CN111211584A - 一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配*** - Google Patents
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Abstract
本发明涉及电力输变电工程技术领域，且公开了一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，包括CT取电模块、控制器、用电设备机组以及智能控制单元，CT取电模块为CT电流互感器，从电力输变电工程高压侧获取电能，利用CT取电模块获取的电能通过电源转换模块的输入端进行耦合，转化为用于用电设备供能的电源信号，电源信号经过整流模块进行AC‑DC‑AC变换和分频，在冲击保护模块的保护下与滤波模块的输入端进行耦合。通过CT取电的方式，无论输变电工程的电压电流如何变化，都可输出稳定的直流电压为后级用电设备稳定供电,同时利用电压电流采样电路对电压电流进行提前预警控制，再通过功率调节手段保证用电设备在稳定功率下进行稳定运行。
Description
技术领域
本发明涉及电力输变电工程技术领域，具体为一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***。
背景技术
电力输变电工程是是输电线路建设和变压器安装工程的统称。电力输变电工程的电压等级越高，输送的电力越大，输送距离也越远，电压超过33万伏的输变电工程，称“超高压输变电”。我国投入运行的超高压输变电线路的最高电压等级是±1100kV直流输电线路和1000kV交流输电线路。
在电力输变电工程的高压输电线路用电设备所处环境复杂，其供能问题是制约高压输电线路发展的瓶颈之一，电流互感器CT取能具有适用电压范围广，绝缘封装简单、体积小、成本低等优点，但现有的电流互感器取能电源输出功率不稳定的缺陷，导致用电设备的功率分配不合理，为此，我们提出了一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***来解决上述问题。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，具备用电设备功率分配合理稳定的优点，解决了上述背景技术中所提出的问题。
(二)技术方案
为实现上述用电设备功率分配合理稳定的目的，本发明提供如下技术方案：一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，包括CT取电模块、控制器、用电设备机组以及智能控制单元，所述CT取电模块为CT电流互感器，从电力输变电工程高压侧获取电能，利用CT取电模块获取的电能通过电源转换模块的输入端进行耦合，转化为用于用电设备供能的电源信号，所述电源信号经过整流模块进行AC-DC-AC变换和分频，在冲击保护模块的保护下与滤波模块的输入端进行耦合，采用电压采样模块以及电流采样模块的输入端与电源信号进行耦合进行采样工作，所述控制器控制电压判定模块以及电流判定模块对电压采样模块以及电流采样模块采样的电流电压进行数值对比，所述对比的数值经判定反馈模块的输出端反馈至控制器的输入端，所述控制器的输出端耦合有转换器的输入端，所述转换器针对电压采样模块以及电流采样模块采样的电流电压值通过负荷反馈模块将用电设备机组需要的总负荷进行反馈调整，采用逆变器或逆变电路的功率调节模块通过改变外部频率或占空比的方式进行功率调节，从而使电源适配器的输出转换为恒功率的直流电，所述控制器的输出端与电源适配器的输入端耦合，控制器控制电源适配器维持恒功率输出，所述电源适配器将适合各个用电设备的功率进行智能分配，分给用电设备机组中的用电设备一、用电设备二……用电设备n以及用电设备n+1，所述智能控制单元对用电设备机组进行实时智能监控。
优选的，所述电源转换模块是由美国SynQor公司设计，采用型号为PowerQor系列的隔离式DC/DC转换器、非隔离式DC/DC转换器的其中一种的DC/DC转换器。
优选的，所述整流模块***采用4个单相桥式整流贴片MB10S并联组成，按桥式全波整流电路的形式连接，全桥的正向电流可以采用100A、200A-4500A及以上等多种规格，耐压值可以采用800V、1000V-4500V及以上等多种规格。
优选的，所述冲击保护模块采用了双向TVS材料构成，该双向TVS的型号为P6KE20CA，该双向TVS材料可耐受600W瞬时功率，耐击穿电压约为40V。
优选的，所述滤波模块在直流稳压电源中减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低。
优选的，所述电压采样模块为选用专业电压采样芯片的电压采样电路进行采样，所述电压采样模块为选用霍尔传感器的电流采样电路进行电流采样。
优选的，所述控制器为ARM单片机，该控制器接收电压采样模块以及电流采样模块的电压电流信息，ARM单片机控制转换器对用电设备机组的功率进行调整，调整方式为恒流、恒压、涓流三段式。
优选的，所述智能控制单元包括了参数配置模块、数据采集模块以及无线通信模块。
优选的，所述参数配置模块对用电设备机组的所有用电设备进行编码信息，每个用电设备均有一个独一无二的编码序号用于区分其他用电设备。
优选的，所述数据采集模块用于监控用电设备的供电电压、电流、功率，所述数据采集模块针对不同类型的数据选用不同的电压、电流、功率的传感器，所述无线通信模块为通过使用ZIGBEE、蓝牙等无线通讯的方式进行与主控终端的通讯。
(三)有益效果
与现有技术相比，本发明提供了一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，具备以下有益效果：
该电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，通过CT取电的方式，电源具有非常高的可靠性，无论输变电工程的电压电流如何变化，都可输出稳定的直流电压为后级用电设备稳定供电,同时利用电压电流采样电路对电压电流进行提前预警控制，再通过功率调节手段保证用电设备在稳定功率下进行稳定运行。
附图说明
图1为本发明所提出的一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
请参阅图1，一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，包括CT取电模块、控制器、用电设备机组以及智能控制单元，CT取电模块为CT电流互感器，从电力输变电工程高压侧获取电能，CT取电的方式，电源具有非常高的可靠性，无论输变电工程的电压电流如何变化，都可输出稳定的直流电压为后级用电设备稳定供电，利用CT取电模块获取的电能通过电源转换模块的输入端进行耦合，转化为用于用电设备供能的电源信号，电源转换模块是由美国SynQor公司设计，采用型号为PowerQor系列的隔离式DC/DC转换器、非隔离式DC/DC转换器的其中一种的DC/DC转换器，电源信号经过整流模块进行AC-DC-AC变换和分频，整流模块***采用4个单相桥式整流贴片MB10S并联组成，按桥式全波整流电路的形式连接，全桥的正向电流可以采用100A、200A-4500A及以上等多种规格，耐压值可以采用800V、1000V-4500V及以上等多种规格，在冲击保护模块的保护下与滤波模块的输入端进行耦合，冲击保护模块采用了双向TVS材料构成，该双向TVS的型号为P6KE20CA，该双向TVS材料可耐受600W瞬时功率，耐击穿电压约为40V，滤波模块在直流稳压电源中减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，采用电压采样模块以及电流采样模块的输入端与电源信号进行耦合进行采样工作，电压采样模块为选用专业电压采样芯片的电压采样电路进行采样，电压采样模块为选用霍尔传感器的电流采样电路进行电流采样，控制器控制电压判定模块以及电流判定模块对电压采样模块以及电流采样模块采样的电流电压进行数值对比，对比的数值经判定反馈模块的输出端反馈至控制器的输入端，控制器的输出端耦合有转换器的输入端，转换器针对电压采样模块以及电流采样模块采样的电流电压值通过负荷反馈模块将用电设备机组需要的总负荷进行反馈调整，控制器为ARM单片机，该控制器接收电压采样模块以及电流采样模块的电压电流信息，ARM单片机控制转换器对用电设备机组的功率进行调整，调整方式为恒流、恒压、涓流三段式，采用逆变电路的功率调节模块通过改变外部频率或占空比的方式进行功率调节，从而使电源适配器的输出转换为恒功率的直流电，控制器的输出端与电源适配器的输入端耦合，控制器控制电源适配器维持恒功率输出，电源适配器将适合各个用电设备的功率进行智能分配，分给用电设备机组中的用电设备一、用电设备二……用电设备n以及用电设备n+1，利用电压电流采样电路对电压电流进行提前预警控制，再通过功率调节手段保证用电设备在稳定功率下进行稳定运行，智能控制单元对用电设备机组进行实时智能监控，智能控制单元包括了参数配置模块、数据采集模块以及无线通信模块，参数配置模块对用电设备机组的所有用电设备进行编码信息，每个用电设备均有一个独一无二的编码序号用于区分其他用电设备，数据采集模块用于监控用电设备的供电电压、电流、功率，数据采集模块针对不同类型的数据选用不同的电压、电流、功率的传感器，无线通信模块为通过使用ZIGBEE等无线通讯的方式进行与主控终端的通讯，达到对用电设备的实时智能监控，并对其的功率进行合理分配。
实施例二：
一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，包括CT取电模块、控制器、用电设备机组以及智能控制单元，CT取电模块为CT电流互感器，从电力输变电工程高压侧获取电能，CT取电的方式，电源具有非常高的可靠性，无论输变电工程的电压电流如何变化，都可输出稳定的直流电压为后级用电设备稳定供电，利用CT取电模块获取的电能通过电源转换模块的输入端进行耦合，转化为用于用电设备供能的电源信号，电源转换模块是由美国SynQor公司设计，采用型号为DualQor系列的隔离式DC/DC转换器、非隔离式DC/DC转换器的其中一种的DC/DC转换器，电源信号经过整流模块进行AC-DC-AC变换和分频，整流模块***采用6个单相桥式整流贴片MB10S并联组成，按桥式全波整流电路的形式连接，全桥的正向电流可以采用100A、200A-4500A及以上等多种规格，耐压值可以采用600V、1000V-4500V及以上等多种规格，在冲击保护模块的保护下与滤波模块的输入端进行耦合，冲击保护模块采用了双向TVS材料构成，该双向TVS的型号为P6KE20CA，该双向TVS材料可耐受600W瞬时功率，耐击穿电压约为30V，滤波模块在直流稳压电源中减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，采用电压采样模块以及电流采样模块的输入端与电源信号进行耦合进行采样工作，电压采样模块为选用专业电压采样芯片的电压采样电路进行采样，电压采样模块为选用霍尔传感器的电流采样电路进行电流采样，控制器控制电压判定模块以及电流判定模块对电压采样模块以及电流采样模块采样的电流电压进行数值对比，对比的数值经判定反馈模块的输出端反馈至控制器的输入端，控制器的输出端耦合有转换器的输入端，转换器针对电压采样模块以及电流采样模块采样的电流电压值通过负荷反馈模块将用电设备机组需要的总负荷进行反馈调整，控制器为ARM单片机，该控制器接收电压采样模块以及电流采样模块的电压电流信息，ARM单片机控制转换器对用电设备机组的功率进行调整，调整方式为恒流、恒压二段式，采用逆变器的功率调节模块通过改变外部频率或占空比的方式进行功率调节，从而使电源适配器的输出转换为恒功率的直流电，控制器的输出端与电源适配器的输入端耦合，控制器控制电源适配器维持恒功率输出，电源适配器将适合各个用电设备的功率进行智能分配，分给用电设备机组中的用电设备一、用电设备二……用电设备n以及用电设备n+1，利用电压电流采样电路对电压电流进行提前预警控制，再通过功率调节手段保证用电设备在稳定功率下进行稳定运行，智能控制单元对用电设备机组进行实时智能监控，智能控制单元包括了参数配置模块、数据采集模块以及无线通信模块，参数配置模块对用电设备机组的所有用电设备进行编码信息，每个用电设备均有一个独一无二的编码序号用于区分其他用电设备，数据采集模块用于监控用电设备的供电电压、电流、功率，数据采集模块针对不同类型的数据选用不同的电压、电流、功率的传感器，无线通信模块为通过使用蓝牙等无线通讯的方式进行与主控终端的通讯，达到对用电设备的实时智能监控，并对其的功率进行合理分配。
综上所述，该电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，通过CT取电的方式，电源具有非常高的可靠性，无论输变电工程的电压电流如何变化，都可输出稳定的直流电压为后级用电设备稳定供电,同时利用电压电流采样电路对电压电流进行提前预警控制，再通过功率调节手段保证用电设备在稳定功率下进行稳定运行。
随着技术的发展，当今的很多方法流程的改进已经可以视为硬件电路结构的直接改进，设计人员几乎都通过将改进的方法流程编程到硬件电路中来得到相应的硬件电路结构。因此，不能说一个方法流程的改进就不能用硬件实体模块来实现，例如，可编程逻辑器件(Programmable Logic Device,PLD)、现场可编程门阵列(Field Programmable GateArray，FPGA)就是这样一种集成电路，其逻辑功能由用户对器件编程来确定。由设计人员自行编程来把一个数字***“集成”在一片PLD上，而不需要请芯片制造厂商来设计和制作专用的集成电路芯片。而且，如今，取代手工地制作集成电路芯片，这种编程也多半改用“逻辑编译器(logic compiler)”软件来实现，它与程序开发撰写时所用的软件编译器相类似，而要编译之前的原始代码也得用特定的编程语言来撰写，此称之为硬件描述语言(HardwareDescription Language，HDL)，而HDL也并非仅有一种，而是有许多种，如ABEL(AdvancedBoolean Expression Language)、AHDL(Altera Hardware Description Language)、Confluence、CUPL(Cornell University Programming Language)、HDCal、JHDL(JavaHardware Description Language)、Lava、Lola、MyHDL、PALASM、RHDL(Ruby HardwareDescription Language)等，目前最普遍使用的是VHDL(Very-High-Speed IntegratedCircuit Hardware Description Language)与Verilog。本领域技术人员也应该清楚，只需要将方法流程用上述几种硬件描述语言稍作逻辑编程并编程到集成电路中，就可以很容易得到实现该逻辑方法流程的硬件电路。
本***中涉及到的相关模块均为硬件***模块或者为现有技术中计算机软件程序或协议与硬件相结合的功能模块，该功能模块所涉及到的计算机软件程序或协议的本身均为本领域技术人员公知的技术，其不是本***的改进之处；本***的改进为各模块之间的相互作用关系或连接关系，即为对***的整体的构造进行改进，以解决本***所要解决的相应技术问题。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (10)
1.一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，包括CT取电模块、控制器、用电设备机组以及智能控制单元，其特征在于：所述CT取电模块为CT电流互感器，从电力输变电工程高压侧获取电能，利用CT取电模块获取的电能通过电源转换模块的输入端进行耦合，转化为用于用电设备供能的电源信号，所述电源信号经过整流模块进行AC-DC-AC变换和分频，在冲击保护模块的保护下与滤波模块的输入端进行耦合，采用电压采样模块以及电流采样模块的输入端与电源信号进行耦合进行采样工作，所述控制器控制电压判定模块以及电流判定模块对电压采样模块以及电流采样模块采样的电流电压进行数值对比，所述对比的数值经判定反馈模块的输出端反馈至控制器的输入端，所述控制器的输出端耦合有转换器的输入端，所述转换器针对电压采样模块以及电流采样模块采样的电流电压值通过负荷反馈模块将用电设备机组需要的总负荷进行反馈调整，采用逆变器或逆变电路的功率调节模块通过改变外部频率或占空比的方式进行功率调节，从而使电源适配器的输出转换为恒功率的直流电，所述控制器的输出端与电源适配器的输入端耦合，控制器控制电源适配器维持恒功率输出，所述电源适配器将适合各个用电设备的功率进行智能分配，分给用电设备机组中的用电设备一、用电设备二……用电设备n以及用电设备n+1，所述智能控制单元对用电设备机组进行实时智能监控。
2.根据权利要求1所述的一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，其特征在于：所述电源转换模块是由美国SynQor公司设计，采用型号为PowerQor系列的隔离式DC/DC转换器、非隔离式DC/DC转换器的其中一种的DC/DC转换器。
3.根据权利要求1所述的一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，其特征在于：所述整流模块***采用4个单相桥式整流贴片MB10S并联组成，按桥式全波整流电路的形式连接，全桥的正向电流可以采用100A、200A-4500A及以上等多种规格，耐压值可以采用800V、1000V-4500V及以上等多种规格。
4.根据权利要求1所述的一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，其特征在于：所述冲击保护模块采用了双向TVS材料构成，该双向TVS的型号为P6KE20CA，该双向TVS材料可耐受600W瞬时功率，耐击穿电压约为40V。
5.根据权利要求1所述的一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，其特征在于：所述滤波模块在直流稳压电源中减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低。
6.根据权利要求1所述的一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，其特征在于：所述电压采样模块为选用专业电压采样芯片的电压采样电路进行采样，所述电压采样模块为选用霍尔传感器的电流采样电路进行电流采样。
7.根据权利要求1所述的一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，其特征在于：所述控制器为ARM单片机，该控制器接收电压采样模块以及电流采样模块的电压电流信息，ARM单片机控制转换器对用电设备机组的功率进行调整，调整方式为恒流、恒压、涓流三段式。
8.根据权利要求1所述的一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，其特征在于：所述智能控制单元包括了参数配置模块、数据采集模块以及无线通信模块。
9.根据权利要求8所述的一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，其特征在于：所述参数配置模块对用电设备机组的所有用电设备进行编码信息，每个用电设备均有一个独一无二的编码序号用于区分其他用电设备。
10.根据权利要求8所述的一种电力输变电工程的用电设备功率智能分配***，其特征在于：所述数据采集模块用于监控用电设备的供电电压、电流、功率，所述数据采集模块针对不同类型的数据选用不同的电压、电流、功率的传感器，所述无线通信模块为通过使用ZIGBEE、蓝牙等无线通讯的方式进行与主控终端的通讯。
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