CN211063537U - 一种用于长距离隧道的直流远供电源 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于长距离隧道的直流远供电源，包括：位于隧道外围的局端、位于隧道入口和出口的两个中继设备、沿隧道内道路设置的远端，以及依次连接局端、中继设备和远端的传输电缆；本实用新型相比于传统供电方式，大功率直流远供电源供电方式在隧道等一些特殊场景，不必考虑无开关电源时直流远供电源无法安装以及开关电源剩余功率的问题，局端只要有安装位置和市电就能安装，正常工作时远端主用，电池备用，局端安装和开关电源没有关系，摆脱了开关电源，减少了一级转换，效率高于普通直流远供，可以安装较大功率，适应场景比较多，功率比较大的负载供电时负载可单独配置电池，不影响整个系统。

Description

一种用于长距离隧道的直流远供电源

【技术领域】

本实用新型属于隧道供电领域，尤其涉及一种用于长距离隧道的直流远供电源。

【背景技术】

近年来，随着我国经济的快速发展，出现了越来越多的隧道群、特长隧道，隧道建设规模日益扩大，在隧道建设迅速发展的同时，隧道的供电不同程度制约了隧道的发展。目前对于隧道用电设备的供电方式呈带状式供电，远距离供电能力极差，负荷小而分散，通风、消防、照明、监控等配套设施是保障隧道安全运营的基础设施，因此为这些负荷提供安全可靠的供电显得尤为重要。

隧道作为一种重要的特殊场景，具有车速快、沿途场景复杂等特点，尤其在山区，地质结构复杂，隧道沿线穿山越岭且隧道群较长。一方面受到自然环境的阻隔和建设条件的限制，隧道内处于一个半封闭状态，仅单纯依靠交流供电限制了隧道的发展，而为解决隧道供电系统的问题，在隧道内使用直流远供电源是最有效的的方法；另一方面，传统的供电方式使得隧道的建设需要投人大量的施工人员和施工协调等费用。同时隧道的众多和过长也使得后期维护管理的难度也增加。因此，亟待解决隧道供电的问题。

传统隧道供电系统存在的问题：

1.对于传统隧道供电采用的供电设备一体化开关电源自带蓄电池等落地柜式设备，占地面积较大。在隧道内这样的狭窄区域内使用会受限，不利于隧道安全。在隧道内安装开关电源，市电需要引入到隧道深处，当隧道为中长隧道，特别是隧道群时，为了让交流市电顺利引入，克服线缆压降问题，需要用较粗的线缆，增加了引入开销，造成不必要的浪费。

2.分散式供电直接取用本地的交流电源，极容易受当地电力供应系统影响，一旦发生电力供应不稳或者停电等情形，将直接导致隧道内部电力供应的中断。

3.直流远供系统主要供电对象还局限于基站主设备和传输设备，没有办法解决直接为大功率交流设备供电的问题，普通的直流远供电源功率不宜过大，否则会对基站电池造成巨大压力。

【实用新型内容】

本实用新型的目的是提供一种用于长距离隧道的直流远供电源，以解决隧道供电设备体积大、成本高、功率小的问题。

本实用新型采用以下技术方案：一种用于长距离隧道的直流远供电源，包括：位于隧道外围的局端、位于隧道入口和出口的两个中继设备、沿隧道内道路设置的远端，以及依次连接局端、中继设备和远端的传输电缆；

局端包括：

整流滤波模块，其输入端连接外界交流电；用于将引入市电的交流电压转换升压得到直流电压，

局端防雷模块，其输入端与整流滤波模块的输出端连接；用于泄放直流电的雷电流；

升压模块，其输入端与局端防雷模块的输出端连接，用于对直流电升压，

局端控制保护模块，其输入端与升压模块的输出端连接，用于调节直流电的输出电压；

局端监控模块，其输入端与局端控制保护模块的输出端连接，用于将直流电的电压值与预定范围的上限和下限均进行比对，响应于该值大于预定范围的上限或小预定范围的下限时，发出报警信号；

远端包括：

降压模块，其输入端与任一中继设备的输出端连接，用于对直流电进行降压，

远端防雷模块，其输入端与降压模块的输出端连接，用于泄放直流电的雷电流，

远端控制保护模块，其输入端与远端防雷模块的输出端连接，用于调节直流电的输出电压；

远端监控模块，其输入端与远端控制保护模块的输出端连接，用于将直流电的电压值与预定范围的上限和下限均进行比对，响应于该值大于预定范围的上限或小预定范围的下限时，发出报警信号。

进一步地，隧道的长度为8km。

进一步地，远端的设备为大功率用电设备，大功率用电设备为隧道内的消防设备、监控设备、照明设备、通风设备、空压机组、混凝土输送泵或湿喷台车。

本实用新型的有益效果是：相比于传统供电方式，大功率直流远供电源供电方式在隧道等一些特殊场景，不必考虑无开关电源时直流远供电源无法安装以及开关电源剩余功率的问题，局端只要有安装位置和市电就能安装，正常工作时远端主用，电池备用，局端安装和开关电源没有关系，摆脱了开关电源，减少了一级转换，效率高于普通直流远供，可以安装较大功率，适应场景比较多，功率比较大的负载供电时负载可单独配置电池，不影响整个系统。

【附图说明】

图1为本实用新型的结构示意图。

其中：1.局端；12.中继设备；13.整流滤波模块；14.局端防雷模块；15.升压模块；16.局端控制保护模块；17.局端监控模块；2.远端；21.降压模块；22.远端防雷模块；23.远端控制保护模块；24.远端监控模块。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型公开了一种用于长距离隧道的直流远供电源，如图1所示，包括：位于隧道外围的局端1、位于隧道入口和出口的两个中继设备12、沿隧道内道路设置的远端2，以及依次连接局端1、中继设备12和远端2的传输电缆；隧道的长度为8km，远端2的设备为大功率用电设备，大功率用电设备为隧道内的消防设备、监控设备、照明设备、通风设备、空压机组、混凝土输送泵或湿喷台车。

局端1包括整流滤波模块13、局端防雷模块14、升压模块15、局端控制保护模块16、局端监控模块17，整流滤波模块13的输入端连接外界交流电；整流滤波模块13用于将引入市电的交流电压转换升压得到直流电压，即将AC220V转换升压得到DC250V-500V，局端防雷模块14的输入端与整流滤波模块13的输出端连接；局端防雷模块14用于泄放直流电的雷电流；升压模块15的输入端与局端防雷模块14的输出端连接，升压模块15用于对直流电升压，局端控制保护模块16的输入端与升压模块15的输出端连接，局端控制保护模块16的用于调节直流电的输出电压；局端监控模块17的输入端与局端控制保护模块16的输出端连接，局端监控模块17用于将直流电的电压值与预定范围的上限和下限均进行比对，响应于该值大于预定范围的上限或小预定范围的下限时，发出报警信号。

远端2包括降压模块21、远端防雷模块22、远端控制保护模块23、远端监控模块24，降压模块21的输入端与任一中继设备12的输出端连接，降压模块21用于对直流电进行降压，远端防雷模块22的输入端与降压模块21的输出端连接，远端防雷模块22用于泄放直流电的雷电流，远端控制保护模块23的输入端与远端防雷模块22的输出端连接，远端控制保护模块23用于调节直流电的输出电压；远端监控模块24的输入端与远端控制保护模块23的输出端连接，远端监控模块24用于将直流电的电压值与预定范围的上限和下限均进行比对，响应于该值大于预定范围的上限或小预定范围的下限时，发出报警信号。

本实用新型包括局端1、传输电缆、远端2和中继设备12，局端1通过传输电缆连接中继设备12，中继设备12再连接远端2为负载供电。局端监控模块17与显示屏相互连接，局端监控模块17还连接有控制面板，控制面板用于对局端监控模块17的参数进行设置，控制面板可通过RS485通信端口与上位机通信，上传告警。用户可自定义告警内容，包括：输出短路、输出过流、输出开路、输入过欠压、电力线搭接、漏电流、过温、风扇故障等。

本实用新型的工作原理是：局端1将引入市电的AC220V交流电压转换升压得到DC250V-500V的直流电压，此时得到的直流电压大于市电的交流电压。中继设备12用于长距离连接远端2设备。传输电缆将局端1输出的直流电压传输给远端2。远端2用于连接负载，将局端1输出的直流电压转换成用电设备所需的直流电压供给负载。

本实用新型将交流市电经过变换处理后，在一定距离范围内，传输供给中继设备12以及远端2的负载设备使用。在该系统中，电力的传输取自交流市电。通过局端1将电能升压变换后进行远距离传输，建议一般为8公里内，高压增加了电源系统传输距离，提高了大功率负载供电可靠性。传输给远端2进行降压还原处理，把还原后的DC-48V直流再供给远端2的负载设备使用。这样就减少了远端2负载设备的外市电引入和相关配套电源投入。节约了投资，同时因使用的现有机房中有大配置的后备的电源，使得户外站点拥有室内站点的备电保护措施，可以更加稳定运行，同时也减少了电源维护工作量。

在隧道场景下，因隧道内能使用空间受限，为保证交通安全，不能在隧道的人行、车行通道内安装落地式设备，针对此场景情况，直流远供有体积小，可壁挂式安装，提供有质量可持续的后备电力保证的特点，减少进入隧道内进行维护。

考虑隧道的后期维护的特殊性，减少维护次数和因停电带来了信号中断，特殊场景的蓄电池备电时间不小于12小时考虑:结合实际情况，在每个长隧道口附近都有配电机房，为了方便后期维护和减少引电距离，室外型开关电源和蓄电池等落地设备都不放入隧道内。通过直流远供系统把隧道外的电能输送到隧道内的RRU使用。

在传统技术中，直流远供电源需要通过开关电源将交流市电电压转换为48V直流电压，然后再通过局端1的DC/DC模块将48V直流电压转换成高压直流电压，再经过长距离传输至远端2电源，给远端2负载供电。但是，这种方式存在开关电源一级转换过程，会造成能量的损失，而且局端1对开关电源提供的48V直流电压输入依赖性较强，必须提供给局端1一套48V的开关电源，为了保证供电的可靠性，直流远供系统往往选择地址很困难。本实用新型提供的直流远供系统中，局端1电源直接接入市电电压，不必经过开关电源的一级转换，这样不但减少了能量损耗，而且提高了供电效率。

普通直流远供电源经过开关电源将220V交流市电电压转换为48V直流电压，由于开关电源有自身功耗，多了开关电源的转换，整个直流远供系统都受到开关电源的控制，机房内开关电源剩余功率太小，局端1功率很难超过5KVA，要使用大功率直流远供电源给负载供电必须扩容，并且不能安装太大功率远供给负载。

本实用新型局端1直接接入市电电压减少开关电源一级能量损耗，只要有市电，可以安装较大功率即30KVA内的直流远供系统，整个系统高于普通的直流远供电源，机房有市电就能安装。本实用新型的局端1外形：采用3U 19英寸机架式独立安装系统。传输电缆采用能够同时传输电能和光信号的光电复合缆，其中包括光缆，套管填充物，松套管，缆芯填充物，涂塑钢带，聚乙烯护套，中心加强芯，电缆。这种结构保证了光缆的柔韧性和整体的硬度，保护了光缆，同时把电缆和光缆复合到一起，使得工程布线更加方便可靠。局端1的外壳：防护等级为IP65，适应各种极端环境。

Claims (3)

1.一种用于长距离隧道的直流远供电源，其特征在于，包括：位于隧道外围的局端(1)、位于隧道入口和出口的两个中继设备(12)、沿隧道内道路设置的远端(2)，以及依次连接局端(1)、中继设备(12)和远端(2)的传输电缆；

所述局端(1)包括：

整流滤波模块(13)，其输入端连接外界交流电，用于将引入市电的交流电压转换升压得到直流电压；

局端防雷模块(14)，其输入端与所述整流滤波模块(13)的输出端连接，用于泄放直流电的雷电流；

升压模块(15)，其输入端与所述局端防雷模块(14)的输出端连接，用于对直流电升压；

局端控制保护模块(16)，其输入端与所述升压模块(15)的输出端连接，用于调节直流电的输出电压；

局端监控模块(17)，其输入端与所述局端控制保护模块(16)的输出端连接，用于将直流电的电压值与预定范围的上限和下限均进行比对，响应于该值大于预定范围的上限或小预定范围的下限时，发出报警信号；

所述远端(2)包括：

降压模块(21)，其输入端与任一所述中继设备(12)的输出端连接，用于对直流电进行降压；

远端防雷模块(22)，其输入端与所述降压模块(21)的输出端连接，用于泄放直流电的雷电流；

远端控制保护模块(23)，其输入端与所述远端防雷模块(22)的输出端连接，用于调节直流电的输出电压；

远端监控模块(24)，其输入端与所述远端控制保护模块(23)的输出端连接，用于将直流电的电压值与预定范围的上限和下限均进行比对，响应于该值大于预定范围的上限或小预定范围的下限时，发出报警信号。

2.根据权利要求1所述的一种用于长距离隧道的直流远供电源，其特征在于，所述隧道的长度为8km。

3.根据权利要求1或2所述的一种用于长距离隧道的直流远供电源，其特征在于，所述远端(2)的设备为大功率用电设备，所述大功率用电设备为隧道内的消防设备、监控设备、照明设备、通风设备、空压机组、混凝土输送泵或湿喷台车。

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