CN208386156U - 一种用于通信传输线路的电压调节装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于通信传输线路的电压调节装置，包括：主控单元、调压单元和供电单元；主控单元包括电压电流信号采集器、控制处理器和显示屏，电压电流信号采集器的输出端连接控制处理器，控制处理器的输出端连接显示屏和调压单元，供电单元为主控单元供电；调压单元包括自耦变压器、接触器组和分裂电抗器；控制处理器的输出端连接接触器组，接触器组设置在自耦变压器和分裂电抗器之间，自耦变压器的输入端连接供电线路，分裂电抗器的输出端连接负载；供电单元包括第一电压转换器、储能装置、第二电压转换器和第三电压转换器。本实用新型能够对电网运行状态进行实时监测，当电网电压不合格时，通过调压单元调节负载电压，优化电能质量。

Description

一种用于通信传输线路的电压调节装置

技术领域

本实用新型涉及电力设备技术领域，具体涉及一种用于通信传输线路的电压调节装置。

背景技术

电压是电能主要质量指标之一。电压质量对电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产和人民生活用电都有直接影响。部分低压供电线路，因受各种客观条件限制，造成线路过长，压降较大，以致客户端电压质量差、线路损耗增加，必须采取措施提升电压质量。

目前，常用调节电压的方法有两种：一种是改变变电站主变压器有载分接头调压，但调节的依据只能是以变电站母线为基准，不能保证部分线路的电压波动，而且频繁调整主变分接头对主变的安全运行影响比较大；另一种方法是投切电容器，通过减小线路无功电流所引起的压降达到调压的目的，此方法适用面有限、调压范围小，不能有效的对电压进行调节，尤其对于通信线路上电压不能准确的进行调节，而且由于投切功率较大，造成能源的损失，降低了通信传输效果。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，公开了一种用于通信传输线路的电压调节装置。

本实用新型采用的技术方案是：

一种用于通信传输线路的电压调节装置，包括：主控单元、调压单元和供电单元；

所述主控单元包括电压电流信号采集器、控制处理器和显示屏，所述电压电流信号采集器的输出端连接控制处理器，所述控制处理器的输出端连接显示屏和调压单元，所述供电单元为主控单元和调压单元供电；

所述调压单元包括自耦变压器、接触器组和分裂电抗器；所述控制处理器的输出端连接接触器组，所述接触器组设置在自耦变压器和分裂电抗器之间，所述自耦变压器的输入端连接供电线路，所述分裂电抗器的输出端连接负载；

所述供电单元包括第一电压转换器、储能装置、第二电压转换器和第三电压转换器，所述第一电压转换器用于将供电线路的交流电压转换为储能装置存储的直流电压，所述第二电压转换器用于将储能装置的电能转换为可供主控单元工作的工作电压，所述第三电压转换器用于将储能装置的电能转换为供电线路传输的交流电压。

进一步的，所述调压单元还包括电压补偿器，所述储能装置通过第三电压转换器与电压补偿器连接，所述电压补偿器与自耦变压器并联，所述控制处理器的输出端连接电压补偿器。

进一步的，所述电压补偿器采用MMC逆变器，所述MMC逆变器包含两个桥臂，每个桥臂包括一个桥臂电抗器和多个由两个带有反向并联二极管的全控桥器构成半桥后并联一个电容组成。

进一步的，所述主控单元还连接保护模块；所述保护模块包括防雷保护器和过流过压保护装置，所述过流过压保护装置包括保护开关和第一线圈，所述保护开关设置在调压单元的输出端，所述第一线圈与主控单元的输出端连接。

进一步的，所述主控单元还连接GPRS模块；所述GPRS模块用于实现主控单元与远程监控平台的信息传输。

进一步的，所述控制处理器采用基于ARM 32位的Cortex-M4CPU内核的STM32F107ZET6系列芯片。

本实用新型的有益效果为：

1、本实用新型中，电压电流信号采集器对通讯传输线路上的供电电压进行检测，并将检测结果发送给控制处理器，控制处理器根据接收的电压信号和设定的电压值驱动接触器组的开关闭合，通过接触器对自耦变压器的输出进行控制，从而调节电压输出；当主控单元监测到电网电压不合格时，控制接触器的接点动作以调整自耦变压器的抽头实现负载电压的调节，通过分裂电抗器在电压调节过程中进行限流。本实用新型能够对电网运行状态进行实时监测，当电网电压不合格时(过高或者过低)，通过调压单元调节负载电压，优化电能质量。具有功能完善、集成度高、可靠性高、可维护性高的特点。

2、供电单元采用储能装置，首先通过供电线路对储能装置进行充电，储能装置然后将电能转换为主控单元和调压单元所需要的电压，一方面作为主控单元的供电电源，另一方面作为调压单元的补偿电压，不需要另外接入供电电源。

3、通过自耦变压器可以对输出电压进行调节，由于对于通信传输的精确度较高，因此设置电压补偿器对经过自耦变压器输出电压进行微调，通过电压补偿器与自耦变压器并联输出，提高输出电压的准确性，而且对于通信线路上电压的微小拨动，可以直接通过电压补偿器进行补偿，不需要对通信线路上的电压进行大幅调整，降低调压功率，提高调压效果。

附图说明

图1为本实用新型提出的一种用于通信传输线路的电压调节装置构成图；

图2为本实用新型提出的一种用于通信传输线路的电压调节装置结构图。

图中所示：

1-主控单元，2-调压单元，3-供电单元；

11-电压电流信号采集器，12-控制处理器，13-显示屏、14-GPRS模块，15- 保护装置；

151-防雷装置，152-过流过压保护装置；

21-自耦变压器，22-接触器组，23-分裂电抗器，24-电压补偿器；

31-第一电压转换器，32-储能装置，33-第二电压转换器，34-第三电压转换器。

具体实施方式

下面结合附图所示的各实施方式对本实用新型进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本实用新型的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本实用新型的保护范围之内。

参见图1和图2，其中图1为本实用新型提出的一种用于通信传输线路的电压调节装置构成图；图2为本实用新型提出的一种用于通信传输线路的电压调节装置结构图。

如图1和图2所示，一种用于通信传输线路的电压调节装置，包括：主控单元1、调压单元2和供电单元3；

所述主控单元1包括电压电流信号采集器11、控制处理器12和显示屏13，所述电压电流信号采集器11的输出端连接控制处理器12，所述控制处理器的输出端连接显示屏13和调压单元2，所述供电单元3为主控单元1和调压单元2 供电；

所述调压单元2包括自耦变压器21、接触器组22和分裂电抗器23；所述控制处理器12的输出端连接接触器组22，所述接触器组22设置在自耦变压器21 和分裂电抗器23之间，所述自耦变压器21的输入端连接供电线路，所述分裂电抗器23的输出端连接负载；

所述供电单元3包括第一电压转换器31、储能装置32、第二电压转换器33 和第三电压转换器34，所述第一电压转换器31用于将供电线路的交流电压转换为储能装置32存储的直流电压，所述第二电压转换器33用于将储能装置32的电能转换为可供主控单元工作的工作电压，所述第三电压转换器34用于将储能装置32的电能转换为供电线路传输的交流电压。

本实用新型实施例中，电压电流信号采集器对通讯传输线路上的供电电压进行检测，并将检测结果发送给控制处理器，控制处理器根据接收的电压信号和设定的电压值驱动接触器组的开关闭合，通过接触器对自耦变压器的输出进行控制，从而调节电压输出；当主控单元监测到电网电压不合格时，控制接触器的接点动作以调整自耦变压器的抽头实现负载电压的调节，通过分裂电抗器在电压调节过程中进行限流。

电压电流采集器主要是对电网电压瞬时值检测，为控制处理器提供采样信号；保护模块可以对供电线路中的过压、欠压、过流等信号的检测，并通过防雷装置进行防雷保护；显示屏用于显示和参数设定。

供电单元采用储能装置，首先通过供电线路对储能装置进行充电，储能装置然后将电能转换为主控单元和调压单元所需要的电压，一方面作为主控单元的供电电源，另一方面作为调压单元的补偿电压，不需要另外接入供电电源。

进一步的，所述调压单元2还包括电压补偿器24，所述储能装置32通过第三电压转换器34与电压补偿器24连接，所述电压补偿器24与自耦变压器21 并联，所述控制处理器12的输出端连接电压补偿器24。

本实用新型实施例中，通过自耦变压器可以对输出电压进行调节，由于对于通信传输的精确度较高，因此设置电压补偿器对经过自耦变压器输出电压进行微调，通过电压补偿器与自耦变压器并联输出，提高输出电压的准确性，而且对于通信线路上电压的微小拨动，可以直接通过电压补偿器进行补偿，不需要对通信线路上的电压进行大幅调整，降低调压功率，提高调压效果。

其中，电压补偿器采用MMC逆变器，所述MMC逆变器包含两个桥臂，每个桥臂包括一个桥臂电抗器和多个由两个带有反向并联二极管的全控桥器构成半桥后并联一个电容组成。

本实用新型能够对电网运行状态进行实时监测，当电网电压不合格时(过高或者过低)，通过调压单元调节负载电压，优化电能质量。具有功能完善、集成度高、可靠性高、可维护性高的特点。

本实用新型实施例中，MMC逆变器通过控制开关器件的通断输出符合要求的电压波形，MMC逆变器产生的补偿电压注入到系统中，抑制系统电压波动对负荷的影响，保障负荷的供电电压的稳定。

本实用新型实施例中，MMC逆变器采用模块化多电平结构，具体采用单相模块化多电平结构，其中包括上下两个桥臂，每个桥臂均由多个结构相同的子模块和一个桥臂电抗器串联而成；MMC逆变器通过控制子模块的投入和切除得到所需要的输出电压。子模块由两个全控桥器IGBT构成的半H桥和一个电容并联而成。

本实用新型实施例中，MMC逆变器的模块化程度高，易拓展，便于集成，冗余设计简单。MMC的输出电压谐波含量低，模块数越多，输出电压波形的正弦程度越高，且开关损耗比较小。

实时跟踪电网的电压，当电网电压跌落时，利用合适的补偿策略计算出所需的电压补偿量，而后控制MMC逆变器器件的导通和关断，输出相应的电压波形。该动态电压调节器通过控制变换器，使能量在负载和电网之间循环流动，进而保持输出电压不变。且电压补偿器只补偿了系统电压升高或跌落的部分，而不是全部输入电压。

本实用新型实施例中，主控单元还连接保护模块15；所述保护模块15包括防雷保护器151和过流过压保护装置152，所述过流过压保护装置152包括保护开关和第一线圈，所述保护开关设置在调压单元的输出端，所述第一线圈与主控单元的输出端连接；当电流采样模块采集的电流值大于预设的电流阈值时，主控单元则控制第一线圈实现保护开关的断开。

本实用新型实施例中，主控单元还连接GPRS模块14；GPRS模块用于实现主控单元与远程监控平台的信息传输。

本实用新型实施例中，控制处理器采用基于ARM 32位的Cortex-M4CPU内核的STM32F107ZET6系列芯片。Cortex-M4控制芯片具备6路CT、6路PT的模拟量采样功能，21路接触器控制功能、21路触点反馈功能，1路隔离RS485总线、1 路隔离RS232总线、1路隔离CAN总线、1路GPRS无线通讯等功能。可以实现对供电线路的电流电压模拟信号的采样处理，并对调压单元等进行控制，通过 GPRS模块实现远程通信。

以上显示和描述了本实用新型的基本原理和主要特征以及本实用新型优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种用于通信传输线路的电压调节装置，其特征在于，包括：主控单元、调压单元和供电单元；

所述主控单元包括电压电流信号采集器、控制处理器和显示屏，所述电压电流信号采集器的输出端连接控制处理器，所述控制处理器的输出端连接显示屏和调压单元，所述供电单元为主控单元和调压单元供电；

所述调压单元包括自耦变压器、接触器组和分裂电抗器；所述控制处理器的输出端连接接触器组，所述接触器组设置在自耦变压器和分裂电抗器之间，所述自耦变压器的输入端连接供电线路，所述分裂电抗器的输出端连接负载；

所述供电单元包括第一电压转换器、储能装置、第二电压转换器和第三电压转换器，所述第一电压转换器用于将供电线路的交流电压转换为储能装置存储的直流电压，所述第二电压转换器用于将储能装置的电能转换为可供主控单元工作的工作电压，所述第三电压转换器用于将储能装置的电能转换为供电线路传输的交流电压。

2.根据权利要求1所述的一种用于通信传输线路的电压调节装置，其特征在于，所述调压单元还包括电压补偿器，所述储能装置通过第三电压转换器与电压补偿器连接，所述电压补偿器与自耦变压器并联，所述控制处理器的输出端连接电压补偿器。

3.根据权利要求2所述的一种用于通信传输线路的电压调节装置，其特征在于，所述电压补偿器采用MMC逆变器，所述MMC逆变器包含两个桥臂，每个桥臂包括一个桥臂电抗器和多个由两个带有反向并联二极管的全控桥器构成半桥后并联一个电容组成。

4.根据权利要求1所述的一种用于通信传输线路的电压调节装置，其特征在于，所述主控单元还连接保护模块；所述保护模块包括防雷保护器和过流过压保护装置，所述过流过压保护装置包括保护开关和第一线圈，所述保护开关设置在调压单元的输出端，所述第一线圈与主控单元的输出端连接。

5.根据权利要求1所述的一种用于通信传输线路的电压调节装置，其特征在于，所述主控单元还连接GPRS模块；所述GPRS模块用于实现主控单元与远程监控平台的信息传输。

6.根据权利要求1所述的一种用于通信传输线路的电压调节装置，其特征在于，所述控制处理器采用基于ARM 32位的Cortex-M4CPU内核的STM32F107ZET6系列芯片。