一种基于电缆状态监测的UPS供电系统

摘要

本发明公开了一种基于电缆状态监测的UPS供电系统，属于电力设备监测技术领域，包括市电单元、滤波器模块、AC/DC转换器模块、电池组单元、电缆状态监测单元；所述市电源单元提供220V交流电，所述滤波器模块分别与市电单元和AC/DC转换器模块连接，所述AC/DC转换器模块将转化后的直流电存储在电池组单元，所述市电单元和电池组单元分别可为电缆状态监测单元供电，当电缆状态监测单元检测到市电源单元掉电时，主动切换电池组单元为供电电缆状态监测单元供电。本系统有效的提高电缆状态监测单元的可靠性，确保电缆状态检测系统的供电安全，进而确保电缆故障检测的准确性和有效性，提升整体系统运行的稳定性、高效率性。

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备监测技术领域，具体涉及到一种基于电缆状态监测的UPS供电系统。

背景技术

随着我国的经济的发展，电力行业作为国民经济发展重要的基础性产业，电力的发展直接关系到国民经济发展和人民生活水平的提高，电力慢慢融入了人们生活方方面面，给人们带来了前所未有的便利，但是如何保障电力电缆的稳定性，也给电力维护工作也带来了极大的挑战，电力电缆系统的稳定性与可靠性越发的重要。

当前国家正在大力推进国民经济和社会的信息化，电力市场的深化改革迫切要求电力企业进一步搞好信息化建设，目前，现有的电缆状态监测系统在工作过程中存在供电不稳定，检测源时间不同步，导致电缆状态监测系统出现故障漏报和错报等情况，这时主要由于电缆状态监测系统设备的供电不稳定导致。

半导体器件和电路技术为UPS供电技术进步和体系结构的变革提供了条件，而UPS的现状和存在的问题又促使其必须进行变革。UPS输出直流化结合交流电供电实现交直流冗余供电系统，是电力行业重要检测设备电力保障的重大变革。UPS供电系统可以有效的提高电力设备的稳定性、可靠性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于电缆状态监测的UPS供电系统，作为重要设备的交流供电备用电源，防止交流市电220V突然断电而影响正常工作，给电缆状态监测设备造成损害；消除交流市电220V中的电涌、瞬间高/低电压、电线噪声和频率偏移等“电源污染”，改善电源质量，为电缆状态监测系统提供高质量的电源输入。

为了实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于电缆状态监测的UPS供电系统，包括市电单元、滤波器单元、AC/DC转换器单元、电池组单元、电缆状态监测单元；所述市电单元可为电缆状态监测单元直接提供220V交流电，所述市电单元与滤波器单元、AC/DC转换器单元将交流电转换成稳定的直流电，将电能存储在所述电池组单元；所述电缆状态监测单元检测到市电单元掉电时，主动切换电池组单元为电缆状态监测单元供电；当电缆监测单元检测到市电单元有电时，主动断开电池组单元供电，电缆状态监测单元实现双电源交直流直接供电，两种供电模式提供可靠的不间断的电源，保证电缆监测单元可持续性工作监测现场电缆运行情况。

上述的基于电缆状态监测的UPS供电系统，其进一步特征在于：所述滤波器单元包括无源滤波模块和有源滤波模块，所述无源滤波模块利用电感L、电容C组合构成，将电感和电容串联，构成阻抗旁路；所述有源滤波模块利用二极管、电容和放大器构成APF，有源滤波模块与一个感抗值小的附加电感L

进一步地，所述滤波器单元为将无源滤波器电路和有源滤波器电路结合形成并联混合滤波，无源滤波器电路补偿谐波电流和无功功率；有源滤波器电路与附加电感L

进一步地，本设计中将交流输入配电通过滤波器进行5、7次的无源滤波再通过AC/DC模块将电压转换为直流输出为电池组单元提供稳定的供电。为抑制系统中谐波电流的产生和治理，以便降低谐波电流的影响；输入经过无源滤波模块，功率因数为PF＝0.95，总谐波失真THD≤10％；经有源滤波模块，输入电流成正弦波功率因数PF＝0.99，THD≤5％。

进一步地，所述滤波器单元的无源滤波模块串联一个附加电感La,使有源滤波器电路承受的电压基波分量只是无源滤波器电路与附加电感La串联分压后分得的电压，因此有源滤波器电路承受的基波电压会减小，降低了有源滤波器电路所需的容量。

进一步地，所述滤波器单元的有源滤波器电路与快速熔断器Fu串联，当有源滤波器电路发生故障时，快速熔断器熔断，有源滤波器电路可迅速脱离整个系统，而无源滤波电路可继续正常工作，使系统保护更加可靠。

进一步地，所述电缆状态监测单元内置整流电路，其中，第一供电回路是将市电单元220V交流电通过变压器降到40V交流电，再经过整流桥D以及LM317稳压电路得到48V直流，第二供电回路是当市电220V断电时，由电池组单元直接供48V直流电。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、滤波器单元可以有效的过滤AC/DC转换器模块对电路和系统本身造成的干扰、降低输入功率因数，抑制电路阻抗和谐波电流。

2、提高电缆状态监测的可靠性、提高运行效率，实现对电力电缆实时全天候监测，采用UPS系统实现交直流冗余供电，大幅度降低故障修复时间，提高设备监测和管理功能，减少设备的运行维护成本。

3、电缆状态监测单元通过不间断供电方式，可保证电缆状态监测单元的电感式传感器上传数据的同步性，在输电和配电的电力电缆遇到临时或者永久性故障时，在保护性供电装置的帮助下，可以有效检测永久性故障和临时性故障。

附图说明

图1为本发明实施例的基于电缆状态监测的UPS供电系统的组成框图。

图2为本发明实施例的基于电缆状态监测的UPS供电系统滤波电路。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例和附图对本发明作进一步的说明。

本实施例的基于电缆状态监测的UPS供电系统，组成框图如图1所示，所述UPS供电系统包括市电单元、滤波器单元、AC/DC转换器单元、电池组单元、电缆状态监测单元。

其中，滤波器单元、AC/DC转换器单元集成安装在电池组单元上，组成电池包，提高设备的可移动性、方便快捷安装；电缆状态监测单元直接与电池包和市电单元连接，安装在监测室，电缆状态监测单元所携带的电感式传感器分段安装在所检测的电缆线路上。

市电单元可为电缆状态监测单元直接提供220V交流电，市电单元与滤波器单元、AC/DC转换器单元将交流电转换成稳定的直流电，将电能存储在所述电池组单元；所述电缆状态监测单元检测到市电单元掉电时，主动切换电池组单元为电缆状态监测单元供电；当电缆监测单元检测到市电单元有电时，主动断开电池组单元供电，电缆状态监测单元实现双电源交直流直接供电，两种供电模式提供可靠的不间断的电源，保证电缆监测单元可持续性工作监测现场电缆运行情况；如图2所示，滤波器单元包括无源滤波模块和有源滤波模块，无源滤波器利用电感、电容组合构成，将电感和电容串联，构成阻抗旁路；所述有源滤波器利用二极管、电容和放大器构成，有源滤波器与一个感抗值小的附加电感L

所述市电单元将交流配电输入交流电通过滤波器进行5、7次的无源滤波，再通过AC/DC模块将电压转换为直流输出为电池组单元提供稳定的供电。为抑制系统中谐波电流的产生和治理，以便降低谐波电流的影响；输入经过无源滤波模块，功率因数为PF＝0.95，总谐波失真THD≤10％；经有源滤波模块，输入电流成正弦波功率因数PF＝0.99，THD≤5％，再经过AC/DC转换模块将电流稳定输出到电池组给电池组供电，充当备用电源，实现应急性与可靠性。

进一步地，当电缆状态监测单元工作时，通过不间断供电方式，可保证电缆状态监测单元的电感式传感器上传数据的同步性，在输电和配电的电力电缆遇到临时或者永久性故障时，在保护性供电装置的帮助下，可以无间断有效检测永久性故障和临时性故障。

以上的实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。本发明未涉及的技术均可通过现有的技术加以实现。