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CN103248128A - 远程供电系统和方法 - Google Patents

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CN103248128A CN2013102044404A CN201310204440A CN103248128A CN 103248128 A CN103248128 A CN 103248128A CN 2013102044404 A CN2013102044404 A CN 2013102044404A CN 201310204440 A CN201310204440 A CN 201310204440A CN 103248128 A CN103248128 A CN 103248128A
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马冰洋
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张兆广
吕铭刚
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孙铄
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State Grid Jibei Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明提供了一种远程供电系统和方法。远程供电系统包括：本端，其在市电正常时，根据远程供电系统的控制单元的控制信号将市电转换成直流电并且输出，并且本端包括用于在市电故障时、根据远程供电系统的控制单元的控制信号提供直流电源的蓄电池组；至少一个远端，其从本端接收直流电，并且将接收到的直流电供应给远程供电系统的负载或者将接收到的直流电转换成交流电供应给远程供电系统的负载；传输介质，其位于本端与远端之间，用于传输直流电；控制单元，其用于接收远程供电系统的负载的功率信息，并且根据该功率信息产生控制信号，以对本端的供电进行控制，以及至少一个负载。其能够实现对分布的自动化设备进行集中式不间断电源的远程供电。

Description

远程供电系统和方法
技术领域
本发明涉及一种远程供电系统和方法，尤其涉及一种为分布的自动化设备等提供UPS（不间断电源）的远程供电系统和方法。
背景技术
随着自动化技术的发展，自动化测控装置、保护装置以及网络服务器等自动化设备的分布式组网已成为主要的控制网络建设方式。与此同时，对分布式自动化设备的供电电源的安全稳定性也提出了较高的要求。目前，用于各类自动化设备的电源主要有两种：直流110V电源和交流220V电源。
目前，最为常用的110V直流电源系统的配置方式是：将市电引入后，向大容量的110V蓄电池组供电，再由110V蓄电池组向自动化设备提供110V直流电源。该110V直流电源系统所存在的主要问题是：由于受到电压的限制，不能进行远距离供电，因此，需在分布布置的各个自动化设备（即控制网络的各个末端）分别加装大量的110V直流电源设备，这增加了电力引入、工程安装、设备维护、电池更换等大量工作，且无法保证供电稳定。
对自动化设备供电的220V交流电源系统，目前一般采用小型UPS系统供电。UPS系统是包括储能装置、以逆变器为主要组成部分的恒压恒频的不间断电源。当市电输入正常时，UPS系统将市电稳压后供应给负载（即自动化设备等）使用，此时的UPS系统就是一台交流市电稳压器，同时它还对其储能装置充电；当市电中断（例如事故停电等）时，UPS系统立即将其储能装置的电能，通过逆变转换的方法向自动化设备等负载继续供应220V交流电，从而维持220V交流电源的不间断稳压供电。这种小型UPS系统也存在和上述110V直流电源系统一样无法远距离供电的缺点，因而对于各个分布自动化设备均需要配备单独的UPS系统。另外，因为UPS系统造价高，对各个分布自动化设备设置冗余运行模式的双机UPS系统是很不经济的，单机运行的UPS系统在UPS系统故障时即无法保证不间断供电。另一方面，上述两种常用的电源系统只能分别供应110V直流电源或者220V交流电源，不能实现一套系统同时供应110V直流电源和220V交流电源。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够对分布的自动化设备进行集中提供不间断电源的远程供电系统和方法。
本发明提供了一种远程供电系统，包括：本端，其在市电正常时，根据所述远程供电系统的控制单元的控制信号将市电转换成直流电并且输出，并且所述本端包括用于在市电故障时、根据所述远程供电系统的控制单元的控制信号提供直流电源的蓄电池组；至少一个远端，其从所述本端接收直流电，并且将接收到的直流电供应给所述远程供电系统的负载或者将接收到的直流电转换成交流电供应给所述远程供电系统的负载；传输介质，其位于所述本端与所述远端之间，用于传输直流电；所述控制单元，其用于接收所述远程供电系统的负载的功率信息，并且根据该功率信息产生控制信号，以对所述本端的供电进行控制，以及至少一个所述负载。
优选地，其中所述本端还包括：市电输入单元，配置有交流/直流转换器，用于接入市电并且将市电转换成直流电；至少一个本端供电单元，其分别与所述市电输入单元、所述蓄电池组以及所述传输介质连接，接收所述市电输入单元或者所述蓄电池组输出的直流电，并且将接收到的直流电输出到所述传输介质；本端管理单元，其与所述本端供电单元以及所述控制单元直接或者间接连接，用于从所述控制单元接收控制信号，并且根据该控制信号调整各个所述本端供电单元输出的直流功率。
优选地，其中所述本端的所述本端供电单元还包括升压单元，其将从所述市电输入单元转换的直流电或者所述蓄电池组接收的直流电升压后输出到所述传输介质。
优选地，其中所述远端包括：供电接收单元，其与所述传输介质连接，从所述传输介质输入直流电源；逆变器单元，其与所述供电接收单元连接，将从所述供电接收单元输入的直流电源转换成交流电源；功率分配器单元，其与所述供电接收单元或者所述逆变器单元连接，将所述供电接收单元输出的直流电或者所述逆变器单元输出的交流电分配给所述负载；功率检测单元，其检测所述负载的电流，并且根据检测到的电流生成功率信号并且将该功率信号发送到所述控制单元。
优选地，其中所述远端的供电接收单元还包括降压单元，其将从所述传输介质接收的直流电源降压后供应给所述供电接收单元或者所述逆变器单元。
优选地，其中所述控制单元通过线缆或者无线方式分别与所述本端以及所述远端通信。
优选地，所述传输介质为铜芯光缆。
优选地，所述远程供电系统进一步包括监视部分，其位于所述本端处，用于监视所述远程供电系统的功率输出。
本发明还提供了一种远程供电方法，包括以下步骤：
（1）引入市电，将市电通过交流/直流转换器转换成直流电；
（2）测量各个负载的功率，并且根据各个负载的功率产生控制信号；
（3）根据所述控制信号，在市电正常时，将转换后的直流电供应到电力传输介质上，在市电故障时，将蓄电池组输出的直流电供应到电力传输介质上；
（4）在各个负载处从所述电力传输介质上接收直流电，将接收到的直流电直接经功率分配器供应到各个负载，或者将接收到的直流电经逆变器转换成交流电后经功率分配器供应到各个负载。
优选地，其中所述第（3）步骤还包括将直流电升压后供应到电力传输介质上的步骤，并且所述第（4）步骤还包括从所述电力传输介质上接收直流电之后对其进行降压的步骤。
本发明的远程供电系统和方法使用本端的UPS系统集中向远端负载远程供电，可以克服现有技术分布式UPS系统的上述缺点，同时还可以实现一套供电系统同时供应直流电和交流电。
附图说明
图1是本发明的远程供电系统的示意性框图。
图2是本发明的远程供电系统的本端的示意性框图。
图3是本发明的远程供电系统的远端的示意性框图。
图4是本发明的远程供电步骤的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的远程供电系统和方法的实施例进行说明。
如图1所示，本发明的远程供电系统包括本端1、至少一个远端2、传输介质3、控制单元4以及至少一个负载5。
本端1根据控制单元4的控制信号接入市电，并且将市电转换成直流电输出到传输介质3上。本端1还包括蓄电池组103（见图2），在市电故障时，本端1根据控制单元4的控制信号将蓄电池组103的直流电输出到传输介质3上，从而保证集中地向远端不间断供电。
远端2通过传输介质3接收本端1供应的直流电，并且将接收到的直流电供应给负载，对于使用交流电的负载，远端2也可以将接收到的直流电转换成所需的交流电供应给负载。从而实现利用一套供电系统既能供应直流电又能供应交流电。
传输介质3位于本端1和远端2之间，用于将本端1输出的直流电传输到远端2。传输介质可以根据所需的传输直流电电压等级相应地选择电力传输电缆，例如可以使用铜芯光缆。
控制单元4接收来自负载的功率信息，并且根据该功率信息产生控制信号，用该控制信号对本端1的供电进行控制。这样，可以实现基于负载的功率变化来输出电源。
本发明的远程供电系统的负载5是各种需要不间断电源供应的自动化设备，其一般使用110V直流电源或者220V交流电源。
可选地，本发明的远程供电系统还可以包括监视部分6，用于监视远程供电系统的各种控制信息，例如功率输出
下面结合图2详细说明本端1的配置。
如图2所示，本端1包括市电输入单元104、蓄电池组103、至少一个本端供电单元102以及本端管理单元101。
市电输入单元104配置有交流/直流转换器，用于接入市电并且将市电转换成直流电。
如上所述，蓄电池组103用于在市电故障时提供直流电。市电正常时，可以由市电对蓄电池组103进行充电。
本端供电单元102分别于市电输入单元104和蓄电池组103的输出连接，接收市电输入单元104或者蓄电池组103输出的直流电，并且将直流电传输到传输介质3上。
本端管理单元101与本端供电单元102以及控制单元4通过线缆直接连接或者无线连接，本端管理单元101根据从控制单元4接收到的控制信号来调整各个本端供电单元102的输出功率。通过这种根据负载功率变化有控制地供电，可以基本保持功率输出与负载功率相匹配，进一步起到稳定供电的作用。
下面结合图3详细说明远端2的配置。
如图3所示，远端包括供电接收单元201、逆变器单元202、功率分配器单元203以及功率检测单元205。
供电接收单元201与传输介质3连接，接收从本端传输来的直流电。
逆变器单元202与供电接收单元201连接，将直流电转换成交流电（通常为220V）。
功率分配器单元203分别与供电接收单元201和逆变器单元202连接，用于将供电接收单元201输出的直流电或者逆变器单元202输出的交流电分配给负载5。
功率检测单元205检测负载5的电流。因为在电压一定的情况下，由电流的变化可以反映功率的变化，所以功率检测单元205根据检测到的负载电流生成功率信号并且将该功率信号发送到控制单元4。
上述的远程供电系统可以适用于多种电压等级的直流传输，例如500V直流供电系统。在高压直流传输的情况下，本端1的本端供电单元102还可以包括升压单元（未示出），用于在将直流电升压后传输到传输介质3上。相应地，远端2的供电接收单元201可以包括降压单元（未示出），用于将从传输介质3接收的高压直流电降压为例如110V工作直流电，也可以降压为例如220V直流电，经逆变器单元转换成例如常用的220V交流电供应给负载。
上述实施例中的控制单元4可以通过线缆或者无线方式分别与远端2的功率检测单元205以及本端1的本端管理单元101连接用于传递信号。
下面结合图4详细说明本发明的远程供电方法。
本发明的远程供电方法分为以下几个步骤：
步骤S301：引入市电，将市电通过交流/直流转换器转换成直流电。
步骤S302：测量各个负载的功率，并且根据各个负载的功率产生控制信号。
步骤S303：根据该控制信号，在市电正常时，将通过交流/直流转换器转换后的直流电供应到电力传输介质上，在市电故障时，则将蓄电池组输出的直流电供应到电力传输介质上。
步骤S304：在各个负载处从电力传输介质上接收直流电，将接收到的直流电直接经功率分配器供应到各个负载，或者将接收到的直流电经逆变器转换成交流电后经功率分配器供应到各个负载。
在高压直流供电的情况下，步骤S303中还可以包括将直流电升压后供应到电力传输介质上的步骤，并且步骤S304中还可以包括从电力传输介质上接收直流电之后对其进行降压的步骤。
通过以上描述的远程供电系统和方法，可以由本端UPS系统向远端集中提供自动化设备所需的不间断交流或者直流电，实现了集中式不间断电源的远程供电。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出的是，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种远程供电系统，包括：
本端，其在市电正常时，根据所述远程供电系统的控制单元的控制信号将市电转换成直流电并且输出，并且所述本端包括用于在市电故障时、根据所述远程供电系统的控制单元的控制信号提供直流电源的蓄电池组；
至少一个远端，其从所述本端接收直流电，并且将接收到的直流电供应给所述远程供电系统的负载或者将接收到的直流电转换成交流电供应给所述远程供电系统的负载；
传输介质，其位于所述本端与所述远端之间，用于传输直流电；
所述控制单元，其用于接收所述远程供电系统的负载的功率信息，并且根据该功率信息产生控制信号，以对所述本端的供电进行控制，以及
至少一个所述负载。
2.根据权利要求1所述的远程供电系统，其中所述本端还包括：
市电输入单元，配置有交流/直流转换器，用于接入市电并且将市电转换成直流电；
至少一个本端供电单元，其分别与所述市电输入单元、所述蓄电池组以及所述传输介质连接，接收所述市电输入单元或者所述蓄电池组输出的直流电，并且将接收到的直流电输出到所述传输介质；
本端管理单元，其与所述本端供电单元以及所述控制单元直接或者间接连接，用于从所述控制单元接收控制信号，并且根据该控制信号调整各个所述本端供电单元输出的直流功率。
3.根据权利要求2所述的远程供电系统，其中所述本端的所述本端供电单元还包括升压单元，其将从所述市电输入单元转换的直流电或者所述蓄电池组接收的直流电升压后输出到所述传输介质。
4.根据权利要求1所述的远程供电系统，其中所述远端包括：
供电接收单元，其与所述传输介质连接，从所述传输介质输入直流电源；
逆变器单元，其与所述供电接收单元连接，将从所述供电接收单元输入的直流电源转换成交流电源；
功率分配器单元，其与所述供电接收单元或者所述逆变器单元连接，将所述供电接收单元输出的直流电或者所述逆变器单元输出的交流电分配给所述负载；
功率检测单元，其检测所述负载的电流，并且根据检测到的电流生成功率信号并且将该功率信号发送到所述控制单元。
5.根据权利要求4所述的远程供电系统，其中所述远端的供电接收单元还包括降压单元，其将从所述传输介质接收的直流电源降压后供应给所述供电接收单元或者所述逆变器单元。
6.根据权利要求1所述的远程供电系统，其中所述控制单元通过线缆或者无线方式分别与所述本端以及所述远端通信。
7.根据权利要求1所述的远程供电系统，所述传输介质为铜芯光缆。
8.根据权利要求1所述的远程供电系统，进一步包括监视部分，其位于所述本端处，用于监视所述远程供电系统的功率输出。
9.一种远程供电方法，包括以下步骤：
（1）引入市电，将市电通过交流/直流转换器转换成直流电；
（2）测量各个负载的功率，并且根据各个负载的功率产生控制信号；
（3）根据所述控制信号，在市电正常时，将转换后的直流电供应到电力传输介质上，在市电故障时，将蓄电池组输出的直流电供应到电力传输介质上；
（4）在各个负载处从所述电力传输介质上接收直流电，将接收到的直流电直接经功率分配器供应到各个负载，或者将接收到的直流电经逆变器转换成交流电后经功率分配器供应到各个负载。
10.根据权利要求9所述的远程供电方法，其中所述第（3）步骤还包括将直流电升压后供应到电力传输介质上的步骤，并且所述第（4）步骤还包括从所述电力传输介质上接收直流电之后对其进行降压的步骤。
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