应用于高速公路直流远供电源交流局端机供电系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及通信和电力传输技术领域，尤其涉及一种应用于高速公路直流远供电源交流局端机供电系统及方法。
【背景技术】
[0002]近十几年以来，随着我国高速公路建设的迅速发展，我国高速公路里程已经成为世界第一，达10万公里以上。目前对于高速公路上用电设备(主要包括:摄像头、LED路灯、LED情报板、补光灯、光端机等)的供电方式呈带状式供电，供电距离远，负荷小而分散，很难取得交流市电供电。其变电站一般设置在管理中心、收费站、服务区或养护工区内，供电距离有限，远距离供电能力极差。目前传统的交流供电方式大多采用10千伏或380伏的交流方式供电。对于距离变压器较近距离的用电设备供电还是可以的。但对于距离变电站较远如4一30公里内的用电设备进行供电，就很难或者无法实现。
[0003]另外，无论是交流供电采用高压供电还是低压供电都存在以下缺点:首先，都需要大量使用高低压电缆，因此随着原材料的涨价工程造价很高；其二，由于高速公路地域空旷，距离较长的供电线路很容易遭受雷击和供电线路传输损耗很大;其三，高速公路地处野夕卜，高低压电缆在高速公路外侧两边，很容易被盗，为此还需要安装电缆防盗系统等等。
[0004]而太阳能光伏和风力发电供电，又因其受环境天气影响太大、不稳定不可靠、运维费用很高、造价比较高、供电能力有限、每到三、四年就得换掉电池组费用很高电池还造成环境污染等原因，尽管已经在很多高速公路上应用了几年，但实践证明是一种不可靠、不稳定和不稳妥不可取的方案。
[0005]因此，由于传统的供电方式传输损耗大，建设造价高，运维费用高，传输距离有限，安全性差，电缆容易被盗等原因，导致高速公路上的摄像头无法供电；LED路灯等照明备因没有可靠的供电电源而使高速公路无法“亮”起来，道路事故频发，带来交通安全隐患和经济损失。只能以变电站为中心，向周围辐射有限距离;对于离变压器较远距离以外的路段，则无法实现供电。因此，也就无法实现高速公路的全程视频监控及让高速公路亮起来的照明工程，造成很大的安全隐患和重大经济损失。无法实现高速公路的自动化、智能化和信息化。
[0006]直流远供电源系统在通信行业早已得到普及应用。40多年前，我军长途同轴电缆主干线的无人增音机，就是采用直流远程供电电源;近十几年以来，直流远供电源系统在通信行业得到了大力普及应用。传统的直流远供电源方案是:局端机将通信专业机房的DC48V直流电源进行DC/DC升压变换输出DC220-380V的直流高压经线路传输到远端机，经远端机的开关电源电路进行DC/DC降压变换成通信设备所需要的DC48V电源，实现点对点的远程供电。该方式的特点是:
[0007]第一，局端机是一个DC/DC的升压变换过程，即将通讯专业机房里的DC48V升压到DC220-380V输出；
[0008]第二，远端机是一个DC/DC降压变换过程，即将线路传输过来的DC220-380V的直流高压进行降压变换成DC48V，供给通信设备使用；
[0009]第三，适用领域和条件局限性:在通讯行业只能将通讯专业机房电池DC48V低压变换成直流高压DC220-380V经过传输线路送往负载。
[0010]上述特点使得现有的直流远供电源存在如下缺陷:
[0011]1、由于直流远供电源局端机只能将通信专业机房电池组或开关电源的DC48V变换成直流高压，只能在通信专业机房里、具有直流电池或开关电源DC48V的场所才可以使用；而这种专业机房的资源是有限的，DC48V电池电源也是有限的，不能随时随地任意取用方便的交流电，使用条件和环境受到严格限制。
[0012]其他行业诸如高速公路视频监控系统和路灯照明系统、城市智能交通和路灯照明系统因没有专门提供DC48V的专业机房电池而无法使用这种稳定可靠、建设费用低廉、运维费用很低、传输损耗小的高效节能技术产品。
[0013]2、只能进行“一点对一点”的直流远供，即一个直流远供局端机只拖动一台远端机;无法实现一个局端机拖动多台远端机从而为多个负载供电的情况。
[0014]3、只能输出DC220-380V的直流高压，不能输出DC400V、特别是不能输出DC800V的直流高压。而DC800V的高压传输损耗要比DC380V的减少50%、线路建设造价也降低40-50%，不能体现节能作用。
【发明内容】
[0015]本发明的目的就是为了解决上述难题，提供了一种应用于高速公路直流远供电源交流局端机供电系统及方法，将直流远供电源系统应用于设定区域内的用电负荷供电，采用交流局端机，将任意供电点的交流工频AC220V/AC380V/50HZ或交流中频AC230V/AC400V/400Hz，经过整流、升压后，变换为DC400V/DC800V的直流高压，经过传输线路对沿线多个远端机供电，克服了现有直流远程供电系统取(用)电要受专业机房资源限制的缺点。
[0016]为实现上述目的，本发明的具体方案如下:
[0017]—种应用于高速公路直流远供电源交流局端机供电系统，包括:
[0018]将高速公路所需供电区域按照设定距离划分为若干供电单元;在每一个供电单元内设置至少一台交流局端机，所述交流局端机设置在任意具有交流工频或中频电压源的位置处;所述交流局端机包括具有交流输入端和直流输出端的电压转换模块，所述交流输入端连接交流工频或中频电压源;所述直流输出端输出至少一种直流电压；
[0019]以交流局端机为起点，通过输电线缆将布置在供电单元内每一个所需供电的负载位置处的远端机依次连接;所述远端机将接收到的直流电压转换成负载需要的电压为负载供电；
[0020]在每一个远端机的输入端分别设置供电控制器;所述供电控制器将输入的电压分成两路，其中一路输出与本级远端机连接，另一路与下一级远端机的供电控制器连接。
[0021]进一步地，所述交流局端机具有至少两个直流输出端，所述直流输出端分成至少两路，分别通过供电控制器与供电单元内相应的远端机连接。
[0022]进一步地，所述交流局端机的供电范围覆盖整个供电单元内的所有负载。
[0023]进一步地，在所述交流局端机的输入端设置防雷滤波模块，滤除交流输入中的谐波，并将雷电冲击、浪涌电流泄入大地。
[0024]进一步地，在所述供电控制器与本级负载的连接处设置故障隔离装置。
[0025]进一步地，所述交流局端机安装在室内或者在室外的电杆上抱杆安装。
[0026]进一步地，所述供电区域包括但不限于高速公路、城市道路、立交桥、隧道、涵洞、匝道、陡坡、弯道或者桥梁;所述负载包括但不限于视频监控设备或者照明设备。
[0027]进一步地，所述交流局端机和远端机上均设有通讯接口RS232/485，在具备通信线路传输时，通过所述通讯接口与上位机通讯，实现对所述交流局端机、远端机的实时远程监控。
[0028]—种应用于高速公路直流远供电源交流局端机供电系统的方法，包括:
[0029]根据交流局端机的输出功率，将高速公路所述供电区域按照设定距离划分为若干个供电单元；
[0030]在每一个供电单元内的任一具有交流供电电源的位置处设置交流局端机，以交流局端机为中