專利名稱：遠程供電系統(tǒng)和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種遠程供電系統(tǒng)和方法，尤其涉及一種為分布的自動化設備等提供UPS (不間斷電源)的遠程供電系統(tǒng)和方法。
背景技術：
隨著自動化技術的發(fā)展，自動化測控裝置、保護裝置以及網絡服務器等自動化設備的分布式組網已成為主要的控制網絡建設方式。與此同時，對分布式自動化設備的供電電源的安全穩(wěn)定性也提出了較高的要求。目前，用于各類自動化設備的電源主要有兩種:直流IlOV電源和交流220V電源。目前，最為常用的IlOV直流電源系統(tǒng)的配置方式是:將市電引入后，向大容量的IlOV蓄電池組供電，再由IIOV蓄電池組向自動化設備提供IIOV直流電源。該IIOV直流電源系統(tǒng)所存在的主要問題是:由于受到電壓的限制，不能進行遠距離供電，因此，需在分布布置的各個自動化設備(即控制網絡的各個末端)分別加裝大量的Iiov直流電源設備，這增加了電力引入、工程安裝、設備維護、電池更換等大量工作，且無法保證供電穩(wěn)定。對自動化設備供電的220V交流電源系統(tǒng)，目前一般采用小型UPS系統(tǒng)供電。UPS系統(tǒng)是包括儲能裝置、以逆變器為主要組成部分的恒壓恒頻的不間斷電源。當市電輸入正常時，UPS系統(tǒng)將市電穩(wěn)壓后供應給負載(即自動化設備等)使用，此時的UPS系統(tǒng)就是一臺交流市電穩(wěn)壓器，同時它還對其儲能裝置充電；當市電中斷(例如事故停電等)時，UPS系統(tǒng)立即將其儲能裝置的電能，通過逆變轉換的方法向自動化設備等負載繼續(xù)供應220V交流電，從而維持220V交流電源的不間斷穩(wěn)壓供電。這種小型UPS系統(tǒng)也存在和上述IlOV直流電源系統(tǒng)一樣無法遠距離供電的缺點，因而對于各個分布自動化設備均需要配備單獨的UPS系統(tǒng)。另外，因為UPS系統(tǒng)造價高，對各個分布自動化設備設置冗余運行模式的雙機UPS系統(tǒng)是很不經濟的，單機運行的UPS系統(tǒng)在UPS系統(tǒng)故障時即無法保證不間斷供電。另一方面，上述兩種常用的電源系統(tǒng)只能分別供應IIOV直流電源或者220V交流電源，不能實現一套系統(tǒng)同時供應IlOV直流電源和220V`交流電源。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種能夠對分布的自動化設備進行集中提供不間斷電源的遠程供電系統(tǒng)和方法。本發(fā)明提供了一種遠程供電系統(tǒng)，包括:本端，其在市電正常時，根據所述遠程供電系統(tǒng)的控制單元的控制信號將市電轉換成直流電并且輸出，并且所述本端包括用于在市電故障時、根據所述遠程供電系統(tǒng)的控制單元的控制信號提供直流電源的蓄電池組；至少一個遠端，其從所述本端接收直流電，并且將接收到的直流電供應給所述遠程供電系統(tǒng)的負載或者將接收到的直流電轉換成交流電供應給所述遠程供電系統(tǒng)的負載；傳輸介質，其位于所述本端與所述遠端之間，用于傳輸直流電；所述控制單元，其用于接收所述遠程供電系統(tǒng)的負載的功率信息，并且根據該功率信息產生控制信號，以對所述本端的供電進行控制，以及至少一個所述負載。優(yōu)選地，其中所述本端還包括:市電輸入單元，配置有交流/直流轉換器，用于接入市電并且將市電轉換成直流電；至少一個本端供電單元，其分別與所述市電輸入單元、所述蓄電池組以及所述傳輸介質連接，接收所述市電輸入單元或者所述蓄電池組輸出的直流電，并且將接收到的直流電輸出到所述傳輸介質；本端管理單元，其與所述本端供電單元以及所述控制單元直接或者間接連接，用于從所述控制單元接收控制信號，并且根據該控制信號調整各個所述本端供電單元輸出的直流功率。優(yōu)選地，其中所述本端的所述本端供電單元還包括升壓單元，其將從所述市電輸入單元轉換的直流電或者所述蓄電池組接收的直流電升壓后輸出到所述傳輸介質。優(yōu)選地，其中所述遠端包括:供電接收單元，其與所述傳輸介質連接，從所述傳輸介質輸入直流電源；逆變器單元，其與所述供電接收單元連接，將從所述供電接收單元輸入的直流電源轉換成交流電源；功率分配器單元，其與所述供電接收單元或者所述逆變器單元連接，將所述供電接收單元輸出的直流電或者所述逆變器單元輸出的交流電分配給所述負載；功率檢測單元，其檢測所述負載的電流，并且根據檢測到的電流生成功率信號并且將該功率信號發(fā)送到所述控制單元。優(yōu)選地，其中所述遠 端的供電接收單元還包括降壓單元，其將從所述傳輸介質接收的直流電源降壓后供應給所述供電接收單元或者所述逆變器單元。優(yōu)選地，其中所述控制單元通過線纜或者無線方式分別與所述本端以及所述遠端通信。優(yōu)選地，所述傳輸介質為銅芯光纜。優(yōu)選地，所述遠程供電系統(tǒng)進一步包括監(jiān)視部分，其位于所述本端處，用于監(jiān)視所述遠程供電系統(tǒng)的功率輸出。本發(fā)明還提供了一種遠程供電方法，包括以下步驟:( I)引入市電，將市電通過交流/直流轉換器轉換成直流電；(2)測量各個負載的功率，并且根據各個負載的功率產生控制信號；(3)根據所述控制信號,在市電正常時,將轉換后的直流電供應到電力傳輸介質上，在市電故障時，將蓄電池組輸出的直流電供應到電力傳輸介質上；(4)在各個負載處從所述電力傳輸介質上接收直流電，將接收到的直流電直接經功率分配器供應到各個負載，或者將接收到的直流電經逆變器轉換成交流電后經功率分配器供應到各個負載。優(yōu)選地，其中所述第(3)步驟還包括將直流電升壓后供應到電力傳輸介質上的步驟，并且所述第(4)步驟還包括從所述電力傳輸介質上接收直流電之后對其進行降壓的步驟。本發(fā)明的遠程供電系統(tǒng)和方法使用本端的UPS系統(tǒng)集中向遠端負載遠程供電，可以克服現有技術分布式UPS系統(tǒng)的上述缺點，同時還可以實現一套供電系統(tǒng)同時供應直流電和交流電。


圖1是本發(fā)明的遠程供電系統(tǒng)的示意性框圖。
圖2是本發(fā)明的遠程供電系統(tǒng)的本端的示意性框圖。圖3是本發(fā)明的遠程供電系統(tǒng)的遠端的示意性框圖。圖4是本發(fā)明的遠程供電步驟的流程圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發(fā)明的遠程供電系統(tǒng)和方法的實施例進行說明。如圖1所示，本發(fā)明的遠程供電系統(tǒng)包括本端1、至少一個遠端2、傳輸介質3、控制單元4以及至少一個負載5。本端I根據控制單元4的控制信號接入市電，并且將市電轉換成直流電輸出到傳輸介質3上。本端I還包括蓄電池組103 (見圖2)，在市電故障時，本端I根據控制單元4的控制信號將蓄電池組103的直流電輸出到傳輸介質3上，從而保證集中地向遠端不間斷供電。遠端2通過傳輸介質3接收本端I供應的直流電,并且將接收到的直流電供應給負載，對于使用交流電的負載，遠端2也可以將接收到的直流電轉換成所需的交流電供應給負載。從而實現利用一套供電系統(tǒng)既能供應直流電又能供應交流電。傳輸介質3位于本端I和遠端2之間，用于將本端I輸出的直流電傳輸到遠端2。傳輸介質可以根據所需的傳輸直流電電壓等級相應地選擇電力傳輸電纜，例如可以使用銅芯光纜?？刂茊卧?接收來自負載的功率信息，并且根據該功率信息產生控制信號，用該控制信號對本端I的供電進行控制。這樣，可以實現基于負載的功率變化來輸出電源。

本發(fā)明的遠程供電系統(tǒng)的負載5是各種需要不間斷電源供應的自動化設備，其一般使用IlOV直流電源或者220V交流電源?？蛇x地，本發(fā)明的遠程供電系統(tǒng)還可以包括監(jiān)視部分6，用于監(jiān)視遠程供電系統(tǒng)的各種控制信息，例如功率輸出下面結合圖2詳細說明本端I的配置。如圖2所示，本端I包括市電輸入單元104、蓄電池組103、至少一個本端供電單元102以及本端管理單元101。市電輸入單元104配置有交流/直流轉換器，用于接入市電并且將市電轉換成直流電。如上所述，蓄電池組103用于在市電故障時提供直流電。市電正常時，可以由市電對蓄電池組103進行充電。本端供電單元102分別于市電輸入單元104和蓄電池組103的輸出連接，接收市電輸入單兀104或者蓄電池組103輸出的直流電,并且將直流電傳輸到傳輸介質3上。本端管理單元101與本端供電單元102以及控制單元4通過線纜直接連接或者無線連接，本端管理單元101根據從控制單元4接收到的控制信號來調整各個本端供電單元102的輸出功率。通過這種根據負載功率變化有控制地供電，可以基本保持功率輸出與負載功率相匹配，進一步起到穩(wěn)定供電的作用。下面結合圖3詳細說明遠端2的配置。如圖3所示，遠端包括供電接收單元201、逆變器單元202、功率分配器單元203以及功率檢測單元205。供電接收單元201與傳輸介質3連接，接收從本端傳輸來的直流電。逆變器單元202與供電接收單元201連接，將直流電轉換成交流電(通常為220V)。功率分配器單元203分別與供電接收單元201和逆變器單元202連接，用于將供電接收單元201輸出的直流電或者逆變器單元202輸出的交流電分配給負載5。功率檢測單元205檢測負載5的電流。因為在電壓一定的情況下，由電流的變化可以反映功率的變化，所以功率檢測單元205根據檢測到的負載電流生成功率信號并且將該功率信號發(fā)送到控制單元4。

上述的遠程供電系統(tǒng)可以適用于多種電壓等級的直流傳輸，例如500V直流供電系統(tǒng)。在高壓直流傳輸的情況下，本端I的本端供電單元102還可以包括升壓單元(未示出)，用于在將直流電升壓后傳輸到傳輸介質3上。相應地，遠端2的供電接收單元201可以包括降壓單元(未示出)，用于將從傳輸介質3接收的高壓直流電降壓為例如IlOV工作直流電，也可以降壓為例如220V直流電，經逆變器單元轉換成例如常用的220V交流電供應給負載。上述實施例中的控制單元4可以通過線纜或者無線方式分別與遠端2的功率檢測單元205以及本端I的本端管理單元101連接用于傳遞信號。下面結合圖4詳細說明本發(fā)明的遠程供電方法。本發(fā)明的遠程供電方法分為以下幾個步驟:步驟S301:引入市電，將市電通過交流/直流轉換器轉換成直流電。步驟S302:測量各個負載的功率，并且根據各個負載的功率產生控制信號。步驟S303:根據該控制信號，在市電正常時，將通過交流/直流轉換器轉換后的直流電供應到電力傳輸介質上，在市電故障時，則將蓄電池組輸出的直流電供應到電力傳輸介質上。步驟S304:在各個負載處從電力傳輸介質上接收直流電，將接收到的直流電直接經功率分配器供應到各個負載，或者將接收到的直流電經逆變器轉換成交流電后經功率分配器供應到各個負載。在高壓直流供電的情況下，步驟S303中還可以包括將直流電升壓后供應到電力傳輸介質上的步驟，并且步驟S304中還可以包括從電力傳輸介質上接收直流電之后對其進行降壓的步驟。通過以上描述的遠程供電系統(tǒng)和方法，可以由本端UPS系統(tǒng)向遠端集中提供自動化設備所需的不間斷交流或者直流電，實現了集中式不間斷電源的遠程供電。以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出的是，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。
權利要求
1.一種遠程供電系統(tǒng)，包括: 本端，其在市電正常時，根據所述遠程供電系統(tǒng)的控制單元的控制信號將市電轉換成直流電并且輸出，并且所述本端包括用于在市電故障時、根據所述遠程供電系統(tǒng)的控制單元的控制信號提供直流電源的蓄電池組； 至少一個遠端，其從所述本端接收直流電，并且將接收到的直流電供應給所述遠程供電系統(tǒng)的負載或者將接收到的直流電轉換成交流電供應給所述遠程供電系統(tǒng)的負載； 傳輸介質，其位于所述本端與所述遠端之間，用于傳輸直流電； 所述控制單元，其用于接收所述遠程供電系統(tǒng)的負載的功率信息，并且根據該功率信息產生控制信號，以對所述本端的供電進行控制，以及至少一個所述負載。
2.根據權利要求1所述的遠程供電系統(tǒng)，其中所述本端還包括: 市電輸入單元，配置有交流/直流轉換器，用于接入市電并且將市電轉換成直流電；至少一個本端供電單元，其分別與所述市電輸入單元、所述蓄電池組以及所述傳輸介質連接，接收所述市電輸入單元或者所述蓄電池組輸出的直流電，并且將接收到的直流電輸出到所述傳輸介質； 本端管理單元，其與所述本端供電單元以及所述控制單元直接或者間接連接，用于從所述控制單元接收控制信號，并且根據該控制信號調整各個所述本端供電單元輸出的直流功率。
3.根據權利要求2所述的遠程供電系統(tǒng)，其中所述本端的所述本端供電單元還包括升壓單元，其將從所述市電輸入單元轉換的直流電或者所述蓄電池組接收的直流電升壓后輸出到所述傳輸介質。
4.根據權利要求1所述的遠程供電系統(tǒng)，其中所述遠端包括: 供電接收單元，其與所述傳輸介質連接，從所述傳輸介質輸入直流電源； 逆變器單元，其與所述供電接收單元連接，將從所述供電接收單元輸入的直流電源轉換成交流電源； 功率分配器單元，其與所述供電接收單元或者所述逆變器單元連接，將所述供電接收單元輸出的直流電或者所述逆變器單元輸出的交流電分配給所述負載； 功率檢測單元，其檢測所述負載的電流，并且根據檢測到的電流生成功率信號并且將該功率信號發(fā)送到所述控制單元。
5.根據權利要求4所述的遠程供電系統(tǒng)，其中所述遠端的供電接收單元還包括降壓單元，其將從所述傳輸介質接收的直流電源降壓后供應給所述供電接收單元或者所述逆變器單元。
6.根據權利要求1所述的遠程供電系統(tǒng)，其中所述控制單元通過線纜或者無線方式分別與所述本端以及所述遠端通信。
7.根據權利要求1所述的遠程供電系統(tǒng)，所述傳輸介質為銅芯光纜。
8.根據權利要求1所述的遠程供電系統(tǒng)，進一步包括監(jiān)視部分，其位于所述本端處，用于監(jiān)視所述遠程供電系統(tǒng)的功率輸出。
9.一種遠程供電方法，包括以下步驟: (I)引入市電，將市電通過交流/直流轉換器轉換成直流電；(2)測量各個負載的功率，并且根據各個負載的功率產生控制信號； (3)根據所述控制信號，在市電正常時，將轉換后的直流電供應到電力傳輸介質上，在市電故障時，將蓄電池組輸出的直流電供應到電力傳輸介質上； (4)在各個負載處從所述電力傳輸介質上接收直流電，將接收到的直流電直接經功率分配器供應到各個負載，或者將接收到的直流電經逆變器轉換成交流電后經功率分配器供應到各個負載。
10.根據權利要求9所述的遠程供電方 法，其中所述第(3)步驟還包括將直流電升壓后供應到電力傳輸介質上的步驟，并且所述第(4)步驟還包括從所述電力傳輸介質上接收直流電之后對其進行降壓的步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種遠程供電系統(tǒng)和方法。遠程供電系統(tǒng)包括本端，其在市電正常時，根據遠程供電系統(tǒng)的控制單元的控制信號將市電轉換成直流電并且輸出，并且本端包括用于在市電故障時、根據遠程供電系統(tǒng)的控制單元的控制信號提供直流電源的蓄電池組；至少一個遠端，其從本端接收直流電，并且將接收到的直流電供應給遠程供電系統(tǒng)的負載或者將接收到的直流電轉換成交流電供應給遠程供電系統(tǒng)的負載；傳輸介質，其位于本端與遠端之間，用于傳輸直流電；控制單元，其用于接收遠程供電系統(tǒng)的負載的功率信息，并且根據該功率信息產生控制信號，以對本端的供電進行控制，以及至少一個負載。其能夠實現對分布的自動化設備進行集中式不間斷電源的遠程供電。
文檔編號H02J13/00GK103248128SQ201310204440
公開日2013年8月14日 申請日期2013年5月28日 優(yōu)先權日2013年5月28日
發(fā)明者王瑋, 馬冰洋, 薛娜, 張兆廣, 呂銘剛, 張征, 孫鑠, 馬淑華, 吳迪 申請人:國家電網公司, 冀北電力有限公司廊坊供電公司