CN118213996B - 电源控制方法、装置、介质及电子设备 - Google Patents
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Abstract
本公开提供一种电源控制方法、装置、介质及电子设备，涉及供电技术领域，电源控制方法包括：先基于供电电源的电源数据确定电源质量，其中，电源质量包括电源波动范围和电源类型，电源类型包括主电源和备用电源；然后基于电源质量、供电区域的区域历史天气数据、区域历史故障数据和区域未来天气数据，预测故障概率；再基于故障概率，生成电源控制指令，其中，电源控制指令用于控制磁饱和稳压器或数字式脉宽调制稳压器；而后响应于电源控制指令，控制磁饱和稳压器和数字式脉宽调制稳压器中一者开启，控制另一者关闭，由于稳压器的稳压作用，可以稳定供电电源输出的电压，提升供电质量。
Description
技术领域
本公开涉及供电技术领域，具体地，涉及一种电源控制方法、装置、介质及电子设备。
背景技术
近年，由于铁路提速、行车密度加大、三相用电设备增加、区间供电线路多次谐波日趋严重、各类干扰等因素导致供电质量下降，并且伴随输入两路电源的相位差、电压差、波动大、谐波严重、切换时间过长等问题，不理想的供电质量已严重危及行车安全。
发明内容
本公开的目的是提供一种电源控制方法、装置、介质及电子设备，旨在解决上述问题。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种电源控制方法，所述方法包括：基于供电电源的电源数据确定电源质量，其中，所述电源质量包括电源波动范围和电源类型，所述电源类型包括主电源和备用电源；
基于所述电源质量、供电区域的区域历史天气数据、区域历史故障数据和区域未来天气数据，预测故障概率；
基于所述故障概率，生成电源控制指令，其中，所述电源控制指令用于控制磁饱和稳压器或数字式脉宽调制稳压器；
响应于所述电源控制指令，控制所述磁饱和稳压器和所述数字式脉宽调制稳压器中一者开启，控制另一者关闭，以稳定所述供电电源输出的电压。
可选地，所述电源控制指令包括第一控制指令、第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令，所述基于所述故障概率，生成电源控制指令，包括：
当所述故障概率低于故障阈值，且所述电源质量高于质量阈值时，生成所述第一控制指令；
当所述故障概率高于所述故障阈值，且所述电源质量高于所述质量阈值时，生成所述第二控制指令；
当所述故障概率低于所述故障阈值，且所述电源质量低于所述质量阈值时，生成所述第三控制指令；
当所述故障概率高于所述故障阈值，且所述电源质量低于所述质量阈值时，生成所述第四控制指令；
所述响应于所述电源控制指令，控制所述磁饱和稳压器和所述数字式脉宽调制稳压器中一者开启，控制另一者关闭，包括：
响应于所述第一控制指令，控制所述主电源的第一接入开关开启，控制所述备用电源的第二接入开关断开，并且控制所述磁饱和稳压器开启，控制所述数字式脉宽调制稳压器关闭；
响应于所述第二控制指令，控制所述主电源的所述第一接入开关和所述备用电源的所述第二接入开关均开启，并控制所述磁饱和稳压器开启，控制所述数字式脉宽调制稳压器关闭；
响应于所述第三控制指令，控制所述主电源的第一接入开关开启，控制所述备用电源的第二接入开关断开，并控制所述磁饱和稳压器关闭，控制所述数字式脉宽调制稳压器开启；
或，响应于所述第四控制指令，控制所述主电源的所述第一接入开关和所述备用电源的所述第二接入开关均开启，并控制所述磁饱和稳压器关闭，控制所述数字式脉宽调制稳压器开启。
可选地，所述主电源包括第一路电源和第二路电源，所述方法还包括：
对所述第一路电源的第一输出电压进行杂波干扰去除处理，得到处理后的第一输出电压，以及对所述第二路电源的第二输出电压进行杂波干扰去除处理，得到处理后的第二输出电压；
检测所述处理后的第一输出电压的第一相位和所述处理后的第二输出电压的第二相位；
将所述处理后的第一输出电压和所述处理后的第二输出电压两者的相位同步为相同的相位，其中，所述相同的相位为第一相位或第二相位。
可选地，所述杂波干扰去除处理包括：防雷保护处理、滤波处理、隔离处理、屏蔽处理、和/或清除尖峰干扰处理。
可选地，所述基于所述电源质量、供电区域的区域历史天气数据、区域历史故障数据和区域未来天气数据，预测故障概率，包括：
确定所述供电区域的区域历史天气数据和所述区域历史故障数据之间的映射关系；
根据所述映射关系以及所述区域未来天气数据，获得初步预测故障概率；
根据所述电源质量对所述初步预测故障概率进行优化，获得所述预测故障概率。
可选地，所述根据所述电源质量对所述初步预测故障概率进行优化，获得所述预测故障概率，包括：
获取所述电源质量对应的优化系数；
根据所述优化系数与所述初步预测故障概率之间的乘积，获得所述预测故障概率。
可选地，所述方法还包括：
获取所述磁饱和稳压器的第一性能参数，以及获取所述数字式脉宽调制稳压器的第二性能参数；
若所述第一性能参数和/或所述第二性能参数超出性能阈值，则周期性的切换所述磁饱和稳压器和所述数字式脉宽调制稳压器的启闭。
根据本公开实施例的第二方面，提供一种电源控制装置，所述装置包括：
确定模块，被配置为基于供电电源的电源数据确定电源质量，其中，所述电源质量包括电源波动范围和电源类型，所述电源类型包括主电源和备用电源；
预测模块，被配置为基于所述电源质量、供电区域的区域历史天气数据、区域历史故障数据和区域未来天气数据，预测故障概率；
生成模块，被配置为基于所述故障概率，生成电源控制指令，其中，所述电源控制指令用于控制磁饱和稳压器或数字式脉宽调制稳压器；
控制模块，被配置为响应于所述电源控制指令，控制所述磁饱和稳压器和所述数字式脉宽调制稳压器中一者开启，控制另一者关闭，以稳定所述供电电源输出的电压。
根据本公开实施例的第三方面，提供一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现第一方面所述的电源控制方法的步骤。
根据本公开实施例的第四方面，提供一种电子设备，包括：存储器，其上存储有计算机程序；处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现第一方面所述的电源控制方法的步骤。
本公开提供一种电源控制方法、装置、介质及电子设备，先基于供电电源的电源数据确定电源质量，其中，电源质量包括电源波动范围和电源类型，电源类型包括主电源和备用电源；然后基于电源质量、供电区域的区域历史天气数据、区域历史故障数据和区域未来天气数据，预测故障概率；再基于故障概率，生成电源控制指令，其中，电源控制指令用于控制磁饱和稳压器或数字式脉宽调制稳压器；而后响应于电源控制指令，控制磁饱和稳压器和数字式脉宽调制稳压器中一者开启，控制另一者关闭，由于稳压器的稳压作用，可以稳定供电电源输出的电压，提升供电质量。
本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：
图1是本公开一实施例示出的电源控制方法的流程示意图；
图2是供电构架（方式一）示意图；
图3是供电构架（方式二）示意图；
图4是供电构架（方式三）示意图；
图5是供电构架（方式四）示意图；
图6是模拟电路控制流程方框图；
图7为三相原理图；
图8为原理框架图；
图9是本公开一实施例示出的电源控制装置的框图；
图10是本公开一实施例示出的一种电子设备的框图。
具体实施方式
以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。
近年，由于铁路提速、行车密度加大、三相用电设备增加、区间供电线路多次谐波日趋严重、各类干扰等因素导致供电质量下降，并且伴随输入两路电源的相位差、电压差、波动大、谐波严重、切换时间过长等问题，不理想的供电质量已严重危及行车安全。
现行电气化铁路车站对信号设备的供电通常采取两路电源供电方式，一路取自10kV贯通线作为主供电源，部分车站另一路取自10kV贯通线或其他线路作为备供电源，例如其他线路可以是农电、发电机、接触网等。主供电源和备供电源互为备用，当主供电源作业停电、瞬间停电或失压时，备供电源自动投入供电；抑或是当备供电源作业停电、瞬间停电或失压时，主供电源自动投入供电。
除高速铁路外，由于供电波形存在高尖峰、大波动、畸变严重等问题，使得目前较多车站也存在供电电源品质较差的问题，目前应用的电源设备还存在以下缺陷：
(1)供电电压幅值变化大，电压波动大；
(2)输入电源挂网负载较多时引起的谐波过大、挂网负载频繁启停突发的高频尖峰；
(3)由于两路输入电源相位差和电压差过大，引起信号电源在切换时切换接触器拉弧而造成输入断路器脱扣，导致的信号电源屏停机，且现有信号电源只允许两路供电电源均同为单相或者同为三相；
(4)三相输入电源断相或者错相容易引起信号电源屏故障；
(5)主备切换时间不能保证信号设备正常使用，常关闭已开放的信号；切换时两电源的相差不相同。
为此，本公开提供一种电源控制方法，电源控制方法可以应用于图9所示的电源控制装置200、非临时性计算机可读存储介质以及图10的电子设备700，如图1所示，该电源控制方法包括如下步骤：
步骤S110、基于供电电源的电源数据确定电源质量，其中，电源质量包括电源波动范围和电源类型，电源类型包括主电源和备用电源。
获取供电电源的电源数据，例如，可以在接入供电电源处设置万用表、数字电表或示波器等获取供电电源的电源数据。电源数据可以包括供电电源输出电压为单相、三相或直流，电源数据还可以包括供电电源输出电压、电流、电压波形、电流波形等。
其中，电源波动范围主要包括高频尖峰的占比、谐波大小、波动大小等。电源类型包括主电源和备用电源。主电源可以包括10kV贯通线、农电、发电机、接触网等，主电源可以为一路，还可以为两路。备用电源可以为蓄电池、发电机。可选地，可以根据电源输出电压或电流的波形，结合接入电源的端口，确定电源类型为主电源还是备用电源。
需要说明的是，当主电源选用10kV贯通线，且高频尖峰的占比少、谐波小、波动小时，为最优质电源，此时电源质量高。电源质量可以通过多种方式确认。例如，通过将电源数据与最优质电源相比较，和最优质电源的相似程度，则为电源质量的评分。相似程度可以为通过余弦距离，欧式距离得到。又例如，可以用加权评分的方式来评估主电源的优劣，从而得到电源质量。
步骤S120、基于电源质量、供电区域的区域历史天气数据、区域历史故障数据和区域未来天气数据，预测故障概率。
其中，区域历史天气数据可以包括历史气温、湿度、降水量等，在本实施方式中重点关注历史恶劣天气，如打雷、刮风、下雨、下雪等天气。区域的划分可以按照行政区域，也可以按照供电区域，如主电源的供电设备对应的供电区域范围，通过电力部门提供的供电划分数据获取。区域历史故障数据包括上条中的区域范围内用电故障数据（不仅包括当前车站，还包括区域范围内其他车站的故障数据）；故障数据包括故障时间、故障原因（设备老化、恶劣天气、高负荷、外部干扰），故障位置（车站的站点坐标、故障设备ID、故障元件ID）、故障对列车运行的影响、维修记录、故障修复确认等。故障设备ID可以为信号机械室的信号电源。区域未来天气数据可以根据气象部门的天气预报获取。
在一种实施方式中，先确定供电区域的区域历史天气数据和区域历史故障数据之间的映射关系。例如，将区域历史天气数据和区域历史故障数据进行统计拟合，确定区域历史天气数据和区域历史故障数据之间的映射关系，需要说明的是，建立映射关系的区域历史天气数据和区域历史故障数据都是对应同一供电区域；映射关系反映了天气数据和故障数据之间的关联关系。在建立映射关系时，数据包含全部区域中每个区域的区域历史天气数据和区域历史故障数据，以提高映射关系的准确度。然后根据映射关系以及区域未来天气数据，获得初步预测故障概率；预测出的初步预测故障概率指的是，在未来时间段，供电线路可能发生故障的概率。在一种实施方式中，预测出的初步预测故障概率主要是指主电源的故障概率，因为备用电源为发电机或蓄电池，通常不受供电线路的影响。再根据电源质量对初步预测故障概率进行优化，获得预测故障概率。
例如，上述建立映射关系，将区域历史天气数据和区域历史故障数据，输入由气温、湿度、降水量组成的区域历史天气数据，和区域历史故障数据（例如，故障则标记一个点在图中，无故障则不标记），组成的点描绘在坐标系中，通过曲线拟合或机器学习模型，建立数学模型，并用其他的历史样本数据对得到数学模型进行多次验证以及调整模型参数，得到映射关系。
由于故障的发生是小概率事件，因此，大多数天气都和故障发生无关，对故障影响不大，可以从区域历史天气数据中筛选出与故障相关的区域历史天气数据，实现数据的精简。因此，确定映射关系之前还包括对区域历史天气数据进行降维处理；例如，通过相关性分析，从区域历史天气数据中筛选出，和故障有关的区域历史天气数据；再进行主成分分析，降低区域历史天气数据的维度。其中，对区域历史天气数据进行降维处理，可以理解为，将原本数据量大、复杂的区域历史天气数据处理为数据量小、简单且与故障相关的区域历史天气数据。
在本实施方式中，通过相关性分析等方法，筛选出与断电情况相关性较高的天气特征，减少不相关或冗余的天气数据，从而降低天气数据的维度，使得天气数据变得精简，从而减少映射关系体量，由此减小映射关系的保存和维护难度。
本步骤中，获取数据可以经过如下步骤：
（1）数据收集：首先收集区域历史天气数据和故障数据，可以包括各种天气指标（如温度、湿度、风速等）以及故障数据中断电（断电引发的故障最严重）的发生情况。
（2）数据预处理：对收集的上述数据进行清洗和预处理，包括处理缺失值、异常值和标准化数据等步骤，以确保数据质量。
（3）特征选择：通过相关性分析等方法，筛选出与断电相关性较高的区域历史天气数据，减少不相关或冗余的特征，从而降低区域历史天气数据的维度。例如，风向和风速为相关性较低的，则去除区域历史天气数据中风向、风速有关数据。
（4）主成分分析：利用主成分分析对区域历史天气数据进行降维，找到能够最大程度解释数据方差的主成分。通过主成分分析算法，可以将高维度的区域历史天气数据转换为较低维度的主成分，从而简化区域历史天气数据的数据集。
其中，高维度的区域历史天气数据可以指该地区的全部的天气数据。低维度的区域历史天气数据可以指与故障数据关联性较强的天气数据，例如包括下雨、下雪、打雷的天气数据。低维度的数据还可以包括：低气压、高温、高湿度（如湿度大于阈值）、积雨云、静电场变化（即主成分）的数据；又例如，低纬度数据中，只包括区域历史天气数据中，降雨概率＞70%的数据。
示例性的，打雷、刮风、下雨、下雪可能与下列天气数据相关。气压的变化可以影响大气的稳定性，进而影响雷电活动的发生。低气压系统通常与不稳定的天气有关，可能会导致雷电活动增加。温度的升高可以增加大气的不稳定性，高温天气通常与雷电活动相关联。高湿度有助于形成云层和对流，从而增加下雨、雷电的发生概率。潮湿的空气有利于云层内水汽的凝结和释放。积雨云、层积云等云类型通常与下雨、雷电活动相关。特别是积雨云，是下雨、雷电的主要产生源。静电场的变化可以是雷电活动的先兆之一。
（5）建立模型：基于降维后的数据，可以使用各种机器学习算法（如回归分析、决策树、神经网络等）建立区域历史天气数据和故障之间的映射关系模型，从而预测未来的断电情况。
需要说明的是，主成分分析（Principal Component Analysis，PCA）算法可以发现数据集中的主要特征，并将数据转换为一组新的线性无关变量，称为主成分。主成分分析的示例步骤为：通过线性变换，将原始数据映射到一个新的坐标系中，使得在新的坐标系下，数据的方差最大化，从而发现数据中的主要模式和结构，以此降低天气数据的维度。主成分分析的示例步骤包括：
（s1）数据标准化：对原始数据进行标准化处理，使得各个特征具有相同的尺度；
（s2）计算协方差矩阵：计算数据中各个特征之间的协方差矩阵；
（s3）求解特征值和特征向量：通过对协方差矩阵进行特征值分解，得到特征值和对应的特征向量；
（s4）选择主成分：按照特征值的大小，选择最重要的特征向量作为主成分，通常可以根据特征值的大小来确定保留的主成分数量；
（s5）数据转换：利用选定的主成分，对原始数据进行线性变换，得到新的表示数据的主成分空间。
作为一种方式，通过下述方式对初步预测故障概率进行优化，获得预测故障概率，如下，获取电源质量对应的优化系数；根据优化系数与初步预测故障概率之间的乘积，获得预测故障概率。
将区域未来天气数据输入映射关系，可以得到初步预测故障概率。优化系数可以对初步预测故障概率进行修正，以得到更精准的预测故障概率。优化系数的大小与电源质量相关。例如，优化系数为a，优化系数a的大小与电源质量相关，电源质量越高，优化系数a越小，反之，电源质量越低，优化系数a越大。示例性的，电源质量等于质量阈值时，优化系数a可以为1；电源质量大于质量阈值时，优化系数a可以0.7或0.8；电源质量小于质量阈值时，优化系数a可以为1.2或1.3。
可选地，可以通过下式确定优化系数a：
a=1-(A2-A1)/A1
其中，A1指的是质量阈值，A2指的是电源质量。例如，A1=80分，A2=90分，结合上式，a=1-（90-80）/80=0.875。此时，预测故障概率=初步预测故障概率*0.875，在电源质量较好时，预测故障概率比初步预测故障概率低。
将区域未来天气数据输入映射关系，可以得到初步预测故障概率。
步骤S130、基于故障概率，生成电源控制指令，其中，电源控制指令用于控制磁饱和稳压器或数字式脉宽调制稳压器。
其中，电源控制指令包括第一控制指令、第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令。当故障概率低于故障阈值，且电源质量高于质量阈值时，生成第一控制指令。
当故障概率高于故障阈值，且电源质量高于质量阈值时，生成第二控制指令。
当故障概率低于故障阈值，且电源质量低于质量阈值时，生成第三控制指令。
当故障概率高于故障阈值，且电源质量低于质量阈值时，生成第四控制指令。
应当理解的是，磁饱和稳压器的工作原理为：磁饱和稳压器通过控制磁芯的饱和状态来实现对输出电压的稳定控制。当输入电压发生波动时，磁饱和稳压器通过调节磁芯的饱和度，改变磁通量的大小，从而实现对输出电压的调节。通过合适的设计和参数配置，可以使磁饱和稳压器在一定范围内自动调节输出电压，以保持输出电压的稳定性。
磁饱和稳压器由磁芯、绕组、控制电路等组成。磁芯通常采用磁性材料，绕组包裹在磁芯上，控制电路用于监测和调节输出电压。当输入电压波动时，控制电路通过反馈信号检测输出电压，并控制磁芯的饱和状态，使得输出电压保持在设定范围内。设计时需要考虑磁芯的材料、绕组的匝数、控制电路的响应速度等参数，以确保稳压器能够在各种工况下有效工作。可以添加过载保护、过温保护等功能，确保稳压器在异常情况下能够安全可靠地工作。
数字式脉宽调制稳压器是一种采用数字控制技术来调节输出电压或电流的电源管理设备，它通过调整脉冲的宽度（即占空比）来稳定输出电压。其工作原理是，数字式脉宽调制稳压器使用模数转换器对电源输出的反馈信息进行采样，采样后的数字信号被送入数字控制器，该控制器使用数字信号处理技术来分析并决定如何调整脉冲宽度，而后控制器输出脉冲宽度调制信号来控制功率开关管的导通和关断时间，从而实现对输出电压或电流的稳定控制。
步骤S140、响应于电源控制指令，控制磁饱和稳压器和数字式脉宽调制稳压器中一者开启，控制另一者关闭，以稳定供电电源输出的电压。
可以理解的是，在磁饱和稳压器和数字式脉宽调制稳压器两个稳压器中，每次只有一个稳压器开启，即磁饱和稳压器开启时，数字式脉宽调制稳压器关闭，或者是，磁饱和稳压器关闭时，数字式脉宽调制稳压器开启。而两个稳压器之间启闭的切换，可以通过开关电路实现，例如，开关电路可以是，但不限于晶体管、MOS（Metal-Oxide-Semiconductor，金属-氧化物半导体场效应晶体管）管。
供电电源受到前述因素的影响，供电质量较差，如果用供电电源直接输出的电压为其他设备（例如为信号设备）供电，可能会危害行车安全，因此，为了提升供电质量和供电的稳定性，将供电电源输出的电压经过稳压器（磁饱和稳压器或数字式脉宽调制稳压器）进行稳压处理后，将稳压器输出的电压供给其他设备，保障供电的稳定性，由此提升行车的安全性。
示例性的，电源控制指令为第一控制指令，响应于第一控制指令，控制主电源的第一接入开关开启，控制备用电源的第二接入开关断开，并且控制磁饱和稳压器开启，控制数字式脉宽调制稳压器关闭。
电源控制指令为第二控制指令，响应于第二控制指令，控制主电源的第一接入开关和备用电源的第二接入开关均开启，并控制磁饱和稳压器开启，控制数字式脉宽调制稳压器关闭。
电源控制指令为第三控制指令，响应于第三控制指令，控制主电源的第一接入开关开启，控制备用电源的第二接入开关断开，并控制磁饱和稳压器关闭，控制数字式脉宽调制稳压器开启。
电源控制指令为第四控制指令，响应于第四控制指令，控制主电源的第一接入开关和备用电源的第二接入开关均开启，并控制磁饱和稳压器关闭，控制数字式脉宽调制稳压器开启。
磁饱和稳压器的效果相较于数字式脉宽调制稳压器的效果较差，但其价格更便宜。这是因为磁饱和稳压器是一种传统的稳压技术，相比之下，其构造简单，不需要复杂的数字信号处理器（DSP）和相关控制电路，因此在制造成本上可能更为经济实惠。
在本实施例中，当供电的电源质量高，且故障概率低时，此时使用便宜的磁饱和稳压器，也能起到较好的稳压效果，为其他设备提供较优的电源，也使得数字式脉宽调制稳压器可以得到休息，增加数字式脉宽调制稳压器的使用寿命。当供电的电源质量低，故障概率高时，将主电源和备用电源均接入数字式脉宽调制稳压器，由于数字式脉宽调制稳压器性能更优，可以提升稳压效果，从而提升对其他设备的供电质量。
本实施例提供一种电源控制方法，先基于供电电源的电源数据确定电源质量，其中，电源质量包括电源波动范围和电源类型，电源类型包括主电源和备用电源；然后基于电源质量、供电区域的区域历史天气数据、区域历史故障数据和区域未来天气数据，预测故障概率；再基于故障概率，生成电源控制指令，其中，电源控制指令用于控制磁饱和稳压器或数字式脉宽调制稳压器；而后响应于电源控制指令，控制磁饱和稳压器和数字式脉宽调制稳压器中一者开启，控制另一者关闭，由于稳压器的稳压作用，可以稳定供电电源输出的电压，提升供电质量。
可选地，主电源包括第一路电源和第二路电源，方法还包括如下步骤：
对第一路电源的第一输出电压进行杂波干扰去除处理，得到处理后的第一输出电压，以及对第二路电源的第二输出电压进行杂波干扰去除处理，得到处理后的第二输出电压；检测处理后的第一输出电压的第一相位和处理后的第二输出电压的第二相位；将处理后的第一输出电压和处理后的第二输出电压两者的相位同步为相同的相位，其中，相同的相位为第一相位或第二相位。
电源供电配置交流输入端有防雷保护，电缆进线LC吸收网络，升压隔离，屏蔽等技术环节，通过隔离变压器和其屏蔽接地，清除尖峰干扰。之后输入的三相/单相交流电流通过整流滤波成直流电流，采用数字式脉宽调制技术，将整流滤波后的直流电压（随输入变压）转换为稳定的直流电压，同时DSP（Digital Signal Processing，数字信号处理）差分检控监测另一路供电电源相位，将相位同步给PWM逆变部分，经逆变输出纯净的、稳定的正弦波电源，且满足输出电源与另一路供电电源的相位同相。
杂波干扰去除处理包括：防雷保护处理、滤波处理、隔离处理、屏蔽处理、和/或清除尖峰干扰处理。例如，通过避雷器进行防雷保护处理。通过电缆进线LC（电感-电容）吸收网络进行滤波处理。
可选地，电源控制方法还包括如下步骤：
获取磁饱和稳压器的第一性能参数，以及获取数字式脉宽调制稳压器的第二性能参数。若第一性能参数和/或第二性能参数超出性能阈值，则周期性的切换磁饱和稳压器和数字式脉宽调制稳压器的启闭。
其中，性能参数可以包括电流、电压、温度等。与之对应的，性能阈值可以包括电流阈值、电压阈值、温度阈值。
性能阈值指的是性能参数超过稳压器所能够承受的最大性能参数的比值，例如，性能参数为电流，那么性能阈值为过流值，即电流和稳压器承受的最大电流的比值。又例如，性能参数为电压，那么性能阈值为过压值，即电压和稳压器能够承受的最大电压的比值。再例如，性能参数为温度，那么性能阈值为过温值，即温度和稳压器能够承受的最大温度的比值。
性能阈值可以为电流、电压、温度的加权值，权重相关于对稳压器的寿命影响程度，例如，温度的权重最高，过热可能会直接烧坏稳压器。
性能阈值还可以指稳压器的最大承受电流、电压和温度；性能阈值与稳压器使用时间呈负相关。即稳压器使用时间越短，稳压器越新，性能阈值越接近最大，不难理解的是，新的稳压器性能好，可以承受最大值性能参数。反之，稳压器使用时间越长，稳压器越旧，性能阈值距离额定的最大电流、最大工作电压以及允许的工作温度范围越远。
需要说明的是，不同类型的稳压器的设计规格直接影响稳压器对过流、过压和过温情况的抵抗能力。
在一种实施方式中，周期性的切换磁饱和稳压器和数字式脉宽调制稳压器的启闭，包括：周期性切换的切换时间窗口基于列车运行时刻表确定。具体步骤：将列车运行时刻表中，运行为非高峰期的时刻作为候选切换时间窗口；选取候选切换时间窗口中最接近的（如，下一个非高峰期为后天晚上，之前均是高峰期，选择后天晚上为切换时间窗口）。
在本实施方式中，周期性的在两个稳压器之间切换，确保切换窗口的避开高峰期，以确保列车运行的安全和正常。由于切换可能会降低供电质量（如，供电电源质量不好时，此时还切换为效果不佳的磁饱和稳压器，可能会导致信号电源的供电质量进一步变差，可能会存在一些行车风险），因此选择非高峰期，降低风险发生的概率，提升正常运行时的供电质量。
启闭相关于磁饱和稳压器和数字式脉宽调制稳压器的过流过压过温程度，还包括：响应于最近切换时间窗口超出时间阈值，向工作人员发出检修预警。
其中，时间阈值指的是最近切换时间窗口距离当前时间节点的时间长度范围。候选切换时间窗口中的最近切换时间窗口距离当前时间节点过远，表明，当前的过流过压过温程度已经超出性能阈值了，但是之后都是高峰期，可能存在较大的风险，因此需要发出检修预警。
在本实施方式中，其中一个稳压器的温度过高，切换另一个稳压器进行工作，使得其中关闭的一个稳压器降温，在两个稳压器之间来回切换，可以尽量保证两个稳压器的性能都是好的。而现有技术中过流过压过温保护是到了极限值，则关闭或警告，切换另一个工作，关闭的一个停止工作，而开启的一个一直工作，一直工作的稳压器温度升高。相较于现有技术，本实施方式在两个稳压器之间来回切换，使得2个稳压器都可以降温，提升稳压器的使用寿命。
在本公开中，由于某铁路线路出现过双停现象，可以将发电机升级为自动启动；主电源为第二路电源（农网电源），当农网电源停电时，作为备用电源的发电机启动给信号源供电，供电构架示意图，如图2所示。
还可以增加蓄电池作为备用电源。如图3所示，将信号机械室电源处理装置配置UPS功能，增加蓄电池组，当第二路电源（农网电源）停电时，由备用电源的蓄电池组逆变供电，然后由车站手动启动发电机后再转为发电机供电，确保信号电源屏处于正常工作状态。
在本公开中，第一路电源可以为接触网，有如下两种方式：
1）如图4所示，将接触网电源通过变压后同时引入铁路的信号机械室，第二路电源（农网）和接触网以双路供电方式输入信号机械室电源处理装置，通过并机技术，当第二路电源农网和接触网电源任意一组有电，信号机械室电源处理装置输出到信号电源屏的供电电源则为不间断，确保信号电源正常工作。
2）如图5所示，某火车线路有部分车站第二路电源是接触网电源供电，此类车站则可直接将信号机械室电源处理装置串联在输入配电箱（G2盘）与信号电源的第二路电源供电电源上面。
在本公开中，数字式脉宽调制稳压器和差分检控监测可以设置为一体；数字式脉宽调制稳压器由宽幅稳压模块实现。在本公开中，宽幅稳压模块由PWM（Pulse widthmodulation，脉宽调制）、SPWM（Sinusoidal PWM，正弦脉宽调制）逆变等部分构成。差分监控是监测另一路供电电源相位，将相位同步给SPWM逆变部分，最终达到输出电源与另一路供电电源相位相同。
其中，PWM模块采用PWM技术，可将整流滤波后的直流电压（随输入变压）转换为稳定的直流电压。请参阅图6，本公开采用自动控制调节理论即双闭环控制（电流内环电压外环控制），可以改善电源的动态品质。PWM模块控制过程如下：
a)控制电源环节：采用第一路电源、第二路电源、备用电源同时输入控制电源电路，经控制电源电路变换成5V、±12V、24V等多种稳压控制电源，提供给控制电路各个控制环节。
b)给定电压调节环节：利用给定电位器，调节给定电压，经过运算放大、脉宽调制电路、IGBT（Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管）推动电路和IGBT输出电路，使PWM输出电压值为250-280V。
c)PWM输出电压稳定环节：采用模拟控制技术，用电流、电压霍尔传感器进行采样变换后，通过自动控制调节理论即双闭环控制，大大提高了电源的动态品质，快速实现PWM电压输出的稳定性，在开关频率为20KHz时，在一个周波0.02秒时间内，就有400个等高等边的矩形脉冲；在IGBT控制极上加上不同宽度的控制脉冲，就可以控制IGBT管不同的通、断时间，把直流电压切断成不同宽度的脉冲，实现斩波输出。用调节和改变脉冲的宽度即脉宽调制的方法就可以改变输出电压的大小。当外来电压增大时，控制脉冲快速变窄；或当外来电压减小时，控制脉冲变宽，从而保证输出电压的稳定。
d)保护环节：在PWM直流输出电压过压时，用霍尔电压传感器，输出的反馈电压经控制保护电路，快速发出保护脉冲，同时封锁脉冲调制电路和IGBT推动电路。在PWM直流输出电流过流时，采用电流霍尔传感器，输出的反馈电流首先输出电流截止信号控制运算放大电路，使电流控制在允许范围内。当发生截止电流环节失效时，采用过流信号，快速发出保护脉冲，同时封锁脉冲调制电路和IGBT推动电路，作为后备保护。
e)峰值保护环节：用检测IGBT的管压降作为检测信号，当管压降过高时，直接采用IGBT推动极内设的保护电路，快速关闭IGBT的控制脉冲。
f)过温保护环节：利用温度传感开关元件，检测IGBT模块与散热器接触最近端的边缘温度，当温度传感器检测的温度达80°C时，关闭“给定电压”，停止PWM工作。
请参阅图7和图8，采用DSP实时控制软件生成清洁单、三相SPWM脉冲，通过桥式逆变电路，转换为交流50HZ电源为负载供电。采用全桥方式，调制用SPWM控制信号由DSP产生的信号控制。调制方式可以有多种方式，总体来看采用全桥单极性倍频调制方式能达到开关损耗低、谐波分量小、实现方便可靠、占用DSP资源少等优点。
本公开还提供一种电源控制装置200，如图9所示，电源控制装置200包括：
确定模块210，被配置为基于供电电源的电源数据确定电源质量，其中，电源质量包括电源波动范围和电源类型，电源类型包括主电源和备用电源；
预测模块220，被配置为基于电源质量、供电区域的区域历史天气数据、区域历史故障数据和区域未来天气数据，预测故障概率；
生成模块230，被配置为基于故障概率，生成电源控制指令，其中，电源控制指令用于控制磁饱和稳压器或数字式脉宽调制稳压器；
控制模块240，被配置为响应于电源控制指令，控制磁饱和稳压器和数字式脉宽调制稳压器中一者开启，控制另一者关闭，以稳定供电电源输出的电压。
可选地，电源控制指令包括第一控制指令、第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令，生成模块230，具体被配置为当故障概率低于故障阈值，且电源质量高于质量阈值时，生成第一控制指令；当故障概率高于故障阈值，且电源质量高于质量阈值时，生成第二控制指令；当故障概率低于故障阈值，且电源质量低于质量阈值时，生成第三控制指令；当故障概率高于故障阈值，且电源质量低于质量阈值时，生成第四控制指令。
控制模块240，具体被配置为响应于第一控制指令，控制主电源的第一接入开关开启，控制备用电源的第二接入开关断开，并且控制磁饱和稳压器开启，控制数字式脉宽调制稳压器关闭；响应于第二控制指令，控制主电源的第一接入开关和备用电源的第二接入开关均开启，并控制磁饱和稳压器开启，控制数字式脉宽调制稳压器关闭；响应于第三控制指令，控制主电源的第一接入开关开启，控制备用电源的第二接入开关断开，并控制磁饱和稳压器关闭，控制数字式脉宽调制稳压器开启；或，响应于第四控制指令，控制主电源的第一接入开关和备用电源的第二接入开关均开启，并控制磁饱和稳压器关闭，控制数字式脉宽调制稳压器开启。
可选地，主电源包括第一路电源和第二路电源，电源控制装置200还包括：
除杂模块，被配置为对第一路电源的第一输出电压进行杂波干扰去除处理，得到处理后的第一输出电压，以及对第二路电源的第二输出电压进行杂波干扰去除处理，得到处理后的第二输出电压；
相位检测模块，被配置为检测处理后的第一输出电压的第一相位和处理后的第二输出电压的第二相位；
相位同步模块，被配置为将处理后的第一输出电压和处理后的第二输出电压两者的相位同步为相同的相位，其中，相同的相位为第一相位或第二相位。
可选地，杂波干扰去除处理包括：防雷保护处理、滤波处理、隔离处理、屏蔽处理、和/或清除尖峰干扰处理。
可选地，预测模块220，具体被配置为确定供电区域的区域历史天气数据和区域历史故障数据之间的映射关系；根据映射关系以及区域未来天气数据，获得初步预测故障概率；根据电源质量对初步预测故障概率进行优化，获得预测故障概率。
可选地，预测模块220，具体被配置为获取电源质量对应的优化系数；根据优化系数与初步预测故障概率之间的乘积，获得预测故障概率。
可选地，电源控制装置200还包括：
性能参数获取模块，被配置为获取磁饱和稳压器的第一性能参数，以及获取数字式脉宽调制稳压器的第二性能参数；
启闭模块，被配置为若第一性能参数和/或第二性能参数超出性能阈值，则周期性的切换磁饱和稳压器和数字式脉宽调制稳压器的启闭。
关于上述实施例中的电源控制装置200，其中各个模块执行操作的具体方式已经在有关该方法的实施例中进行了详细描述，此处将不做详细阐述说明。
图10是根据一示例性实施例示出的一种应用于电源控制方法电子设备的框图。如图10所示，该电子设备700可以包括：处理器701，存储器702。该电子设备700还可以包括多媒体组件703，I/O接口704，以及通信组件705中的一者或多者。
其中，处理器701用于控制该电子设备700的整体操作，以完成上述的电源控制方法中的全部或部分步骤。存储器702用于存储各种类型的数据以支持在该电子设备700的操作，这些数据例如可以包括用于在该电子设备700上操作的任何应用程序或方法的指令，以及应用程序相关的数据，例如联系人数据、收发的消息、图片、音频、视频等等。该存储器702可以由任何类型的易失性或非易失性存储设备或者它们的组合实现，例如静态随机存取存储器（Static Random Access Memory，简称SRAM），电可擦除可编程只读存储器（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EEPROM），可擦除可编程只读存储器（Erasable Programmable Read-Only Memory，简称EPROM），可编程只读存储器（Programmable Read-Only Memory，简称PROM），只读存储器（Read-Only Memory，简称ROM），磁存储器，快闪存储器，磁盘或光盘。多媒体组件703可以包括屏幕和音频组件。其中屏幕例如可以是触摸屏，音频组件用于输出和/或输入音频信号。例如，音频组件可以包括一个麦克风，麦克风用于接收外部音频信号。所接收的音频信号可以被进一步存储在存储器702或通过通信组件705发送。音频组件还包括至少一个扬声器，用于输出音频信号。I/O接口704为处理器701和其他接口模块之间提供接口，上述其他接口模块可以是键盘，鼠标，按钮等。这些按钮可以是虚拟按钮或者实体按钮。通信组件705用于该电子设备700与其他设备之间进行有线或无线通信。无线通信，例如Wi-Fi，蓝牙，近场通信（Near FieldCommunication，简称NFC），2G、3G、4G、NB-IOT、eMTC、或其他5G等等，或它们中的一种或几种的组合，在此不做限定。因此相应的该通信组件705可以包括：Wi-Fi模块，蓝牙模块，NFC模块等等。
在一示例性实施例中，电子设备700可以被一个或多个应用专用集成电路（Application Specific Integrated Circuit，简称ASIC）、数字信号处理器（DigitalSignal Processor，简称DSP）、数字信号处理设备（Digital Signal Processing Device，简称DSPD）、可编程逻辑器件（Programmable Logic Device，简称PLD）、现场可编程门阵列（Field Programmable Gate Array，简称FPGA）、控制器、微控制器、微处理器或其他电子元件实现，用于执行上述的电源控制方法。
在另一示例性实施例中，还提供了一种包括程序指令的计算机可读存储介质，该程序指令被处理器执行时实现上述的电源控制方法的步骤。例如，该计算机可读存储介质可以为上述包括程序指令的存储器702，上述程序指令可由电子设备700的处理器701执行以完成上述的电源控制方法。
在另一示例性实施例中，还提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包含能够由可编程的装置执行的计算机程序，该计算机程序具有当由该可编程的装置执行时用于执行上述的电源控制方法的代码部分。
以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。
Claims (9)
1.一种电源控制方法，其特征在于，所述方法包括：
基于供电电源的电源数据确定电源质量，其中，所述电源质量包括电源波动范围和电源类型，所述电源类型包括主电源和备用电源；
基于所述电源质量、供电区域的区域历史天气数据、区域历史故障数据和区域未来天气数据，预测故障概率；
基于所述故障概率，生成电源控制指令，其中，所述电源控制指令用于控制磁饱和稳压器或数字式脉宽调制稳压器；
响应于所述电源控制指令，控制所述磁饱和稳压器和所述数字式脉宽调制稳压器中一者开启，控制另一者关闭，以稳定所述供电电源输出的电压。
2.根据权利要求1所述的电源控制方法，其特征在于，所述电源控制指令包括第一控制指令、第二控制指令、第三控制指令和第四控制指令，所述基于所述故障概率，生成电源控制指令，包括：
当所述故障概率低于故障阈值，且所述电源质量高于质量阈值时，生成所述第一控制指令；
当所述故障概率高于所述故障阈值，且所述电源质量高于所述质量阈值时，生成所述第二控制指令；
当所述故障概率低于所述故障阈值，且所述电源质量低于所述质量阈值时，生成所述第三控制指令；
当所述故障概率高于所述故障阈值，且所述电源质量低于所述质量阈值时，生成所述第四控制指令；
所述响应于所述电源控制指令，控制所述磁饱和稳压器和所述数字式脉宽调制稳压器中一者开启，控制另一者关闭，包括：
响应于所述第一控制指令，控制所述主电源的第一接入开关开启，控制所述备用电源的第二接入开关断开，并且控制所述磁饱和稳压器开启，控制所述数字式脉宽调制稳压器关闭；
响应于所述第二控制指令，控制所述主电源的所述第一接入开关和所述备用电源的所述第二接入开关均开启，并控制所述磁饱和稳压器开启，控制所述数字式脉宽调制稳压器关闭；
响应于所述第三控制指令，控制所述主电源的第一接入开关开启，控制所述备用电源的第二接入开关断开，并控制所述磁饱和稳压器关闭，控制所述数字式脉宽调制稳压器开启；
或，响应于所述第四控制指令，控制所述主电源的所述第一接入开关和所述备用电源的所述第二接入开关均开启，并控制所述磁饱和稳压器关闭，控制所述数字式脉宽调制稳压器开启。
3.根据权利要求2所述的电源控制方法，其特征在于，所述主电源包括第一路电源和第二路电源，所述方法还包括：
对所述第一路电源的第一输出电压进行杂波干扰去除处理，得到处理后的第一输出电压，以及对所述第二路电源的第二输出电压进行杂波干扰去除处理，得到处理后的第二输出电压；
检测所述处理后的第一输出电压的第一相位和所述处理后的第二输出电压的第二相位；
将所述处理后的第一输出电压和所述处理后的第二输出电压两者的相位同步为相同的相位，其中，所述相同的相位为第一相位或第二相位。
4.根据权利要求1所述的电源控制方法，其特征在于，所述基于所述电源质量、供电区域的区域历史天气数据、区域历史故障数据和区域未来天气数据，预测故障概率，包括：
确定所述供电区域的区域历史天气数据和所述区域历史故障数据之间的映射关系；
根据所述映射关系以及所述区域未来天气数据，获得初步预测故障概率；
根据所述电源质量对所述初步预测故障概率进行优化，获得所述预测故障概率。
5.根据权利要求4所述的电源控制方法，其特征在于，所述根据所述电源质量对所述初步预测故障概率进行优化，获得所述预测故障概率，包括：
获取所述电源质量对应的优化系数；
根据所述优化系数与所述初步预测故障概率之间的乘积，获得所述预测故障概率。
6.根据权利要求5所述的电源控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取所述磁饱和稳压器的第一性能参数，以及获取所述数字式脉宽调制稳压器的第二性能参数；
若所述第一性能参数和/或所述第二性能参数超出性能阈值，则周期性的切换所述磁饱和稳压器和所述数字式脉宽调制稳压器的启闭。
7.一种电源控制装置，其特征在于，所述装置包括：
确定模块，被配置为基于供电电源的电源数据确定电源质量，其中，所述电源质量包括电源波动范围和电源类型，所述电源类型包括主电源和备用电源；
预测模块，被配置为基于所述电源质量、供电区域的区域历史天气数据、区域历史故障数据和区域未来天气数据，预测故障概率；
生成模块，被配置为基于所述故障概率，生成电源控制指令，其中，所述电源控制指令用于控制磁饱和稳压器或数字式脉宽调制稳压器；
控制模块，被配置为响应于所述电源控制指令，控制所述磁饱和稳压器和所述数字式脉宽调制稳压器中一者开启，控制另一者关闭，以稳定所述供电电源输出的电压。
8.一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。
9.一种电子设备，其特征在于，包括：
存储器，其上存储有计算机程序；
处理器，用于执行所述存储器中的所述计算机程序，以实现权利要求1-6中任一项所述方法的步骤。
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