CN111463903A - 智慧灯杆配电柜 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种智慧灯杆配电柜包括：柜体、监控装置、采集装置、整流装置和进出线控制装置；其中监控装置、采集装置、整流装置和进出线控制装置分别设置于柜体的内部，监控装置用于通过采集装置将控制指令发送至整流装置和进出线控制装置；进出线控制装置用于根据控制指令选择相应的供电电源将交流电压传输至整流装置；整流装置用于对交流电压进行整流，转换形成直流电压，并将直流电压通过进出线控制装置发送至直流驱动模块，直流电压用于作用于直流驱动模块为智慧灯杆供电。该智慧灯杆配电柜采用高压直流供电，可解决远距离供电传输线损大，负荷不平衡的问题，不会产生谐波电流，节约线缆成本。

Description

智慧灯杆配电柜

技术领域

本申请涉及供电与控制技术领域，特别是涉及一种智慧灯杆配电柜。

背景技术

在LED节能路灯逐步普及、智慧城市建设以及物联网等技术迅速发展下，具有多功能的智慧路灯杆逐步取代传统路灯，然而如何对智慧灯杆进行高效能供电也成了急需解决的问题。

目前，城市道路照明(包括灯杆)一般由城市公网上的路灯专用变压器供电，采用三相四线制方式经交流配电柜分配电能给路灯，每相负荷需分布均匀，否则将产生零序电压，使零点移位，其中的一相电压降低，另一相电压升高，增大了电压偏差。并且，目前路灯是使用交流供电，道路照明电路中存在着一定的谐波电流，为了保证运行安全和减低线损，电缆中性线截面与相线截面需相等，在远距离供电时，难以避免线损大的问题，且难以避免路灯附近商贩及居民偷电的问题；在阴雨天气，路灯容易漏电带来触电的风险。

发明内容

基于此，有必要针对现有的远距离供电线损大以及存在漏电风险的技术问题，提供一种智慧灯杆配电柜。

本发明实施例提供了一种智慧灯杆配电柜，包括：柜体、监控装置、采集装置、整流装置和进出线控制装置；其中所述监控装置、所述采集装置、整流装置和所述进出线控制装置分别设置于所述柜体的内部，所述监控装置依次连接所述采集装置、所述整流装置和所述进出线控制装置，且所述采集装置连接所述进出线控制装置，所述进出线控制装置用于分别连接供电电源和所述智慧灯杆的直流驱动模块；

所述监控装置用于通过所述采集装置将控制指令发送至所述整流装置和所述进出线控制装置；

所述进出线控制装置用于根据所述控制指令选择相应的供电电源将交流电压传输至所述整流装置；

所述整流装置用于对所述交流电压进行整流，转换形成直流电压，并将所述直流电压通过所述进出线控制装置发送至所述直流驱动模块，所述直流电压用于作用于所述直流驱动模块为智慧灯杆供电。

本发明实施例中的智慧灯杆配电配，包括柜体、分别设置在柜体内部的监控装置、采集装置、整流装置和进出线控制装置，监控装置依次连接采集装置、整流装置和进出线控制装置，且采集装置连接进出线控制装置，进出线控制装置用于分别连接供电电源和智慧灯杆的直流驱动模块；监控装置通过采集装置将控制指令发送至整流装置和进出线控制装置，进出线控制装置根据控制指令选择供电电源，将交流电压传输到整流装置，整流装置将交流电压整流生成直流电压，然后将直流电压通过进出线控制装置传输到智慧灯杆的直流驱动模块，从而为智慧灯杆供电。该智慧灯杆配电柜采用高压直流供电，可解决远距离供电传输线损大，负荷不平衡的问题，不会产生谐波电流，节约线缆成本，可避免阴雨天气路灯漏电而带来的触电风险，保证行人的生命安全。

进一步地，还包括散热装置，所述散热装置的数量为一个或多个，且所述散热装置设置于所述柜体的侧壁；所述散热装置连接所述监控装置；

在所述柜体内的温度大于第一预设温度时，所述监控装置用于驱动所述散热装置开启；

在所述柜体内的温度小于所述第二预设温度时，所述监控装置用于驱动所述散热装置关闭。

进一步地，所述监控装置包括第一主控制器、以及分别与所述第一主控制器连接的温度控制器、第一通信模块、指示灯、三相数显电压表和直流电压指针表；所述第一主控制器通过所述第一通信模块分别连接所述采集装置和服务器；

所述第一主控制器用于接收所述服务器发送的控制指令，并将所述控制指令发送至所述采集装置；接收所述采集装置发送的供电数据，并将所述供电数据传输至所述服务器；

所述温度控制器用于连接所述散热装置，控制所述散热装置的开启或关闭；

所述指示灯用于指示所述智慧灯杆配电箱的工作状态；

所述三相数显电压表用于指示所述供电电源的交流电压；

所述直流电压指针表用于显示所述直流电压。

进一步地，所述指示灯包括工作指示灯、故障指示灯和供电电源指示灯。

进一步地，所述采集装置包括：第二主控制器、分别与所述第二主控制器连接的开出模块、开入模块、第二通信模块和模拟量输入模块；所述开出模块分别连接所述工作指示灯和所述故障指示灯，用于控制所述工作指示灯和/或所述故障指示灯的开启或关闭；

所述开入模块连接所述进出线控制装置，用于采集进出线控制装置的开合状态信息，并将所述开合状态信息通过所述第二通信模块发送至所述第一主控制器；

所述模拟量输入模块连接所述整流装置，用于采集所述整流装置的供电数据并通过所述第二通信模块发送至所述第一主控制器。

进一步地，所述采集装置还包括分别与所述第二主控制器连接的显示模块和第一电源模块。

进一步地，所述整流装置包括多个K6B20电源模块。

进一步地，所述进出线控制装置包括进线开关、出线开关和第三通信模块；

所述第三通信模块连接所述第二通信模块；

所述进线开关分别连接供电电源和所述开入模块；

所述出线开关分别连接开入模块和所述智慧灯杆的直流驱动模块。

进一步地，所述进线开关包括主用进线开关和备用进线开关，其中所述主用进线开关和所述备用进线开关交流微型断路器。

进一步地，所述出线开关为直流微型断路器。

进一步地，还包括智能锁，所述智能锁数量为两个，分别设置在所述柜体的前门和后门上。

附图说明

图1为本发明的智慧灯杆配电柜一个实施例图；

图2是本发明的智慧灯杆配电柜一个实施例图；

图3是本发明的智慧灯杆配电柜的一个实施例图；

图4是本发明的智慧灯杆配电柜的监控装置的一个实施例图；

图5为本发明的智慧灯杆配电柜的采集装置的一个实施例图；

图6为本发明的智慧灯杆配电柜的进出线控制装置的一个实施例图；

图7为本发明的智慧灯杆配电柜的一个实施例图；

图8为本发明的智慧灯杆配电柜的一个实施例图。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本发明提供一种智慧灯杆配电柜；图1是本发明智慧灯杆配电柜的一个实施例图。如图1所示，一种智慧灯杆配电柜，包括：柜体10、监控装置20、采集装置30、整流装置40和进出线控制装置50；其中监控装置20、采集装置30、整流装置40和进出线控制装置50分别设置于柜体10的内部，监控装置20依次连接采集装置30、整流装置40和进出线控制装置50，且采集装置30连接进出线控制装置50，进出线控制装置50用于分别连接供电电源和智慧灯杆的直流驱动模块；监控装置20用于通过采集装置30将控制指令发送至整流装置40和进出线控制装置50；进出线控制装置50用于根据控制指令选择相应的供电电源将交流电压传输至整流装置40；整流装置40用于对交流电压进行整流，转换形成直流电压，并将直流电压通过进出线控制装置50发送至直流驱动模块，直流电压用于作用于直流驱动模块为智慧灯杆供电。

具体的，智慧灯杆通常安置在城市等道路旁，用于固定路灯，从而为道路照明。而智慧灯杆配电柜是用于对指示灯杆提供电源或供电的设置，通常设置在智慧灯杆的旁边位置，与智慧灯杆相间一段距离。如图2所示，智慧灯杆配电柜包括柜体10、监控装置20、采集装置30、整流装置40和进出线控制装置50，其中监控装置20、采集装置30、整流装置40和进出线控制装置50分别设置于柜体10中；在一种可选的实施方式中，柜体可以分割成多个柜空间，监控装置20、采集装置30、整流装置40和进出线控制装置50可以分布于不同的柜空间，从而避免各设备之间的连接线等互相干扰，也避免各设备在工作过程中产生热量影响其他设备工作。

其中，控制指令是用于控制进出线控制装置50选择相应的供电电源，以及指示整流装置40将供电电源提供的交流电压转换成适宜的直流电源的信息；控制指令可以是用户(例如电力管理人员)通过监控装置20输入的，也可以是接收服务器发送的。

供电电源用于提供交流电压，供电电源可以是一个或多个。在一种优选的实施方式中，供电电源包括两个，分别为主用供电电源(主供电源)和备用供电电源(备供电源)，当主用供电电源出生故障等异常情况时，采用备用供电电源，从而保证该智慧灯配电柜正常工作。

另外，采集装置30还用于采集整流装置40、进出线控制装置50等工作状态以及电路中的供电数据等，并将这些供电数据等传输至监控装置20，监控装置20还可以将这些数据传输至服务器，从而便于电力管理人员及时充分了解智慧灯杆配电柜的工作状态等，当出现故障等以便及时处理维修等。

其中，供电数据包括交流进线电压、电流，直流输出输出电压、电流，及其交流进线开关分合状态，直流线开关分合状态等。

本发明实施例中的智慧灯杆配电配包括柜体10、分别设置在柜体10内部的监控装置20、采集装置30、整流装置40和进出线控制装置50，监控装置20依次连接采集装置30、整流装置40和进出线控制装置50，且采集装置30连接进出线控制装置50，进出线控制装置50用于分别连接供电电源和智慧灯杆的直流驱动模块；监控装置20通过采集装置30将控制指令发送至整流装置40和进出线控制装置50，进出线控制装置50根据控制指令选择供电电源，将交流电压传输到整流装置40，整流装置40将交流电压整流生成直流电压，然后将直流电压通过进出线控制装置传输到智慧灯杆的直流驱动模块，从而为智慧灯杆供电。该智慧灯杆配电柜采用高压直流供电，可解决远距离供电传输线损大，负荷不平衡的问题，不会产生谐波电流，节约线缆成本，可避免阴雨天气路灯漏电而带来的触电风险，保证行人的生命安全。

在一个实施例中，还包括散热装置，散热装置的数量为一个或多个，且散热装置设置于柜体的侧壁；散热装置连接监控装置；在柜体内的温度大于第一预设温度时，监控装置用于驱动散热装置开启；在柜体内的温度小于第二预设温度时，监控装置用于驱动散热装置关闭。

具体的，智慧灯杆配电柜还包括散热装置，其中散热装置设置于柜体的侧壁中，散热装置主要用于驱除柜体中在工作中产生的热量，避免其中各设备等温度过高从而产生安全事故等。可选的，散热装置的数量可以为一个或多个，可以根据各设备的功率，产热能力等综合考虑确定。

另外，监控装置用于控制散热装置的开启或关闭，即在热高较多(温度高)的时候开启，当热量较低(温度低)的时候关闭。第一预设温度、第二预设温度是预先设置的温度值，在实际使用中，其值在可能会因季节而发生变化，即在春夏秋冬不同的季节，第一预设温度、第二预设温度不同。

在一种可选的实施方式中，散热装置可以是风机，风机的数量可以是多个，分别安装于柜体的后门(即背门)的位置。请参照图3，风机60数量为12个，风机中配有可拆卸式防尘网方便清洗，利用热管原理，下部风机进风，上部风机出风，使智慧灯杆配电柜在密封状态下实现控制柜内部与外部的热交换，保证柜内环境空气清洁，延长电器元件的使用寿命。风机的启停由温度控制器监控装置感知柜内温度自动控制。

在一个实施例中，如图4所示，监控装置20包括第一主控制器202、以及分别与第一主控制器连接的温度控制器204、第一通信模块206、指示灯208、三相数显电压表210和直流电压指针表212；第一主控制器202通过第一通信模块206分别连接采集装置30和服务器；第一主控制器202用于接收服务器发送的控制指令，并将控制指令发送至采集装置30；接收采集装置30发送的供电数据，并将供电数据传输至服务器；温度控制器204用于连接散热装置，控制散热装置的开启或关闭；指示灯用208于指示智慧灯杆配电箱的工作状态；三相数显电压表210用于指示供电电源的交流电压；直流电压指针表212用于显示直流电压。

在一个实施例中，指示灯包括工作指示灯、故障指示灯和供电电源指示灯。

监控装置20包括第一主控制器202、以及分别与第一主控制器连接的温度控制器204、第一通信模块206、指示灯208、三相数显电压表210和直流电压指针表212；其中指示灯包括工作指示灯和故障指示灯。在一种可选的实时方式中，第一主控制器202可以是型号为PM6-M的10.2寸触摸屏，分辨率为1024*600的控制设备，其后部提供2个RJ45以太网通信口用于外网连接和后台(例如服务器)通信，提供2个独立串口(COM1和COM2均为RS485)与采样装置30通信。另外，第一主控制器202使用嵌入式程序，实现报警查看、运行状态、信息查询、系统设置、系统配置、系统控制、用户管理的功能。

工作指示灯、故障指示灯分别与采集装置连接，通过采集装置的继电器输出来点亮状态指示灯。

在一个实施例中，如图5所示，采集装置30包括第二主控制器302、分别与第二主控制器302连接的开出模块304、开入模块306、第二通信模块308和模拟量输入模块310；开出模块304分别连接工作指示灯和故障指示灯，用于控制工作指示灯和/或故障指示灯的开启或关闭；开入模块306连接进出线控制装置50，用于采集进出线控制装置50的开合状态信息，并将开合状态信息通过第二通信模块308发送至第一主控制器202；模拟量输入模块310连接整流装置40，用于采集整流装置40的供电数据并通过第二通信模块308发送至第一主控制器202。

在一个实施例中，采集装置30还包括分别与第二主控制器302连接的显示模块312和第一电源模块314。

在本实施例中，第二主控制器可以是MCU模块，其中MCU模块采用德州仪器提供的高性能32位DSP芯片，数据处理功能强大，支持至少16路模拟量采集和32路可编程数字量，是整个系统运行的核心部分，控制装置的信号采集、开出驱动、故障指示、其远方通信、故障逻辑判断等。开出模块304为继电开出模块；开入模块306连接进出线控制装置50，用于采集进出线控制装置50的开合状态信息，响应时间小于10ms。模拟量输入模块310主要采集供电电源中的两路输入三相交流电量(三相电流、三相电压)和输出直流母线电压和电流值。第一电源模块314要功能为采集装置提供稳定的直流3.3V、5V电源和24V电源，其中第一电源模块314采用支持交直流输入的开关电源，输入侧为AC/DC220V，输出侧为稳定裕度的直流5V和24V输出。第二通信模块308主要功能为将采集装置30采集的数据和故障信息转出至第一主控制器202，并与整流装置40、温度控制器204，支持RS485串口通讯和TCP/IP工业以太网口通讯。显示模块312可以采用LED显示模块，主要用于采集装置工作、故障、通讯等状态指示。

在一个实施例中，整流装置包括多个K6B20电源模块。

具体的，整流装置包括多个K6B20电源模块；在本实施例中，整流单元使用6个K6B20电源模块组成，还可根据实际项目需要进行并接，扩展功率级采用变频自然谐振软开关技术，采用智能控制技术，其三相输入额定为电压为380VAC，支持323VAC-456VAC宽电压输入；直流输出额定值为20A/234V。可调直流输出范围194V-286V。可选的，整流装置可以内置模块通信功能，可以通过通信模块与第一主控制器202进行通信，例如将模块输出电压，输出电流等以及工作状态(保护/故障/正常)信号传递给第一主控制器202；并且可通过第一主控制器202实现对整流装置40的开关机、电压输出调整等功能。

在一个实施例中，如图6所示，进出线控制装置50包括进线开关502、出线开关504和第三通信模块506；第三通信模块506连接第二通信模块308；进线开关502分别连接供电电源和开入模块306；出线开关504分别连接开入模块306和智慧灯杆的直流驱动模块。

在一个实施例中，进线开关包括主用进线开关和备用进线开关，其中主用进线开关和备用进线开关交流微型断路器。

在一个实施例中，出线开关为直流微型断路器。

具体的，如图7所示，进出线控制装置包括有1路主用进线开关5020、1路备用进线开关5022、出线开关504、第三通信模块(即RS485通讯模块)506。进线开关502采用型号为S3交流系列智能微型断路器，出线开关504采用S3直流系列智能微型断路器，可对输出电路本地或远程控制分合，电压、电流等电量信息采样记录，第三通信模块506连接。第三通信模块506与采集装置30连接通信，把进出线开关502以及504的状态、电量信息等上传至第一主控制器202上显示。通过第一主控制器202的界面或后台可对进出线开关502以及504进行分合控制。出线开关504连接至路灯的直流电源驱动模块，第一主控制器202内嵌调光程序，对整流装置40输出电压进行调整，然后通过曼切斯特编码通讯技术把调光信息传送至路灯的直流电源驱动模块进行调光控制。使用智能微型断路器，实现本地和远程控制，状态信息、电量信息、故障信息等记录上传。采用曼彻斯特编码通讯，通讯利用直流供电线路传输信号，无需单灯控制器及通讯线缆，安装调试方便，可解决调光控制不稳定的技术问题。

在一个实施例中，如图8所示，还包括智能锁70，智能锁数量为两个，分别设置在柜体的前门和后门上。

具体的，智能锁内置通信模块，可以通过通信模块与第一主控制器连接，通过第一主控制器来实现对智能锁的开启或关闭。柜体采用防盗式户外机柜加智能指纹锁，安全防盗，防破坏，可刷卡、指纹或远程授权开锁。

以上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申请的几种实施方式，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，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (11)

1.一种智慧灯杆配电柜，其特征在于，包括：柜体、监控装置、采集装置、整流装置和进出线控制装置；其中所述监控装置、所述采集装置、整流装置和所述进出线控制装置分别设置于所述柜体的内部，所述监控装置依次连接所述采集装置、所述整流装置和所述进出线控制装置，且所述采集装置连接所述进出线控制装置，所述进出线控制装置用于分别连接供电电源和所述智慧灯杆的直流驱动模块；

所述监控装置用于通过所述采集装置将控制指令发送至所述整流装置和所述进出线控制装置；

所述进出线控制装置用于根据所述控制指令选择相应的供电电源将交流电压传输至所述整流装置；

所述整流装置用于对所述交流电压进行整流，转换形成直流电压，并将所述直流电压通过所述进出线控制装置发送至所述直流驱动模块，所述直流电压用于作用于所述直流驱动模块为智慧灯杆供电。

2.根据权利要求1所述的智慧灯杆配电柜，其特征在于，还包括散热装置，所述散热装置的数量为一个或多个，且所述散热装置设置于所述柜体的侧壁；所述散热装置连接所述监控装置；

在所述柜体内的温度大于第一预设温度时，所述监控装置用于驱动所述散热装置开启；

在所述柜体内的温度小于所述第二预设温度时，所述监控装置用于驱动所述散热装置关闭。

3.根据权利要求2所述的智慧灯杆配电柜，其特征在于，所述监控装置包括第一主控制器、以及分别与所述第一主控制器连接的温度控制器、第一通信模块、指示灯、三相数显电压表和直流电压指针表；所述第一主控制器通过所述第一通信模块分别连接所述采集装置和服务器；

所述第一主控制器用于接收所述服务器发送的控制指令，并将所述控制指令发送至所述采集装置；接收所述采集装置发送的供电数据，并将所述供电数据传输至所述服务器；

所述温度控制器用于连接所述散热装置，控制所述散热装置的开启或关闭；

所述指示灯用于指示所述智慧灯杆配电箱的工作状态；

所述三相数显电压表用于指示所述供电电源的交流电压；

所述直流电压指针表用于显示所述直流电压。

4.根据权利要求3所述的智慧灯杆配电柜，其特征在于，所述指示灯包括工作指示灯、故障指示灯和供电电源指示灯。

5.根据权利要求4所述的智慧灯杆配电柜，其特征在于，所述采集装置包括：第二主控制器、分别与所述第二主控制器连接的开出模块、开入模块、第二通信模块和模拟量输入模块；所述开出模块分别连接所述工作指示灯和所述故障指示灯，用于控制所述工作指示灯和/或所述故障指示灯的开启或关闭；

所述开入模块连接所述进出线控制装置，用于采集进出线控制装置的开合状态信息，并将所述开合状态信息通过所述第二通信模块发送至所述第一主控制器；

所述模拟量输入模块连接所述整流装置，用于采集所述整流装置的供电数据并通过所述第二通信模块发送至所述第一主控制器。

6.根据权利要求5所述的智慧灯杆配电柜，其特征在于，所述采集装置还包括分别与所述第二主控制器连接的显示模块和第一电源模块。

7.根据权利要求1-6任一项所述的智慧灯杆配电柜，其特征在于，所述整流装置包括多个K6B20电源模块。

8.根据权利要求5或6所述的智慧灯杆配电柜，其特征在于，所述进出线控制装置包括进线开关、出线开关和第三通信模块；

所述第三通信模块连接所述第二通信模块；

所述进线开关分别连接供电电源和所述开入模块；

所述出线开关分别连接开入模块和所述智慧灯杆的直流驱动模块。

9.根据权利要求8所述的智慧灯杆配电柜，其特征在于，所述进线开关包括主用进线开关和备用进线开关，其中所述主用进线开关和所述备用进线开关交流微型断路器。

10.根据权利要求9所述的智慧灯杆配电柜，其特征在于，所述出线开关为直流微型断路器。

11.根据权利要求8或9所述的智慧灯配电柜，其特征在于，还包括智能锁，所述智能锁数量为两个，分别设置在所述柜体的前门和后门上。

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