CN108631318A - 用于线路电压降补偿的系统和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供用于在线路电压降补偿系统中使用的控制器。控制器包括处理装置和存储器装置，存储器装置耦合至处理装置。控制器配置成确定输电线路的电阻，输电线路的电阻至少部分地基于负载和传输线路的多个特性而确定。控制器还配置成生成控制信号，以控制升压电路的输出电压，输出电压至少部分地基于输电线路的所确定的电阻而确定。控制器进一步配置成将控制信号传输至升压电路，从而使升压电路生成输出电压，以补偿电压降。

Description

用于线路电压降补偿的系统和方法
对相关申请的交叉引用
本申请是非临时申请，并且，主张对标题为“用于线路电压降补偿的系统和方法”的提交于2017年3月24日的美国临时专利申请No. 62/476346的优先权，该申请通过引用而整体地合并于本文中。
技术背景
本文中所描述的实施例大致涉及用于线路电压降补偿系统的控制器，且更具体地，涉及如下的控制器，用于确定输电线路的电阻，并且，控制升压电路补偿模块的电压输出，以补偿由于输电线路的电阻而导致的电源与负载之间的电压降，以及涉及使用该控制器的方法。
在商业系统和工业系统中，使用若干种方法来传送电力。这些方法之一包括使用被称为“线路”的导线来在电源与负载之间传递电力。电压降与通过该线路而传递电力相关联，并且，传输距离可能相对较大，导致在负载处接收到的相当大的电压降。即，该线路具有足以造成电源与负载之间的显而易见的电压降的电阻。该负载可以是诸如无线电设备之类的构件，该构件要求特定的电压以运作，并且，如果提供具有不正确的电压的电力，则该构件将受损或变得不能操作。
至少一些已知的电力输送系统将升压电路系统合并，该升压电路系统补偿起因于通过传输线路而在电源与负载之间传递电力而造成的电压降。这样的系统可以使用通过输电线路而发送的测试信号，使用运行期间的测试模式，或使用用来测量电阻的诸如传感线之类的另外的构件，来确定电源与负载之间的电压降。然而，这样的系统可能要求使流向负载的电力流中断，引起电源输出电压的变化，并且，导致对电阻改变的相对较长的响应时间。另外，这样的系统可能要求增加成本且降低系统的稳健性的另外的构件。因此，需要用于确定输电线路的电阻且补偿线路电压降的有效且高效的方法。
发明内容
在一个方面，提供用于在线路电压降补偿系统中使用的控制器。线路电压降补偿系统包括：电源；负载；输电线路，其在电源与负载之间延伸；以及升压电路，其配置成补偿由于输电线路的电阻而出现的电源与负载之间的电压降。控制器包括处理装置和耦合至处理装置的存储器装置。控制器配置成确定输电线路的电阻，输电线路的电阻至少部分地基于负载和传输线路的多个特性而确定。控制器还配置成生成控制信号，以控制升压电路的输出电压，输出电压至少部分地基于输电线路的所确定的电阻而确定。控制器进一步配置成将控制信号传输至升压电路，从而使升压电路生成输出电压，以补偿电压降。
在另一方面，提供线路电压降补偿系统。线路电压降补偿系统包括升压电路和控制器。升压电路配置成使从电源供给的电力的输出电压升压，以补偿由于输电线路的电阻而出现的电源与负载之间的电压降。控制器配置成确定输电线路的电阻，输电线路的电阻至少部分地基于负载和传输线路的多个特性而确定。控制器还配置成生成控制信号，以控制升压电路的输出电压，输出电压至少部分地基于输电线路的所确定的电阻而确定。控制器进一步配置成将控制信号传输至升压电路，从而使升压电路生成输出电压，以补偿电压降。
在又一方面，提供补偿由于输电线路的电阻而出现的电源与负载之间的电压降的方法。该方法包括确定输电线路的电阻，输电线路的电阻至少部分地基于负载和输电线路的多个特性而确定。该方法还包括生成控制信号，以控制升压电路的输出电压，输出电压至少部分地基于输电线路的所确定的电阻而确定。该方法进一步包括生成控制信号，以控制升压电路的输出电压，输出电压至少部分地基于输电线路的所确定的电阻而确定。该方法包括：将控制信号传输至升压电路，从而使升压电路生成输出电压，以补偿电压降；以及从升压电路发出输出电压，以补偿电压降。
技术方案1. 一种用于在线路电压降补偿系统中使用的控制器，该线路电压降补偿系统包括电源、负载、在所述电源与所述负载之间延伸的输电线路以及配置成补偿由于所述输电线路的电阻而出现的所述电源与所述负载之间的电压降的升压电路，所述控制器包括处理装置和存储器装置，该存储器装置耦合至所述处理装置，所述控制器配置成：
确定所述输电线路的电阻，所述输电线路的所述电阻至少部分地基于所述负载和所述传输线路的多个特性而确定；
生成控制信号，以控制所述升压电路的输出电压，所述输出电压至少部分地基于所述输电线路的所述所确定的电阻而确定；并且，
将所述控制信号传输至所述升压电路，从而使所述升压电路生成输出电压，以补偿所述电压降。
技术方案2. 根据技术方案1所述的控制器，其中，所述控制器配置成通过响应于注入的正弦电压而测量所述输电线路中的电流，从而确定所述输电线路的所述电阻。
技术方案3. 根据技术方案2所述的控制器，其中，所述注入的正弦电压小于所述负载的低电压阈值。
技术方案4. 根据技术方案1所述的控制器，其中，所述控制器配置成基于在所述负载处测量到的电流和电压中的至少一个而确定所述传输线路的所述电阻。
技术方案5. 根据技术方案1所述的控制器，其中，所述控制器配置成基于所述负载处的装置的激活而确定所述传输线路的所述电阻，其中，所述装置以预定的电压和预定的电流中的至少一个激活。
技术方案6. 根据技术方案1所述的控制器，其中，所述控制器配置成基于在所述负载最初被激活时输送至所述负载的功率的量而确定所述传输线路的所述电阻。
技术方案7. 根据技术方案1所述的控制器，其中，所述控制器配置成通过变更当所述负载正在消耗大体上恒定的量的功率时供给至所述负载的功率的电压值，从而确定所述传输线路的所述电阻。
技术方案8. 根据技术方案1所述的控制器，其中，所述控制器配置成基于最初激活所述负载的第一电压与再次激活所述负载的第二电压之间的差而确定所述传输线路的所述电阻。
技术方案9. 一种线路电压降补偿系统，包括：
升压电路，配置成使从电源供给的功率的输出电压升压，以补偿由于输电线路的电阻而出现的所述电源与负载之间的电压降；和
控制器，配置成：
确定所述输电线路的电阻，所述输电线路的所述电阻至少部分地基于所述负载和所述传输线路的多个特性而确定；
生成控制信号，以控制所述升压电路的输出电压，所述输出电压至少部分地基于所述输电线路的所述所确定的电阻而确定；并且，
将所述控制信号传输至所述升压电路，以使所述升压电路生成输出电压，从而补偿所述电压降。
技术方案10. 根据技术方案9所述的线路电压降补偿系统，其中，所述电源定位成最接近于无线电塔的底部，且其中，所述负载是定位成最接近于所述无线电塔的顶部的无线电设备。
技术方案11. 根据技术方案9所述的线路电压降补偿系统，其中，所述控制器配置成通过响应于注入的正弦电压而测量所述输电线路中的电流，从而确定所述输电线路的所述电阻。
技术方案12. 根据技术方案11所述的线路电压降补偿系统，其中，所述注入的正弦电压小于所述负载的低电压阈值。
技术方案13. 根据技术方案9所述的线路电压降补偿系统，其中，所述控制器配置成基于在所述负载处测量到的电流和电压中的至少一个而确定所述输电线路的所述电阻。
技术方案14. 根据技术方案9所述的线路电压降补偿系统，其中，所述控制器配置成基于所述负载处的装置的激活而确定所述输电线路的所述电阻，其中，所述装置以预定的电压和预定的电流中的至少一个激活。
技术方案15. 根据技术方案9所述的线路电压降补偿系统，其中，所述控制器配置成基于在所述负载最初被激活时输送至所述负载的功率的量，确定所述输电线路的所述电阻。
技术方案16. 根据技术方案9所述的线路电压降补偿系统，其中，所述控制器配置成通过变更当所述负载消耗大体上恒定的量的功率时供给至所述负载的功率的电压值，从而确定所述输电线路的所述电阻。
技术方案17. 根据技术方案9所述的线路电压降补偿系统，其中，所述控制器配置成基于最初激活所述负载的第一电压与再次激活所述负载的第二电压之间的差，确定所述输电线路的所述电阻。
技术方案18. 一种补偿由于输电线路的电阻而出现的电源与负载之间的电压降的方法，所述方法包括：
确定所述输电线路的电阻，所述输电线路的所述电阻至少部分地基于所述负载和所述输电线路的多个特性而确定；
生成控制信号，以控制升压电路的输出电压，所述输出电压至少部分地基于所述输电线路的所述所确定的电阻而确定；
将所述控制信号传输至所述升压电路，从而使所述升压电路生成输出电压，以补偿所述电压降；以及
从所述升压电路发出输出电压，以补偿所述电压降。
技术方案19. 根据技术方案18所述的方法，其中，确定所述输电线路的电阻还包括：
将正弦电压注入所述输电线路中；和
响应于所述注入的正弦电压而测量所述输电线路中的电流。
技术方案20. 根据技术方案18所述的方法，其中，确定所述输电线路的电阻还包括测量在所述负载处的所述电压。
附图简述
图1是示范性的无线电系统的示意图；
图2是可以与图1中所示出的无线电系统一起使用的示范性的线路电压降补偿系统的示意图；
图3是用于操作图2中所示出的线路电压降补偿系统的示范性的控制器的框图；
图4是图1中所示出的无线电系统的局部框图，图示了图2中的线路电压降补偿系统；
图5是图1中所示出的无线电系统的备选的实施例的示意图，图示了示范性的面板保护组件和示范性的塔保护组件；
图6是图1中所示出的无线电系统的局部框图，图示了图2中所示出的线路电压降补偿系统的备选的实施例；
图7是在图1中所示出的无线电系统的初始化的期间，由示范性的升压电路测量到的电流和电压的图表；并且，
图8是图示用于补偿由于输电线路的电阻而出现的电源与负载之间的电压降的方法的流程图。
参考符号列表
100 无线电系统
102 公用设施电源
104 变换器
106 电源线路
108 分流器
110 电池
112 控制器
114 断路器
116 线路电压降补偿组件
118 电涌保护器
120 传输线路
122 塔桅组件
124 处理器
126 存储器装置
128 电压传感器
130 无线电头
202 壳体
204 输入通道
206 输出通道
208 控制通道
210 熔断器
212 控制器
214 译码器板
215 升压电路
216 补偿器模块
300 用户
302 用户输入接口
304 处理器
306 通信接口
308 呈现界面
310 存储器装置
400 阈值装置
500 面板保护组件
502 塔保护组件
602 模块
603 通道
604 第二模块
606 第三模块
607 冗余通道
608 第四模块
700 闪烁指示器
702 主指示器
704 副指示器
800 系统
802 传输线路
804 升压电路
806 无线电头
900 装置
1000 图表
1100 系统
1102 配电组件
1104 补偿组件
1106 面板保护组件
1108 线路
1110 塔保护组件
1112 无线电头。
具体实施方式
在以下的说明书和权利要求中，将参考应当被定义为具有以下的含义的许多术语。
除非上下文清楚地另有所指，否则单数形式“一”、“一个”和“这个”包括多个参照对象。
“任选的”或“任选地”意味着，随后描述的事件或情形可能发生或可能不发生，并且，描述包括事件发生的实例和事件不发生的实例。
如在本文中在整个说明书和所有的权利要求中使用的近似语言可以应用于对能够获准地变更，而不导致相关的基本功能的变化的任何定量表示进行修改。因此，以(多个)术语(诸如，“大约”、“近似地”和“大体上”)修改的值不限于精确的指定值。如在本文中在整个说明书和所有的权利要求中使用的以术语“大体上相似的”、“大体上相同的”和/或“大体上恒定的”修改的值可以应用于在所参考的定量表示的百分之五的范围内，且更具体地，在所参考的定量表示的百分之一的范围内，修改任何定量表示。在至少一些实例中，近似语言可以与用于对该值进行测量的仪器的精度相对应。在此，且在整个说明书和所有的权利要求中，可以将范围限制组合且/或互换，除非上下文或语言另有指示，否则这样的范围被识别，且包括其中所包含的所有的子范围。
如本文中所使用的，术语“处理器”和“计算机”以及例如“处理装置”、“计算装置”和“控制器”之类的相关术语不仅仅限于在本领域中被称为计算机的那些集成电路，而是广义地指微控制器、微型计算机、可编程逻辑控制器(PLC)以及专用集成电路及其他可编程电路，并且，这些术语可在本文中互换地使用。在本文中所描述的实施例中，存储器可以包括(但不限于)诸如随机存取存储器(RAM)之类的计算机可读介质和诸如闪速存储器之类的计算机可读非易失性介质。备选地，还可以使用软盘、光盘-只读存储器(CD-ROM)、磁光盘(MOD)以及/或数字通用光盘(DVD)。同样地，在本文中所描述的实施例中，另外的输入通道可以是(但不限于)与诸如鼠标和键盘之类的操作者接口相关联的计算机外围设备。备选地，还可以使用其他计算机外围设备，这些计算机外围设备可以包括(但不限于)例如扫描仪。此外，在示范性的实施例中，另外的输出通道可以包括(但不限于)操作者接口监视器。
而且，如本文中所使用的，术语“软件”和“固件”为可互换的，并且，包括供个人计算机、工作站、客户端以及服务器运行的存储器中的任何计算机程序存储。
如本文中所使用的，术语“非暂时性计算机可读介质”旨在表示在用于将信息(诸如，计算机可读指令、数据结构、程序模块以及子模块)或其他数据短期和长期存储于任何装置中的任何技术方法中实现的任何有形的基于计算机的装置。因此，本文中所描述的方法可以被编码为在有形非暂时性计算机可读介质(包括(但不限于)存储装置和/或存储器装置)中实施的可运行指令。在由处理器运行时，这样的指令使处理器执行本文中所描述的方法的至少一部分。此外，如本文中所使用的，术语“非暂时性计算机可读介质”包括所有的有形计算机可读介质，包括(但不限于)非暂时性计算机存储装置，非暂时性计算机存储装置包括(但不限于)易失性介质和非易失性介质以及可移除介质和不可移除介质，诸如固件、物理存储和虚拟存储、CD-ROM、DVD及任何其他数字源(诸如，网络或互联网)以及仅仅除了暂时的传播信号以外的尚待开发的数字手段。
此外，如本文中所使用的，术语“实时”指相关联的事件发生的时间、预定的数据的测量和收集的时间、处理数据的时间以及系统对事件和环境作出响应的时间中的至少一个。在本文中所描述的实施例中，这些活动和事件大体上瞬间地发生。
本文中所描述的实施例促进改进升压电路系统的稳健性、可靠性、准确度以及响应时间，该升压电路系统配置成使用线路电阻确定控制器来补偿由于输电线路的电阻而导致的电源与负载之间的线路电压降。具体地，线路电阻确定控制器包括：处理装置和耦合至处理装置的存储器装置。控制器配置成确定输电线路的电阻，输电线路的电阻至少部分地基于负载和传输线路的多个特性而确定。控制器还配置成生成控制信号，以控制升压电路的输出电压，输出电压至少部分地基于输电线路的所确定的电阻而确定。控制器进一步配置成将控制信号传输至升压电路，以发出输出电压，从而补偿电压降。线路电阻确定控制器的这样的配置促进对输电线路的电阻的快速、稳健且准确的确定，从而促进提高升压电路系统可靠性，改进升压电路系统性能，并且，降低升压电路系统运行成本。
图1是示例的无线电系统100的示意图。无线电系统100与通信塔(未示出)一起用于传输且/或接收通信信号。虽然在本文中针对通信塔而描述，但将理解到，其他系统可以使用无线电系统100来补偿电源与负载之间的线路电压降。在示例的实施例中，无线电系统100耦合至公用设施电源102(有时被称为“电源”)，以接收电力。更具体地，由变换器104将来自公用设施电源102的电力从交流(AC)电力变换成直流(DC)电力，以供无线电系统100使用。在示例的实施例中，无线电系统100包括一组电源线路106、分流器108、一组电池110、设备或系统控制器112、多个断路器114、线路电压降补偿系统116、电涌保护器118、多个传输线路120以及塔或天线、桅组件122。在其他实施例中，无线电系统100包括另外的、较少的或备选的构件，包括在本文中的别处描述的那些构件。
电源线路106将来自公用设施电源102的电力提供给无线电系统100的各种构件。在示例的实施例中，电源线路106耦合至变换器104、分流器108、电池110、控制器112以及断路器114，以提供DC电力。在其他实施例中，电源线路106可以配置成传输AC电力。在这样的实施例中，电源线路106可以直接地连接至公用设施电源102。在示范性的实施例中，电源线路106包括接地电源线路和48伏(V) DC电源线路。
分流器108耦合于电源线路106与电池110之间，以促进控制器112对电流的监测。即，控制器112耦合至分流器108的两个终端，以监测跨分流器108的电压降。控制器112已知分流器108的电阻值，且因此，控制器112基于分流器108的已知的电阻和所测量到的电压降而计算电流值。在至少一些实施例中，分流器108配置成具有相对较小的电阻，以致于跨分流器108的电压降并未对提供给电池110或断路器114的功率的量实质上产生影响。控制器112配置成基于所监测到的跨分流器108的电流而操作如本文中所描述的无线电系统100的构件。
电池110配置成存储电能，从而补充公用设施电源102所提供的电力，并且，给未从电源线路106接收电力的其他构件供电。在示例的实施例中，无线电系统100包括两个电池110。在其他实施例中，无线电系统100包括不同数量的电池110(包括一个或零个)。另外或备选地，无线电系统100可以包括提供电力的除了电池110之外的其他电力存储装置，诸如，电容器。
控制器112配置成监测无线电系统100的参数，并且，基于所监测到的参数而操作无线电系统100。例如，控制器112经由分流器108而监测电源线路106的电流，并且，控制变换器104和/或线路电压降补偿系统116，以调整其输出，从而促进无线电系统100的运行。
断路器114耦合于电源线路106与线路电压降补偿系统116之间。断路器114配置成在检测到过电流状况(例如，短路)时，使电源线路106从线路电压降补偿系统116和传输线路120电气断开，从而保护无线电系统100免受潜在的损伤。
线路电压降补偿系统116配置成使供给至塔桅组件122的电力的电压升压，从而对跨传输线路120的电压降负责。在示范性的实施例中，线路电压降补偿系统116包括针对塔桅组件122的十二个通道。各通道具有对应的传输线路120和塔桅组件122的子组件。结果，各通道可以具有唯一的线路电阻和/或唯一的电流流自塔桅组件122，从而导致各通道的不同的电压降。线路电压降补偿系统116配置成单独地使各通道升压，从而提高针对各通道的补偿的准确度。在至少一些实施例中，线路电压降补偿系统116可以包括与一个分组的通道相关联的多个模块(未在图1中示出)。在其他实施例中，线路电压降补偿系统116可以包括不同数量的通道(包括一个)。
线路电压降补偿系统116耦合至传输线路120，从而给塔桅组件122提供电力。在示范性的实施例中，电涌保护器118耦合至线路电压降补偿系统116与塔桅组件122之间的传输线路120。电涌保护器118配置成限制传输线路120上的电压尖峰，从而保护塔桅组件122免受潜在的损伤。在一些实施例中，变换器104、电源线路106、分流器108、电池110、控制器112、断路器114、线路电压降补偿系统116以及/或电涌保护器118位于塔的底部处。在一个示例中，分流器108、电池110、断路器 114、线路电压降补偿系统116以及电涌保护器118定位于机柜或其他围护结构内，操作者可进入该机柜或其他围护结构来维护。在其他实施例中，变换器104、电源线路106、分流器108、电池110、控制器112、断路器114、线路电压降补偿系统116以及/或电涌保护器118可以相对于通信塔而位于不同的位置处。传输线路120从塔的底部附近的线路电压降补偿系统116延伸至塔桅组件122，塔桅组件122是塔的顶部处或附近的位置。传输线路120具有造成相当大的电阻的规格和长度，从而生成与塔桅组件122所消耗的电流成比例的相当大的电压降。
在示范性的实施例中，塔桅组件122包括多个电压传感器128和多个远程无线电单元(RRU)130(有时被称为“负载”)。RRU 130在本文中有时可以被称为“无线电设备130”或“无线电头130”。电压传感器128配置成在RRU 130处或附近监测电压。电压传感器128经由有线或无线通信而将所监测到的电压数据传输至控制器112和/或线路电压降补偿系统116，以促进如本文中所描述的电压补偿。在示范性的实施例中，传输线路120包括一个或更多个线路，这些线路配置成用于数据通信，从而将所监测到的电压数据传输至线路电压降补偿系统116。在一个示例中，所监测到的电压数据传输至线路电压降补偿系统116的“R1”通道。
RRU 130配置成接收且传输通信信号。在示范性的实施例中，RRU 130包括广播信号的天线和防止RRU 130的瞬间关闭的电容器。各RRU 130具有预定的低电压(UV)阈值，以致于来自电源线路106的电力必须高于UV阈值，以激活RRU 130。
图2是线路电压降补偿系统116的示意图，线路电压降补偿系统116可以与无线电系统100(在图1中示出)一起用于补偿线路电压降。在示范性的实施例中，线路电压降补偿系统116包括补偿器模块组件200，补偿器模块组件200包括补偿器模块围护结构202，补偿器模块围护结构202具有多个输入通道204、多个输出通道206以及多个控制终端208。输入通道204从电源接收电力(例如，在图1中示出，经由电源线路106而从公用设施电源102接收电力)，并且，输出通道206经由多个传输线路而将电力传输至一个或更多个RRU。输入通道204的各端口具有输出通道206的相应的端口。至少一些输入通道204和输出通道206耦合至一个或更多个熔断器210，以防止过电流状况对耦合至相应的通道的构件造成损伤。控制终端208配置成从线路电压降补偿系统116的译码器板214和电力控制器212接收数据(数字或以另外的方式)，且/或将数据传输至线路电压降补偿系统116的译码器板214和电力控制器212。电力控制器212配置成响应于所接收到的数据或命令信号而操作如本文中所描述的电压补偿系统116。在至少一些实施例中，译码器板214耦合至控制终端208(例如，R1)，以便从通信塔的顶部处的传感器接收所监测到的电压数据。译码器板214配置成为控制器212处理数据。控制器212使用来自译码器板214的电压数据和来自补偿器模块216的数据来调整补偿器模块216的运行，并且，补偿如本文中所描述的线路电压降。在其他实施例中，线路电压降补偿系统116可以包括另外的、较少的或备选的构件，包括在本文中的别处描述的那些构件。
补偿器模块组件200还包括至少一个补偿器模块216。在示范性的实施例中，补偿器模块组件200包括十二个补偿器模块216，然而，为了清楚起见，仅示出两个补偿器模块216。在其他实施例中，补偿器模块组件200包括不同数量的补偿器模块216。补偿器模块216耦合于一个或更多个输入通道204与一个或更多个输出通道206之间。补偿器模块216还可以耦合至控制终端208和/或控制器212。各补偿器模块216配置成选择性地使相应的输入通道204所提供的电力的电压升压，并且，经由作为升压电路215的一部分的相应的输出通道206而将升压后的电压传输至传输线路。
在示范性的实施例中，补偿器模块216包括主升压电路220和副升压电路222。主升压电路220配置成运行，而副升压电路222空闲，保持关闭或以另外的方式以降低的容量运行。如果主升压电路220失效，则副升压电路222配置成将电力负载从公用设施电源102运载至RRU 130，而主升压电路220被修复或替换。补偿器模块216包括任何电路、微处理器、控制器、电源等，从而促进基于如本文中所描述的传输线路120的所确定的电阻而使电压升压至特定的值。在某些实施例中，补偿器模块216可以配置成在输出通道206处生成正弦、振荡或其他信号。在一个示例中，补偿器模块216对从输入通道204接收到的电力进行调制。在其他实施例中，补偿器模块216可以使用单独的电源(例如，内部电源)来生成信号。
图3是控制器212的框图，控制器212用于操作线路电压降补偿系统116(在图2中示出)。在示范性的实施例中，控制器212是能够控制线路电压降补偿系统116的运行的任何类型的控制器。如本文中所描述的，控制器212实行操作，从而至少部分地基于来自操作人员的指令而控制线路电压降补偿系统116的运行。控制器212配置成监测线路电压降补偿系统116的参数，并且，基于所监测到的参数而操作线路电压降补偿系统116。例如，控制器212配置成生成至少一个控制信号，以控制升压电路215的输出电压。控制器212还配置成确定主升压电路220是否为可操作的，并且，将至少一个控制信号传输至主升压电路220和副升压电路222之一，其中，如果主升压电路220为不可操作的，则至少一个控制信号传输至副升压电路222。在备选的实施例中，控制器212可以实行允许线路电压降补偿系统116如本文中所描述地运作的任何操作。
在示范性的实施例中，控制器212包括存储器装置310和处理器304，处理器304耦合至存储器装置310。处理器304可以包括一个或更多个处理单元，诸如(但不限于)多核配置。处理器304是许可控制器212如本文中所描述地操作的任何类型的处理器。在一些实施例中，可运行指令存储于存储器装置310中。控制器212可配置成通过编程处理器304执行本文中所描述的一个或更多个操作。例如，可以通过将操作编码为一个或更多个可运行指令，并且，在存储器装置310中提供可运行指令，从而对处理器304进行编程。在示范性的实施例中，存储器装置310是允许诸如可运行指令或其他数据之类的信息的存储和检索的一个或更多个装置。存储器装置310可以包括一个或更多个计算机可读介质，诸如(但不限于)随机存取存储器(RAM)、动态RAM、静态RAM、固态盘、硬盘、只读存储器(ROM)、可擦除可编程ROM、电可擦除可编程ROM或非易失性RAM存储器。上文的存储器类型仅仅是示范性的，且因而不对可用于计算机程序的存储的存储器的类型进行限制。
存储器装置310可以配置成存储任何类型的数据，包括(但不限于)与线路电压降补偿系统116相关联的运行参数。在一些实施例中，处理器304基于数据的龄期而从存储器装置310移除或“清除”数据。例如，处理器304可以盖写与随后的时间或事件相关联的预先记录且存储的数据。另外或备选地，处理器304可以移除超过预定的时间间隔的数据。另外，存储器装置310包括(但不限于)足够的数据、算法以及命令来促进监测线路电压降补偿系统116的参数。
在一些实施例中，控制器212包括呈现界面308，呈现界面308耦合至处理器304。呈现界面308对用户300呈现诸如无线电系统100的运行状况之类的信息。在一个实施例中，呈现界面308包括显示器适配器(未示出)，其耦合至显示器装置(未示出)，诸如，阴极射线管(CRT)、液晶显示器(LCD)、有机LED (OLED)显示器或“电子墨水”显示器。在一些实施例中，呈现界面308包括一个或更多个显示器装置。另外或备选地，呈现界面308包括音频输出装置(未示出)，例如(但不限于)音频适配器或扬声器(未示出)。
在一些实施例中，控制器212包括用户输入接口302。在示范性的实施例中，用户输入接口302耦合至处理器304，并且，从用户300接收输入。用户输入接口302可以包括例如(但不限于)键盘、指示装置、鼠标、触控笔、触敏面板(诸如(但不限于)触摸板或触摸屏)以及/或音频输入接口(诸如(但不限于)麦克风)。诸如触摸屏之类的单个构件可以作为呈现界面308的显示器装置和用户输入接口302两者而运作。
在示范性的实施例中，通信接口306耦合至处理器304，且配置成与一个或更多个其他装置(诸如，RRU 130)通信而耦合，并且，在执行为输入通道的同时，关于这样的装置执行输入操作和输出操作。例如，通信接口306可以包括(但不限于)有线网络适配器、无线网络适配器、移动电信适配器、串行通信适配器或并行通信适配器。通信接口306可以从一个或更多个远程装置接收数据信号，或将数据信号传输至一个或更多个远程装置。例如，在一些实施例中，控制器212的通信接口306可以将数据信号传输至无线电系统100的控制器112/从无线电系统100的控制器112接收数据信号。
呈现界面308和通信接口306两者都能够适合于使用本文中所描述的方法提供信息，诸如，提供信息给用户300或处理器304。因此，呈现界面308和通信接口306可以被称为输出装置。类似地，用户输入接口302和通信接口306能够适合于使用本文中所描述的方法接收信息，并且，可以被称为输入装置。
图4是无线电系统100(在图2中示出)的局部框图，图示了线路电压降补偿系统116(在图2中示出)。无线电系统100包括升压电路215、控制器212以及传输线路120，传输线路120耦合于升压电路215与RRU 130之间。在至少一些实施例中，无线电系统100包括一个或更多个传感器，该传感器用于收集与控制器212通信的数据，以促进确定如本文中所描述的传输线路120的电阻且基于所确定的电阻而调整升压电路215的运行。
在一个实施例中，在无线电系统100的启动的期间，升压电路215配置成沿着传输线路120生成正弦或其他交变信号。RRU 130的电容器(未示出)配置成响应于交变信号而生成电流响应。为了避免来自噪声的干扰，在达到RRU 130的低电压(UV)阈值之前，升压电路215生成信号。即，在RRU 130激活之前，生成信号。在升压电路215处或附近，测量电流响应和电压，并且，使用电压和电流响应的相位来计算传输线路120的复阻抗。提取阻抗的实成分，以提供传输线路120的近似电阻。基于无线电系统100的电流和传输线路120的近似电阻，确定传输线路120的电压降，并且，升压电路215配置成使提供给RRU 130的电力的电压升压，以补偿电压降。
在另一实施例中，电压测量装置(未在图4中示出)可以在RRU 130处或附近耦合至传输线路120，从而测量在塔的顶部处的电压。例如，电压传感器128(在图1中示出)可以在RRU 130附近耦合。电压传感器测量局部电压，并且，将电压数据传输至升压电路215或控制器212。还在大体上相同的时间测量升压电路215处的电压和电流，以致于大体上同时地收集RRU 130和升压电路215处的测量值。然后，使用方程1(下文)来计算传输线路120的电阻R 线路 。在方程1中，V ps 是升压电路215处的电压，I ps 是升压电路215处的电流，并且，V rh 是RRU130处的电压。使用带有电压V rh 的方程1的方案允许不论UV阈值如何，都确定电阻R 线路 ，以致于可以执行对电阻R 线路 的周期性的确定，以采集线路退化、环境因素(例如，温度变化)或其他变化。
图5是无线电系统100(在图1中示出)的备选的实施例的示意图，图示了示范性的面板保护组件400和示范性的塔保护组件402。在示范性的备选的实施例中，公用设施电源102配置成给无线电系统100提供DC电力。线路电压降补偿系统116配置成使电力的电压升压，从而基于所确定的电阻而补偿跨传输线路120的电压降，例如，可以通过使用方程1而确定该电阻。线路电压降补偿系统116配置成测量局部电压和局部电流，以确定传输线路120的电阻。面板保护组件400耦合至线路电压降补偿系统116，以保护免于过电压状况(例如，电压尖峰)损害。公用设施电源102、线路电压降补偿系统116以及面板保护组件400定位于通信塔的底部处或附近，而塔保护组件402和RRU 130定位于通信塔的顶部处或附近。传输线路120在塔的底部处的组件与RRU 130之间延伸，从而将电力输送至RRU 130。在某些实施例中，传输线路120还可以包括用于如本文中所描述地传输数据的数据通信线路。备选地，可以使用电力线路网络技术来经由电力线路本身而通信数据。
塔保护组件402耦合于传输线路120与RRU 130之间，从而保护RRU 130免受可能对RRU 130造成损伤的过电压状况损害。在示范性的实施例中，塔保护组件402进一步配置成测量在塔的顶部处的电压。可以使用测量电压，例如，从而使用方程1来确定传输线路120的电阻。塔保护组件402配置成经由无线和/或有线通信而将测量电压数据传输至线路电压降补偿系统116。在一个示例中，经由传输线路120而传输测量电压数据。基于来自塔保护组件402的测量电压数据以及局部测量电压和电流，线路电压降补偿系统116确定传输线路120的电阻，并且，使电力的电压升压，以补偿跨传输线路120的电压降。
在另一实施例中，返回参考图4，RRU 130可以配置成在其初始化的期间，消耗预定义的功率水平P 启动 。升压电路215和/或操作升压电路215的控制器212已知功率水平P 启动 。在升压电路215最初给RRU 130供给电力时，测量电压V ps 和电流I ps ，以计算输送至系统的总功率P ps (即，P ps = V ps * I ps )。在至少一些实施例中，电压V ps 小于UV阈值，以防止来自RRU 130的干扰。总功率P ps 包括无线电头启动功率P ps 和由于线路电阻而沿着传输线路120损耗的功率两者。然后，能够使用方程2来确定线路电阻R 线路 。
在又一实施例中，RRU 130配置成在运行期间的某一时刻，消耗大体上恒定的功率。例如，RRU 130可以配置成在初始化的期间、在有限的无线电通信量的时期(即，空闲时期)的期间或在高的无线电通信量的时期(即，通信量饱和时期)的期间，消耗大体上恒定的功率。升压电路215配置成检测恒定的功率消耗的这些时期。为了确定电阻R 线路 ，升压电路215配置成在两个截然不同的电压(V 1 、V 2 )下操作RRU 130，并且，测量与各电压(I 1 、I 2 )相关联的电流，每个截然不同的电压和相关联的电流都表示方程3的变量。在一些实施例中，升压电路215在两个电压下多次操作RRU 130，以针对各电压而确定平均电流，从而降低异常电流测量值的影响。由于功率保持大体上恒定，因而可以使用方程3来确定电阻R 线路 。如果RRU 130停止消耗大体上恒定的功率，则升压电路215检测到功率的变化，并且，停止尝试确定电阻R 线路 ，直到检测到下一个恒定的功率时期为止。使用大体上恒定的功率时期来确定电阻R 线路 允许了升压电路215确定电阻R 线路 的任何变化(例如，由于线路退化、环境因素等)，并且，相应地调整电压降补偿。
图6是无线电系统100(在图1中示出)的局部框图，该图图示线路电压降补偿系统116(在图2中示出)的备选的实施例。在示范性的实施例中，阈值装置500电耦合于RRU 130与升压电路215之间。在示范性的实施例中，在无线电系统100的初始化的期间，使用阈值装置500来确定线路电阻R 线路 。阈值装置500配置成具有激活阈值电压V 装置 。即，在达到激活阈值电压V 装置 之前，阈值装置500未消耗相当大的量的电流。在激活阈值电压V 装置 下，阈值装置500开始消耗电流。在一个实施例中，阈值装置500是齐纳二极管。在其他实施例中，阈值装置500可以是配置成如本文中所描述地运作的不同的装置。在备选的实施例中，阈值装置500配置成响应于供给至RRU 130的电流的量的阶跃变化而激活。在又一实施例中，阈值装置500配置成响应于接收电流脉冲和/或数字信号而激活。激活阈值电压V 装置 可能小于或大于UV阈值。在示范性的实施例中，升压电路215已知阈值装置500的激活阈值电压V 装置 。在初始化无线电系统100的期间，在一段时间内，电压从零上升至高于UV阈值的电压。在达到激活阈值电压V 装置 时，激活阈值装置500。升压电路215配置成检测来自阈值装置500的电流消耗，并且，在大体上相同的时间测量局部电压V ps 和电流I ps 。然后，使用方程4来确定电阻R 线路 ，并且，升压电路215补偿电压降。在一些实施例中，激活阈值电压V 装置 设置为大于UV阈值，从而促进在不关闭无线电系统100的情况下确定电阻R 线路 。在其他实施例中，激活阈值电压V 装置 设置为低于UV阈值，以致于在初始化的期间，确定电阻R 线路 。
在另一实施例中，返回参考图4，升压电路215配置成在初始化的期间，基于已知的UV阈值V uv 而确定线路电阻R 线路 。图7是在无线电系统100(在图1中示出)的初始化的期间，由升压电路215(在图2中示出)测量到的电流和电压的图表600。在初始化的期间，升压电路215所提供的电压随着时间的推移而升高。在示范性的实施例中，电压随着时间的推移而线性地升高。在其他实施例中，电压可以非线性地升高。在达到UV阈值V uv 时，RRU 130开始激活，且消耗电流。然而，随着电流被消耗，传输线路120的电压降使RRU 130处的电压下降至低于UV阈值V uv ，从而切断RRU 130。升压电路215继续使电压升高，直到RRU 130激活且克服传输线路120的电压降为止，以致于RRU 130保持激活。在RRU 130处的电压克服线路电压降时，升压电路215测量电压V op 和电流I op 。使用方程5(下文)来基于UV阈值V uv 和测量数据V op 、I op 而确定线路电阻R 线路 。通过对配置成激活RRU 130的电压(UV阈值V uv )和RRU 130实际上在激活下的电压(V op )进行比较，从而方程5接近于传输线路120的电压降。
在示范性的实施例中，升压电路215配置成使用一个或更多个上述的方法来确定传输线路120的电阻，并且，基于所确定的电阻而补偿跨传输线路120的电压降。在其他实施例中，可以实现确定传输线路120的电阻的其他方法。在某些实施例中，控制器212耦合至升压电路215，并且，配置成测量无线电系统100内的数据，确定传输线路120的电阻，且/或控制升压电路215，以补偿电压降。
图8是图示示范性的方法700的流程图，方法700补偿由于传输线路120的电阻而出现的公用设施电源102与负载130之间的电压降。参考图1-7，方法700包括确定702传输线路120的电阻，传输线路120的电阻至少部分地基于负载130和传输线路120的多个特性而确定。方法700还包括生成704控制信号，以控制升压电路215的输出电压，输出电压至少部分地基于传输线路120的所确定的电阻而确定。方法700还包括将控制信号传输706至升压电路215，以生成输出电压，从而补偿电压降。最后，方法700包括从升压电路215发出708输出电压，以补偿电压降。
上述的线路电压降补偿系统促进改进升压电路系统的稳健性、可靠性、准确度以及响应时间，该升压电路系统配置成使用线路电阻确定控制器来补偿由于输电线路的电阻而导致的电源与负载之间的线路电压降。具体地，线路电阻确定控制器包括处理装置和耦合至处理装置的存储器装置。控制器配置成确定输电线路的电阻，输电线路的电阻至少部分地基于负载和传输线路的多个特性而确定。控制器还配置成生成控制信号，以控制升压电路的输出电压，输出电压至少部分地基于输电线路的所确定的电阻而确定。控制器进一步配置成将控制信号传输至升压电路，以发出输出电压，从而补偿电压降。线路电阻确定控制器的这样的配置促进对输电线路的电阻的快速、稳健且准确的确定，从而促进提高升压电路系统可靠性，改进升压电路系统性能，并且，降低升压电路系统运行成本。
本文中所描述的方法、系统以及设备的示范性的技术效果包括以下的技术效果中的至少一个：(a)改进线路电压降补偿系统的输电线路电阻确定的稳健性；(b)改进线路电压降补偿系统的准确度；(c)改进线路电压降补偿系统的响应时间；以及(d)降低线路电压降补偿系统的运行成本。
在上文中详细地描述线路电阻确定控制器的示范性的实施例，该线路电阻确定控制器配置成控制升压电路系统，以补偿由于输电线路的电阻而导致的电源与负载之间的线路电压降。设备、系统以及方法不限于本文中所描述的具体的实施例，而更确切地说，方法操作和系统构件可以独立于本文中所描述的其他操作或构件且与其分开而利用。例如，本文中所描述的系统、方法以及设备可以具有其他工业或消费者应用，并且，不限于利用如本文中所描述的构件来实践。更确切地说，可以结合其他产业而实现且利用一个或更多个实施例。
虽然本公开的各种实施例的具体的特征可能在一些附图中显示，而不在其他附图中显示，但这仅仅是为了方便起见。根据本公开的原理，附图的任何特征可以与任何其他附图的任何特征组合而被引用且/或要求保护。
本书面描述使用示例来公开本发明，包括最佳模式，并且，还允许本领域任何技术人员实践本发明，包括制作并使用任何装置或系统和执行任何合并的方法。本发明的专利范围由权利要求定义，并且，可以包括本领域技术人员所想到的其他示例。如果这样的其他示例具有并非与权利要求的字面语言不同的结构元件，或如果这些示例包括与权利要求的字面语言无实质的差异的等效的结构元件，则这些示例旨在属于权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种用于在线路电压降补偿系统中使用的控制器，该线路电压降补偿系统包括电源、负载、在所述电源与所述负载之间延伸的输电线路以及配置成补偿由于所述输电线路的电阻而出现的所述电源与所述负载之间的电压降的升压电路，所述控制器包括处理装置和存储器装置，该存储器装置耦合至所述处理装置，所述控制器配置成：
确定所述输电线路的电阻，所述输电线路的所述电阻至少部分地基于所述负载和所述传输线路的多个特性而确定；
生成控制信号，以控制所述升压电路的输出电压，所述输出电压至少部分地基于所述输电线路的所述所确定的电阻而确定；并且，
将所述控制信号传输至所述升压电路，从而使所述升压电路生成输出电压，以补偿所述电压降。
2.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述控制器配置成通过响应于注入的正弦电压而测量所述输电线路中的电流，从而确定所述输电线路的所述电阻。
3.根据权利要求2所述的控制器，其中，所述注入的正弦电压小于所述负载的低电压阈值。
4.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述控制器配置成基于在所述负载处测量到的电流和电压中的至少一个而确定所述传输线路的所述电阻。
5.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述控制器配置成基于所述负载处的装置的激活而确定所述传输线路的所述电阻，其中，所述装置以预定的电压和预定的电流中的至少一个激活。
6.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述控制器配置成基于在所述负载最初被激活时输送至所述负载的功率的量而确定所述传输线路的所述电阻。
7.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述控制器配置成通过变更当所述负载正在消耗大体上恒定的量的功率时供给至所述负载的功率的电压值，从而确定所述传输线路的所述电阻。
8.根据权利要求1所述的控制器，其中，所述控制器配置成基于最初激活所述负载的第一电压与再次激活所述负载的第二电压之间的差而确定所述传输线路的所述电阻。
9. 一种线路电压降补偿系统，包括：
升压电路，配置成使从电源供给的功率的输出电压升压，以补偿由于输电线路的电阻而出现的所述电源与负载之间的电压降；和
控制器，配置成：
确定所述输电线路的电阻，所述输电线路的所述电阻至少部分地基于所述负载和所述传输线路的多个特性而确定；
生成控制信号，以控制所述升压电路的输出电压，所述输出电压至少部分地基于所述输电线路的所述所确定的电阻而确定；并且，
将所述控制信号传输至所述升压电路，以使所述升压电路生成输出电压，从而补偿所述电压降。
10.根据权利要求9所述的线路电压降补偿系统，其中，所述电源定位成最接近于无线电塔的底部，且其中，所述负载是定位成最接近于所述无线电塔的顶部的无线电设备。
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