CN112533279A - 无线数据转换模块及能源互联网系统 - Google Patents

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文武
廖冠尧
何龙旺
聂金根
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    • H04W52/30—TPC using constraints in the total amount of available transmission power
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    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J50/00—Circuit arrangements or systems for wireless supply or distribution of electric power
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Abstract

本发明公开了无线数据转换模块及能源互联网系统，无线数据转换模块包括：无线通讯单元、控制无线通讯单元工作状态的控制单元、向无线通讯单元和控制单元供电的储能单元、给储能单元充电的隔离取电单元，控制单元在储能单元的电量参数超过设定阈值时开启无线通讯单元，无线通讯单元被开启时向外发送无线通讯数据，无线通讯单元每次向外发送无线通讯数据之后，储能单元的电量参数均降至设定阈值之下。本发明具有不停电安装、实现转换模块的用能控制、降低取电线圈以及储能单元的设计裕量、减小体积等优点。

Description

无线数据转换模块及能源互联网系统
技术领域
本发明涉及无线通讯技术领域，尤其涉及无线数据转换模块及能源互联网系统。
背景技术
随着近用户侧局域能源互联网的大力推广使用，分布式局域能源互联网发挥清洁、安全、高效、智慧的优势得到体现。对能源的精细化和透明化管理系统中，需要对能源数据进行采集。而传统的有线通讯方式由于走线复杂，施工难度大，灵活性差，更方便的微功耗无线通讯可以得到很好的利用。
由于底层设备通常采用的接口为RS-485，需要利用数据转换模块将其转换为无线射频信号，发送到无线网关再上传能源管理系统。数据转换模块的电源供电方式成为一个问题，一般来说，数据转换模块的供电电源为220V交流电，220V交流电经过开关电源转换为数据转换模块的工作电源，但是某些地方220V电源取电困难，不允许停电操作影响生产等原因，实施起来非常困难。
现有技术中已出现采用取电电流互感器的方案，如果系统设计所需要的电流太大，将会导致输入能源消耗不完，系统电压升高太大损坏系统。特别是在负载工作过程中各状态电流变化大的时候，不能很好地兼顾电流需求和系统设计的裕量。
因此，如何设计稳定可靠的无线数据转换模块及能源互联网系统是业界亟待解决的技术问题。
发明内容
为了解决现有技术中存在的缺陷，本发明提出无线数据转换模块及能源互联网系统，该转换模块稳定可靠，刚好满足无线通讯单元的需求容量，减小容量配置及体积。
本发明采用的技术方案是，设计无线数据转换模块，包括：无线通讯单元、控制无线通讯单元工作状态的控制单元、向无线通讯单元和控制单元供电的储能单元、给储能单元充电的隔离取电单元，控制单元在储能单元的电量参数超过设定阈值时开启无线通讯单元。
优选的，无线通讯单元被开启时向外发送无线通讯数据，无线通讯单元每次向外发送无线通讯数据之后，储能单元的电量参数均降至设定阈值之下。
优选的，隔离取电单元包括：从电缆上隔离取电的取电模块、与取电模块连接的整流模块、与整流模块连接的电压转换模块，电压转换模块连接储能单元。
优选的，取电模块包括：套在电缆上的取电磁芯和缠绕在取电磁芯上的取电线圈，取电线圈的两端连接在整流模块上。
优选的，取电磁芯由两个磁芯拼合构成，两个磁芯的一端铰接连接、另一端设有可打开或闭合的开口，开口闭合时两个磁芯的端部接触形成环形磁路。
优选的，两个磁芯的开口处设有卡扣结构，卡扣结构包括：设于一磁芯上的卡扣、设于另一磁芯上的扣槽，卡扣与扣槽卡接时开口闭合。
在一实施例中，无线通讯单元采用RS485通讯单元。
在一实施例中，控制单元为传感器，传感器采集的数据通过无线通讯单元向外发送。
本发明还提出了具有上述无线数据转换模块的能源互联网系统，该能源互联网系统包括：底层设备和能源管理系统，无线数据转换模块配置在底层设备中，能源管理系统配置有与无线通讯单元进行数据交互的无线网关。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
1、利用隔离取电单元为无线数据转换模块提供能源，安装时不接触强电，实现不停电安装，不会影响生产；
2、储能单元提供无线通讯单元信号发射时所需要的瞬时大电流，控制单元通过检测储能单元的电量参数满足设定阈值时启动无线通讯单元向外发射无线通讯数据，维持转接模块的稳定，实现转换模块的用能控制，降低取电线圈以及储能单元的设计裕量、减小体积。
附图说明
下面结合实施例和附图对本发明进行详细说明，其中：
图1是本发明中无线数据转换模块的连接示意图；
图2是本发明中优选实施例的流程示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明提出的无线数据转换模块包括无线通讯单元1、控制单元2、储能单元3和隔离取电单元4，储能单元3向无线通讯单元1和控制单元2供电，隔离取电单元4给储能单元3充电，为小功率无线数据转换模块提供隔离电源，控制单元2检测储能单元3的电量参数，并电量参数超过设定阈值时开启无线通讯单元1，维持转接模块的稳定。无线通讯单元1被开启时向外发送无线通讯数据，无线通讯单元1每次向外发送无线通讯数据之后，储能单元3的电量参数均降至设定阈值之下，本发明根据无线通讯单元的用电需求设计对应的隔离取电单元4和储能单元3，刚好满足无线通讯单元1的需求容量，实现转换模块的用能控制，达到隔离取电单元4和储能单元3的预留裕量低、体积小的优点。
以下对无线数据转换模块中的每个单元进行详细说明。
如图1所示，隔离取电单元4包括：取电模块41、整流模块42和电压转换模块43，取电模块41由取电磁芯和取电线圈构成，取电磁芯套在电缆5上，取电线圈缠绕在取电磁芯上，取电线圈的两端连接在整流模块42上。在电缆5通过交流电流时，取电线圈中感应出的交变电流经过整流模块42后，输入电压转换模块43为储能单元3提供充电能源，电压转换模块43优选采用宽范围电压转换模块，以满足不同电压转换需求。
进一步的，为了方便安装，取电模块41设计成开口式，取电磁芯由两个磁芯拼合构成，两个磁芯的一端铰接连接、另一端设有可打开或闭合的开口，开口闭合时两个磁芯的端部接触形成环形磁路，两个磁芯的开口处设有卡扣结构，卡扣结构包括：设于一磁芯上的卡扣、设于另一磁芯上的扣槽，卡扣与扣槽卡接时开口闭合。安装时通过开口穿过电缆回路，由于取电线圈在安装时与电缆5的高压回路无电气接触，采用隔离取电的方式可以实现不停电安装。
储能单元3作为无线数据转换模块的能源储存，在隔离取电单元4给储能单元3充电过程中，储能单元3充满电后电量增加，其电压将会逐步上升。控制单元2在运行时负责检测储能单元3的电量参数，在一实施例中，无线通讯单元1采用RS485通讯单元，控制单元2将无线通讯单元1接收的下传信号转换为RS-485信号，将RS-485信号转发给无线通讯单元1上传信号。无线通讯单元1根据控制单元2的指令进行无线数据的上传和接收，无线通讯单元1在发送数据时消耗功率较大，而在接收数据时消耗功率较小。在实际应用时，控制单元2也可以是传感器，传感器采集的数据通过无线通讯单元1向外发送。
在优选实施例中，控制单元可检测储能单元3的实时电压Vi作为电量参数，设定阈值为电压阈值V0，电量参数也可以选用其他可以反应储能单元3电量高低的参数，本发明对此不做限制。
如图2所示，无线数据转换模块的工作流程如下，控制单元2在初始化完成后，开始检测储能单元3的实时电压Vi，当实时电压Vi大于电压阈值V0时，控制单元2启动无线通讯单元1发送无线通讯数据。由于无线通讯单元在发送无线通讯信号时消耗的功率较大，导致储能单元3的电量下降，其实时电压Vi下降至电压阈值V0之下，隔离取电单元4再次为储能单元3充电，在下一次实时电压Vi大于电压阈值V0时重新开始发送无线通讯数据。
本发明还提出了具有上述通讯大的接口转换模块的能源互联网系统，该能源互联网系统包括：底层设备和能源管理系统6，无线数据转换模块配置在底层设备中，能源管理系统配置有与无线通讯单元1进行数据交互的无线网关7。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (11)

1.无线数据转换模块，包括：无线通讯单元、控制所述无线通讯单元工作状态的控制单元；其特征在于，还包括：向所述无线通讯单元和所述控制单元供电的储能单元、给所述储能单元充电的隔离取电单元，所述控制单元在所述储能单元的电量参数超过设定阈值时开启所述无线通讯单元。
2.根据权利要求1所述的无线数据转换模块，其特征在于，所述无线通讯单元被开启时向外发送无线通讯数据。
3.根据权利要求2所述的无线数据转换模块，其特征在于，所述无线通讯单元每次向外发送无线通讯数据之后，所述储能单元的电量参数均降至设定阈值之下。
4.根据权利要求1至3任一项所述的无线数据转换模块，其特征在于，所述隔离取电单元包括：从电缆上隔离取电的取电模块、与所述取电模块连接的整流模块、与所述整流模块连接的电压转换模块，所述电压转换模块连接所述储能单元。
5.根据权利要求4所述的无线数据转换模块，其特征在于，所述取电模块包括：套在所述电缆上的取电磁芯和缠绕在所述取电磁芯上的取电线圈，所述取电线圈的两端连接在所述整流模块上。
6.根据权利要求5所述的无线数据转换模块，其特征在于，所述取电磁芯由两个磁芯拼合构成，所述两个磁芯的一端铰接连接、另一端设有可打开或闭合的开口，所述开口闭合时所述两个磁芯的端部接触形成环形磁路。
7.根据权利要求6所述的无线数据转换模块，其特征在于，所述两个磁芯的开口处设有卡扣结构，所述卡扣结构包括：设于一所述磁芯上的卡扣、设于另一所述磁芯上的扣槽，所述卡扣与所述扣槽卡接时所述开口闭合。
8.根据权利要求1所述的无线数据转换模块，其特征在于，所述无线通讯单元采用RS485通讯单元。
9.根据权利要求1所述的无线数据转换模块，其特征在于，所述控制单元为传感器，所述传感器采集的数据通过所述无线通讯单元向外发送。
10.能源互联网系统，其特征在于，包括权利要求1至9任一项无线数据转换模块。
11.根据权利要求10所述的能源互联网系统，其特征在于，包括：底层设备和能源管理系统，所述无线数据转换模块配置在所述底层设备中，所述能源管理系统配置有与所述无线通讯单元进行数据交互的无线网关。
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