專利名稱：具有配電站的供電設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種供電設(shè)備。
背景技術(shù)：
部件，特別是不同類型的用電器沿直線形的線路布置。此類線路的例子例如是車 道、高速交通軌道、管路、街道、鐵路線路或電信線路。此類部件經(jīng)常需要電氣部件，例如用于放大信號，用于監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)或用于分布 地控制設(shè)備。在此，部件通常以類似的空間距離相互布置，例如每隔5km。部件例如具有相對中等的能耗(大約< 1KW)，因?yàn)橥ǔ﹄娮泳€路和較小的區(qū)動(dòng)
{共 ο沿線路也通常沒有能夠?yàn)椴考╇姷摹⒂糜谀芰抗┙o的其他基礎(chǔ)設(shè)施。由于線路的長度，例如IOkm至100km，通過230V電網(wǎng)電壓的供電是不利的，因?yàn)樵?供電線路上的電壓降過高或電纜的所需電纜橫截面過大而導(dǎo)致高的電纜成本。由此原因，通常通過中壓進(jìn)行供電。

圖1示出了用于為線路101供電的設(shè)備，沿所述線路布置有多個(gè)部件102至107。 在圖1的例子中，每兩個(gè)部件以由配電站108、109和110提供的230V電網(wǎng)電壓供電。電壓 為15kV的中壓為配電站108至110供電。每個(gè)部件基本上包括作為負(fù)載(Load)連接在230V電網(wǎng)電壓上的設(shè)備。此方案特別地具有如下的缺點(diǎn)a.配電站108至110是昂貴的。必須設(shè)立和運(yùn)行(例如監(jiān)測)這些配電站，且這 些配電站除包含變壓器外還包含必要的中壓技術(shù)器件。b.除與線路平行的中壓電纜外，還需要到部件(230V電網(wǎng)電壓)的聯(lián)絡(luò)線 (Stichleitungen)。在長線路時(shí)，這導(dǎo)致昂貴的電纜成本。c.對于中壓技術(shù)器件的運(yùn)行，需要特別地培訓(xùn)的人員。此外，由于相對高的電壓， 導(dǎo)致需要大的空間。d.在部件內(nèi)的各個(gè)用電器效率低地利用現(xiàn)有電纜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，避免所述缺點(diǎn)且特別地提供從設(shè)備角度對于部件 的供電有利的解決方案。所述技術(shù)問題根據(jù)獨(dú)立權(quán)利要求的特征解決。本發(fā)明的擴(kuò)展由從屬權(quán)利要求得 到。為解決所述技術(shù)問題，沿線路提供供電設(shè)備，所述供電設(shè)備包括-至少一個(gè)配電站，配電站的輸入端上施加有第一電壓且配電站在其輸出端上提 供有第二電壓，其中第二電壓低于或高于第一電壓；
-沿線路布置的多個(gè)部件，其中部件以第二電壓供電且具有電源部分 (Netzteil)，通過所述電源部分可將第二電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌妷?。在此，有利的是僅將低于第一電壓的第二電壓用于為部件供電。高的第一電壓僅 在至少一個(gè)配電站上變換。
本發(fā)明的擴(kuò)展是，第一電壓為中壓。特別地，第一電壓能夠在從5kV至25kV的范 圍內(nèi)。本發(fā)明的另一個(gè)擴(kuò)展是，第二電壓是低壓。特別地，第二電壓可以是小于(等 于)1000V的電壓。本發(fā)明的另一個(gè)擴(kuò)展是，第二電壓是交流電壓。替代地，第二電壓也可以是直流電 壓。此外，也可以將第二電壓實(shí)施為三相交流系統(tǒng)。本發(fā)明的一種實(shí)施方式在于，通過電源部分將第二電壓變換為調(diào)節(jié)的第三電壓， 其中第三電壓是交流電壓或直流電壓。在此，第三電壓能夠特別地包括12V、24V、48V、110V、 230V的電壓。本發(fā)明的另一種實(shí)施方式在于，部件包括用電器或用于用電器的連接件，其中用 電器沿線路布置。在此，用電器可包括用于線路的調(diào)節(jié)單元。本發(fā)明的另一個(gè)擴(kuò)展是，所述部件包括如下單元-輸入變壓器；-功率因數(shù)修正單元，所述單元與輸入變壓器連接；-電壓調(diào)節(jié)器，所述電壓調(diào)節(jié)器與功率因數(shù)修正單元連接；-逆變器，所述逆變器與電壓調(diào)節(jié)器連接，其中逆變器產(chǎn)生第三電壓。替代地，部件也可以包括如下單元-輸入變壓器；-電壓調(diào)節(jié)器，所述電壓調(diào)節(jié)器與輸入變壓器連接；-逆變器，所述逆變器與電壓調(diào)節(jié)器連接，其中逆變器產(chǎn)生第三電壓。此外，部件可以包括中間電路電容器，其布置在逆變器之前。如果第二電壓是直流電壓，則部件也可以包括直流調(diào)節(jié)器 (Gleichstromsteller)0本發(fā)明也具有如下擴(kuò)展，即(直線形)線路包括-車道；-高速交通軌道；_ 管路；-街道；-鐵路線路；-電信線路。
以下結(jié)合附圖示出并解釋本發(fā)明的實(shí)施例。圖2示出了沿線路的供電設(shè)備，特別是沿線路布置的多個(gè)部件的供電設(shè)備，以及 部件的可能的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式圖2示出了沿線路201的供電設(shè)備，特別是沿線路201布置的多個(gè)部件202至206 和210的供電設(shè)備。在線路201的開始處通過例如15kV的中壓207進(jìn)行饋電。替代地，在結(jié)束處或在中間處的饋電以及在線路201的多個(gè)位置的冗余饋電也是 可以的。中壓207通過配電站209變換為低壓208。部件202至206和210的供電通過優(yōu)選地低于1000V的低壓208進(jìn)行。有利地， 使用略低于1000V的電壓，以便特別地實(shí)現(xiàn)低的電纜橫截面。低壓208優(yōu)選地實(shí)施為交流 電壓系統(tǒng)。替代地，低壓208可以實(shí)現(xiàn)為三相交流系統(tǒng)。此布置的優(yōu)點(diǎn)在于，(每個(gè)配電站)僅一次需要配電站209和由此的中壓基礎(chǔ)設(shè) 施。示例性地示出了部件210的結(jié)構(gòu)。在部件210中，除負(fù)載211外還提供了電源部 分212。替代地，負(fù)載也可以布置在部件外。輸入變壓器213將電壓降低用于隨后的部件，且產(chǎn)生了電分離。根據(jù)直接在部件 的輸入端上的位置，可以有利地另外提供避雷措施。在輸入變壓器的輸出端上施加如下電 壓，該電壓特別地在最大輸入電壓(例如，在1000V時(shí))的情況下也小于中間電路電壓。輸入變壓器213與功率因數(shù)修正單元214連接，所述功率因數(shù)修正單元214用于 保證電纜內(nèi)的電流的正弦型變化，且因此用于有效地使用電纜。特別地，功率因數(shù)修正單元 214是可選的，有時(shí)可以將其取消，例如在小負(fù)載時(shí)。特別地，由于為部件202至206和210供電的電纜208的長度，在具有成本效益的 最小電纜橫截面的設(shè)計(jì)的范圍內(nèi)，在電纜上產(chǎn)生極大的電壓降，即部件的輸入電壓可能下 降到配電站209的輸出電壓的直至50% (即，下降到低于500V)。電源部分補(bǔ)償了此類的 電壓降以及輸入電壓的其它波動(dòng)。電壓調(diào)節(jié)器215連接在功率因數(shù)修正單元214的輸出端上，且在中間電路電容器 216上產(chǎn)生恒定的中間電壓(如需要，也可以使用替代的能量存儲(chǔ)器，例如電流中間電路)。特別地，電壓調(diào)節(jié)器215測量中間電路的電壓且控制功率因數(shù)修正單元214，使得 中間電路上出現(xiàn)(幾乎)恒定的電壓。功率因數(shù)修正單元214和電壓調(diào)節(jié)器215也能夠在自己的(分開的)線路塊內(nèi)實(shí) 現(xiàn)。它們用于與輸入電壓無關(guān)地提供恒定的中間電路電壓。在中間電路電壓可變時(shí)，在后 連接的逆變器217優(yōu)選地補(bǔ)償此電壓波動(dòng)。逆變器217在其輸出端上從中間電路電壓產(chǎn)生恒定的輸出電壓，例如為230V的通 常電網(wǎng)電壓。在需要時(shí)，也可以提供電壓固定的直流電壓，例如24V直流電壓，或提供電壓 可變的直流電壓。通過改變中間電路電容器216的大小并結(jié)合附加的電流限制和在逆變器217中的 調(diào)節(jié)，可實(shí)現(xiàn)，消除來自中間電路電容器216的脈沖形的電流消耗，且使其在1000V電纜208 上不可見(中間電路電容器216的緩沖作用)。這樣的脈沖形的電流消耗典型地出現(xiàn)在用 電器連接(接通)時(shí)。通過此緩沖功能，電纜208可以有效地設(shè)置，因?yàn)槊總€(gè)用電器僅從供電電纜(1000V)獲取其平均功率，并且例如在所述用電器接通時(shí)的電流峰值借助中間電路 電容器被緩沖。特別地對于低壓208是直流電壓的情況，輸出變壓器213和功率因數(shù)修正單元214 能夠通過DC-DC變換器替代。另外的優(yōu)點(diǎn)a.沿線路不必傳導(dǎo)高的中壓。中壓優(yōu)選地由配電站一次提供。此外，整個(gè)設(shè)備構(gòu) 造為低壓技術(shù)器件(優(yōu)選地小于1000V)。由此，使建造和運(yùn)行成本明顯降低。此外，部件在 1000V電纜上的連接被簡化(套管(Muffen))。b.僅需一個(gè)與線路平行的電纜?？梢匀∠硗獾膹呐潆娬景l(fā)出的星形布線。由 此，與電纜以及電纜敷設(shè)相關(guān)的成本明顯降低。c.能夠有效地提供功率因數(shù)修正。由此，用于電纜以及變壓器的成本降低。d.借助在部件內(nèi)提供的電子器件，能夠有效地阻擋沖擊負(fù)載(Impulslasten)，這 對于電纜以及變壓器的成本起到正面作用。
權(quán)利要求
一種沿線路的供電設(shè)備，包括-至少一個(gè)配電站(209)，在其輸入端上施加有第一電壓(207)且配電站在其輸出端上提供有第二電壓(208)，其中該第二電壓(208)低于或高于該第一電壓(207)；-沿線路(201)布置的多個(gè)部件(202-206，210)，其中所述部件(202-206，210)以所述第二電壓(208)供電且具有電源部分(212)，通過所述電源部分可將所述第二電壓(208)轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌妷骸?br> 2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的供電設(shè)備，其中，所述第一電壓是中壓。
3.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的供電設(shè)備，其中，所述第一電壓是5kV至20kV范 圍內(nèi)的電壓。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的供電設(shè)備，其中，所述第二電壓是低壓。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的供電設(shè)備，其中，所述第二電壓是小于1000V的 電壓。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的供電設(shè)備，其中，所述第二電壓是交流電壓。
7.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的供電設(shè)備，其中，所述第二電壓實(shí)施為三相交流 系統(tǒng)。
8.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的供電設(shè)備，其中，所述第二電壓是直流電壓。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的供電設(shè)備，其中，通過所述電源部分將所述第二 電壓變換為調(diào)節(jié)的第三電壓，其中該第三電壓是交流電壓或直流電壓。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的供電設(shè)備，其中，所述第三電壓包括12V、24V、 48V、110V、230V 的電壓。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的供電設(shè)備，其中，所述部件包括用電器(211)或 用于用電器的連接件，其中該用電器沿所述線路布置。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的供電設(shè)備，其中，所述用電器包括用于所述線路 的調(diào)節(jié)單元。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的供電設(shè)備，其中，所述部件包括-輸入變壓器(213)；-功率因數(shù)修正單元(214)，所述功率因數(shù)修正單元(214)與輸入變壓器(213)連接；-電壓調(diào)節(jié)器(215)，所述電壓調(diào)節(jié)器(215)與功率因數(shù)修正單元(214)連接；-逆變器(212)，所述逆變器(212)與電壓調(diào)節(jié)器(215)連接，其中逆變器(212)產(chǎn)生 所述第三電壓。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至12的任一項(xiàng)所述的供電設(shè)備，其中，所述部件包括-輸入變壓器；-電壓調(diào)節(jié)器，其與輸入變壓器連接；-逆變器，其與電壓調(diào)節(jié)器連接，其中所述逆變器產(chǎn)生所述第三電壓。
15.根據(jù)權(quán)利要求13或14所述的供電設(shè)備，其中，在所述逆變器前布置有中間電路電 容器(216)。
16.根據(jù)權(quán)利要求13至15的任一項(xiàng)所述的供電設(shè)備，其中，如果所述第二電壓為直流 電壓，則所述部件包括直流調(diào)節(jié)器。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求的任一項(xiàng)所述的供電設(shè)備，其中，所述線路包括-車道；-高速交通軌道； -管路； -街道； -鐵路線路； -電信線路。
全文摘要
提供一種沿線路的供電設(shè)備，包括(i)至少一個(gè)配電站，在配電站的輸入端上施加有第一電壓且配電站在其輸出端上提供有第二電壓，其中第二電壓低于或高于第一電壓；和(ii)沿線路布置的多個(gè)部件，其中部件以第二電壓供電且具有電源部分，通過所述電源部分可將第二電壓轉(zhuǎn)變?yōu)榈谌妷骸?br> 文檔編號B60M3/00GK101809840SQ200880108478
公開日2010年8月18日 申請日期2008年9月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月26日
發(fā)明者哈拉爾德·卡爾, 沃爾夫?qū)に古逅? 羅伯特·弗蘭肯伯格, 馬庫斯·恩格爾 申請人:西門子公司