本發(fā)明涉及電力電子設(shè)備技術(shù)及電壓遠(yuǎn)距離傳輸領(lǐng)域，具體涉及一種智能中繼電源裝置。

背景技術(shù)：

現(xiàn)代社會(huì)已離不開電能，我們?nèi)粘Ｉ詈蜕a(chǎn)場所通常使用的都是低壓電（交流220v/380v常規(guī)場所或50v以下特殊場所），低壓電的一大特點(diǎn)就是易損耗難遠(yuǎn)輸。所以在國標(biāo)《城市配電網(wǎng)規(guī)劃設(shè)計(jì)規(guī)范》（gb50613-2010）第5.8.5條和《中國南方電網(wǎng)城市配電網(wǎng)技術(shù)導(dǎo)則》第7.1-f條中均規(guī)定低壓（0.4kv以下）供電半徑不宜超過400m。限制供電距離的目的，一方面是為了保證用電設(shè)備端電源質(zhì)量，另一方面也是為了將線路損耗控制在合理的范圍。但實(shí)際生活和生產(chǎn)場所用電設(shè)備遠(yuǎn)離電源點(diǎn)的情況卻比比皆是，由于輸電線路長，線路末端電壓過低，造成電氣設(shè)備損壞或不能正常工作的情況不屬個(gè)例。

為了解決末端電壓過低，減少線路損耗的問題，大部分用戶或供電部門目前大都是采取加大輸電線纜截面或增建中壓（10kv或35kv）變配電所的供配電方案，但這樣都會(huì)大幅增加投資！國家每年投資在電網(wǎng)改造、提高電網(wǎng)輸送能力方面的資金多達(dá)數(shù)千億元人民幣，其中很大部分資金用在增建中壓（10kv或35kv）變配電所、更換大截面輸電線路項(xiàng)目上。

電能在輸送過程中，由于線路阻抗的作用，電壓（u）會(huì)隨輸電距離長度逐漸下降?，F(xiàn)實(shí)生活、生產(chǎn)場所的用電設(shè)備安裝和供電線路布設(shè)后，設(shè)備功率和線路阻抗就是一個(gè)不變的值了，根據(jù)

p=u×i

（p:功率；u：電壓；i：電流）

當(dāng)功率p不變，電壓u下降時(shí)，電流i必然上升。根據(jù)焦耳定律

q=i2×r×t

(q:發(fā)熱量；i:電流；r：線路電阻（阻抗)；t：時(shí)間）

線路和設(shè)備安裝完成后，回路的阻抗r就恒定了，在相同的運(yùn)行時(shí)間條件下，發(fā)熱量（電能損耗）與電流的平方成正比。因此，控制住了電壓就控制住了電流，進(jìn)而就控制住了電能的額外損耗。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提出一種能夠用于以閉環(huán)控制的方式自動(dòng)補(bǔ)償平衡和提升末端電壓的智能中繼電源裝置。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題提出的技術(shù)方案是：一種智能中繼電源裝置，包括主控模塊和提升補(bǔ)償控制單元，所述提升補(bǔ)償控制單元包括隔離變壓器、ac/dc模塊和dc/ac模塊；

所述隔離變壓器的副邊用于串接到輸電主回路中；

所述ac/dc模塊的ac輸入端用于連接到所輸電主回路上，其dc輸出端用于連接到所述dc/ac模塊的dc輸入端；

所述dc/ac模塊的ac輸出端用于連接到所述隔離變壓器的原邊；

所述主控模塊適于控制所述dc/ac模塊的ac輸出電壓。

進(jìn)一步的，所述主控模塊具有末端信號(hào)輸入端口，所述末端信號(hào)輸入端口用于實(shí)時(shí)接收關(guān)于終端用電設(shè)備處的當(dāng)前末端電壓值信號(hào)；

所述主控模塊適于根據(jù)預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓值和當(dāng)前的所述末端電壓值信號(hào)進(jìn)行計(jì)算并依據(jù)計(jì)算結(jié)果對所述dc/ac模塊的ac輸出電壓進(jìn)行控制。

進(jìn)一步的，還包括并聯(lián)在終端用電設(shè)備處的末端電源采樣單元，所述末端電壓值信號(hào)是由末端電源采樣單元采集。

進(jìn)一步的，還包括前端電壓電流采樣單元，所述前端電壓采樣單元并聯(lián)在位于所述提升補(bǔ)償控制單元之前的輸電線上，用于采集輸電線上的初始電壓值信號(hào)，所述初始電壓值信號(hào)被送至所述主控模塊。

進(jìn)一步的，還包括告警自動(dòng)切換旁路單元，在所述提升補(bǔ)償控制單元兩端之間連接有一根短接電線，所述短接電線上設(shè)有一組開關(guān)裝置；

所述告警自動(dòng)切換旁路單元適于在主控模塊的控制下驅(qū)動(dòng)所述一組開關(guān)裝置的開閉。

進(jìn)一步的，還包括通訊單元，所述通訊單元與所述主控模塊建立信號(hào)連接，所述通訊單元通過網(wǎng)絡(luò)接到遠(yuǎn)程控制后臺(tái)。

進(jìn)一步的，所述末端電源采樣單元通過光纖連接到所述主控模塊。

進(jìn)一步的，所述末端電源采樣單元通過電力載波的方式將末端電壓值信號(hào)發(fā)送到所述主控模塊。

本發(fā)明的有益效果是：

通過本發(fā)明中技術(shù)方案解決了低壓電長距離輸送難題，能夠保持低壓電在遠(yuǎn)距離輸送過程中基本穩(wěn)定在額定電壓水平。降低了線路電能損耗，節(jié)能環(huán)保。

特別是能為某些特殊場所如礦山長隧道、海（江、河）底隧道、穿山長隧道、地鐵長盾構(gòu)區(qū)間、偏遠(yuǎn)鄉(xiāng)村通信基站/村莊/島嶼、高速公路、市政（園林）道路、大型工礦企業(yè)車間等場所的低壓交流遠(yuǎn)距離輸送，送達(dá)的末端電壓能夠穩(wěn)定在額定電壓水平，解決一直以來困擾業(yè)內(nèi)的一大“痛點(diǎn)”。

附圖說明

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的智能中繼電源裝置作進(jìn)一步說明。

圖1是本發(fā)明中智能中繼電源裝置的結(jié)構(gòu)框圖；

圖2是末端電源采樣單元的結(jié)構(gòu)框圖；

圖3是提升補(bǔ)償控制單元的結(jié)構(gòu)示意簡圖。

具體實(shí)施方式

實(shí)施例

根據(jù)圖1所示，本發(fā)明中的智能中繼電源裝置，包括主控模塊和提升補(bǔ)償控制單元。還可以包括并聯(lián)到輸電線路上用于為智能中繼電源裝置中各單元模塊供電的電源模塊，當(dāng)然也可以采用其它供電方案，此為現(xiàn)有技術(shù)，不再多述。

所述提升補(bǔ)償控制單元提升補(bǔ)償控制單元包括隔離變壓器、ac/dc模塊和dc/ac模塊。隔離變壓器的副邊用于串接到輸電主回路中。ac/dc模塊的ac輸入端用于連接到所輸電主回路上，其dc輸出端用于連接到dc/ac模塊的dc輸入端。dc/ac模塊的ac輸出端用于連接到隔離變壓器的原邊。

所述主控模塊具有末端信號(hào)輸入端口，所述末端信號(hào)輸入端口用于實(shí)時(shí)接收關(guān)于終端用電設(shè)備處的當(dāng)前末端電壓值信號(hào)，所述主控模塊適于根據(jù)預(yù)設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)電壓值和當(dāng)前的所述末端電壓值信號(hào)進(jìn)行計(jì)算，并依據(jù)計(jì)算結(jié)果發(fā)出電壓提升補(bǔ)償調(diào)整指令，對所述提升補(bǔ)償控制單元進(jìn)行控制。同時(shí)可以對電網(wǎng)質(zhì)量進(jìn)行分析，進(jìn)一步發(fā)出無功補(bǔ)償和諧波控制指令。

上述方案的思路在于：通過將隔離變壓器的副邊串接在配電主回路中，通過控制原邊回路中igbt的通斷，產(chǎn)生我們需要的δu，再通過隔離變壓器補(bǔ)償至主回路，從而實(shí)現(xiàn)輸出電壓uo=ui+δu，其中uo是目標(biāo)輸出電壓，ui是當(dāng)前輸電線路在該裝置安裝點(diǎn)處的實(shí)際電壓，δu是當(dāng)前實(shí)施的調(diào)控補(bǔ)償電壓。

δu可以是正值也可以是負(fù)值，當(dāng)輸入端電壓偏高超出限值時(shí)，δu為負(fù)值；當(dāng)輸入端電壓偏低時(shí)，根據(jù)輸出端或末端設(shè)定電壓值需要，δu為正值。δu值大小由預(yù)裝在主控模塊dsp中的pid數(shù)學(xué)模型計(jì)算確定。

在實(shí)施時(shí)，通過可控硅整流產(chǎn)生直流電壓后（ac/dc），根據(jù)dsp計(jì)算得出需求的交流電壓δu，通過逆變部分（dc/ac）產(chǎn)生一個(gè)交流電壓δu1，這個(gè)交流電壓δu1施加到隔離變壓器的原邊，通過變壓器的比值正好可在隔離變壓器的副邊產(chǎn)生需要的δu，這個(gè)δu和輸入ui控制成同相位，那么可以得出輸出電壓uo=ui+δu。

可以作為優(yōu)選的是：還包括末端電源采樣單元，所述末端電壓值信號(hào)是由末端電源采樣單元采集，末端電源采樣單元一端并聯(lián)到末端電網(wǎng)上即用電設(shè)備的輸入端。如圖2所示，通過運(yùn)算放大及信號(hào)調(diào)理電路，連接到末端電源采樣單元內(nèi)部的cpu系統(tǒng)，內(nèi)部的cpu系統(tǒng)對信號(hào)進(jìn)行ad采樣轉(zhuǎn)換，將轉(zhuǎn)換結(jié)果經(jīng)過通信轉(zhuǎn)換電路以光纖或電力載波或gprs等形式傳輸?shù)街骺啬K。

為了提升補(bǔ)償精度，還可以包括前端電壓電流采樣單元。所述前端電壓采樣單元并聯(lián)在位于所述提升補(bǔ)償控制單元之前的輸電線上，用于采集輸電線上的，所述初始電壓值信號(hào)被送至所述主控模塊。主控模塊在計(jì)算時(shí)，同時(shí)結(jié)合初始電壓值信號(hào)。

可以作為優(yōu)選的是：還包括告警自動(dòng)切換旁路單元，在所述提升補(bǔ)償控制單元兩端之間連接有一根短接電線，所述短接電線上設(shè)有一組開關(guān)裝置。所述告警自動(dòng)切換旁路單元適于在主控模塊的控制下驅(qū)動(dòng)所述一組開關(guān)裝置的開閉。可以在智能中繼電源裝置內(nèi)部調(diào)壓系統(tǒng)故障或外部負(fù)載產(chǎn)生異常時(shí)，發(fā)出切換到旁路指令，并做成相應(yīng)聲光告警。

可以作為優(yōu)選的是：還包括通訊單元，所述通訊單元與所述主控模塊建立信號(hào)連接，所述通訊單元通過網(wǎng)絡(luò)接到遠(yuǎn)程控制后臺(tái)。主控模塊發(fā)出的通信信號(hào)轉(zhuǎn)換成rs485，光纖或gprs等信號(hào)和遠(yuǎn)程監(jiān)控中心或另一臺(tái)中繼電源相連。

本實(shí)施例中裝置實(shí)際采用的是一種閉環(huán)反饋式電壓控制方法，該方法包括以循環(huán)操作以下核心步驟：

i、實(shí)時(shí)采集連接在所述輸電線上的終端用電設(shè)備處的實(shí)際末端電壓值；

ii、根據(jù)要達(dá)到的目標(biāo)末端電壓值、實(shí)際末端電壓值實(shí)時(shí)計(jì)算出在所述特定點(diǎn)處所需要的調(diào)壓參數(shù)；

iii、根據(jù)所述調(diào)壓參數(shù)控制變壓器模組在所述特定點(diǎn)處進(jìn)行調(diào)壓。

本發(fā)明中的智能中繼電源裝置的工作原理，通俗的說，就是在低壓電長距離輸送過程中，在關(guān)鍵點(diǎn)位給電源提供一個(gè)或多個(gè)支點(diǎn)，將輸電線路上的電壓保持在額定電壓附近，限制由于電壓下降而上升的電流，減少線路和設(shè)備熱損耗，在滿足末端電壓（功能）要求的同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。

本發(fā)明的不局限于上述實(shí)施例，本發(fā)明的上述各個(gè)實(shí)施例的技術(shù)方案彼此可以交叉組合形成新的技術(shù)方案，另外凡采用等同替換形成的技術(shù)方案，均落在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍內(nèi)。