CN109038785A - 低压取电系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种低压取电系统。上述的低压取电系统包括太阳能取电装置、电流互感器取电装置、AC/DC转换电路模块、三元电池充电控制器以及三元电池模组；太阳能取电装置用于将太阳能转化为电能；电流互感器取电装置用于与配网开关房的进线电缆电连接；AC/DC转换电路模块与电流互感器取电装置串联设置；三元电池充电控制器分别与太阳能取电装置和AC/DC转换电路模块电连接；三元电池模组与三元电池充电控制器并联设置。当电流互感器取电装置和太阳能取电装置均失电的情况下，三元电池模组自动对设备负载进行供电且能持续6‑7小时，满足设备负载的日常用电需求。
Description
技术领域
本发明涉及配电技术领域，特别是涉及一种低压取电系统。
背景技术
数据传输单元用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据并通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。数据传输单元广泛应用于配电、气象、水文水利、地质等行业。
传统的配电房的数据传输单元的低压取电系统通常是采取拼接电压互感器柜或小型站用变的方式。上述的数据传输单元的低压取电系统存在安装耗时长和占用空间较大的问题。
发明内容
基于此，有必要针对数据传输单元的低压取电系统存在安装耗时长和占用空间较大的问题，提供一种低压取电系统。
一种低压取电系统，包括：
太阳能取电装置，用于将太阳能转化为电能；
电流互感器取电装置，用于与配网开关房的进线电缆电连接；
AC/DC转换电路模块，与所述电流互感器取电装置串联设置；
三元电池充电控制器，分别与所述太阳能取电装置和所述AC/DC转换电路模块电连接；以及
三元电池模组，与所述三元电池充电控制器并联设置，所述三元电池模组用于储蓄电能并与设备负载并联设置。
上述的低压取电系统，三元电池充电控制器分别与太阳能取电装置和AC/DC转换电路模块电连接，由于电路互感器取电装置直接与配网开关房的进线电缆电连接，且AC/DC转换电路模块与电路互感器取电装置电连接，使电路互感器取电装置接入的交流电转化为直流电，而太阳能取电装置直接将太阳能转化为电能，这样从三元电池充电控制器输入端输入的电流均为直流电，三元电池充电控制器将直流电转化为高频交流电并整流输出，又由于三元电池模组与三元电池充电控制器并联设置，且三元电池模组与设备负载并联设置，设备负载可以是配电房及其内部的数据传输单元，使三元电池充电控制器输出端产生的交流电输送至设备负载或存储于三元电池模组内；当电流互感器取电装置和太阳能取电装置均失电的情况下，三元电池模组自动对设备负载进行供电且能持续6-7小时，满足设备负载的日常用电需求；上述的低压取电系统，电流互感器取电装置可以安装在进线电缆，太阳能取电装置安装在设备负载所在的屋顶，如配电房的屋顶，无需占用配电房宝贵的空间资源，避免了数据传输单元的低压取电存在占用空间较大的问题；由于在上述的低压取电系统的安装过程中仅电流互感器取电装置的安装需要配电房停电，且停电时间可控制在1小时之内，而传统的低压取电系统的安装需要配电房停电3-4小时，解决了数据传输单元的低压取电系统存在安装耗时长的问题；此外，太阳能取电装置的取电源头属于清洁环保的能源，大量推广后有利于减少环境污染。
在其中一个实施例中，所述低压取电系统还包括浪涌防雷模块，所述浪涌防雷模块与所述三元电池充电控制器并联设置，防止电流互感取电装置遭受雷击或浪涌过压。
在其中一个实施例中，所述低压取电系统还包括超级电容模组，所述超级电容模组分别与所述三元电池模组和所述三元电池充电控制器并联设置，所述超级电容模组用于储蓄电能并与所述设备负载并联设置，使三元电池充电控制器输出的交流电可以分别存储至三元电池模组和超级电容模组内，使用三元电池模组与超级电容模组进行取电储能，满足配网开关房停电时的不间断供电。由于自动化开关动作时需要瞬时大电流，对数据传输单元的蓄电池寿命影响很大，而采用超级电容模组储能，提供瞬时大电流给自动化开关动作，能减少蓄电池的大电流输出，从而延长了蓄电池的使用寿命。
在其中一个实施例中，所述低压取电系统还包括超级电容充电缓冲模块，所述超级电容充电缓冲模块与所述三元电池充电控制器并联设置，所述超级电容充电缓冲模块用于稳定所述三元电池充电控制器输入端的电压，以防三元电池充电控制器输出端产生较大的电压波动。
在其中一个实施例中，所述低压取电系统还包括电流互感器保护电路模块，所述电流互感器保护电路模块串联于所述AC/DC转换电路模块与所述三元电池充电控制器连接的电路上，以防电流互感器取电装置在开路或低负荷下二次侧过压。
在其中一个实施例中，所述太阳能取电装置包括太阳能电池和电路模块，所述太阳能电池与所述电路模块电连接，所述太阳能电池用于将太阳能转化为电能，所述电路模块与所述三元电池充电控制器电连接，使得所述太阳能取电装置与三元电池充电控制器电连接。
在其中一个实施例中，所述太阳能电池为多晶硅光伏电池。
在其中一个实施例中，所述电流互感器取电装置用于对所述进行电缆进行单相取电，进一步缩短了电流互感器取电装置的安装时间。
附图说明
图1为一实施例的低压取电系统的连接示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对低压取电系统进行更全面的描述。附图中给出了低压取电系统的首选实施例。但是，低压取电系统可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对低压取电系统的公开内容更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在低压取电系统的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
例如，一种低压取电系统包括太阳能取电装置、电流互感器取电装置、AC/DC转换电路模块、三元电池充电控制器以及三元电池模组；例如，太阳能取电装置用于将太阳能转化为电能；例如，电流互感器取电装置用于与配网开关房的进线电缆电连接；例如，AC/DC转换电路模块与所述电流互感器取电装置串联设置；例如，三元电池充电控制器分别与所述太阳能取电装置和所述AC/DC转换电路模块电连接；例如，三元电池模组与所述三元电池充电控制器并联设置；例如，所述三元电池模组用于储蓄电能并与设备负载并联设置。例如，一种低压取电系统包括太阳能取电装置、电流互感器取电装置、AC/DC转换电路模块、三元电池充电控制器以及三元电池模组；电流互感器取电装置用于与配网开关房的进线电缆电连接；AC/DC转换电路模块与所述电流互感器取电装置串联设置；三元电池充电控制器分别与所述太阳能取电装置和所述AC/DC转换电路模块电连接，所述三元电池充电控制器用于将直流电转化为高频交流电；三元电池模组与所述三元电池充电控制器并联设置，所述三元电池模组用于储蓄电能并与设备负载并联设置。
如图1所示，一实施例的低压取电系统10包括太阳能取电装置100、电流互感器取电装置200、AC/DC转换电路模块300、三元电池充电控制器400以及三元电池模组500。
太阳能取电装置100用于将太阳能转化为电能，在本实施例中，太阳能取电装置安装于配电房的屋顶上，节省了配电房内宝贵的空间。电流互感器取电装置200用于与配网开关房的进线电缆电连接。
AC/DC转换电路模块300与所述电流互感器取电装置串联设置，即AC/DC转换电路模块与电流互感器取电装置电连接。AC/DC转换电路模块用于将电流互感器取电装置接入的交流电转化为直流电。
三元电池充电控制器400分别与所述太阳能取电装置100和所述AC/DC转换电路模块300电连接。在本实施例中，所述太阳能取电装置和所述AC/DC转换电路模块均与三元电池充电控制器串联设置。所述三元电池充电控制器用于将直流电转化为高频交流电，并通过变压和整流输出直流电压。
三元电池模组500与所述三元电池充电控制器400并联设置。所述三元电池模组用于储蓄电能并与设备负载20并联设置。例如，设备负载的取电电压为48V。又如，设备负载的取电电流为0.4A。在本实施例中，设备负载为配电房及其数据传输单元电连接，具体地，设备负载为数据传输单元的蓄电池电连接，而蓄电池的负极直接接地。
上述的低压取电系统，三元电池充电控制器分别与太阳能取电装置和AC/DC转换电路模块电连接，由于电路互感器取电装置直接与配网开关房的进线电缆电连接，且AC/DC转换电路模块与电路互感器取电装置电连接，使电路互感器取电装置接入的交流电转化为直流电，而太阳能取电装置直接将太阳能转化为电能，这样从三元电池充电控制器输入端输入的电流均为直流电，又由于三元电池模组与三元电池充电控制器并联设置，且三元电池模组与设备负载并联设置，设备负载可以是配电房及其内部的数据传输单元，使三元电池充电控制器输出端产生的交流电输送至设备负载或存储于三元电池模组内；当电流互感器取电装置和太阳能取电装置均失电的情况下，三元电池模组自动对设备负载进行供电且能持续6-7小时，满足设备负载的日常用电需求；上述的低压取电系统，电流互感器取电装置可以安装在进线电缆，太阳能取电装置安装在设备负载所在的屋顶，如配电房的屋顶，无需占用配电房宝贵的空间资源，即不占用开关柜的柜位，避免了数据传输单元的低压取电存在占用空间较大的问题；由于在上述的低压取电系统的安装过程中仅电流互感器取电装置的安装需要配电房停电，且停电时间可控制在1小时之内，而传统的低压取电系统的安装需要配电房停电3-4小时，解决了数据传输单元的低压取电系统存在安装耗时长的问题；此外，太阳能取电装置的取电源头属于清洁环保的能源，大量推广后有利于减少环境污染。
上述的低压取电系统，该装置在配电房的屋顶安装太阳能取电装置，利用太阳能为数据传输单元的蓄电池供电，但太阳能受天气和气候影响较大，无法稳定为配电房提供低压电源，同步利用配网开关房进线电缆的电流，即在配网开关房的进线电缆安装电流互感器，与太阳能取电装置互补取电。为满足配电房的基本设备的用电需求，该电流互感器取电装置需具备以下参数：在进线电缆有超过40A负荷电流的情况下，可以稳定输出AC20V/1.2A，有效功率为18w。
为防止电流互感取电装置遭受雷击或浪涌过压，在其中一个实施例中，所述低压取电系统10还包括浪涌防雷模块600，所述浪涌防雷模块600与所述三元电池充电控制器400并联设置，防止电流互感取电装置遭受雷击或浪涌过压。
在其中一个实施例中，所述低压取电系统10还包括超级电容模组700，所述超级电容模组分别与所述三元电池模组500和所述三元电池充电控制器400并联设置，所述超级电容模组用于储蓄电能并与所述设备负载并联设置，使三元电池充电控制器输出的交流电可以分别存储至三元电池模组和超级电容模组内。使用三元电池模组与超级电容模组进行取电储能，满足配网开关房停电时的不间断供电。由于自动化开关动作时需要瞬时大电流，对数据传输单元的蓄电池寿命影响很大，而采用超级电容模组储能，提供瞬时大电流给自动化开关动作，能减少蓄电池的大电流输出，从而延长了蓄电池的使用寿命。例如，超级电容模组与三元电池模组可以实现自由组合容量，如根据实际需求组合出最优容量。例如，超级电容模组和三元电池模组的容量均为48V/2.2ah，在取电端完全失电的情况下，三元电池模组可以连续供电6-7小时，超级电容模组可以连续供电12-14小时。
在其中一个实施例中，所述低压取电系统10还包括超级电容充电缓冲模块800，所述超级电容充电缓冲模块与所述三元电池充电控制器400并联设置，所述超级电容充电缓冲模块用于稳定所述三元电池充电控制器输入端的电压，以防三元电池充电控制器输出端产生较大的电压波动。
在其中一个实施例中，所述低压取电系统10还包括电流互感器保护电路模块900，所述电流互感器保护电路模块串联于所述AC/DC转换电路模块300与所述三元电池充电控制器连接的电路上，以防电流互感器取电装置在开路或低负荷下二次侧过压。
例如，所述低压取电系统还包括超级电容充电缓冲模块和电流互感器保护电路模块。所述超级电容充电缓冲模块与所述三元电池充电控制器并联设置，所述超级电容充电缓冲模块用于稳定所述三元电池充电控制器输入端的电压，以防三元电池充电控制器输出端产生较大的电压波动。所述电流互感器保护电路模块串联于所述AC/DC转换电路模块与所述三元电池充电控制器连接的电路上，以防电流互感器取电装置在开路或低负荷下二次侧过压。
在其中一个实施例中，所述太阳能取电装置包括太阳能电池和电路模块，所述太阳能电池与所述电路模块电连接，所述太阳能电池用于将太阳能转化为电能，所述电路模块与所述三元电池充电控制器电连接，使得所述太阳能取电装置与三元电池充电控制器电连接。
在其中一个实施例中，所述太阳能电池为多晶硅光伏电池或纳米晶电池。在本实施例中，所述太阳能电池为多晶硅光伏电池，使太阳能电池的成本较低且转换效率较高。
在其中一个实施例中，所述电流互感器取电装置用于对所述进行电缆进行单相取电，进一步缩短了电流互感器取电装置的安装时间。
例如，三元电池充电控制器包括振荡电路模块、变压模块及整流模块，变压模块分别与所述太阳能取电装置和所述AC/DC转换电路模块电连接，所述变压模块分别与所述振荡电路模块和整流模块电连接，这样振荡电路模块将太阳能取电装置和所述AC/DC转换电路模块输入的直流电转化为高频交流电，然后通过变压模块进行变压，最后传输至整流电路模块进行整流以输出直流电压，使三元电池充电控制器输出电压直接接入设备负载或存储于三元电池模组内。又如，所述变压模块包括变压器，所述变压器对所述高频交流电进行变压。又如，所述变压器为高频变压器，使变压器能形成电气隔离，使得三元电池充电控制器受雷击或故障造成输入端电压波动时依然能够输出稳定电压。例如，变压器的变压系数为1，即与变压器的输入电压和输出电压相等，变压器的输入端并联于振荡电路模块，变压器的输出端并联于整流模块，使振荡电路模块与整流模块被变压器电气隔离。
例如，低压取电系统包括太阳能取电装置、电流互感器取电装置、电流互感器保护电路模块、AC/DC转换电路模块、浪涌防雷模块、三元电池充电控制器、超级电容充电缓冲模块、三元电池模组以及超级电容模组；太阳能取电装置用于将太阳能转化为电能；电流互感器取电装置用于与配网开关房的进线电缆电连接；所述电流互感器取电装置、电流互感器保护电路模块及AC/DC转换电路模块依次串联于一起，所述电流互感器保护电路模块串联于所述AC/DC转换电路模块与所述三元电池充电控制器连接的电路上，以防电流互感器取电装置在开路或低负荷下二次侧过压；三元电池充电控制器分别与所述太阳能取电装置和所述AC/DC转换电路模块电连接，所述三元电池充电控制器用于将直流电转化为高频交流电；所述超级电容模组分别与所述三元电池模组和所述三元电池充电控制器并联设置，所述超级电容模组用于储蓄电能并与所述设备负载并联设置，使三元电池充电控制器输出的交流电可以分别存储至三元电池模组和超级电容模组内；所述超级电容充电缓冲模块与所述三元电池充电控制器并联设置，所述超级电容充电缓冲模块用于稳定所述三元电池充电控制器输入端的电压，以防三元电池充电控制器输出端产生较大的电压波动；所述三元电池模组与所述三元电池充电控制器并联设置，所述三元电池模组用于储蓄电能并与设备负载并联设置。
上述的低压取电系统，三元电池充电控制器分别与太阳能取电装置和AC/DC转换电路模块电连接，由于电路互感器取电装置直接与配网开关房的进线电缆电连接，且AC/DC转换电路模块与电路互感器取电装置电连接，使电路互感器取电装置接入的交流电转化为直流电，而太阳能取电装置直接将太阳能转化为电能，这样从三元电池充电控制器输入端输入的电流均为直流电，三元电池充电控制器将直流电转化为交流电，又由于三元电池模组与三元电池充电控制器并联设置，且三元电池模组与设备负载并联设置，设备负载可以是配电房及其内部的数据传输单元，使三元电池充电控制器输出端产生的交流电输送至设备负载或存储于三元电池模组内；当电流互感器取电装置和太阳能取电装置均失电的情况下，三元电池模组自动对设备负载进行供电且能持续6-7小时，满足设备负载的日常用电需求；上述的低压取电系统，电流互感器取电装置可以安装在进线电缆，太阳能取电装置安装在设备负载所在的屋顶，如配电房的屋顶，无需占用配电房宝贵的空间资源，避免了数据传输单元的低压取电存在占用空间较大的问题；由于在上述的低压取电系统的安装过程中仅电流互感器取电装置的安装需要配电房停电，且停电时间可控制在1小时之内，而传统的低压取电系统的安装需要配电房停电3-4小时，解决了数据传输单元的低压取电系统存在安装耗时长的问题；此外，太阳能取电装置的取电源头属于清洁环保的能源，大量推广后有利于减少环境污染。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (8)
1.一种低压取电系统，其特征在于，包括：
太阳能取电装置，用于将太阳能转化为电能；
电流互感器取电装置，用于与配网开关房的进线电缆电连接；
AC/DC转换电路模块，与所述电流互感器取电装置串联设置；
三元电池充电控制器，分别与所述太阳能取电装置和所述AC/DC转换电路模块电连接；以及
三元电池模组，与所述三元电池充电控制器并联设置，所述三元电池模组用于储蓄电能并与设备负载并联设置。
2.根据权利要求1所述的低压取电系统，其特征在于，所述低压取电系统还包括浪涌防雷模块，所述浪涌防雷模块与所述三元电池充电控制器并联设置。
3.根据权利要求1所述的低压取电系统，其特征在于，所述低压取电系统还包括超级电容模组，所述超级电容模组分别与所述三元电池模组和所述三元电池充电控制器并联设置，所述超级电容模组用于储蓄电能并与所述设备负载并联设置。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的低压取电系统，其特征在于，所述低压取电系统还包括超级电容充电缓冲模块，所述超级电容充电缓冲模块与所述三元电池充电控制器并联设置，所述超级电容充电缓冲模块用于稳定所述三元电池充电控制器输入端的电压。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的低压取电系统，其特征在于，所述低压取电系统还包括电流互感器保护电路模块，所述电流互感器保护电路模块串联于所述AC/DC转换电路模块与所述三元电池充电控制器连接的电路上。
6.根据权利要求1至3中任一项所述的低压取电系统，其特征在于，所述太阳能取电装置包括太阳能电池和电路模块，所述太阳能电池与所述电路模块电连接，所述太阳能电池用于将太阳能转化为电能，所述电路模块与所述三元电池充电控制器电连接。
7.根据权利要求6所述的低压取电系统，其特征在于，所述太阳能电池为多晶硅光伏电池。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的低压取电系统，其特征在于，所述电流互感器取电装置用于对所述进行电缆进行单相取电。
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