一种高速公路监控用风光电互补供电系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种高速公路监控用风光电互补供电系统，包括直流远程供电系统、风能发电系统、太阳能发电系统、蓄电池组、逆变器、MCU主控单元、交流切换单元和通信单元，所述直流远程供电系统包括远供发送单元、复合电缆、远供接收单元。该供电系统实现了风光互补供电系统和直流远程供电系统的智能切换，有效地降低了直流远程供电系统的线路损耗，不仅可以在适宜的气候条件下有效利用清洁环保的风能和太阳能，而且在极端恶劣的环境中能持续可靠地向监控设备供电，消除了蓄电池续航能力不足带来的安全隐患。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及风光电互补远程供电系统，尤其是一种高速公路监控用风光电互补供电系统。适用于高速公路全程监控设备诸如:高清云台摄像机、气象仪、车辆检测仪、可变情报板等。
技术介绍
高速公路各种监控设备普遍采用集中或相对集中供电，所用电源从发电厂或附近地区的高压电网引出，送至高速公路自己的变电所，经过低压变压器产生220V或380V交流电，之后通过电力电缆以交流形式向远距离监控设备供电。由于传输距离远，线路压降大，因此需要在线路上增加必要的稳压电源。为避免交流电缆对气象仪、车辆检测仪和可变情报板等设备通信电缆的干扰，采用另行挖沟铺设的形式，造成施工成本的大幅增加。目前，还可以采用直流形式向监控设备远程供电。直流远程供电系统由远程供电发送部分、远程供电接收部分和电缆传输线组成。远程供电发送部分含有AC/DC变换器，将低压变压器产生的交流电转换成直流电传输给远程供电接收部分，远程供电接收部分含有DC/AC或DC/DC变换器，所述变换器与对应监控设备相连接。不同于交流远程供电，直流供电方案既不需要添加额外的稳压电源，也不需要另行挖沟铺设电力电缆。尽管如此，直流远程供电系统仍然存在线路损耗。监控设备总功率越高，线路损耗越严重，进一步加剧电能供需矛盾。由于直流远程供电系统目前不具备远程通信能力，这将为日后设备维护和管理带来诸多不便。风光互补供电系统利用可再生、无污染的风能和太阳能向监控设备供电。该方案主要由风力发电机、太阳能电池板、蓄电池、控制器和逆变器组成。风力发电机产生的不稳定交流电，以及太阳能电池板产生的直流电，经过控制器向蓄电池充电。蓄电池的输出端通过逆变器转换后向监控设备提供交流电，也可以直接连接直流负载。尽管蓄电池可以满足监控设备夜间用电的需 要，然而由于风能和太阳能都具有随机性和间歇性，在持续恶劣的气候环境下，蓄电池续航能力不足将带来严重的安全隐患，系统可靠性将面临巨大挑战。
技术实现思路
本技术克服了现有技术的不足，提供了一种高速公路监控用风光电互补供电系统。该供电系统将风光互补供电系统与直流远程供电系统相结合，有效地降低了线路损耗，提高了系统可靠性。本技术采用以下技术方案:一种高速公路监控用风光电互补供电系统，包括直流远程供电系统、风能发电系统、太阳能发电系统、蓄电池组、逆变器、MCU主控单元、交流切换单元和通信单元，所述直流远程供电系统包括远供发送单元、复合电缆、远供接收单元，所述MCU主控单元分别与交流切换单元和通信单元双向连接，所述MCU主控单元分别与风能发电系统输入端和太阳能发电系统输入端连接，所述风能发电系统输出端和太阳能发电系统输出端分别与蓄电池组输入端连接，所述蓄电池组输出端分别与MCU主控单元和逆变器输入端连接，所述逆变器输出端与交流切换单元输入端连接，所述交流切换单元输出端与所述通信单元输入端连接，所述交流切换单元具有和外界监控设备连接的端口，所述通信单元与复合电缆双向连接，所述远供接收单元通过DC/AC变换器和交流切换单元输入端连接，所述MCU主控单元通过DC/AC变换器与复合电缆连接。进一步地，所述通信单元包括无线模块GPRS或以太网通信接口或串行通信接口。本技术的有益效果:该供电系统实现了风光互补供电系统和直流远程供电系统的智能切换，有效地降低了直流远程供电系统的线路损耗，不仅可以在适宜的气候条件下有效利用清洁环保的风能和太阳能，而且在极端恶劣的环境中能持续可靠地向监控设备供电，消除了蓄电池续航能力不足带来的安全隐患。附图说明图1是本技术的系统原理图。具体实施方式: 以下结合附图对本技术做更进一步的解释。如图1所示，一种高速公路监控用风光电互补供电系统，包括直流远程供电系统、风能发电系统、太阳能发电系统、蓄电池组、逆变器、MCU主控单元、交流切换单元和通信单元，所述直流远程供电系统包括远供发送单元、复合电缆、远供接收单元，所述MCU主控单元分别与交流切换单元和通信单元双向连接，所述MCU主控单元分别与风能发电系统输入端和太阳能发电系统输入端连接，所述风能发电系统输出端和太阳能发电系统输出端分别与蓄电池组输入端连接，所述蓄电池组输出端分别与MCU主控单元和逆变器输入端连接，所述逆变器输出端与交流切换单元输入端连接，所述交流切换单元输出端与所述通信单元输入端连接，所述交流切换单元具有和外界监控设备连接的端口，所述通信单元与复合电缆双向连接，所述远供接收单元通过DC/AC转换器和交流切换单元输入端连接，所述MCU主控单元通过DC/AC转换器与复合电缆连接。所述风能发电系统和太阳能发电系统以直流形式向蓄电池组充电。所述MCU主控单元以固定时间间隔对蓄电池组输出端电压采样分析，如果端电压高于预设安全放电电压，MCU主控单元通过交流切换单元实现自动切换，蓄电池组输出的直流电压通过逆变器后以交流形式直接为监控设备供电；如果端电压接近或低于安全放电电压，MCU主控单元会控制交流切换单元切断逆变器输出，并且开启直流远程供电系统以交流形式向监控设备供电，同时MCU主控单元将通过通信单元向监控中心发送蓄电池组过放告警信息。切换单元的实时状态保存在状态信息中，监控中心可以通过通信单元要求MCU主控单元反馈状态信息。所述监控设备包括高清云台摄像机、可变情报板、气象仪和车辆检测器。通信单元可以采用多种方式实现远程通信。在通信数据量较小且实时性要求不高的情况下，可考虑采用无线模块GPRS。还可以借助高速公路监控设备原有的通信通道(以太网线、RS485串口线等)，采用接口复用技术实现。所述MCU主控单元可以通过交流切换单元实现强制切换，具体由监控中心发送控制报文，经通信单元到达MCU主控单元，进而实现对交流通路的远程切换。同时，MCU主控单元还可以对交流切换单元输出的交流电实施隔离采样，并将采样数据通过通信单元反馈至监控中心。监控中心可以根据交流采样数据和当地近期天气情况评估风光互补系统的可靠性，在必要情况下可以远程控制MCU主控单元对风能发电系统和太阳能发电系统分别采取强制关闭和开启操作。当远程强制关闭风光互补供电系统时，告警功能一同禁用。MCU主控单元采用直流远程供电系统供电。复合电缆上的高压直流电经过DC/AC转化器转换成220V交流电，通过连接开关电源向MCU主控单元供电。远供接收单元和MCU主控单元安放在靠近监控设备的配电箱中，配电箱的防雷和防水标准应符合相关国标要求。MCU主控单元主要用于数据采集分析、远程通信以及实现风光互补供电系统和直流远程供电系统的智能切换。在风能和日照充足的情况下，采用风光互补供电，直流远供作为备用电源空载运行；在持续恶劣的气候环境下，主要采用直流远程供电，此时超级电容电量不足可能引起频繁告警，必要时可以远程关闭风光互补供电系统。MCU主控单元还可以通过远程通信向监控中心反馈交流切换单元的状态信息、超级电容安全电压告警信息以及交流输出采样信息。以上所述仅是本技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本技术·的保护范围。权利要求1.一种高速公路监控用风光电互补供电系统，其特征在于，包括直流远程供电系统、风能发电系统、太阳能发电系统、蓄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高速公路监控用风光电互补供电系统，其特征在于，包括直流远程供电系统、风能发电系统、太阳能发电系统、蓄电池组、逆变器、MCU主控单元、交流切换单元和通信单元，所述直流远程供电系统包括远供发送单元、复合电缆、远供接收单元，所述MCU主控单元分别与交流切换单元和通信单元双向连接，所述MCU主控单元分别与风能发电系统输入端和太阳能发电系统输入端连接，所述风能发电系统输出端和太阳能发电系统输出端分别与蓄电池组输入端连接，所述蓄电池组输出端分别与MCU主控单元和逆变器输入端连接，所述逆变器输出端与交流切换单元输入端连接，所述交流切换单元输出端与所述通信单元输入端连接，所述交流切换单元具有和外界监控设备连接的端口，所述通信单元与复合电缆双向连接，所述远供接收单元通过DC/AC转换器和交流切换单元输入端连接，所述MCU主控单元通过DC/AC转换器与复合电缆连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈庆宏，王斌，
申请(专利权)人：南京金晓电子信息有限公司，
类型：实用新型
国别省市：