CN113726016A - 应用于远程馈电分布式闭环智能电源系统及供电方法 - Google Patents

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Abstract

本公开提出了应用于远程馈电分布式闭环智能电源系统及供电方法，用于没有完全覆盖电源的场景中，包括：通过分布式布置的多个电源，所述多个电源之间通过总线相连，所述总线挂载多个负载设备；每个电源均内置智能控制器，每个电源的智能控制器均通过现场总线与所挂载的负载设备进行通信，实时获取各个负载设备的实时电流和电压；所述智能控制器用于通过监视自身电流输出，并结合负载设备的实时电流和电压，进行闭环控制以对负载设备供电。在没有220VAC供电的环境中，采用远程馈电，分布式的方式实现电力供应，保障了对部分电力隧道或者山区等环境的电力供应用电需求。

Description

应用于远程馈电分布式闭环智能电源系统及供电方法
技术领域
本公开属于智能电源技术领域，尤其涉及应用于远程馈电分布式闭环智能电源系统及供电方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
在现有技术中，电力早已可以实现不间断式的供应，但是在部分场合中，由于成本或者其他原因部分区域依然存在无法实现电力供应的现象，例如，在部分电力隧道或者山区等环境中，220VAC交流电没有做到全面覆盖，还需要对这些环境提供必需的电力供应。
具体的，在电力隧道中，有的隧道没有完全覆盖AC220V电源，仅在有水泵的位置有220AC电源，但是整条隧道都需要进行视频监控，而隧道中只能采用安全直流电压供电，传统的方式无法满足这个需求，无法实现整个隧道环境的电力供应。
发明内容
为克服上述现有技术的不足，本公开提供了应用于远程馈电分布式闭环智能电源系统，通过分布式的方式，在局部有AC220V电源的地方增加电源的布置，从而提高线路的带载能力。
为实现上述目的，本公开的一个或多个实施例提供了如下技术方案：
第一方面，公开了应用于远程馈电分布式闭环智能电源系统，用于没有完全覆盖电源的场景中，包括：
通过分布式布置的多个电源，所述多个电源之间通过总线相连，所述总线挂载多个负载设备；
每个电源均内置智能控制器，每个电源的智能控制器均通过现场总线与所挂载的负载设备进行通信，实时获取各个负载设备的实时电流和电压；
所述智能控制器用于通过监视自身电流输出，并结合负载设备的实时电流和电压，进行闭环控制以对负载设备供电。
进一步的技术方案，电力隧道中，水泵或者风机的位置布置有220AC电源，所述220AC电源连接至总线。
其中，在电力隧道中，每隔一段距离会有水泵和风机控制箱，控制箱内具备AC220V供电能力，在临近控制箱位置布设智能电源，并从控制箱的220AC电源连接至智能电源，通过智能电源转化为安全直流电接连至总线。
进一步的技术方案，所述智能控制器与监控平台通信，所述智能控制器实时监测负载反馈电流及电压信息，监视并调整自身电流、电压直到满足负载设备需求，并将调整信息上报监控平台。
进一步的技术方案，所述智能控制器包括电源上电控制模块、输出电压电流监视模块、现场总线通信模块及功率均衡模块；
所述电源上电控制模块被配置为：接收上电控制指令或者负载设备供电需求信息，将电源控制为供电状态；
所述输出电压电流监视模块被配置为：在电源工作状态下，实时监视自身电流及电压数据；
所述现场总线通信模块被配置为：接收负载反馈电流及电压信息；
所述功率均衡模块被配置为：当监测其中一个电源出现负载超出预警值时，相近电源自动调整输出电流，以实现每个电源处于正常工作状态。
进一步的技术方案，所述多个电源之间通过光纤通信或者现场总线通信的方式进行通信，实现电源间的实时信息互通，以满足各电源动态电压调整的需要。
进一步的技术方案，所述智能控制器还包括光纤通信模块、浪涌防护模块；
光纤通信模块，用于将调整信息传输至监控平台；
浪涌防护模块，用于对输入电源的浪涌防护及电源输出的浪涌防护。
第二方面，公开了应用于远程馈电分布式闭环智能电源的供电方法，包括：
每个电源的智能控制器均通过现场总线与所挂载的负载设备进行通信，实时获取各个负载设备的实时电流和电压；
智能控制器用于通过监视自身电流输出，并结合负载设备的实时电流和电压，进行闭环控制以对负载设备供电。
进一步的技术方案，所述智能控制器当监视到自身电流输出增大时，自动调整电压变大，并实时监测负载反馈电流及电压信息，直到满足终端需求，并将调整信息上报监控平台；
当监视到电源输出电流减小时，电源自动调整电压变小，并实时监测负载反馈信息，判断是否负载摘除或者故障，并将调整信息上报监控平台。
进一步的技术方案，进行闭环控制时还包括：功率均衡自适应，具体为：
每个电源保持实时通信，当其中一个电源出现负载超出预警值时，相近电源自动调整输出电流，使得输出功率增大，从而降低该电源的输出功率，保证每个电源处于正常工作状态。
进一步的技术方案，电源间采用光纤通信或者现场总线通信的方式进行通信，保证电源间的实时信息互通，以满足各电源动态电压调整的需要。
以上一个或多个技术方案存在以下有益效果：
本公开技术方案在没有220VAC供电的环境中，采用远程馈电，分布式的方式实现电力供应，保障了对部分电力隧道或者山区等环境的电力供应用电需求。
针对在电力隧道中，有的隧道没有完全覆盖AC220V电源，仅在有水泵的位置有220AC电源的情况，通过本系统仅需要在有AC220电源的位置布设智能电源系统，则可以实现整个环境的电力供应。
通过本系统的实施，在没有220VAC供电的环境中，采用远程馈电，分布式的方式实现电力供应，保障了用电需求。
本公开技术方案分布方式设置，提高线路带载能力。系统内各个电源通过监视自身电流输出，并结合负载的实时信息，形成完整的闭环控制，根据需求调整输出。采用多种通信方式，保持各个电源密切联系。通过链型线路和星型线路，挂载电源和负载，实现电源供应。系统内电源可以实现功率均衡自适应。系统具有防护性能，采用IP68防护等级设计，浪涌防护能力强，特别适用于电力隧道，山区户外等环境恶劣场合。
本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例系统框架图；
图2为本公开实施例电源组成框架图。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例一
本实施例公开了应用于远程馈电分布式闭环智能电源系统，用于没有完全覆盖电源的场景中，包括：
通过分布式布置的多个电源，所述多个电源之间通过总线相连，所述总线挂载多个负载设备；
每个电源均内置智能控制器，每个电源的智能控制器均通过现场总线与所挂载的负载设备进行通信，实时获取各个负载设备的实时电流和电压；
智能控制器用于通过监视自身电流输出，并结合负载设备的实时电流和电压，进行闭环控制以对负载设备供电。
本公开技术方案在没有220VAC供电的环境中，采用远程馈电，分布式的方式实现电力供应，保障了用电需求。
本公开技术方案仅需要在有AC220电源的位置布设智能电源系统，则可以实现整个环境的电力供应。
电源采用AC220输入，输出直流安全电压。在远距离馈电时，线路损耗是不可避免的，因此每一个电源的供电能力和距离是有限的，但是通过分布式的方式，在局部有AC220V电源的地方增加电源的布置，从而提高线路的带载能力。
在电力隧道远程馈电时，一个智能电源的供电距离有限，通过在局部有AC220V电源的地方(一般为水泵和风机控制箱附近)，通过将AC220V电源连接至智能电源，转换为安全直流电，然后连接到总线，提高总线的带载能力。
图1中的电源1是挂接在总线的一端，在电力隧道中，一般从变电站起始，因此在变电站放置一台电源，用于对隧道中的设备供电。
如图1所示，在一实施例子中，分布式的方式供电，具体为通过链型线路和星型线路，挂载电源和负载，实现电源供应。
系统内每个电源通过智能控制器的现场总线与所挂载的负载设备进行通信，实时获取各个负载的实时电流和电压。
通过监视自身电流输出，并结合负载的实时信息，形成闭环控制。
具体的，如图2所示，每个电源都内置智能控制器，智能控制器由电源上电控制模块、输出电压电流监视模块、现场总线通信模块、功率均衡模块，光纤通信模块、浪涌防护模块等部分组成；电源可通过MCU调整输出电压、输出电流，并具备过压、过流、过温报警功能。
本申请的上述智能控制器，是分布式供电的必备条件，具备光纤通信及现场总线通信功能，在进行分布式多电源协同工作时，各个控制器监测各自电源的工作状态，同时上报给平台，由平台进行统一调度管理，对各个电源分别进行输出电压和输出电流的调整及功率均衡等精细化控制，使整个供电总线、每个电源处于合理工作范围，从而实现通过分布式方式安全可靠的远程馈电。
其中，本公开的系统智能电源上电后，MCU上电自检，然后通过电源上电控制模块控制内置大功率开关电源上电及输出。
输出电压电流监视模块与MCU连接，用于监视输出的电压及电流，一旦超出正常范围，可通过电源上电控制模块控制内置大功率开关电源断电，同时产生相应的过压或者过流告警信号；
具体的，为了实现上述目的，输出电压电流监视模块监视到自身电流输出，当监视到自身电流输出增大时，电源自动调整电压变大，并实时监测负载反馈电流及电压信息，直到满足终端需求，并将调整信息上报监控平台；当监视到输出电流减小时，电源自动调整电压变小，并实时监测负载反馈信息，判断是否负载摘除或者故障等现象，并将调整信息上报监控平台。此处调整信息作为历史记录，上报平台后进行存储，以供日后问题分析及自动调整的策略优化。
关于系统的通信的实现，现场总线通信模块用于与所挂负载进行通信；光纤通信模块用于与上层平台通过光纤进行通信，实时掌握线路动态负载变化，并通过MCU进行输出电压电流的调整。
功率均衡模块，由于多台电源配置与一条供电线路，而每个电源的供电能力有限，为了保持个电源的输出均衡，不出现过载现象，每个电源均配置功率均衡模块。每个电源保持实时通信，当其中一个电源出现负载超出预警值时，相近电源自动调整输出电流，使得输出功率增大，从而降低该电源的输出功率，保证每个电源处于正常工作状态。
浪涌防护模块，包括输入电源的浪涌防护及输出的浪涌防护，本系统采用IP68防护等级设计，同时智能控制器配置了浪涌防护模块，浪涌防护能力强，特别适用于电力隧道，山区户外等环境恶劣场合。
本公开的上述系统，采用多种通信方式，保持各个电源密切联系。具体的，电源间采用光纤通信或者现场总线通信的方式进行通信，目的是保证电源间的实时信息互通，以满足各电源动态电压调整的需要。
需要说明的是，在很多隧道环境中，容易出现积水现象，因此部分隧道不能布置AC220电源，以防漏电带来安全隐患。本公开仅在有水泵或者风机的位置布置有220AC电源，但是整条隧道都需要进行视频监控，因而隧道中只能采用安全直流电压供电，传统的方式无法满足这个需求，通过采用本系统进行供电，则可实现。
实施例二
本实施例的目的是提供一种应用于远程馈电分布式闭环智能电源的供电方法，包括：
每个电源的智能控制器均通过现场总线与所挂载的负载设备进行通信，实时获取各个负载设备的实时电流和电压；
智能控制器用于通过监视自身电流输出，并结合负载设备的实时电流和电压，进行闭环控制以对负载设备供电。
具体实施例子中，智能控制器当监视到自身电流输出增大时，自动调整电压变大，并实时监测负载反馈电流及电压信息，直到满足终端需求，并将调整信息上报监控平台；
当监视到电源输出电流减小时，电源自动调整电压变小，并实时监测负载反馈信息，判断是否负载摘除或者故障，并将调整信息上报监控平台。
上述进行闭环控制时还包括：功率均衡自适应，具体为：
每个电源保持实时通信，当其中一个电源出现负载超出预警值时，相近电源自动调整输出电流，使得输出功率增大，从而降低该电源的输出功率，保证每个电源处于正常工作状态。
本公开的系统中电源间采用光纤通信或者现场总线通信的方式进行通信，保证电源间的实时信息互通，以满足各电源动态电压调整的需要。
以上实施例的装置中涉及的各步骤与方法实施例一相对应，具体实施方式可参见实施例一的相关说明部分。术语“计算机可读存储介质”应该理解为包括一个或多个指令集的单个介质或多个介质；还应当被理解为包括任何介质，所述任何介质能够存储、编码或承载用于由处理器执行的指令集并使处理器执行本公开中的任一方法。
本领域技术人员应该明白，上述本公开的各模块或各步骤可以用通用的计算机装置来实现，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。本公开不限制于任何特定的硬件和软件的结合。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。
上述虽然结合附图对本公开的具体实施方式进行了描述，但并非对本公开保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本公开的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本公开的保护范围以内。

Claims (10)

1.应用于远程馈电分布式闭环智能电源系统，用于没有完全覆盖电源的场景中，其特征是，包括：
通过分布式布置的多个电源，所述多个电源之间通过总线相连，所述总线挂载多个负载设备；
每个电源均内置智能控制器，每个电源的智能控制器均通过现场总线与所挂载的负载设备进行通信，实时获取各个负载设备的实时电流和电压；
所述智能控制器用于通过监视自身电流输出，并结合负载设备的实时电流和电压，进行闭环控制以对负载设备供电。
2.如权利要求1所述的应用于远程馈电分布式闭环智能电源系统，其特征是，电力隧道中，水泵或者风机的位置布置有220AC电源，所述220AC电源连接至总线。
3.如权利要求1所述的应用于远程馈电分布式闭环智能电源系统，其特征是，所述智能控制器与监控平台通信，所述智能控制器实时监测负载反馈电流及电压信息，监视并调整自身电流、电压直到满足负载设备需求，并将调整信息上报监控平台。
4.如权利要求1或3所述的应用于远程馈电分布式闭环智能电源系统，其特征是，所述智能控制器包括电源上电控制模块、输出电压电流监视模块、现场总线通信模块及功率均衡模块；
所述电源上电控制模块被配置为：接收上电控制指令或者负载设备供电需求信息，将电源控制为供电状态；
所述输出电压电流监视模块被配置为：在电源工作状态下，实时监视自身电流及电压数据；
所述现场总线通信模块被配置为：接收负载反馈电流及电压信息；
所述功率均衡模块被配置为：当监测其中一个电源出现负载超出预警值时，相近电源自动调整输出电流，以实现每个电源处于正常工作状态。
5.如权利要求1所述的应用于远程馈电分布式闭环智能电源系统，其特征是，所述多个电源之间通过光纤通信或者现场总线通信的方式进行通信，实现电源间的实时信息互通，以满足各电源动态电压调整的需要。
6.如权利要求4所述的应用于远程馈电分布式闭环智能电源系统，其特征是，所述智能控制器还包括光纤通信模块、浪涌防护模块；
光纤通信模块，用于将调整信息传输至监控平台；
浪涌防护模块，用于对输入电源的浪涌防护及电源输出的浪涌防护。
7.应用于远程馈电分布式闭环智能电源的供电方法，其特征是，包括：
每个电源的智能控制器均通过现场总线与所挂载的负载设备进行通信，实时获取各个负载设备的实时电流和电压；
智能控制器用于通过监视自身电流输出，并结合负载设备的实时电流和电压，进行闭环控制以对负载设备供电。
8.如权利要求7所述的应用于远程馈电分布式闭环智能电源的供电方法，其特征是，所述智能控制器当监视到自身电流输出增大时，自动调整电压变大，并实时监测负载反馈电流及电压信息，直到满足终端需求，并将调整信息上报监控平台。
9.如权利要求7所述的应用于远程馈电分布式闭环智能电源的供电方法，其特征是，当监视到电源输出电流减小时，电源自动调整电压变小，并实时监测负载反馈信息，判断是否负载摘除或者故障，并将调整信息上报监控平台。
10.如权利要求7所述的应用于远程馈电分布式闭环智能电源的供电方法，其特征是，进行闭环控制时还包括：功率均衡自适应，具体为：
每个电源保持实时通信，当其中一个电源出现负载超出预警值时，相近电源自动调整输出电流，使得输出功率增大，从而降低该电源的输出功率，保证每个电源处于正常工作状态。
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