CN110365065A - 高速公路远距离智慧供电系统 - Google Patents
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Abstract
高速公路远距离智慧供电系统,属于电力设备电能管理技术,尤其涉及实现稳压、稳频远距离供电的技术。本发明系统由智慧管理平台、智能柜体、电能管理单元、网络管理单元、可视对讲单元,近端电能发生器、远端电能接收器组成,通过智能管理平台实现近端电能发生器、远端电能接收器和用电设备的现场运行环境参数、电力数据采集分析处理和个功能部件的统一协调管理。通过本发明的技术实现高速公路沿线用电设备的远距离供电要求,输出稳定、可靠、高效的电源,解决电源长距离输送中的电压衰减、波动问题,实现电源稳压、稳频功能。
Description
技术领域
本发明属于电力设备电能管理技术,尤其涉及实现稳压、稳频远距离供电的技术。
背景技术
随着我国经济的快速发展,高速公路隧道建设与日俱增,为保证高速公路的安全运营,高速公路沿线安装了可变信息情报板、摄像机、气象站等用电设备。但是,配电室和用电设备间相距几公里、甚至几十公里,供电电压在电缆上将大幅衰减,电压波动大,供电频率不稳定,电源波形畸形,导致用电设备不能正常工作,制约了用电设备性能的发挥。供电设备和用电设备间缺乏有效的电能分配机制、电能管理策略,不能及时有效的掌握电能使用情况和故障用电,造成各系统资源浪费,增加了运营维护成本。
现行的解决办法主要有两种,一是低压输电放大线径法:通过大幅度的增加电缆线径,降低线缆损耗,但是这种方法增加线径,不仅造成建设成本增加而且长距离供电末端电压衰减严重,不能解决电源质量问题,不能满足供电要求,缺少有效的电能管理方法。二是变压器升压降压法:通过隔离变压器升压后在用点设备端降压的方式进行供电,但是由于用电点的分散,导致每个位置压差很大,降压变压器参数不统一,线路中电压不稳定, 不能解决电源质量问题,不能满足供电要求。
发明内容
本发明的目的是通过一种高速公路远距离智慧供电系统实现高速公路沿线用电设备的远距离供电要求,输出稳定、可靠、高效的电源,解决电源长距离输送中的电压衰减、波动问题,实现电源稳压、稳频功能。
本发明高速公路远距离智慧供电系统,能够提高远距离供电线路的稳定性,其特征在于该系统包括智慧供电系统主机、智慧供电系统分机、电能管理单元、网络管理单元、智能管理平台、用电设备;通过智慧供电系统主机、智慧供电系统分机控制电能输送;通过电能管理单元采集用电设备的电力参数并通过网络管理单元传输至智能管理平台,或直接读取用电设备的运行状态通过网络管理单元传输至智能管理平台;智能管理平台用以展示采集的电力参数信息和发出控制命令,通过网络管理单元向智慧供电系统主机、智慧供电系统分机发出启停、调压命令,或是经由电能管理单元向用电设备发出分合闸命令。
所述的高速公路远距离智慧供电系统,其中:
智慧供电系统主机,安装于供电端,用以对输出电能调压、启停;
智慧供电系统分机,安装于用电端,用以对输入电能调压、启停;
电能管理单元,分别设置于智慧供电系统主机和智慧供电系统分机端,用以采集智慧供电系统主机、智慧供电系统分机,以及用电设备的电力参数,并将电力参数通过网络管理单元传输至智能管理平台进行展示,并接收智能管理平台的控制命令,实现对智慧供电系统主机、智慧供电系统分机的调压、启停控制,以及对用电设备的分闸和合闸控制;
网络管理单元,分别设置于智能管理平台、智慧供电系统主机、智慧供电系统分机、用电设备端;用以将所述部件的数据监测信息传输到智能管理平台,并将智能管理平台的控制命令传输至所述的部件实现运行管理;
智能管理平台,用以展示采集的电力参数信息,并运算后发出控制命令,通过网络管理单元向智慧供电系统主机、智慧供电系统分机发出启停、调压命令,或是经由电能管理单元向用电设备发出分合闸命令。
所述的高速公路远距离智慧供电系统,还包括了可视对讲部件及柜体,其中:
可视对讲部件分别设置于智慧供电系统主机和智慧供电系统分机端,通过网络管理单元将现场信息传递至智能管理平台,并接收智能管理平台的授权,具有入侵防范报警功能;
柜体设置在供电端和用电端,用以安放设置在供电端和用电端的部件,包括智慧供电系统主机、智慧供电系统分机、电能管理单元、网络管理单元和可视对讲部件。
所述的用电设备包括情报板、摄像机、气象站、治安卡口。
所述电力参数包括电压、电流、功率因素、瞬时功耗、谐波次数、温度、开关分闸或合闸状态。
本发明的系统具备设备监测管理机制,实时分析用电设备和供电设备电能数据和运行状况,提高电能的使用效率,保障用电设备用电安全。
附图说明
图1是电能监控管理流程图。
图2是电能监控管理流程图。
图3是网络管理流程图。
图4是可视对讲工作流程图。
图5是电能输送流程图。
具体实施方式
实施例1:高速公路远距离智慧供电系统,该系统运用在某高速公路中。该系统包括智慧供电系统主机、智慧供电系统分机、电能管理单元、网络管理单元、智能管理平台、用电设备、可视对讲部件及柜体。通过智慧供电系统主机、智慧供电系统分机控制电能输送;通过电能管理单元采集用电设备的电力参数并通过网络管理单元传输至智能管理平台,或直接读取用电设备的运行状态通过网络管理单元传输至智能管理平台;智能管理平台用以展示采集的电力参数信息和发出控制命令,通过网络管理单元向智慧供电系统主机、智慧供电系统分机发出启停、调压命令,或是经由电能管理单元向用电设备发出分合闸命令。
所述的用电设备包括:情报板、摄像机、气象站、治安卡口。
所述电力参数包括电压、电流、功率因素、瞬时功耗、谐波次数、温度、开关分闸或合闸状态。
上述的系统和设备具体为:
(1)智慧供电系统主机,安装于供电端,用以对输出电能调压、启停;采用型号M11-10,具体参数如下:
输入电压:380V;
输出电压:560V-900V 可调;
频率:50HZ;
容量:10KVA;
电路方式:IGBT/SPWM宽调制方式。
使用SA4828 ,SPWM信号发生控制芯片,采用SPWM脉宽调制技术和IGBT逆变技术,设计交直交的电路结构模式,配合隔离变压器,清除电网干扰,输出高性能正玄波,并具有稳压、稳频功能,具欠压,过压、过载、过热、短路等保护措施。
(2)智慧供电系统分机,安装于用电设备端,用以对输入电能调压、启停。采用型号:S11-1,具体参数如下:
输入电压:560V-900V 可调;
输出电压:220V;
频率:50HZ;
容量:1KVA;
电路方式:带UPS的降压滤波稳压电路。
清除电能在传输过程中引入的干扰,并具有稳压、稳频、滤波功能,输出高性能正玄波,并具有欠压、过压、过载、过热、短路保护措施。
(3)电能管理单元,采用广东雅达电子股份有限公司,型号YD6500,YD6500集测量、监控、通信于一体的智能化设备,它可以监测超过100种的电参数,包括电流、电压、功率因素、大部分电能质量分析仪和电度表功能。提供丰富的配置,可以根据需要提供开关量输出、模拟量输出、开关量输入、MODBUS通讯、TCP/IP通讯、profibus通讯。
分别设置于智慧供电系统主机和智慧供电系统分机端,用以采集智慧供电系统主机、智慧供电系统分机,以及用电设备的电力参数,并将电力参数通过网络管理单元传输至智能管理平台进行展示,并接收智能管理平台的控制命令,实现对智慧供电系统主机、智慧供电系统分机的调压、启停控制,以及对用电设备的分闸和合闸控制。
(4)可视对讲部件,采用深圳方位通讯科技有限公司 I30 ,采用SIP协议传输视屏语音信号,具有语音、视屏、开门管理等功能。
分别设置于智慧供电系统主机和智慧供电系统分机端,用以将现场信息传递至智能管理平台,并接收智能管理平台的授权,具有入侵防范报警功能。
(5)网络管理单元,分别设置于智能管理平台、智慧供电系统主机、智慧供电系统分机、用电设备,以及可视对讲部件端;用以将所述部件的数据监测信息传输到智能管理平台,并将智能管理平台的控制命令传输至所述的部件实现运行管理,包括故障管理、配置管理、性能管理和安全管理。
网络管理部件是具有电气或光纤线形、星形和环形的工业通信网,将数据分发到已定义的接收地址来构建数据流量,增加数据吞吐量和网络性能,完善网络拓扑管理和诊断机制。具有设备接入认证,端口业务分类,端口隔离的功能,具有智能安全管理配置功能,可利用VPN技术实现加密传输。
(6)智能管理平台,用以展示、采集的电力参数信息,并发出控制命令,通过网络管理单元向智慧供电系统主机、智慧供电系统分机发出启停、调压命令,或是经由电能管理单元向用电设备发出分合闸命令。
该智能管理平台使用DPSC四层逻辑架构结合物联网基本架构形成高可用平台架构,包含感知层、网络层、应用层和表现层。
智能管理平台具有电力分析、异常处理、异常故障报警、回路控制,以及资源分配功能,资源分配即实现用电设备的分闸合闸,以及智慧供电系统主机和智慧供电系统分机的启停控制。
所述的故障告警信息包括供电过压、欠压、过载、断路器分闸、用电异常告警和情报板、摄像机、治安卡口、气象站、智慧供电系统主机、智慧供电系统分机等外场设备故障信息、告警、柜体非法入侵开箱报警。
具体的四层逻辑架构,分别是:
D—Driver数据驱动构成感知层,处于整个架构的最底层进行数据感知,主要功能用于采集底层物理设备的事件信息、运行信息和故障信息等;
P—Proxy访问代理协同构建网络层,在不同网络环境下将感知层数据传递至应用层是连接感知层和应用层的桥梁;
S—Server应用服务即应用层,应用层是数据的承载区,主要完成了数据管理、数据处理以及数据与供电业务的结合实现了智能化应用;
C—Client客户终端,构成了最后一层,表现层主要实现了供电业务的数据可视化展示。
分析处理后发出控制命令至电能管理单元和用电设备的具体过程是:
数据采集时,通过工业以太网Driver服务周期(该周期可以动态进行设置)性的向硬件设备发出数获取指令(将设备通信协议规定的命令进行封装为可执行指令),将设备返回的指标数据推送给Proxy层进行数据清洗、稽核、存储;Proxy将处理完的数据通过Socket会话主动传送给Server层,最终由Server主动推送到Client进行实时数据展示。
设备控制时,首选将设备控制指令加密后存储于数据库,Client在进行电能设备控制,将控制Key(关键字)通过HTTP API接口发送到Server端,Server通过收到的Key获取到加密后的控制指令并进行解密处理还原出标准的控制指令,Server再将控制指令通过HTTP API发送到Proxy,由Proxy直接通过工业以太网协议发送到硬件设备,完成控制流程;此时Driver监测到控制状态发生变化,执行数据采集流程,将最新的控制状态数据发送到Client端进行展示。
(7)柜体,设置在供电端和用电端,用以安放设置在供电端和用电端的部件,包括智慧供电系统主机、智慧供电系统分机、电能管理单元、网络管理单元和可视对讲部件。
具体如下:
柜体外壳采用冷轧钢板材质,磷化,喷塑处理,坚固、美观耐腐蚀,柜体密封严密,防尘防水等级达到IP65。
柜内设置照明灯,便于检修、配线、调试。
柜内设置循环风扇和加热器,降温除湿,保障柜内温度湿度,延长电子元件的使用寿命。
柜内设置防盗入侵系统,具备远程开箱授权,非法入侵报警,现场声光警示功能,保障柜内电子器件安全。
柜内采用电磁兼容(EMC)区域设计,各区域间进行电磁去藕处理并和PE母排等电位连接。配电电缆和信号电缆独立进线,分开布线,电缆间距离满足电磁兼容(EMC)要求,设置屏蔽板,便于模拟量信号、网络电缆屏蔽层和等电位体连接,电缆通过PG头,即尼龙塑料电缆防水接头引入,整齐美观、防水防尘,提高柜体防护级别。
Claims (5)
1.本发明高速公路远距离智慧供电系统,能够提高远距离供电线路的稳定性,其特征在于该系统包括智慧供电系统主机、智慧供电系统分机、电能管理单元、网络管理单元、智能管理平台、用电设备;通过智慧供电系统主机、智慧供电系统分机控制电能输送;通过电能管理单元采集用电设备的电力参数并通过网络管理单元传输至智能管理平台,或直接读取用电设备的运行状态通过网络管理单元传输至智能管理平台;智能管理平台用以展示采集的电力参数信息和发出控制命令,通过网络管理单元向智慧供电系统主机、智慧供电系统分机发出启停、调压命令,或是经由电能管理单元向用电设备发出分合闸命令。
2.如权利要求1所述的高速公路远距离智慧供电系统,其特征在于:
智慧供电系统主机,安装于供电端,用以对输出电能调压、启停;
智慧供电系统分机,安装于用电端,用以对输入电能调压、启停;
电能管理单元,分别设置于智慧供电系统主机和智慧供电系统分机端,用以采集智慧供电系统主机、智慧供电系统分机,以及用电设备的电力参数,并将电力参数通过网络管理单元传输至智能管理平台进行展示,并接收智能管理平台的控制命令,实现对智慧供电系统主机、智慧供电系统分机的调压、启停控制,以及对用电设备的分闸和合闸控制;
网络管理单元,分别设置于智能管理平台、智慧供电系统主机、智慧供电系统分机、用电设备端;用以将所述部件的数据监测信息传输到智能管理平台,并将智能管理平台的控制命令传输至所述的部件实现运行管理;
智能管理平台,用以展示采集的电力参数信息,并运算后发出控制命令,通过网络管理单元向智慧供电系统主机、智慧供电系统分机发出启停、调压命令,或是经由电能管理单元向用电设备发出分合闸命令。
3.如权利要求1所述的高速公路远距离智慧供电系统,其特征在于所述的高速公路远距离智慧供电系统,还包括了可视对讲部件及柜体,其中:
可视对讲部件分别设置于智慧供电系统主机和智慧供电系统分机端,通过网络管理单元将现场信息传递至智能管理平台,并接收智能管理平台的授权,具有入侵防范报警功能;
柜体设置在供电端和用电端,用以安放设置在供电端和用电端的部件,包括智慧供电系统主机、智慧供电系统分机、电能管理单元、网络管理单元和可视对讲部件。
4.如权利要求1所述的高速公路远距离智慧供电系统,其特征在于所述的用电设备包括情报板、摄像机、气象站、治安卡口。
5.如权利要求1所述的高速公路远距离智慧供电系统,其特征在于所述电力参数包括电压、电流、功率因素、瞬时功耗、谐波次数、温度、开关分闸或合闸状态。
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