專利名稱：一種高速公路監(jiān)控用風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及風(fēng)光電互補(bǔ)遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)，尤其是一種高速公路監(jiān)控用風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)。適用于高速公路全程監(jiān)控設(shè)備諸如:高清云臺(tái)攝像機(jī)、氣象儀、車輛檢測(cè)儀、可變情報(bào)板等。
背景技術(shù)：
高速公路各種監(jiān)控設(shè)備普遍采用集中或相對(duì)集中供電，所用電源從發(fā)電廠或附近地區(qū)的高壓電網(wǎng)引出，送至高速公路自己的變電所，經(jīng)過低壓變壓器產(chǎn)生220V或380V交流電，之后通過電力電纜以交流形式向遠(yuǎn)距離監(jiān)控設(shè)備供電。由于傳輸距離遠(yuǎn)，線路壓降大，因此需要在線路上增加必要的穩(wěn)壓電源。為避免交流電纜對(duì)氣象儀、車輛檢測(cè)儀和可變情報(bào)板等設(shè)備通信電纜的干擾，采用另行挖溝鋪設(shè)的形式，造成施工成本的大幅增加。目前，還可以采用直流形式向監(jiān)控設(shè)備遠(yuǎn)程供電。直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)由遠(yuǎn)程供電發(fā)送部分、遠(yuǎn)程供電接收部分和電纜傳輸線組成。遠(yuǎn)程供電發(fā)送部分含有AC/DC變換器，將低壓變壓器產(chǎn)生的交流電轉(zhuǎn)換成直流電傳輸給遠(yuǎn)程供電接收部分，遠(yuǎn)程供電接收部分含有DC/AC或DC/DC變換器，所述變換器與對(duì)應(yīng)監(jiān)控設(shè)備相連接。不同于交流遠(yuǎn)程供電，直流供電方案既不需要添加額外的穩(wěn)壓電源，也不需要另行挖溝鋪設(shè)電力電纜。盡管如此，直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)仍然存在線路損耗。監(jiān)控設(shè)備總功率越高，線路損耗越嚴(yán)重，進(jìn)一步加劇電能供需矛盾。由于直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)目前不具備遠(yuǎn)程通信能力，這將為日后設(shè)備維護(hù)和管理帶來諸多不便。風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)利用可再生、無污染的風(fēng)能和太陽能向監(jiān)控設(shè)備供電。該方案主要由風(fēng)力發(fā)電機(jī)、太陽能電池板、蓄電池、控制器和逆變器組成。風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的不穩(wěn)定交流電，以及太陽能電池板產(chǎn)生的直流電，經(jīng)過控制器向蓄電池充電。蓄電池的輸出端通過逆變器轉(zhuǎn)換后向監(jiān)控設(shè)備提供交流電，也可以直接連接直流負(fù)載。盡管蓄電池可以滿足監(jiān)控設(shè)備夜間用電的需 要，然而由于風(fēng)能和太陽能都具有隨機(jī)性和間歇性，在持續(xù)惡劣的氣候環(huán)境下，蓄電池續(xù)航能力不足將帶來嚴(yán)重的安全隱患，系統(tǒng)可靠性將面臨巨大挑戰(zhàn)。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型克服了現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種高速公路監(jiān)控用風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)。該供電系統(tǒng)將風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)與直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)相結(jié)合，有效地降低了線路損耗，提高了系統(tǒng)可靠性。本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:一種高速公路監(jiān)控用風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)，包括直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)、風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池組、逆變器、MCU主控單元、交流切換單元和通信單元，所述直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)包括遠(yuǎn)供發(fā)送單元、復(fù)合電纜、遠(yuǎn)供接收單元，所述MCU主控單元分別與交流切換單元和通信單元雙向連接，所述MCU主控單元分別與風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)輸入端和太陽能發(fā)電系統(tǒng)輸入端連接，所述風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)輸出端和太陽能發(fā)電系統(tǒng)輸出端分別與蓄電池組輸入端連接，所述蓄電池組輸出端分別與MCU主控單元和逆變器輸入端連接，所述逆變器輸出端與交流切換單元輸入端連接，所述交流切換單元輸出端與所述通信單元輸入端連接，所述交流切換單元具有和外界監(jiān)控設(shè)備連接的端口，所述通信單元與復(fù)合電纜雙向連接，所述遠(yuǎn)供接收單元通過DC/AC變換器和交流切換單元輸入端連接，所述MCU主控單元通過DC/AC變換器與復(fù)合電纜連接。進(jìn)一步地，所述通信單元包括無線模塊GPRS或以太網(wǎng)通信接口或串行通信接口。本實(shí)用新型的有益效果:該供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)和直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)的智能切換，有效地降低了直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)的線路損耗，不僅可以在適宜的氣候條件下有效利用清潔環(huán)保的風(fēng)能和太陽能，而且在極端惡劣的環(huán)境中能持續(xù)可靠地向監(jiān)控設(shè)備供電，消除了蓄電池續(xù)航能力不足帶來的安全隱患。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)原理圖。
具體實(shí)施方式
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以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做更進(jìn)一步的解釋。如圖1所示，一種高速公路監(jiān)控用風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)，包括直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)、風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池組、逆變器、MCU主控單元、交流切換單元和通信單元，所述直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)包括遠(yuǎn)供發(fā)送單元、復(fù)合電纜、遠(yuǎn)供接收單元，所述MCU主控單元分別與交流切換單元和通信單元雙向連接，所述MCU主控單元分別與風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)輸入端和太陽能發(fā)電系統(tǒng)輸入端連接，所述風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)輸出端和太陽能發(fā)電系統(tǒng)輸出端分別與蓄電池組輸入端連接，所述蓄電池組輸出端分別與MCU主控單元和逆變器輸入端連接，所述逆變器輸出端與交流切換單元輸入端連接，所述交流切換單元輸出端與所述通信單元輸入端連接，所述交流切換單元具有和外界監(jiān)控設(shè)備連接的端口，所述通信單元與復(fù)合電纜雙向連接，所述遠(yuǎn)供接收單元通過DC/AC轉(zhuǎn)換器和交流切換單元輸入端連接，所述MCU主控單元通過DC/AC轉(zhuǎn)換器與復(fù)合電纜連接。所述風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)以直流形式向蓄電池組充電。所述MCU主控單元以固定時(shí)間間隔對(duì)蓄電池組輸出端電壓采樣分析，如果端電壓高于預(yù)設(shè)安全放電電壓，MCU主控單元通過交流切換單元實(shí)現(xiàn)自動(dòng)切換，蓄電池組輸出的直流電壓通過逆變器后以交流形式直接為監(jiān)控設(shè)備供電；如果端電壓接近或低于安全放電電壓，MCU主控單元會(huì)控制交流切換單元切斷逆變器輸出，并且開啟直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)以交流形式向監(jiān)控設(shè)備供電，同時(shí)MCU主控單元將通過通信單元向監(jiān)控中心發(fā)送蓄電池組過放告警信息。切換單元的實(shí)時(shí)狀態(tài)保存在狀態(tài)信息中，監(jiān)控中心可以通過通信單元要求MCU主控單元反饋狀態(tài)信息。所述監(jiān)控設(shè)備包括高清云臺(tái)攝像機(jī)、可變情報(bào)板、氣象儀和車輛檢測(cè)器。通信單元可以采用多種方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通信。在通信數(shù)據(jù)量較小且實(shí)時(shí)性要求不高的情況下，可考慮采用無線模塊GPRS。還可以借助高速公路監(jiān)控設(shè)備原有的通信通道(以太網(wǎng)線、RS485串口線等)，采用接口復(fù)用技術(shù)實(shí)現(xiàn)。所述MCU主控單元可以通過交流切換單元實(shí)現(xiàn)強(qiáng)制切換，具體由監(jiān)控中心發(fā)送控制報(bào)文，經(jīng)通信單元到達(dá)MCU主控單元，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)交流通路的遠(yuǎn)程切換。同時(shí)，MCU主控單元還可以對(duì)交流切換單元輸出的交流電實(shí)施隔離采樣，并將采樣數(shù)據(jù)通過通信單元反饋至監(jiān)控中心。監(jiān)控中心可以根據(jù)交流采樣數(shù)據(jù)和當(dāng)?shù)亟谔鞖馇闆r評(píng)估風(fēng)光互補(bǔ)系統(tǒng)的可靠性，在必要情況下可以遠(yuǎn)程控制MCU主控單元對(duì)風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)和太陽能發(fā)電系統(tǒng)分別采取強(qiáng)制關(guān)閉和開啟操作。當(dāng)遠(yuǎn)程強(qiáng)制關(guān)閉風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)時(shí)，告警功能一同禁用。MCU主控單元采用直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)供電。復(fù)合電纜上的高壓直流電經(jīng)過DC/AC轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)換成220V交流電，通過連接開關(guān)電源向MCU主控單元供電。遠(yuǎn)供接收單元和MCU主控單元安放在靠近監(jiān)控設(shè)備的配電箱中，配電箱的防雷和防水標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合相關(guān)國標(biāo)要求。MCU主控單元主要用于數(shù)據(jù)采集分析、遠(yuǎn)程通信以及實(shí)現(xiàn)風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)和直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)的智能切換。在風(fēng)能和日照充足的情況下，采用風(fēng)光互補(bǔ)供電，直流遠(yuǎn)供作為備用電源空載運(yùn)行；在持續(xù)惡劣的氣候環(huán)境下，主要采用直流遠(yuǎn)程供電，此時(shí)超級(jí)電容電量不足可能引起頻繁告警，必要時(shí)可以遠(yuǎn)程關(guān)閉風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)。MCU主控單元還可以通過遠(yuǎn)程通信向監(jiān)控中心反饋交流切換單元的狀態(tài)信息、超級(jí)電容安全電壓告警信息以及交流輸出采樣信息。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本實(shí)用新型·的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種高速公路監(jiān)控用風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)，其特征在于，包括直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)、風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池組、逆變器、MCU主控單元、交流切換單元和通信單元，所述直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)包括遠(yuǎn)供發(fā)送單元、復(fù)合電纜、遠(yuǎn)供接收單元，所述MCU主控單元分別與交流切換單元和通信單元雙向連接，所述MCU主控單元分別與風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)輸入端和太陽能發(fā)電系統(tǒng)輸入端連接，所述風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)輸出端和太陽能發(fā)電系統(tǒng)輸出端分別與蓄電池組輸入端連接，所述蓄電池組輸出端分別與MCU主控單元和逆變器輸入端連接，所述逆變器輸出端與交流切換單元輸入端連接，所述交流切換單元輸出端與所述通信單元輸入端連接，所述交流切換單元具有和外界監(jiān)控設(shè)備連接的端口，所述通信單元與復(fù)合電纜雙向連接，所述遠(yuǎn)供接收單元通過DC/AC轉(zhuǎn)換器和交流切換單元輸入端連接，所述MCU主控單元通過DC/AC轉(zhuǎn)換器與復(fù)合電纜連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速公路監(jiān)控用風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)，其特征在于，所述通信單元包括無線模塊GPRS或以太網(wǎng) 通信接口或串行通信接口。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種高速公路監(jiān)控用風(fēng)光電互補(bǔ)供電系統(tǒng)，包括直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)、風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)、太陽能發(fā)電系統(tǒng)、蓄電池組、逆變器、MCU主控單元、交流切換單元和通信單元，所述直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)包括遠(yuǎn)供發(fā)送單元、復(fù)合電纜、遠(yuǎn)供接收單元。該供電系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)光互補(bǔ)供電系統(tǒng)和直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)的智能切換，有效地降低了直流遠(yuǎn)程供電系統(tǒng)的線路損耗，不僅可以在適宜的氣候條件下有效利用清潔環(huán)保的風(fēng)能和太陽能，而且在極端惡劣的環(huán)境中能持續(xù)可靠地向監(jiān)控設(shè)備供電，消除了蓄電池續(xù)航能力不足帶來的安全隱患。
文檔編號(hào)H02J7/35GK203135553SQ201320104028
公開日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月7日
發(fā)明者沈慶宏, 王斌 申請(qǐng)人:南京金曉電子信息有限公司