波送到稳压输出模块104，稳压输出模块104内将检测到的电压信号经专用信号线反馈到高压调压模块101，进行调压稳流，使稳压输出模块104输出24V-50V电压、1A-2A的直流稳压电源。
图2为根据本发明一实施方式的高压调压模块结构图。如图2所示，高压调压模块，由多个分压电阻R3、多个限流电阻R2、可调制流电阻R1及场效应管串关联连接，接入10kV电源。为了给电源转换模块提供工作电流和稳定的工作电压，电路中接入了制流可调电阻，即多只场效应管与限流电阻R2，为了对高压调压模块过流进行保护，线路中接入了SMD-PPTC自保护器和多只EPCOS过电压放电管及多级过电压保护的压敏电阻，电压电流调整由R1和场效应管组成，完成调压调流任务。
图3-a为根据本发明一实施方式的稳压输出模块结构图。本发明的实施方式中，稳压输出模块的电压电流调整信号由二次隔离电源的检测单元提供，检测单元如图3-b所示。当检测到电压低于或高于预设电压范围时，二次隔离电源的检测单元发出调整信号，调压直流模块的调压单元按信号指令进行升压或降压，保证了直流转换模块和直流逆变模块的正常工作电压，稳定了用电器的工作电压。本发明实施方式中，检测单元内继电器K4098DC，脉冲信号源，稳压器2CW342/159958。
图4为根据本发明一实施方式的危险电压声光报警模块结构图。本发明的实施方式，如图4所示，报警模块包括外壳引线401，探针402，音响电路403，绿色发光管404，红色发光管405。危险电压检测单元监测点检测到电源逆变模块和稳压输出模块线路发生危险电压时，发出声光报警信号，探针402接被测单元的接地端，另一端接专用调整电阻和高压滤波电容，调整电阻和电容的另一端接发光二极管，发光二极管另一端接装置外壳401，装置外壳401接地，探针402检测到交流电压超过60V时，绿色发光二级管544和红色发光二级管405同时发光，光敏管接通检测单元内部电源，报警器报警，探针402检测到直流电压超过50V时，绿色发光二极管404发光，报警器报警。
图5为根据本发明一实施方式的一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源方法流程图。如图5所示，方法500从步骤501开始：
优选地，在步骤501：采用电阻式分压器进行分压和制流，将输入直流电压稳定到2kV直流稳定电压。输入直流电压在2kV至10kV范围内。
优选地，在步骤502：用于将2kV直流稳定电压作为电源转换模块输入电压，转换为220V直流电压，并输出至直流逆变模块。
优选地，在步骤503：利用直流逆变模块将220V直流电压转化为输出交流电压，并用利用直流逆变模块，实现直流电压与交流电压的完全隔离。直流逆变模块，包括正弦波逆变器或非正弦逆变器。
优选地，在步骤504：利用稳压输出模块维持输出直流电压在24V至50V范围，维持直流电流在1A至2A范围。
优选地，方法500还用于检测隔离后的电源板是否带危险电压，并且判断检测到的电压是触电危险电压或是感应电势。
优选地，方法500还用于将2kV直流电压作为电源转换模块输入电压，转换为220V直流电压时，还能够实现自恢复过载和短路保护功能。
优选地，方法500工作频率范围为50HZ至100kHZ。
本发明一实施方式的一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源方法与本发明另一实施方式的一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源系统相对应，在此不再进行赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。

Claims (14)

1.一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源系统，所述系统包括：高压调压模块，电源转换模块，直流逆变模块，稳压输出模块；
所述高压调压模块，采用场效应管与电阻式分压器进行分压和制流，将输入直流电压稳定到直流稳定电压；
所述电源转换模块，用于将直流稳定电压作为输入电压，转换为220V直流电压，并输出至所述直流逆变模块；
所述直流逆变模块，用于将220V直流电压转化为输出交流电压，并利用直流逆变模块，实现直流电压与交流电压的完全隔离；
所述稳压输出模块，用于维持所述输出直流电压与所述直流电流。
2.根据权利要求1所述的系统，所述输入直流电压在2kV至10kV范围内。
3.根据权利要求1所述的系统，所述系统包括自检测模块，用于检测隔离后的电源板是否有危险电压，并且判断所述检测到的电压是触电危险电压或是感应电势。
4.根据权利要求1所述的系统，所述电源转换模块包括保护电路，实现自恢复过载和短路保护功能。
5.根据权利要求1所述的系统，所述系统工作频率范围为50HZ至100kHZ。
6.根据权利要求1所述的系统，所述直流稳定电压为2KV。
7.根据权利要求1所述的系统，所述输出直流电压在24V至50V范围，维持所述直流电流在1A至2A范围。
8.一种随线馈电光纤复合架空地线用高压直流转换电源方法，所述方法包括：
采用场效应管与电阻式分压器进行分压和制流，将输入直流电压稳定到直流稳定电压；
用于将直流稳定电压作为电源转换模块输入电压，转换为220V直流电压，并输出至所述直流逆变模块；
利用所述直流逆变模块将220V直流电压转化为输出交流电压，并利用直流逆变模块，实现直流电压与交流电压的完全隔离；
利用所述稳压输出模块维持所述输出直流电压与所述直流电流。
9.根据权利要求6所述的方法，所述输入直流电压在2kV至10kV范围内。
10.根据权利要求6所述的方法，所述方法还用于检测隔离后的电源板是否带危险电压，并且判断所述检测到的电压是触电危险电压或是感应电势。
11.根据权利要求6所述的方法，在用于将2kV直流电压作为电源转换模块输入电压，转换为220V直流电压时，还能够实现自恢复过载和短路保护功能。
12.根据权利要求6所述的方法，所述方法工作频率范围为50HZ至100kHZ。
13.根据权利要求8所述的方法，所述直流稳定电压为2KV。
14.根据权利要求8所述的方法，所述输出直流电压在24V至50V范围，维持所述直流电流在1A至2A范围。
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