CN108539743B - 一种高效节能型配电终端 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高效节能型配电终端，通过对交流掉电期间功耗进行管控和降低，实现降低交流掉电期间配电终端的功耗。本发明由于从配电终端和后备电源两方面设计，大幅降低了配电终端系统的运行功耗，不仅可以压缩后备电源储能器件的容量，还为高性能新型储能器件的应用提供了可能。在配电终端功耗降低后，免维护高可靠的超级电容器可得到充分利用，既有利于智能配电系统节能增效，也有助于提升智能配电系统的整体智能化水平和工作寿命周期，经济和社会效益十分显著。

Description

一种高效节能型配电终端

技术领域

本发明涉及一种配电终端，尤其涉及一种高效节能型配电终端。

背景技术

随着我国智能配电技术的发展，各类配电终端的功能逐步完善，性能也大幅提升。早期的配电终端在线功耗普遍很大，这也在不同程度上阻碍了智能配电技术的深入发展。为降低各类配电终端在线功耗，在随后的发展过程中各相关单位和企业进行了大量的工作。正是为此，当前各类智能配电终端的在线功耗已大幅下降。

尽管如此，在交流掉电后，由于未针对性进行智能配电终端功耗管理，导致当前后备电源容量偏大，无形中造成不必要的浪费。

发明内容

为了解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于提供一种高效节能型配电终端，以进一步管控配电终端全过程功耗，实现更精细化的功耗管理。

为达到上述目的，本发明所采用的技术手段是：一种高效节能型配电终端，通过对交流掉电期间功耗进行管控和降低，实现降低交流掉电期间配电终端的功耗。

进一步的，所述对交流掉电期间功耗进行管控和降低是指：一、节省配电终端非必要功耗；二、优化配电终端运行模式；三、增强后备电源功耗管理。

更进一步的，所述节省配电终端非必要功耗是指：在交流掉电后，保留掉电后运行所必要的部分功能，将非必要功能部分关停，使非必要功能部分的功耗缩减，以节省相应功耗。

更进一步的，所述优化配电终端运行模式是指：在交流掉电后，配电终端根据任务线程的重要性分配运行时间，对非重要任务线程采取串行分时运行或并行间歇运行，对掉电期间完全非必要的任务线程直接暂停运行。

更进一步的，所述优化配电终端运行模式是指：对配电终端所运行的任务根据优先级和重要程度进行分类汇总，然后根据任务类别选择任务运行工作模式，任务分类汇总表：

Ⅰ类任务在整个掉电时间段内，各个Ⅰ类任务按优先顺序接续运行，当需要同时执行多个Ⅰ类任务时，按并行工作模式运行；

Ⅱ类任务在整个掉电时间段内，各个Ⅱ类任务根据不同时间节点的紧急程度随机运行，每个Ⅱ类任务只在必要的时段被配电终端运行；

Ⅲ类任务在整个掉电时间段内，各个Ⅲ类任务依设定周期间断运行，即每个周期内，只在设定的时间段内运行若干个Ⅲ类任务，其余时段终端终止运行Ⅲ类任务；

Ⅳ类任务在整个掉电时间段内，所有Ⅳ类任务均终止运行。

更进一步，所述任务线程中，针对复杂任务线程采用简化运行模式，以简化单个任务线程工作量，从而缩减整机工作量，随着整机工作量的减少，相对应的功耗也会同步下降。

更进一步的，所述增强后备电源功耗管理是指：除配电终端自身的功耗缩减外，增强对后备电源的功耗管理，改变原有的配电终端和后备电源各自独立运行的模式，建立二者之间的信息通道，实现后备电源状态信息上报，配电终端接收该状态信息后，结合自身的运行状态和功耗需求发出相应的指令，进而实时控制后备电源的输出功率。

本发明的有益效果是：由于从配电终端和后备电源两方面设计，大幅降低了配电终端系统的运行功耗，不仅可以压缩后备电源储能器件的容量，还为高性能新型储能器件的应用提供了可能。在配电终端功耗降低后，免维护高可靠的超级电容器可得到充分利用，既有利于智能配电系统节能增效，也有助于提升智能配电系统的整体智能化水平和工作寿命周期，经济和社会效益十分显著。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的阐述。

图1 为本发明的任务运行时序示意图；

图2 主站唤醒工作时序示意图；

图3 定时唤醒工作时序示意图。

具体实施方式

分别从智能配电终端和后备电源两个方面进行设计，其中智能配电终端着重进行交流掉电后耗电任务管理，而后备电源则着重进行与配电终端之间的状态实时信息交互和动态功耗控制。

智能配电终端部分：为实现交流掉电后耗电任务管理，首先应对智能配电终端所运行的任务根据优先级和重要程度进行分类汇总，然后根据任务类别选择任务运行工作模式。任务分类汇总表如表1：

交流掉电后，配电终端按照图1所示时序图运行各个任务。

具体来说，各类任务按下述方法运行：

Ⅰ类任务：在整个掉电时间段内，各个Ⅰ类任务按优先顺序接续运行。当需要同时执行多个Ⅰ类任务时，按并行工作模式运行；即掉电全过程中，任意时间节点的任意一个Ⅰ类任务，都会被配电终端无条件立即运行。

Ⅱ类任务：在整个掉电时间段内，各个Ⅱ类任务根据不同时间节点的紧急程度随机运行。例如，在T1时间段内，Ⅱ类任务D运行需紧急执行，终端运行任务D，该任务完成后，若无Ⅱ类任务，则等待下一个Ⅱ类任务；若存在Ⅱ类任务E，则终端继续运行Ⅱ类任务E。即掉电全过程中，每个Ⅱ类任务只在必要的时段会被配电终端运行。

Ⅲ类任务：在整个掉电时间段内，各个Ⅲ类任务依设定周期间断运行，即每个周期内，只在设定的时间段内运行若干个Ⅲ类任务，其余时段终端终止运行Ⅲ类任务。即掉电全过程中，将多个Ⅲ类任务打包，按固定周期间歇集中运行。

Ⅳ类任务：在整个掉电时间段内，所有Ⅳ类任务均终止运行。

在实际应用过程中，交流掉电初期往往配电终端运行任务数量多，且需集中执行，而在随后的相当长的时间内，仅保留少数必需任务即可，为此，可在此基础上可引入智能配电终端休眠模式。

在休眠模式下，智能配电终端仅实时监测操作开关状态，采集必需关键数据和信息，保持与上级主站轮询式通信，整机功耗极低。为保证智能配电终端可及时跳出休眠状态，可采取主站指令唤醒（图2所示）和定时唤醒相（图3所示）结合的唤醒模式，实现终端快速响应主站以及正常功能恢复。

除此之外，还可以根据实际任务情况，依照任务等级划分的原则，进一步将单个任务中非必要的部分线程间歇运行或终止，以达到任务精简的目的。交流掉电后，视具体工况可使终端内各任务均简化运行，即进入低功耗工作模式。在低功耗模式下，智能配电终端只保留核心功能，功耗较正常工作状态时显著降低。

综上，通过上述处理策略，既可以保证交流掉电后必要功能正常运行，又能大幅压缩非必要功能的工作时长。总体来看，可有效缩减掉电期间智能配电终端的任务总量，进而降低该时间端总耗电量。

后备电源部分设计：通过上述各种处理方法，可有效降低交流掉电过程中各类智能配电终端的功耗。然而，实际运行经验表明，后备电源系统自身造成的功耗也不容小视，为此很有必要进一步优化后备电源功耗设计。

为优化后备电源功耗，主要从下述几个方面进行处理：

1）提高后备电源储能器件利用率。后备电源中储能器件放电单元电源模块的工作效率的提升，有益于直接提高储能器件的能量利用率。另外，可适当延展储能器件的放电深度，这对于超级电容储能模组尤其重要。将超级电容模组的工作电压范围扩展后，其所释放的能量将大幅提升。这样，后备电源储能器件能量利用率得到一定提升，有助于缩减后备电源储能器件的容量。

2）放电单元电源模块负载优化分配。通常智能配电终端负载分为两大类，一类为核心单元、通信模块、线损模块等低功率负载，一类则为高压操作开关为主的高功率负载。要同时满足两种负载用电需求，必须配备大功率的放电电源模块，而大功率电源模块相应的本机功耗也明显较大。为此，可将为两种负载匹配独立的放电电源模块：操作电源和控制电源，且两种模块可根据配电终端的指令启动和终止工作。这样，掉电过程中，大功率操作电源模块的有效工作时长极大缩减，大部分时间内小功率控制电源模块持续运行，放电单元电源模块综合自身功耗可显著降低。

3）后备电源与智能配电终端交互。后备电源内各电源模块的工作状态，含输入回路状态和输出各支路工作状态，均实时上报给配电终端。配电终端根据各电源模块的工作状态，结合自身的工况，一方面，可以及时终止不必要输出支路，减少无谓的输出功率；另一方面，可以在电源模块故障状态时，将电源模块输出故障支路终止或者输入回路切断，避免故障状态时形成的不确定额外功率损耗。通过智能配电终端对后备电源的管理，同样也可降低后备电源整体的自身功耗。

通过上述设计，可大幅降低智能配电终端系统的运行功耗，不仅可以压缩后备电源储能器件的容量，还为高性能新型储能器件的应用提供了可能。在智能配电终端功耗降额后，免维护高可靠的超级电容器便可得到充分利用。这样，既有利于智能配电系统节能增效，也有助于提升智能配电系统的整体智能化水平和工作寿命周期，经济和社会效益十分显著。

本领域普通技术人员可以理解：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (1)

1.一种高效节能型配电终端，其特征在于：分别从智能配电终端和后备电源两个方面进行设计，其中智能配电终端着重进行交流掉电后耗电任务管理，而后备电源则着重进行与配电终端之间的状态实时信息交互和动态功耗控制；通过对交流掉电期间功耗进行管控和降低，实现降低交流掉电期间配电终端的功耗，所述对交流掉电期间功耗进行管控和降低是指：一、节省配电终端非必要功耗；二、优化配电终端运行模式；三、增强后备电源功耗管理，

所述节省配电终端非必要功耗是指：在交流掉电后，保留掉电后运行所必要的部分功能，将非必要功能部分关停，使非必要功能部分的功耗缩减，以节省相应功耗，所述优化配电终端运行模式是指：在交流掉电后，配电终端根据任务线程的重要性分配运行时间，对非重要任务线程采取串行分时运行或并行间歇运行，对掉电期间完全非必要的任务线程直接暂停运行，所述优化配电终端运行模式是指：对配电终端所运行的任务根据优先级和重要程度进行分类汇总，然后根据任务类别选择任务运行工作模式，任务分类汇总表：

Ⅰ 类任务在整个掉电时间段内，各个Ⅰ 类任务按优先顺序接续运行，当需要同时执行多个Ⅰ 类任务时，按并行工作模式运行；Ⅱ 类任务在整个掉电时间段内，各个Ⅱ 类任务根据不同时间节点的紧急程度随机运行，每个Ⅱ 类任务只在必要的时段被配电终端运行；Ⅲ类任务在整个掉电时间段内，各个Ⅲ 类任务依设定周期间断运行，即每个周期内，只在设定的时间段内运行若干个Ⅲ 类任务，其余时段终端终止运行Ⅲ 类任务；Ⅳ 类任务在整个掉电时间段内，所有Ⅳ 类任务均终止运行，所述任务线程中，针对复杂任务线程采用简化运行模式，以简化单个任务线程工作量，从而缩减整机工作量，随着整机工作量的减少，相对应的功耗也会同步下降，所述增强后备电源功耗管理是指：除配电终端自身的功耗缩减外，增强对后备电源的功耗管理，改变原有的配电终端和后备电源各自独立运行的模式，建立二者之间的信息通道，实现后备电源状态信息上报，配电终端接收该状态信息后，结合自身的运行状态和功耗需求发出相应的指令，进而实时控制后备电源的输出功率。

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