CN109286235B - 一种电力系统监测设备的供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电力系统监测设备的供电系统，包括感应取电模块、太阳能供电模块、电池及电源管理模块，电源管理模块在感应取电模块或者太阳能供电模块的能量大于负载所需的能量时，控制第一开关断开；在感应取电模块和太阳能供电模块的能量均小于负载所需的能量时，控制第一开关闭合，以便电池为负载供电。本申请提供的供电系统采用感应取电、太阳能供电及电池相结合的供电方式，且优先使用感应取电模块及太阳能供电模块的电，其次才使用电池的电，保证了供电持续性，减少了电池更换次数，给工作人员带来了便利；此外，由于太阳能供电的参与，降低了供电成本。

Description

一种电力系统监测设备的供电系统

技术领域

本发明涉及供电技术领域，特别是涉及一种电力系统监测设备的供电系统。

背景技术

智能电网已经成为世界电网发展的新趋势，面对新挑战、新形势，国家电网公司根据我国国情，提出了加快建设以特高压为骨干网架，各级电网协调发展，以信息化、自动化、互动化为特征的坚强智能电网的战略目标。根据智能电网的需求，智能化监测设备将得到广泛的推广和应用，而在户外郊区等无有线电源等应用场景下，如何给监测设备安全稳定的供电是智能化监测设备广泛应用首先要面临的问题。现有技术中常见的供电方式是采用电池供电的方式，但是电池供电存在供电时间短的问题，因此需要经常更换电池，给工作人员带来不便。

因此，如何提高一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电力系统监测设备的供电系统，保证了供电持续性，减少了电池更换次数，给工作人员带来了便利；此外，由于太阳能供电的参与，降低了供电成本。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电力系统监测设备的供电系统，包括：

输入端与电缆连接、输出端设置有第一防反模块且输出端与负载连接的感应取电模块，用于从所述电缆上取电，且将取得的电转换为直流电；

与所述感应取电模块的输出端并联且输出端设置有第二防反模块的太阳能供电模块，用于将太阳能转换为直流电；

输出端通过第一开关与所述感应取电模块的输出端及所述太阳能供电模块的输出端连接的电池；

输入端分别与所述感应取电模块的输出端、所述太阳能供电模块的输出端、所述电池的输入输出端连接、输出端与所述第一开关的控制端连接的电源管理模块，用于在所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块的能量大于所述负载所需的能量时，控制所述第一开关断开，以便所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块为负载供电；在所述感应取电模块和所述太阳能供电模块的能量均小于所述负载所需的能量时，控制所述第一开关闭合，以便所述电池为所述负载供电。

优选地，所述感应取电模块包括依次连接的取电互感器、整流模块及所述第一防反模块。

优选地，所述感应取电模块还包括：

设置于所述取电互感器与所述第一防反模块之间的阻抗匹配模块，用于将自身的阻抗调整与所述负载的阻抗相等。

优选地，所述阻抗匹配模块包括：

输入端与所述整流模块的输出端连接的阻抗检测模块，用于检测所述负载的阻抗；

输入端与所述阻抗检测模块的输出端连接的阻抗控制模块；

控制端与所述阻抗控制模块的输出端连接且设置于所述取电互感器的供电回路上的阻抗调整模块；

所述阻抗控制模块用于将所述阻抗调整模块的阻抗调整至与所述负载的阻抗相等。

优选地，所述整流模块包括整流器；

所述阻抗调整模块为构成所述整流器的阻抗调整模块；

所述阻抗控制模块用于对所述整流器的输出电压和电流进行调整，以使所述整流器的输出阻抗等于所述负载的阻抗。

优选地，所述整流模块包括：

输入端作为所述整流模块的输入端的整流器，用于将所述交流电转换为单向脉冲电；

输入端与所述整流器的输出端连接的滤波模块，用于对所述单向脉冲电进行滤波；

输入端与所述滤波模块的输出端连接，输出端作为所述整流模块的输出端的稳压模块，用于将滤波后的单向脉冲电转换为大小不变的直流电。

优选地，所述电源管理模块包括：

与所述感应取电模块及所述太阳能供电模块的输出公共端连接的第一能量采样模块，用于采集所述所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块的电压和电流；

与所述负载连接的第二能量采样模块，用于采集所述负载的电压和电流；

分别与所述第一能量采样模块的输出端、所述第一能量采样模块的输出端及所述第一能量采样模块的输出端连接的电源管理芯片，用于根据所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块的电压和电流得到所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块的能量，根据所述负载的电压和电流得到所述负载的能量；还用于在所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块的能量大于所述负载所需的能量时，控制所述第一开关断开；在所述感应取电模块和所述太阳能供电模块的能量均小于所述负载所需的能量时，控制所述第一开关闭合，以便所述电池为所述负载供电。

优选地，所述电源管理模块还用于在所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块的能量大于所述负载所需的能量时，还控制所述第一开关闭合，以便所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块为所述电池供电。

优选地，还包括：

输出端通过第二开关与所述感应取电模块的输出端及所述太阳能供电模块的输出端连接的能量平衡模块；

所述电源管理模块还用于在控制所述应供电模块和所述太阳能供电模块将多余的能量存储至所述电池且所述电池的电量大于预设值时，控制所述能量平衡模块消耗掉多余的电量。

优选地，所述能量平衡模块为功率电阻。

本发明提供了一种电力系统监测设备的供电系统，包括感应取电模块、太阳能供电模块、电池及电源管理模块，电源管理模块在感应取电模块或者太阳能供电模块的能量大于负载所需的能量时，控制第一开关断开；在感应取电模块和太阳能供电模块的能量均小于负载所需的能量时，控制第一开关闭合，以便电池为负载供电。本申请中，感应取电模块和太阳能供电模块的输出端并联，该种结构保证了哪个模块输出能量多便哪个便输出，另一个相当于开路，此外，第一防反模块和第二防反模块保证二者均不会出现电流倒灌的情况，保证了供电安全性。

可见，本申请提供的供电系统采用感应取电、太阳能供电及电池相结合的供电方式，且优先使用感应取电模块及太阳能供电模块的电，其次才使用电池的电，保证了供电持续性，减少了电池更换次数，给工作人员带来了便利；此外，由于太阳能供电的参与，降低了供电成本。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明提供的一种电力系统监测设备的供电系统的结构示意图；

图2为本发明提供的另一种电力系统监测设备的供电系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电力系统监测设备的供电系统，保证了供电持续性，减少了电池更换次数，给工作人员带来了便利；此外，由于太阳能供电的参与，降低了供电成本。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明提供的一种电力系统监测设备的供电系统的结构示意图，该供电系统包括：

输入端与电缆连接、输出端设置有第一防反模块13且输出端与负载连接的感应取电模块1，用于从电缆上取电，且将取得的电转换为直流电；

与感应取电模块1的输出端并联且输出端设置有第二防反模块23的太阳能供电模块2，用于将太阳能转换为直流电；

输出端通过第一开关5与感应取电模块1的输出端及太阳能供电模块2的输出端连接的电池4；

输入端分别与感应取电模块1的输出端、太阳能供电模块2的输出端、电池4的输入输出端连接、输出端与第一开关5的控制端连接的电源管理模块3，用于在感应取电模块1或者太阳能供电模块2的能量大于负载所需的能量时，控制第一开关5断开，以便感应取电模块1或者太阳能供电模块2为负载供电；在感应取电模块1和太阳能供电模块2的能量均小于负载所需的能量时，控制第一开关5闭合，以便电池4为负载供电。

与现有技术中单独采用电池4供电不同的是，本申请提供的供电系统采用感应取电+太阳能供电+电池4供电组合的供电方式。

具体地，供电系统包括感应取电模块1和太阳能供电模块2，其中，感应取电模块1与太阳能供电模块2，且感应取电模块1的输出端设置有第一防反模块13，太阳能供电模块2的输出端设置有第二防反模块23，用来防止电流倒灌。基于感应取电模块1和太阳能供电模块2的结构，在感应取电模块1的功率较强时，太阳能供电模块2会相当于处于开路状态，此时感应取电模块1为负载供电；在太阳能供电模块2的功率较强时，感应取电模块1会相当于处于开路状态，此时太阳能供电模块2为负载供电；两路电源起到相互补充的作用。在实际应用中，在白天太阳能光照比较充足时，太阳能供电模块2的功率较强，则感应取电模块1相当于处于开路状态，太阳能供电模块2为负载供电。在晚上太阳能光照不充足时，感应取电模块1的功率较强，则太阳能供电模块2相当于处于开路状态，感应取电模块1为负载供电。第一防反模块13和第二防反模块23可以但不仅限为二极管。

此外，电源管理模块3会对感应取电模块1、太阳能供电模块2及负载的能量进行比较，具体地，在感应取电模块1或者太阳能供电模块2的能量大于负载所需的能量时，此时控制第一开关5断开，此时，感应取电模块1或者太阳能供电模块2为负载供电；在感应取电模块1和太阳能供电模块2的能量均小于负载所需的能量时，控制第一开关5闭合，此时电池4为负载供电(感应取电模块1及太阳能供电模块2相当于处于开路状态)。

综上，本申请提供的供电系统采用感应取电、太阳能供电及电池4相结合的供电方式，且优先使用感应取电模块1及太阳能供电模块2的电，其次才使用电池4的电。而正常情况下，电缆上会一直有电，也即保证了给负载供电的持续性，即便电缆断电，也还有太阳能供电模块2和电池4，进一步保证负载供电的持续性，且减少了电池4更换次数，给工作人员带来了便利。此外，在白天太阳能充足时，太阳能供电模块2工作，由于太阳能供电模块2的参与，减少了电缆和电池4的参与，从而降低了供电成本。

请参照图2，图2为本发明提供的另一种电力系统监测设备的供电系统的结构示意图。在上述实施例的基础上：

作为一种优选地实施例，感应取电模块1包括依次连接的取电互感器11、整流模块及第一防反模块13。

具体地，感应取电模块1包括取电互感器11、整流模块和第一防反模块13，取电互感器11也即磁环取电装置，电缆穿过磁环，作为磁环的一次侧，磁环上还缠绕多匝绕组，作为磁环的二次侧，磁环取电装置和电流互感器原理差不多，由于二次侧的匝数比一次侧多，因此，二次侧会输出比电缆上的电流小的电流。取电互感器11输出的交流电再经过整流模块整流，便得到直流电。正常情况下，电缆上会一直有电，也即保证了给负载供电的持续性，即便电缆断电，也还有太阳能供电模块2和电池4，进一步保证负载供电的持续性。第一防反模块13可以防止电流倒灌，保证了供电安全性。

作为一种优选地实施例，感应取电模块1还包括：

设置于取电互感器11与第一防反模块13之间的阻抗匹配模块，用于将自身的阻抗调整与负载的阻抗相等。

本申请考虑到在取电互感器11的供电回路阻抗(可以看成是感应取电模块1的内阻)等于负载的阻抗时，感应取电模块1的输出功率最大。因此，本实施例提供的感应取电模块1中还包括阻抗匹配模块，其会将自身的阻抗调整与负载的阻抗相等，以实现感应取电模块1的最大功率输出，提高了综合利用效率。

作为一种优选地实施例，阻抗匹配模块包括：

输入端与整流模块的输出端连接的阻抗检测模块14，用于检测负载的阻抗；

输入端与阻抗检测模块14的输出端连接的阻抗控制模块15；

控制端与阻抗控制模块15的输出端连接且设置于取电互感器11的供电回路上的阻抗调整模块；

阻抗控制模块15用于将阻抗调整模块的阻抗调整至与负载的阻抗相等。

具体地，阻抗检测模块14会检测负载的阻抗，阻抗控制模块15在接收到负载的阻抗后，会控制阻抗调整模块对自身的阻抗进行调整，以使阻抗调整模块的阻抗与负载的阻抗相等。本实施例提供的阻抗匹配模块能够实现阻抗的自动调整，提高了供电系统的自动化程度。

需要说明的是，现有技术中已有实现阻抗检测的装置，本申请在此不再赘述。

作为一种优选地实施例，整流模块包括整流器12；

阻抗调整模块为构成整流器12的阻抗调整模块；

阻抗控制模块15用于对整流器12的输出电压和电流进行调整，以使整流器12的输出阻抗等于负载的阻抗。

具体地，为了简化感应取电模块1的电路结构，本实施例中，对整流器12和阻抗调整模块进行复用，阻抗检测模块14从负载处获取电压电流值，计算当前阻抗信息，阻抗控制模块15根据当前阻抗信息计算整流器12中的开关管的占空比，调整整流器12的输出电压和电流，以实现对整流器12的输出阻抗的调整，使得整流器12的输出阻抗等于负载的阻抗，到达阻抗匹配的目的。

当然，这里也可以额外再设置一个阻抗调整模块，本实施例在此不再赘述。

作为一种优选地实施例，整流模块包括：

输入端作为整流模块的输入端的整流器12，用于将交流电转换为单向脉冲电；

输入端与整流器12的输出端连接的滤波模块，用于对单向脉冲电进行滤波；

输入端与滤波模块的输出端连接，输出端作为整流模块的输出端的稳压模块，用于将滤波后的单向脉冲电转换为大小不变的直流电。

具体地，本实施例提供的整流模块包括整流器12、滤波模块及稳压模块，其中，这里的整流器12可以为半桥整流、全桥整流等，根据实际情况来定。滤波模块用来对单向脉冲电进行滤波，以提高供电系统的供电质量。这里的滤波模块可以为RC滤波，也可以为其他类型的滤波模块，本申请在此不作特别的限定。稳压模块用来将滤波后的单向脉冲电转换为大小不变的直流电，进一步提高供电系统的供电质量。这里的稳压模块可以利用现有技术中已有的稳压芯片，本申请不作特别的限定。

作为一种优选地实施例，太阳能供电模块2包括：

太阳能板21，用于将太阳能转换为直流电；

输入端与太阳能板21的输出端连接的最大功率点跟踪模块22，用于实时侦测太阳能板21的发电电压，并追踪最高电压的电流值，使其以最大功率输出直流电；

输入端与最大功率点跟踪模块22连接、输出端作为太阳能供电模块2的输出端的第二防反模块23。

本实施例中，太阳能供电模块2包括太阳能板21和最大功率点跟踪模块22，太阳能板21将太阳能转换为直流电，最大功率点跟踪模块22调节太阳能板21的工作电压，使太阳能板21始终工作在V-A特性曲线的最大功率点，从而提高了太阳能利用率。

作为一种优选地实施例，电源管理模块3包括：

与感应取电模块1及太阳能供电模块2的输出公共端连接的第一能量采样模块31，用于采集感应取电模块1或者太阳能供电模块2的电压和电流；

与负载连接的第二能量采样模块32，用于采集负载的电压和电流；

分别与第一能量采样模块31的输出端、第一能量采样模块31的输出端及第一能量采样模块31的输出端连接的电源管理芯片33，用于根据感应取电模块1或者太阳能供电模块2的电压和电流得到感应取电模块1或者太阳能供电模块2的能量，根据负载的电压和电流得到负载的能量；还用于在感应取电模块1或者太阳能供电模块2的能量大于负载所需的能量时，控制第一开关5断开；在感应取电模块1和太阳能供电模块2的能量均小于负载所需的能量时，控制第一开关5闭合，以便电池4为负载供电。

具体地，电源管理模块3中包括第一能量采样模块31、第二能量采样模块32和电源管理芯片33，第一能量管理采样模块和第二能量管理模块均可以包括电压采集装置和电流采集装置，用来采集电压和电流。此外，本实施例对于电源管理芯片33的型号不作特别的限定，根据实际情况来定。作为一种优选地实施例，电源管理模块3还用于在感应取电模块1或者太阳能供电模块2的能量大于负载所需的能量时，还控制第一开关5闭合，以便感应取电模块1或者太阳能供电模块2为电池4供电。

本实施例中，在感应取电模块1或者太阳能供电模块2的能量大于负载所需的能量时，电源管理模块3还会控制第一开关5闭合，以使感应供电模块或者太阳能供电模块2在为负载供电的同时，还将多余的能量存储至电池4，进一步提高了能量利用率。

作为一种优选地实施例，还包括：

输出端通过第二开关6与感应取电模块1的输出端及太阳能供电模块2的输出端连接的能量平衡模块7；

电源管理模块3还用于在控制应供电模块和太阳能供电模块2将多余的能量存储至电池4且电池4的电量大于预设值时，控制能量平衡模块7消耗掉多余的电量。

具体地，本实施例考虑到电池4的电量满溢(超过预设值)后，会造成电池4发热，影响电池4的使用寿命。基于此，本实施例提高的供电系统中还包括能量平衡模块7，电源管理模块3在控制应供电模块和太阳能供电模块2将多余的能量存储至电池4且电池4的电量大于预设值时，控制能量平衡模块7消耗掉多余的电量，从而保证电池4不会出现满溢发热的情况，不影响电池4的使用寿命。

作为一种优选地实施例，能量平衡模块7为功率电阻。

本实施例中，能量平衡模块7可以为功率电阻，此外，这里的能量平衡模块7还可以为功率三极管，本实施例在此不作特别的限定，根据实际情况来定。

需要说明的是，在本说明书中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种电力系统监测设备的供电系统，其特征在于，包括：

输入端与电缆连接、输出端设置有第一防反模块且输出端与负载连接的感应取电模块，用于从所述电缆上取电，且将取得的电转换为直流电；

与所述感应取电模块的输出端并联且输出端设置有第二防反模块的太阳能供电模块，用于将太阳能转换为直流电；

输出端通过第一开关与所述感应取电模块的输出端及所述太阳能供电模块的输出端连接的电池；

输入端分别与所述感应取电模块的输出端、所述太阳能供电模块的输出端、所述电池的输入输出端连接、输出端与所述第一开关的控制端连接的电源管理模块，用于在所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块的能量大于所述负载所需的能量时，控制所述第一开关断开，以便所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块为负载供电；在所述感应取电模块和所述太阳能供电模块的能量均小于所述负载所需的能量时，控制所述第一开关闭合，以便所述电池为所述负载供电；

所述感应取电模块包括依次连接的取电互感器、整流模块及所述第一防反模块；

所述感应取电模块还包括：

设置于所述取电互感器与所述第一防反模块之间的阻抗匹配模块，用于将自身的阻抗调整与所述负载的阻抗相等；

所述阻抗匹配模块包括：

输入端与所述整流模块的输出端连接的阻抗检测模块，用于检测所述负载的阻抗；

输入端与所述阻抗检测模块的输出端连接的阻抗控制模块；

控制端与所述阻抗控制模块的输出端连接且设置于所述取电互感器的供电回路上的阻抗调整模块；

所述阻抗控制模块用于将所述阻抗调整模块的阻抗调整至与所述负载的阻抗相等；

所述电源管理模块包括：

与所述感应取电模块及所述太阳能供电模块的输出公共端连接的第一能量采样模块，用于采集所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块的电压和电流；

与所述负载连接的第二能量采样模块，用于采集所述负载的电压和电流；

分别与所述第一能量采样模块的输出端、所述第一能量采样模块的输出端及所述第一能量采样模块的输出端连接的电源管理芯片，用于根据所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块的电压和电流得到所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块的能量，根据所述负载的电压和电流得到所述负载的能量；还用于在所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块的能量大于所述负载所需的能量时，控制所述第一开关断开；在所述感应取电模块和所述太阳能供电模块的能量均小于所述负载所需的能量时，控制所述第一开关闭合，以便所述电池为所述负载供电；

还包括：

输出端通过第二开关与所述感应取电模块的输出端及所述太阳能供电模块的输出端连接的能量平衡模块；

所述电源管理模块还用于在控制所述感应取电模块和所述太阳能供电模块将多余的能量存储至所述电池且所述电池的电量大于预设值时，控制所述能量平衡模块消耗掉多余的电量。

2.如权利要求1所述的电力系统监测设备的供电系统，其特征在于，所述整流模块包括整流器；

所述阻抗调整模块为构成所述整流器的阻抗调整模块；

所述阻抗控制模块用于对所述整流器的输出电压和电流进行调整，以使所述整流器的输出阻抗等于所述负载的阻抗。

3.如权利要求1所述的电力系统监测设备的供电系统，其特征在于，所述整流模块包括：

输入端作为所述整流模块的输入端的整流器，用于将所述电缆上的交流电转换为单向脉冲电；

输入端与所述整流器的输出端连接的滤波模块，用于对所述单向脉冲电进行滤波；

输入端与所述滤波模块的输出端连接，输出端作为所述整流模块的输出端的稳压模块，用于将滤波后的单向脉冲电转换为大小不变的直流电。

4.如权利要求1所述的电力系统监测设备的供电系统，其特征在于，

所述电源管理模块还用于在所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块的能量大于所述负载所需的能量时，还控制所述第一开关闭合，以便所述感应取电模块或者所述太阳能供电模块为所述电池供电。

5.如权利要求1所述的电力系统监测设备的供电系统，其特征在于，所述能量平衡模块为功率电阻。