CN114865797A - 一种供电通信检测一体化配电装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种供电通信检测一体化配电装置，用于对供电电源进行配电控制，所述配电装置包括：配电控制器、用户通信终端、光电复合传输装置，所述光电复合传输装置包括光电复合缆、设备端连接端口和供电端连接端口，所述供电电源通过所述供电端连接端口连接至所述光电复合传输装置的一端，被供电的用户端通过所述设备端连接端口连接至所述光电复合传输装置的另一端，所述配电控制器和所述用户通信终端各包括一个通信及检测模块，所述配电控制器用于控制所述供电电源并且发送控制指令给所述用户通信终端。
Description
技术领域
本发明属于配电领域，具体涉及一种供电通信检测一体化配电装置。
背景技术
电流通过电线电缆的时候，电线电缆开始工作就会开始发热，如果温度过高一方面会增加传输电缆的电阻提高传输成本并且会引起进一步发热。由于散热条件好，这种电缆过热在户外场所或者湿度相对大的地区相对安全，一方面是不会带来更多的次生灾害，另一方面是容易检修。但是若过热部分出现在室内、矿山或者船舶等密闭场所，则非常危险并且不易发现和察觉。一旦引起失火，后果不堪设想。
此外，电力设备，尤其是大型电力设备在工作过程中，其启动与关停，乃至功率调整对整个供电网络都会产生一定的影响，因此，非常有必要建立其供电设备与用电设备之间的集供电、检测以及通信一体的配电网络，既能够实现供电网络之间的电能传输，又能够实现供电和用电设备之间的通信和检测信息传输，结果供电过程中的过载、负载不足等问题。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种供电通信检测一体化配电装置，不仅能够实现基本的配电管理，同时可以监测供电线缆不同传输段的温度情况，一旦出现过热，即可提前确定过热位置，减少发生线路故障的可能性。此外，本发明的供电通信检测一体化配电装置采用了抗干扰的双频、双编码格式通信方式，可以实现更加有效地错时通信校验，保证通信的准确性。此外，考虑到数字编码、校验等方式的时间延迟和计算负荷相对较大，还提供了可选地基于光能的通信补偿预警方案。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种供电通信检测一体化配电装置，用于对供电电源进行配电控制，所述配电装置包括：配电控制器、用户通信及控制终端以及光电复合传输装置，所述光电复合传输装置包括光电复合缆、设备端连接端口和供电端连接端口，所述供电电源通过所述供电端连接端口连接至所述光电复合传输装置的一端，被供电的用户端通过所述设备端连接端口连接至所述光电复合传输装置的另一端，所述配电控制器和所述用户通信及控制终端各包括一个通信及检测模块，所述配电控制器用于控制所述供电电源并且发送控制指令给所述用户通信及控制终端，所述光电复合缆包括：通信光纤、测温光纤以及传输电缆，所述测温光纤包括光束传输段和测温段，其主体为光束传输段，每间隔预定距离设置一个测温段，每个测温段处的内表面刻有一组光栅条纹，各组光栅条纹对应不同的反射中心波长，每个所述通信及检测模块包括编码器、调制器、光纤耦合器、测温光源、第一通信光源、第二通信光源、信号检测器，所述测温光源、第一通信光源和所述第二通信光源具有不同的发光波段，所述编码器包括两个编码模块，两个编码模块用于对其所接收到的通信数据包以不同的编码频率、以交替方式进行编码输出，所述调制器分别对所述第一通信光源和第二通信光源发出的基频光按照两个编码模块输出的编码指令进行调制。
优选地，所述通信及检测模块对通信数据进行分包处理并将获得的通信数据包分别输送至两个所述编码模块，两个所述编码模块中的第一编码模块对所述通信数据包按照正序编号进行编码，两个所述编码模块中的第二编码模块对所述通信数据包的编码序号与正序编号错开预定间隔，使得每个通信数据包的编码序号与正序通信数据包相差至少r个脉冲发射周期，r为大于等于10的正整数，所述调制器分别对所述第一通信光源和第二通信光源发出的基频光按照正序和错序编码的通信数据包进行信号调制。
优选地，所述光纤耦合器用于分别将所述测温光源发出的测温光、第一通信光源和第二通信光源发出的通信光耦合至测温光纤和通信光纤，所述测温光源以脉冲方式向所述测温光纤发出宽带激光，所述信号检测器用于接收从所述测温光纤是反射光，基于反射光的中心波长确定所述测温光纤各个测温段的温度以及位置。
优选地，所述信号检测器以分时复用方式工作，分别对测温光纤输出的反射光、来自对方设备的第一通信光源和第二通信光源所发出的通信光进行检测。
优选地，所述光电复合缆还包括填充层、外屏蔽层、铠装层以及外包层。
优选地，所述一体化配电装置为直流配电装置，所述直流配电装置还包括大容量补偿电容或补偿电源、用户端监测模块和延时控制模块。
优选地，所述测温光源的发光波长为1300nm，所述第一通信光源和所述第二通信光源的发光波长分别为850nm和1550nm。
优选地，所述配电装置包括与供电电源并联的补偿电源，所述光电复合传输装置包括多根光电复合缆、多个设备端连接端口和一个供电端连接端口，每个设备端连接端口连接一根光电复合缆和一个大型的用电设备，所述用电设备具有弱电控制回路和强电控制回路，所述弱电控制回路用于控制所述强电控制回路，多根所述光电复合缆在供电端连接端口耦合汇总在一起，所述第一通信光源和第二通信光源具有光能传输模式，所述用户通信及控制终端包括用户端监测模块和延时控制模块，所述用户端监测模块和延时控制模块设置在所述弱电控制回路中，所述用户端监测模块用于监测所述弱电控制回路中对于所述用电设备的功率状态调整，所述延时控制模块用于对所述用电设备的功率状态调整进行延迟控制，使得所述用电设备的弱电控制回路中的功率状态调整信号发出与强电控制回路中的实际功率状态调整之间具有统一延时，并且发送与功率状态调整的幅度信息成正比的光能信号至配电控制模块。
优选地，所述用电设备监视模块用于监测用电设备的弱电开关状态（弱电回路状态）切换与强电设备状态（强电回路状态）切换之间的时间延迟，并且输送至所述延迟控制模块，所述延迟控制模块基于所述时间延迟是否超过延迟设定值对用电器件的强电设备状态切换施加延迟，以使得用电器件的弱电开关切换与强电设备状态切换之间的时间延迟等于延迟设定值，并且所述延迟控制模块控制用户端接口，使其在弱电开关状态切换之后达到切换设定值的时间之时，基于弱电开关状态切换的切换方式以驱动第一通信光源或者第二通信光源发出预定能量光，光能与当前强电设备的功率变化相关，若强电设备的功率增加则第一通信光源发光，若减少则第二光源发光，补偿电源基于接收到的光信号的强度进行供电补偿。这种方式的优点在于信号与光能直接相关不需要进行编解码，一方面具有更快的响应速度，另一方面可以免受干扰的影响。
对于光能信号可以在接收端采用光电传感器进行脉冲峰的积分，对于第一波长的光进行正向积分，对于第二波长进行反向积分，二者的积分和作为补偿基数，配电控制器中可以预设光强补偿比例系数，基于光强信号与对应补偿比例系数的结合进行补偿控制。
技术效果
本发明的配电装置不仅能够实现基本的配电管理，同时可以监测供电线缆不同传输段的温度情况，一旦出现过热，即可提前确定过热位置，减少发生线路故障的可能性。本发明通过采用双频的通信单元进行彼此错频、错时通信可以降低信号指令错误风险提供更好的安全保障。
并且，在优选实现方式中，若存在大型用电设备，还可以通过补偿电源提供前瞻化的配电补偿。
附图说明
图1为本发明实施例1的配电装置的框架示意图；
图2为本发明中的通信和检测模块的框架示意图；
图3为本发明中的配电装置中的光电复合传输线缆的截面示意图；
图4为测温光纤的结构示意图；
图5为本发明实施例1的配电装置的框架示意图。
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1
请参阅图1-图4，本实施例的供电通信检测一体化配电装置用于为包含供电电源和用电设备在内的供电网络进行配电、安全检测和通信管理，该配电装置包括：配电控制器100、用户通信及控制终端200、光电复合传输装置300。
配电控制器100安装在供电电源一侧，用于对供电电源110进行供电控制、电缆温度检测以及通信控制。
用户通信及控制终端200安装在用电设备210一侧，比如大型发动机、大型驱动器等。
光电复合传输装置300包括光电复合缆310、设备端连接端口320和供电端连接端口330，所述供电电源通过所述供电端连接端口连接至光电复合传输装置300的一端，被供电的用户端（用电设备）通过所述设备端连接端口320连接至光电复合传输装置300的另一端。设备端连接端口320和供电端连接端口330分别用于与光电复合缆进行对接，将光信号和电力线缆分别连接至供电设备和用电设备。配电控制器100和所述用户通信及控制终端200各包括一个通信及检测模块，这里称为第一通信及检测模块120和第二通信及检测模块220，用于从相应的连接端口进行信号发送和接收以及检测，配电控制器100用于控制所述供电电源并且发送控制指令给所述用户通信及控制终端，
光电复合缆301包括：通信光纤302、测温光纤303以及传输电缆304（两芯或三芯），优选地，光电复合缆301还包括填充层306、屏蔽层307、铠装层308以及外包层309。测温光纤包括光束传输段310和测温段311，其主体为光束传输段，每间隔预定距离设置一个测温段，每个测温段处的内表面刻有一组光栅条纹，用于反射至少部分光束。每组光栅条纹对应不同的中心波长，这样，通过测量从测温光纤反射回的反射光的中心波长就可以知道这是从哪组光栅来的反射光，同时，由于光纤随着温度的变化会导致光栅之间的间距发生变化，进而导致其频移，基于反射光频移即可确定温度变化。此外，若光纤传输距离较长，则可以多组光栅的中心波长变化进行周期性轮替，基于发射光和反射光之间的时间间隔来确定某中心波长反射光对应的光栅组位置。比如，某个发射脉冲周期发射完成后，可以接受到若干个反射光脉冲，则第i个反射光脉冲对应的则为第i个光栅组的反射信号，基于该脉冲所测到的中心波长的频移情况，可确定该光栅组处的电缆温度。
每个所述通信及检测模块101包括编码器102、调制器103、光纤耦合器（其为常规结构，因此图中未画出）、测温光源105、第一通信光源106、第二通信光源107、信号检测器108（一个或多个）、分光组件109（用于将入射光反射至光纤，同时透射反射光，收发双方可以采用分时复用或者采用收发双频方式工作，若采用分时复用，则分光器可以采用半透半反的方式实现发射和接收的分离，若采用收发双频，即一端采用第一频率，另一端采用另一频率，这样分光器通过镀针对相应频率的反射膜和增透膜即可以实现入射光的反射以及接收光的透射，当然，本领域技术人员可以采用其他方式进行分光处理）。第一通信光源106、第二通信光源107具有不同的发光波段，所述编码器包括两个编码模块，两个编码模块用于对其所接收到的相同的通信指令以不同的编码频率、以一定时间间隔进行编码输出，所述调制器分别对所述第一通信光源和第二通信光源发出的通信光按照编码模块输出的相应编码指令进行信号调制。
优选地，测温光源105、第一通信光源106、第二通信光源107以分时复用方式进行工作，这样可以尽可能减少后端所需的检测资源。光纤耦合器用于分别将测温光源发出的测温光、第一通信光源和第二通信光源发出的通信光分别耦合至测温光纤和通信光纤，每个所述通信及检测模块还包括分光器，所述分光器用于将不同波长的通信光分离并照射至信号检测器的不同检测区域。光纤耦合器可以采用多分支的光纤耦合器，或者采用多个单独的光纤耦合器。
测温光源105由于采用单独的测温光纤，其可以采用单独的信号检测模块。不过至少第一通信光源106、第二通信光源107分时复用，并且以不同的编码频率、以一定时间间隔进行指令输出。比如，当接收到通信指令（和/或数据）之后，通信及检测模块101分别将通信数据进行分包处理，按照预定大小进行分包处理，分成预定尺寸和编号的通信数据包。然后，其中一个通信数据包进行错序处理，即，对于第一编码模块而言，其通信数据包采用原通信数据包的顺序，对于第二编码模块而言，分配给其进行编码的第一个通信数据包的序号不是1，二是与序号1相差r个序号的错序序号，依次顺串（将最前面的数据包放置在队尾），即，其编码的通讯包顺序依次为r，r+1，...R，1，2，... ，r-1，这里称为错序数据包，R表示数据包的总数目（最后一个数据包，当然这里的总数目并不是所有数据中数据包的总数目，指的是一个小批次数据传输中的数据包总数目，比如，可以将0.01-0.2s内传输的所有数据作为一个分包，对分包中的数据，按照上述编码方式进行正、错序进一步分包编码）。但是，对于错序数据包，按照序号的从前向后的顺序进行发送，即也从序号为1的数据包开始发送，这样，两个编码模块发送的同样次序的数据包对应的则是不同的包内容。然后，第一编码模块和第二编码模块分别对通信指令进行编码，添加编码头信息等。比如，第一编码模块采用5B6B编码方式进行编码，第二编码模块接采用4B5B编码方式进行编码。在第一个脉冲周期，调制器103将第一编码模块编码的数据包调制到第一通信光源106发出的通信光中，在第二脉冲周期，调制器103将第二编码模块编码的数据包调制到第二通信光源107发出的通信光中，以此类推，直到该数据包发送完成。
对应的，在接收端，通过分光器将第一通信光源和第二通信光源发出的不同波长光反射到光电传感器的不同区域，并分别进行信号采集和解调。将解调后的第二通信光源发出的数据包进行重排（将错序包修改为正序包，由于错序方式是发送端和接收端彼此认证的，可以基于错序包进行正序恢复），将重排后的数据包进行校验并且与第二通信光源发出的数据包进行比对，若二者匹配，则验证成功，说明数据没有受到干扰影响。若校验过程中，发现两种方式发送的数据指令中的任意一个数据序号的数据包损坏无法校验通过，则，调用另一种方式发送的正序后的对应数据包，对该数据包按照该通信方式的编码方式进行编码替换损坏的数据序号的数据包，重新进行校验。
采用这种方式的好处在于，由于数据包是经过错序处理的，并且两个通信光源的发光频率不同。即便是受到干扰的情况下，在某个段时间段内，比如，当正在传送正序数据包7和8两个序号的分包脉冲时，发生强电磁干扰，引起信号传输问题，则错序数据包在此期间传输的数据包对应的实际数据为为r+7和r+8数据包中的数据，对于正序数据包可以调取未受干扰的错序数据包中的对应数据，作为数据校正，对于错序数据包可以调取正序数据包中的相应未收干扰的数据包作为数据校正，实现了数据安全的双重保障。
需要说明的是，这里的错序处理的数据包是在延迟接收范围内的数据包，若数据量较大，则对较大数据量的数据包先进行一次拆分，分成若干小数据包，然后每个小数据包再按照上述方式进行正序和错序的分别传送，以避免引起过大的延迟。
信号检测器108用于进行信号检测，通信及检测模块101内设微处理器用于进行信号解码和校验。信号检测器108可以采用光电传感器、光谱检测设备等光电测量设备，其可以是多个传感器对不同的光源所发出的光进行采集，可以采用分区域或者分时复用的方式对各个光源发出的光进行分别检测。
优选地，所述测温光源以脉冲方式向所述测温光纤发出宽波长激光，所述信号检测器用于接收从所述测温光纤的反射光的频率和发射接收时间间隔确定所述测温光纤各个测温段的温度。
优选地，所述信号检测器以分时复用方式工作，分别对测温光纤输出的反射光、来自对方设备的第一通信光源和第二通信光源所发出的通信光进行检测。当然，测温光纤可以采用单独的检测单元。
优选地，所述测温光源的发光波长为1300nm，所述第一通信光源和所述第二通信光源的发光波长分别为850nm和1550nm。
实施例2
本实施例中，一体化配电装置为直流配电装置，所述直流配电装置包括：配电控制器100、用户通信及控制终端200、光电复合传输装置300、大容量补偿电容或补偿电源400，所述补偿电源与所述供电电源并联连接，用户通信及控制终端200包括用户通信及控制终端，用户通信及控制终端包括用户端监测模块和延时控制模块 用户端监测模块用于监测用电设备的预期功率，延时控制模块用于对用电设备的功率调整设定统一延时，并且基于功率调整信息发送补偿信号至配电控制模块。
配电控制器100安装在供电电源一侧，用于对供电电源进行供电控制、电缆温度检测以及通信控制。
用户通信及控制终端200安装在用电设备一侧，比如大型发动机、大型驱动器等。
光电复合传输装置300包括光电复合缆301、设备端连接端口302和供电端连接端口303，所述供电电源通过所述供电端连接端口连接至光电复合传输装置300的一端，被供电的用户端通过所述设备端连接端口连接至光电复合传输装置300的另一端，配电控制器100和所述用户通信及控制终端各包括一个通信及检测模块101，配电控制器100用于控制所述供电电源并且发送控制指令给所述用户通信及控制终端。
光电复合缆与实施例1相同，这里不再详述。
每个所述通信及检测模块101包括光纤耦合器、测温光源105、第一通信光源106、第二通信光源107、信号检测器108。第一通信光源106、第二通信光源107具有不同的发光波段。
优选地，测温光源105、第一通信光源106、第二通信光源107以分时复用方式进行工作，这样可以尽可能减少后端所需的检测资源。光纤耦合器用于分别将测温光源发出的测温光、第一通信光源和第二通信光源发出的通信光分别耦合至测温光纤和通信光纤，每个所述通信及检测模块还包括分光器，所述分光器用于将不同波长的通信光分离并照射至不同的信号检测器。对于测温光源而言，供电设备和用电设备中的一端进行设置即可，另一侧设置相应传感器。当然，为了保证数据准确性，也可以采用两侧同时发出测试光，同时接收的方式。
配电控制器100、用户通信及控制终端200以及所述第一通信光源和第二通信光源具有两种配置方式，调制工作模式和光能传输模式。
若为调制工作模式，则检测和通信端口还包括编码器、调制器。所述编码器包括两个编码模块，两个编码模块用于对其所接收到的相同的通信指令以不同的编码频率、以一定时间间隔进行编码输出，所述调制器分别对所述第一通信光源和第二通信光源发出的通信光按照编码模块输出的相应编码指令进行信号调制。该模式下工作方式与实施例1相同，这里不再详述。
若为光能传输模式，则在实施例1的基础上增加用电设备监视模块和延迟控制模块，用电设备监视模块和延迟控制模块设置在用电设备的弱电控制回路中，弱电控制回路用于对强电设备的强电控制回路进行控制。
所述用电设备监视模块用于监测用电设备的弱电开关状态切换与强电设备状态切换之间的时间延迟，并且输送至所述延迟控制模块，所述延迟控制模块基于所述时间延迟是否超过延迟设定值对用电器件的强电设备状态切换施加延迟，以使得用电器件的弱电开关切换与强电设备状态切换之间的时间延迟等于延迟设定值，并且所述延迟控制模块控制用户端接口，使其在弱电开关状态切换之后达到切换设定值的时间之时，基于弱电开关状态切换的切换方式驱动第一通信光源或者第二通信光源发出能量变化预警，
若为调制模式，则发出编码控制指令。调制模式的缺陷在于若存在多个设备，需要对不同设备的编码进行解调，汇总，然后基于不同设备的情况进行综合指令生成，一方面是控制复杂度更高，鲁棒性相对较差，控制延迟会增加，一旦设备算力不足或者卡顿，将会影响设备的整体控制。
因此，本发明提供了作为备选的，鲁棒性、抗干扰能力更强的能量传输模式，该模式下，驱动第一通信光源或者第二通信光源发出预定能量光，光能与当前强电设备的功率变化相关，若强电设备的功率增加则第一通信光源发光，若减少则第二光源发光，补偿电源基于接收到的光信号的强度进行供电补偿。这种方式的优点在于信号与光能直接相关不需要进行编解码，一方面具有更快的响应速度，另一方面可以免受干扰的影响。
该模式下，多个用电设备的传输线缆可以在供电设备处或者设备线缆节点位置处进行光缆和电缆的分别耦合汇集。
用电设备监视模块用于监测目标用电设备的弱电开关状态切换与强电设备状态切换之间的时间延迟，并且输送至延迟控制模块。在一种实现方式中，用电设备监视模块包括设置于弱电控制电路中的第一电流传感器和设置于强电回路中的第二电流传感器，用电设备监视模块基于第一电流传感器和第二电流传感器之间的时间差确定弱电开关状态切换与强电设备状态切换之间的时间延迟。
初始时，为了保障设备的稳定性，考虑到各种设备的动作延时存在差异，需要对各设备的延时情况进行测定。比如，对于任意一个开关，可以在开关弱电回路接收第一触发信号，在设备的强电回路引出第二触发信号，基于强弱电信号之间的时间差来确定设备启动延时。对于每一个接入网络的超过用电阈值的大型设备，测量其驱动开关到设备导通的第一延迟时间，并且将该延迟时间存储在每个供电设备对应的延迟控制模块中。
延迟控制模块基于接入网络的各个设备的延迟时间情况，确定总体延迟时间，使得总体延迟时间大于等于所有大型用电设备。对于设备导通的延迟时间∆1小于等于总体延迟时间∆2的用电设备，则对其弱电回路进行少许改造，通过延迟控制模块7在弱电回路中增加延时组件，比如在弱电回路的控制电路中增加延时器，使得弱电回路延迟导通，即使得弱电回路的控制按钮摁下之后的预定延时之后，弱电回路再行导通，使得弱电-强电的导通整体延时等于总体延迟时间∆2。
具体而言，延迟控制模块基于时间延迟是否超过第一延迟设定值（总体延迟时间∆2）对目标用电设备的强电设备状态切换施加延迟，以使得目标用电设备的弱电开关切换与强电设备状态切换之间的时间延迟等于一个相对统一的值——总体延迟时间∆2（可以为阈值或者若其自身延迟最大，则为其本身），这里称为第一延迟设定值（这样做的目的是为了保证各个用电设备之间从弱电切换到强电切换之间的延迟基本相同，以便对供电设备的补偿进行综合控制），比如，0.2-0.3s。
但是，由于对弱电电路的检测几乎是即时性的，而从设备检测和控制接口发出信号到供电设备的补偿执行是具有一个时间差的。因此，延迟控制模块控制用户端接口，使其在弱电开关状态切换之后达到第二延迟设定值的时间之时，基于弱电开关状态切换的切换方式以第一波长或以第二波长向光纤传输线发出与当前强电设备的功率变化相关的入射光，设备检测和控制接口接收光纤传输线传送的光信号，补偿电源基于所接收到的第一波长和第二波长的光信号的强度进行供电补偿。若目标用电设备的弱电开关状态切换引起强电设备的功率增加，则延迟控制模块控制第一通信光源以第一波长向光纤传输线发射入射光，补偿电源增加并入供电网络的大容量补偿电容/电源的数量，若目标用电设备的弱电开关状态切换引起强电设备的功率降低，则延迟控制模块控制第二通信光源口以第二波长向光纤传输线发射入射光，激光的强度与目标用电设备的功率变化幅度成正比，补偿电源减少并入供电网络的大容量补偿电容/电源的数量。
其中，第一延迟设定值-第二延迟设定值=补偿响应延时。其中，补偿响应延时指的是从用户端接口发出光信号到补偿电路能够实现补偿二者之间的响应时间。若补偿响应延时较大，则可以适当增加第一延迟设定值，即增加设备的共有相应延迟。对于需要急停或者开启时间延迟会带来作业危险的大型设备，则排除在延迟补偿控制的范围之外，以免带来作业危险。
考虑到需要对多个设备进行监测和供电补偿，每个目标区域的大型供电设备通过各自的复合缆汇总到一根总复合缆与供电设备对接，对接点处设置光纤耦合器，光纤耦合器将来自各个大型供电设备的复合缆301的光纤传输线的入射光耦合至总智能传输电缆的光纤传输线。各个光纤汇总的同波段能量会叠加，这种方式避免了以编码信号传输方式带来的干扰引起的信号传输错误问题，以光能量来表示补偿幅度。考虑到不同设备与供电设备的距离不同，可以基于光程不同以及衰减系数的不同进行光强调节。
在一种实现方式中，第一波长的发光强度可以表示为：
类似地，第二波长的光强为：
其中
表示接入到供电设备的功率降低的M个设备中的第j个大型用电设备，
表示设备j状态切换后的预期功率，
表示设备j状态切换前的消耗功率，
表示设备j所使用的光纤单位长度的传输衰减系数（通常各个设备所使用的复合缆的衰减系数是相同的，但是若随着使用年限的增加，衰减系数增加则需定期进行系数校验），
表示设备j所使用的光纤耦合器的耦合衰减系数，
表示设备j所使用的达到供电设备接口的复合缆的长度，和L标为衰减系数测定的标准长度。
供电端连接端口303进行电力和通信的分别连接，通过光纤耦合器以及分光器对第一通信光源和第二通信光源所发出的光进行分别接收。信号检测器108包括两个光电检测模块，利用两个光电转换模块进行信号检测并配电控制器100配电控制器100将两个光电转换模块的输出信号减去差分作为补偿信号，以控制补偿电源400接入主网的补偿单元数量。在一种实现方式中，储能式补偿设备为多个并联或者串并联组合的电容式储能网络。每个补偿单元由一个或多个大容量电容串联组合而成。若涉及到交并联转换，则补偿电源400的前端设置逆变器。
优选地，信号检测器108中预设光强补偿比例系数，配电控制器100基于第一光电转换模块和第二光电转换模块的光强信号与对应补偿比例系数的结合进行供电补偿。优选地，设置补偿阈值，仅当所有用电设备的功率变化幅度超过补偿阈值时，补偿设备才启动。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明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发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (8)
1.一种供电通信检测一体化配电装置，用于对供电电源进行配电控制，其特征在于，所述配电装置包括：配电控制器、用户通信及控制终端以及光电复合传输装置，所述光电复合传输装置包括光电复合缆、设备端连接端口和供电端连接端口，所述供电电源通过所述供电端连接端口连接至所述光电复合传输装置的一端，被供电的用户端通过所述设备端连接端口连接至所述光电复合传输装置的另一端，所述配电控制器和所述用户通信及控制终端各包括一个通信及检测模块，所述配电控制器用于控制所述供电电源并且发送控制指令给所述用户通信及控制终端，所述光电复合缆包括：通信光纤、测温光纤以及传输电缆，所述测温光纤包括光束传输段和测温段，其主体为光束传输段，每间隔预定距离设置一个测温段，每个测温段处的内表面刻有一组光栅条纹，各组光栅条纹对应不同的反射中心波长，每个所述通信及检测模块包括编码器、调制器、光纤耦合器、测温光源、第一通信光源、第二通信光源、信号检测器，所述第一通信光源和所述第二通信光源具有不同的发光波段，所述编码器包括两个编码模块，两个编码模块用于对其所接收到的通信数据包以不同的编码频率、以交替方式进行编码输出，所述调制器分别对所述第一通信光源和第二通信光源发出的基频光按照两个编码模块输出的编码指令进行调制。
2.根据权利要求1所述的供电通信检测一体化配电装置，其特征在于，所述通信及检测模块对通信数据进行分包处理并将获得的通信数据包分别输送至两个所述编码模块，两个所述编码模块中的第一编码模块对所述通信数据包按照正序编号进行编码，两个所述编码模块中的第二编码模块对所述通信数据包的编码序号与正序编号错开预定间隔，使得每个通信数据包的编码序号与正序通信数据包相差至少r个脉冲发射周期，r为大于等于10的正整数，所述调制器分别对所述第一通信光源和第二通信光源发出的基频光按照正序和错序编码的通信数据包进行信号调制。
3.根据权利要求2所述的供电通信检测一体化配电装置，其特征在于，所述光纤耦合器用于分别将所述测温光源发出的测温光、第一通信光源和第二通信光源发出的通信光耦合至测温光纤和通信光纤，所述测温光源以脉冲方式向所述测温光纤发出宽带激光，所述信号检测器用于接收从所述测温光纤是反射光，基于反射光的中心波长确定所述测温光纤各个测温段的温度以及位置。
4.根据权利要求1所述的供电通信检测一体化配电装置，其特征在于，所述信号检测器以分时复用方式工作，分别对所述测温光纤输出的反射光、来自对方设备的第一通信光源和第二通信光源所发出的通信光进行检测。
5.根据权利要求1所述的供电通信检测一体化配电装置，其特征在于，所述光电复合缆还包括填充层、外屏蔽层、铠装层以及外包层。
6.根据权利要求1所述的供电通信检测一体化配电装置，其特征在于，所述一体化配电装置为直流配电装置，所述直流配电装置还包括大容量补偿电容或补偿电源、用户端监测模块和延时控制模块。
7.根据权利要求1所述的供电通信检测一体化配电装置，其特征在于，所述测温光源的发光波长为1300nm，所述第一通信光源和所述第二通信光源的发光波长分别为850nm和1550nm。
8.根据权利要求6所述的供电通信检测一体化配电装置，其特征在于，所述配电装置包括与供电电源并联的补偿电源，所述光电复合传输装置包括多根光电复合缆、多个设备端连接端口和一个供电端连接端口，每个设备端连接端口连接一根光电复合缆和一个大型的用电设备，所述用电设备具有弱电控制回路和强电控制回路，所述弱电控制回路用于控制所述强电控制回路，多根所述光电复合缆在供电端连接端口耦合汇总在一起，所述第一通信光源和第二通信光源具有光能传输模式，所述用户通信及控制终端包括用户端监测模块和延时控制模块，所述用户端监测模块和延时控制模块设置在所述弱电控制回路中，所述用户端监测模块用于监测所述弱电控制回路中对于所述用电设备的功率状态调整，所述延时控制模块用于对所述用电设备的功率状态调整进行延迟控制，使得所述用电设备的弱电控制回路中的功率状态调整信号发出与强电控制回路中的实际功率状态调整之间具有统一延时，并且发送与功率状态调整的幅度信息成正比的光能信号至配电控制模块。
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Denomination of invention: A power supply communication detection integrated distribution device Granted publication date: 20220920 Pledgee: Changsha Liuyang sub branch of China Everbright Bank Co.,Ltd. Pledgor: HUNAN XIANGLIAN CABLE Co.,Ltd. Registration number: Y2024980019373 |