CN204334121U - 基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统，包括设置在杆塔上的通讯终端以及与最后一个杆塔处的通讯终端无线连接的后台服务器，通讯终端包括后台服务器、太阳能电板、蓄电池、风光互补控制器、逆变器、无线模块；后台服务器、太阳能电板均与风光互补控制器连接，风光互补控制器、蓄电池、逆变器、无线模块依次连接，每个无线模块分别与邻接的通讯终端建立无线通讯连接，最后一个杆塔处的通讯终端还包括无线-GPRS数据转换模块和GPRS数传模块，GPRS数传模块与后台服务器建立远程通讯连接。本实用新型充分利用野外的自然环境条件，利用风能、太阳能给蓄电池进行电能补充，有效保证了通讯终端的供电运行，为通讯终端无休工作提供保障。

Description

基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统
技术领域
本实用新型涉及电网领域，更具体地说，涉及一种基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统。
背景技术
输电杆塔遍布神舟大地，是我国电力建设的一道奇观。愈是浩大的工程，其安全隐患也是浩大的。输电杆塔架构的输电线路是电网的重要组成部分,因其距离长,地形复杂等特点,在运行过程中难免会发生故障，常见的故障包括雷击、风偏、导线疲劳断股等等这种突发性故障经常不易察觉不仅会会造成社会损失，而且存在很大的安全隐患,因此，有必要对杆塔的输电线路状态进行实时在线监测，这种监测需要利用通讯系统将数据传回到后台服务器以供集中处理分析。
现有技术中，发送监测数据的通讯系统一般是采用蓄电池供电，通讯终端处于无休工作状态，因此需要实时检测蓄电池的状态，以保证通讯终端的供电充足，蓄电池供电不足时需要派遣工作人员更换蓄电池，因此非常麻烦。而且由于输电线路一般是架设在人烟稀少的野外环境，所以频繁的更换蓄电池是非常不便的。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述蓄电池给通讯终端供电带来的电池频繁更换、无法保证供电充足的缺陷，提供一种能充分利用野外风能和太阳能进行电能补充以保证通讯终端正常工作的基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统，输电线路包括至少一组输电杆塔,每组输电杆塔包括若干个依次排列的杆塔，所述通讯系统包括设置在所述杆塔上且与所述输电杆塔一一对应的通讯终端以及与每组输电杆塔中的最后一个杆塔处的通讯终端无线连接的后台服务器，
每个所述通讯终端包括风力发电机、太阳能电板、蓄电池、用于控制所述风力发电机以及太阳能电板给所述蓄电池充电的风光互补控制器、将蓄电池输出的直流电转换为交流电的逆变器、无线模块；
风力发电机、太阳能电板均与风光互补控制器连接，风光互补控制器、蓄电池、逆变器、无线模块依次连接，每个无线模块分别与邻接的通讯终端的无线模块建立无线通讯连接，
最后一个杆塔处的通讯终端还包括分别与所述逆变器和无线模块连接的无线-GPRS数据转换模块以及连接至所述逆变器和无线-GPRS数据转换模块的GPRS数传模块，所述GPRS数传模块与后台服务器建立远程通讯连接。
本是实用新型所述的基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统，其中，所述风光互补控制器包括：分别与风力发电机、太阳能电板以及蓄电池连接的三个电流电压采样电路；分别连接风力发电机与蓄电池、太阳能电板与蓄电池的两个DC/DC变换器；以及分别与三个电流电压采样电路和两个DC/DC变换器连接的单片机。
本是实用新型所述的基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统，其中，所述单片机的型号为PIC16F877A。
本是实用新型所述的基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统，其中，所述逆变器包括DSP控制器、DC/DC电路、逆变电路、交流电源；
DC/DC电路包括储能电感、具有反并联二极管的1个功率开关器件、续流二极管、滤波电容；逆变电路包括具有反并联二极管的4个功率开关器件、滤波电感；
所有的功率开关器件的控制端分别连接至DSP控制器的对应引脚以接收PWM信号，蓄电池的正极通过一个所述功率开关器件连接至所述储能电感一端和续流二极管的负极，滤波电容连接至所述储能电感的另一端与续流二极管的正极之间，续流二极管的正极连接至经蓄电池的负极，4个功率开关器件分别构成桥式电路的两个上臂和两个下臂，所述上臂和所述下臂为一个桥臂，两个桥臂均与滤波电容并联，交流电源串联所述滤波电感后连接至两个上臂和下臂的两个连接节点之间。
本是实用新型所述的基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统，其中，所述GPRS数传模块包括微处理器和型号为USR-GPRS232-7S2的GPRS芯片。
本是实用新型所述的基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统，其中，所述无线模块采用YL-1110N无线组网模块、技高TM1100无线模块或Zigbee模块。
实施本实用新型的基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统，具有以下有益效果：本实用新型充分利用野外的自然环境条件，利用风能、太阳能给蓄电池进行电能补充，有效保证了通讯终端的供电运行，为通讯终端无休工作提供保障。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明，附图中：
图1是本实用新型基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统的结构示意图；
图2是图1中风光互补控制器的结构示意图；
图3是图1中逆变器的电路图。
具体实施方式
为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本实用新型的具体实施方式。
参考图1，是本实用新型基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统的结构示意图；
输电线路包括至少一组输电杆塔,每组输电杆塔包括若干个依次排列的杆塔，本是实用新型的通讯系统包括设置在所述杆塔上且与所述输电杆塔一一对应的通讯终端100以及与每组输电杆塔中的最后一个杆塔处的通讯终端100无线连接的后台服务器200，
每个所述通讯终端100包括风力发电机12、太阳能电板11、蓄电池14、用于控制所述风力发电机12以及太阳能电板11给所述蓄电池14充电的风光互补控制器13、将蓄电池14输出的直流电转换为交流电的逆变器20、无线模块30；
风力发电机12、太阳能电板11均与风光互补控制器13连接，风光互补控制器13、蓄电池14、逆变器20、无线模块30依次连接，每个无线模块30分别与邻接的通讯终端100的无线模块30建立无线通讯连接，
最后一个杆塔处的通讯终端100还包括分别与所述逆变器20和无线模块30连接的无线-GPRS数据转换模块41以及连接至所述逆变器20和无线-GPRS数据转换模块41的GPRS数传模块42，所述GPRS数传模块42与后台服务器200建立远程通讯连接。
该通讯系统用于将安装在每个杆塔处的监测终端的监测数据发送至后台服务器200，每个通讯终端100的无线模块30一方面接收前一个杆塔处的通讯终端100发送的监测数据，另一方面将当前杆塔处的监测数据与接收到的监测数据一起打包通过无线通讯方式发送至后一个杆塔处的通讯终端100的无线模块30，最后一个杆塔的通讯终端100中的无线-GPRS数据转换模块41将无线模块30接收的数据进行数据转换后通过GPRS数传模块42发送至后台服务器200。采用这种方式，相邻的杆塔之间通过无线进行通讯，不需要与后台服务器200进行任何交互动作，大大减少了后台服务器200的任务，仅仅需要通过最后一个杆塔处的通讯终端100将所有叠加的输电线路监测数据通过适用于远程通讯的GPRS通讯发送至后台服务器200即可。
其中，GPRS数传模块42包括微处理器和型号为USR-GPRS232-7S2的GPRS芯片。无线模块30可以采用Zigbee模块、YL-1110N无线组网模块或技高TM1100无线模块。
参考图2，所述风光互补控制器13包括：分别与风力发电机12、太阳能电板11以及蓄电池14连接的三个电流电压采样电路；分别连接风力发电机12与蓄电池14、太阳能电板11与蓄电池14的两个DC/DC变换器；以及分别与三个电流电压采样电路和两个DC/DC变换器连接的单片机。
电流电压采样电路可以利用采样电阻实现，DC/DC变换器可以采用DC/DC芯片实现，例如mc34063，本实施例中单片机的型号为PIC16F877A。电源接口可以为USB接口、或者电源通用接口等，此处并不做限制。
单片机根据电流电压采样电路获取太阳能电板11输出的电压、风力发电机12整流输出的电压、蓄电池14的电压、以及蓄电池14的充电电流等，对两个DC/DC变换器进行控制，进而实现对蓄电池14的充电控制。在风、日照充足的条件下，可以将风光二者产生的电能结合起来，存储在蓄电池14内，实现二者的互补，且通过蓄电池14调节输出的直流电压可以保持稳定。
参考图3，蓄电池14输出的直流电经过逆变器20转换为交流电,逆变器20包括DSP控制器、DC/DC电路201、逆变电路202、交流电源AC，图中DC表示蓄电池14输出的直流电源。
DC/DC电路201包括储能电感L10、具有反并联二极管的1个功率开关器件Q10、续流二极管D60、滤波电容C；逆变电路202包括具有反并联二极管的4个功率开关器件Q20、Q30、Q40、Q50以及滤波电感L20，功率开关器件可以为三极管或者MOS管，本实施例中为NPN型的三极管。
所有的功率开关器件的基极分别连接至DSP控制器的对应引脚以接收PWM信号，蓄电池14的正极通过一个所述功率开关器件连接至所述储能电感L10一端和续流二极管D60的负极，滤波电容C连接至所述储能电感L10的另一端与续流二极管D60的正极之间，续流二极管D60的正极连接至经蓄电池14的负极，4个功率开关器件分别构成桥式电路的两个上臂和两个下臂，所述上臂和所述下臂为一个桥臂，两个桥臂均与滤波电容C并联，交流电源串联所述滤波电感L20后连接至两个上臂和下臂的两个连接节点之间。
通过控制PWM1-PWM5的占空比，可以控制功率开关器件的开关切换频率。当Q10导通时，直流电源DC通过Q10、储能电感L10给后续逆变电路202供电，由于储能电感L10的自感，在Q10接通后，电流增大缓慢，即输出不能立刻达到电源电压值，一定时间后，开关断开，由于储能电感L10的自感，保持电路中电流不变，电流从地线返回流到续流二极管D60的正极，经续流二极管D60返回储能电感L10形成回路，实现稳压目的，根据检测输出的电压控制PWM1的占空比，可以调节输出电压幅值，实现降压或者升压。
同样的，通过控制PWM2-PWM5，可以实现把直流电变成了交流电。当Q20、Q50导通，Q30、Q40断开时，AC为正，当Q20、Q50断开，Q30、Q40导通时，AC为负，改变两组开关切换频率，可改变输出交流电频率。
综上所述，实施本实用新型的基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统，具有以下有益效果：本实用新型充分利用野外的自然环境条件，利用风能、太阳能给蓄电池进行电能补充，有效保证了通讯终端的供电运行，为通讯终端无休工作提供保障。
上面结合附图对本实用新型的实施例进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (6)

1.一种基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统，输电线路包括至少一组输电杆塔,每组输电杆塔包括若干个依次排列的杆塔，其特征在于，所述通讯系统包括设置在所述杆塔上且与所述输电杆塔一一对应的通讯终端(100)以及与每组输电杆塔中的最后一个杆塔处的通讯终端(100)无线连接的后台服务器(200)，
每个所述通讯终端(100)包括太阳能电板(11)、风力发电机(12)、蓄电池(14)、用于控制所述风力发电机(12)以及太阳能电板(11)给所述蓄电池(14)充电的风光互补控制器(13)、将蓄电池(14)输出的直流电转换为交流电的逆变器(20)、无线模块(30)；
风力发电机(12)、太阳能电板(11)均与风光互补控制器(13)连接，风光互补控制器(13)、蓄电池(14)、逆变器(20)、无线模块(30)依次连接，每个无线模块(30)分别与邻接的通讯终端(100)的无线模块(30)建立无线通讯连接，
每组输电杆塔中的最后一个杆塔处的通讯终端(100)还包括分别与所述逆变器(20)和无线模块(30)连接的无线-GPRS数据转换模块(41)以及连接至所述逆变器(20)和无线-GPRS数据转换模块(41)的GPRS数传模块(42)，所述GPRS数传模块(42)与后台服务器(200)建立远程通讯连接。
2.根据权利要求1所述的基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统，其特征在于，所述风光互补控制器(13)包括：分别与风力发电机(12)、太阳能电板(11)以及蓄电池(14)连接的三个电流电压采样电路；分别连接风力发电机(12)与蓄电池(14)、太阳能电板(11)与蓄电池(14)的两个DC/DC变换器；以及分别与三个电流电压采样电路和两个DC/DC变换器连接的单片机。
3.根据权利要求2所述的基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统，其特征在于，所述单片机的型号为PIC16F877A。
4.根据权利要求1所述的基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统，其特征在于，所述逆变器(20)包括DSP控制器、DC/DC电路(201)、逆变电路(202)、交流电源；
DC/DC电路(201)包括储能电感(L10)、具有反并联二极管的1个功率开关器件、续流二极管(D60)、滤波电容(C)；逆变电路(202)包括具有反并联二极管的4个功率开关器件、滤波电感(L20)；
所有的功率开关器件的控制端分别连接至DSP控制器的对应引脚以接收PWM信号，蓄电池(14)的正极通过一个所述功率开关器件连接至所述储能电感(L10)一端和续流二极管(D60)的负极，滤波电容(C)连接至所述储能电感(L10)的另一端与续流二极管(D60)的正极之间，续流二极管(D60)的正极连接至经蓄电池(14)的负极，4个功率开关器件分别构成桥式电路的两个上臂和两个下臂，所述上臂和所述下臂为一个桥臂，两个桥臂均与滤波电容(C)并联，交流电源串联所述滤波电感(L20)后连接至两个上臂和下臂的两个连接节点之间。
5.根据权利要求1所述的基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统，其特征在于，所述GPRS数传模块(42)包括微处理器和型号为USR-GPRS232-7S2的GPRS芯片。
6.根据权利要求1所述的基于风光互补供电的输电线路在线通讯系统，其特征在于，所述无线模块(30)采用YL-1110N无线组网模块、技高TM1100无线模块或Zigbee模块。
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