基于物联网的高可靠过渡电源装置的设计

2023-11-27杨伟财庄丽燕

通信电源技术 2023年18期

杨伟财，庄丽燕

（泉州亿兴电力工程建设有限公司丰泽配电分公司，福建泉州 362008）

0 引言

近年来，智能电网成为电网发展过程中的研究热点之一[1]。随着智能电网建设的不断推进，过渡电源装置作为其中的关键组成部分，在保障智能电网安全运行方面扮演着重要角色。然而，随着电网覆盖范围的不断扩大，传统过渡电源装置的可靠性问题日益凸显。电网系统中，控制中心通常与电网故障点间隔较远的距离[2-5]。当需要检修故障线路或对电缆进行试验加压时，检修人员与末端监护人之间需要进行远程交流和相关操作。传统过渡电源装置一般采用单方面控制方式，如果检修人员与末端监护人出现沟通误解偏差或末端监护人未完全了解检修现场情况，那么在检修人员与设备线路之间不足安全距离的情况下会出现误动作启停电源，从而出现严重的人身安全事故。因此，如何确保安全且迅速地操作过渡电源装置，一直是困扰电网技术人员的难题。基于以上问题，文章设计了一种基于物联网技术的高可靠过渡电源装置。该装置不仅配备了精确的电源控制模块，还具备可靠的保护结构。同时，该装置支持检修人员和末端监护人员通过移动设备进行远程沟通，所交换的数据和信息会被统一处理和存储于云端服务器。这一系统的应用可以显著降低因误操作引发的人身和设备安全事故风险。

1 装置分析

1.1 结构分析

高可靠过渡电源装置的整体结构可分为外部结构和内部结构。其外部结构从上到下依次为固定支架、放置缆线的线盘、线盘上的排插面板、安装于线盘内部的控制板以及控制板下方的漏电流保护装置。其内部结构如图1 所示，包含装置各主要模块。

1.2 工作流程分析

按键启动过渡电源装置后，系统进行自检，以确认是否存在故障。当需要过渡电源装置动作开启或关闭时，检修人员会在移动端的应用程序中提交动作申请。该申请会通过4G 网络发送到服务器端。服务器端一旦接收到动作申请，就会将数据包发送给工作监护人。工作监护人可以在确认或拒绝动作申请后，将相应的输出数据包发送回服务器端。服务器端会综合检修人员和监护人的信息，将输出命令发送到过渡电源装置，进而控制继电器来执行输出电源的投切动作。这种控制方式的应用能够显著减少在电力系统传统的检修/试验过程中由于误操作过渡电源而带来的安全风险，从而提高过渡电源的安全性和可靠性。

2 关键电路设计

所设计的过渡电源装置的主要电路模块包括4G 通信模块和辅助电源模块。4G 通信模块电路如图2 所示，包括天线模组和用户识别卡（Subscriber Identity Module，SIM）模块。

图2 4G 通信模块

辅助电源模块电路如图3 所示。该模块先将220 V 交流电转变为5 V 直流电，之后又经线性稳压器将5 V 直流电转为3.8 V 直流电为主芯片供电。

图3 辅助电源电路

3 实验结果

3.1 样机设计

文章设计的过渡电源装置印刷电路板（Printed Circuit Board，PCB）实物如图4 所示。

图4 PCB 板实物

3.2 实验结果

对所设计的过渡电源装置进行蓝牙调试。蓝牙调试信息情况如图5 所示，该调试信息反映了样机的运行状态。实验波形如图6 所示。实验波形结果表明，当向装置发送电源开启指令时，电源被接通；而当向装置发送电源关闭指令时，电源被切断。由此表明，设计的正确性和合理性，进而确保了装置在远程控制下能够实现电源的快速安全投切，并保证了操作的可靠性。