一种用于公路隧道机电设备的直流供电系统的制作方法

1.本实用新型涉及公路隧道机电设备供电技术领域，具体涉及一种用于公路隧道机电设备的直流供电系统。


背景技术：

2.近年来，随着直流供电技术的不断发展，越来越多的设备开始采用直流供电的方式。直流供电方式通过将地面上的交流电整流成直流输出，然后在设备端只需要设置一个dc/dc转换就可以实现供电。直流供电具有电网稳定干净、系统损耗小、抗干扰能力强、安全性更高等优点。
3.申请号为202023171293.x的中国实用新型公开了一种隧道全直流供电系统，其包括：用于将交流电转换成高压直流电的交流配电柜，分别向风机、水泵、隧道基本照明灯具、隧道加强照明灯具、隧道应急照明灯具和监控设备供电的多个直流子系统，各所述直流子系统分别连接于所述交流配电柜，其中的向电机类负载供电的直流子系统包括用于将高压直流电变频后提供给电机类负载的直流变频装置，其中的向隧道应急照明灯具和监控设备供电的直流子系统包括储能型直流供电柜。
4.申请号为202110228391.2中国发明专利申请公开了一种直流供电柜，包括机柜和安装于机柜中的ac-dc转换器、交流输入空开、直流输出空开以及电流监测控制单元；ac-dc转换器通过交流输入空开连接外部交流电源，其直流输出端连接直流输出空开；ac-dc转换器的直流输出端连接正极线路、负极线路以及中性点线路，所述中性点线路接地；电流监测控制单元安装于ac-dc转换器的直流输出端与直流输出空开之间；电流监测控制单元包括控制器、电流传感器和连接于ac-dc转换器直流输出线路上的断路器；电流传感器采集ac-dc转换器直流输出端的电流以及漏电流，传输至控制器，控制器根据接收到的信号控制断路器的开断切换。
5.上述专利申请均可以对机电设备进行直流供电，但是其功能依然不够完善，对于具有高供电可靠性要求的隧道内的机电设备来说，其可靠性需要进一步提高。


技术实现要素：

6.为解决以上技术问题中的至少一个，本实用新型提供了一种用于公路隧道机电设备的直流供电系统。
7.一种用于公路隧道机电设备的直流供电系统，包括直流供电柜，在所述直流供电柜内设置有至少一路直流输出，每一路直流输出都包括依次连接的三相交流输入端子、第一交流输入空开、ac/dc电源单元、直流输出空开和直流输出端子，每一路直流输出，在所述ac/dc电源单元的正极输出连接线上、位于所述ac/dc电源单元与所述直流输出空开之间设置有串联连接的第一直流接触器和霍尔元件；在所述ac/dc电源单元的负极输出连接线上、在所述直流输出空开与所述直流输出端子之间设置有并联连接的电阻与第二直流接触器。
8.优选的是，每一路直流输出还包括直流防雷接地铜排，所述直流防雷接地铜排设
置于并联连接的电阻与第二直流接触器和所述直流输出端子之间。
9.上述任一方案优选的是，所述三相交流输入端子包括a相接线端子、b相接线端子、c相接线端子和中性线接线端子。
10.上述任一方案优选的是，每一路直流输出还设置有一路交流旁路，所述交流旁路的两条导线分别由所述三相交流输入端子的任一相接线端子和中性线接线端子引出，依次连接第二交流输入空开和交流接触器后分别连接至紧靠所述防雷接地铜排且位于所述防雷接地铜排前的ac/dc电源单元的正极输出连接线和ac/dc电源单元的负极输出连接线。
11.上述任一方案优选的是，由所述三相交流输入端子的另外两相接线端子中的一个和中性线接线端子引出一对连接线连接第三交流输入空开后与一d级防雷板连接。
12.上述任一方案优选的是，所述d级防雷板通过接地铜排接地。
13.上述任一方案优选的是，所述直流供电柜还包括主从48v辅助电源，所述主从48v辅助电源均与所述d级防雷板连接。
14.上述任一方案优选的是，所述主从48v辅助电源还与直流供电柜内照明、门禁连接。
15.上述任一方案优选的是，所述直流供电柜还包括背板，所述背板与所述主从48v辅助电源连接。
16.上述任一方案优选的是，所述ac/dc电源单元、所述交流接触器、所述第一直流接触器、所述霍尔元件均与所述背板连接。
17.上述任一方案优选的是，所述第二直流接触器，所述防雷接地铜排均与输出电压侦测板连接，所述输出电压侦测板还与所述背板连接。
18.上述任一方案优选的是，所述背板还与蜂鸣器、至少一个风扇连接。
19.上述任一方案优选的是，所述背板上设置有可以热插拔的、用于连接外部通讯单元、监控单元、系统驱动单元以及外部接口单元的接口。
20.上述任一方案优选的是，所述背板通过所述外部通讯单元连接人机界面。
21.上述任一方案优选的是，所述直流供电柜设置有2路或4路或8路或12路直流输出。
22.上述任一方案优选的是，所述直流供电系统包括至少一个所述直流供电柜，通过所述直流供电柜经每一负载端设置的dc/dc转换器后为隧道内的led灯、直流风机、监控设备(包括洞口可变信号灯、立柱式可变情报板、车辆检测器、遥控摄像机、车道指示器、洞内可变情报板、紧急电话、固定摄像机中的至少一种)以及标志灯和诱导灯供电。
23.上述任一方案优选的是，每一所述直流供电柜仅为led灯、直流风机、监控设备以及标志灯和诱导灯中的一种设备供电。
24.本实用新型的用于公路隧道机电设备的直流供电系统具有以下有益效果：
25.1、设置有交流旁路备份，当ac/dc电源单元故障时，可以投入交流接触器，进而为隧道内的机电设备提供交流电，且直流输出与交流旁路互锁，不会发生同时投入的情况，系统可靠性更高；
26.2、通过设置并联连接的电阻和第二直流接触器可以有效抑制上电冲击电流对供电系统的影响，使得供电系统更稳定；
27.3、背板设置可以热插拔的各类接口，可以根据需要连接相应的辅助单元，功能可扩展性好、可以适用于不同的场景，为管理方全面连接供电系统的状态提供支撑；
28.4、交流侧和直流侧均设置有防雷元件，安全性更高；
29.5、设置主从式辅助电源，进一步提供系统可靠性。
附图说明
30.图1为按照本实用新型的用于公路隧道机电设备的直流供电系统的直流供电柜的一优选实施例的结构示意图。
31.图2为按照本实用新型的用于公路隧道机电设备的直流供电系统的一优选实施例的第一结构示意图。
32.图3为按照本实用新型的用于公路隧道机电设备的直流供电系统的如图2所示实施例的第二结构示意图。
33.图4为按照本实用新型的用于公路隧道机电设备的直流供电系统的如图2所示实施例的第三结构示意图。
34.图5为按照本实用新型的用于公路隧道机电设备的直流供电系统的如图2所示实施例的第四结构示意图。
具体实施方式
35.为了更好地理解本实用新型，下面结合具体实施例对本实用新型作详细说明。
36.实施例1
37.一种用于公路隧道机电设备的直流供电系统，包括直流供电柜，在所述直流供电柜内设置有至少一路直流输出。所述直流供电柜可以设置2路或4路或8路或12路直流输出，如图1所示，在本实施例中优选的是，所述直流供电柜设置有8路直流输出。以其中的第一路直流输出为例进行详细说明。
38.第一路直流输出包括依次连接的三相交流输入端子、第一交流输入空开qf1、ac/dc电源单元smr1、直流输出空开qf101和直流输出端子，在所述ac/dc电源单元smr1的正极输出连接线上、位于所述ac/dc电源单元smr1与所述直流输出空开qf101之间设置有串联连接的第一直流接触器dj1和霍尔元件hl1；在所述ac/dc电源单元smr1的负极输出连接线上、在所述直流输出空开qf101与所述直流输出端子之间设置有并联连接的电阻r1与第二直流接触器dj11。
39.第一路直流输出还包括直流防雷接地铜排ap10，所述直流防雷接地铜排ap10设置于并联连接的电阻r1与第二直流接触器dj11和所述直流输出端子之间。所述三相交流输入端子包括a相接线端子a1、b相接线端子b1、c相接线端子c1和中性线接线端子n1。
40.第一路直流输出还设置有第一路交流旁路，所述第一路交流旁路的两条导线分别由所述三相交流输入端子的任一相接线端子(如a1)和中性线接线端子n1引出，依次连接第二交流输入空开qf51和交流接触器km1后分别连接至紧靠所述防雷接地铜排ap10且位于所述防雷接地铜排ap10前的ac/dc电源单元smr1的正极输出连接线和ac/dc电源单元smr1的负极输出连接线。由所述三相交流输入端子的另外两相接线端子中的一个(如b1)和中性线接线端子n1引出一对连接线连接第三交流输入空开qf81后与一d级防雷板连接。所述d级防雷板通过接地铜排接地。
41.其他各路直流输出的设置与所述第一路直流输出一致。图1中涉及到其他各路直
流输出的部件的标号表示的部件名称可以参考第一路直流输出类推，如smr1表示第一路直流输出的ac/dc电源单元，smr2表示第二路直流输出的ac/dc电源单元，smr8表示第八路直流输出的ac/dc电源单元等。
42.在本实施例中优选的是，所述直流供电柜还包括主从48v辅助电源，所述主从48v辅助电源均与所述d级防雷板连接。所述主从48v辅助电源还与直流供电柜内照明、门禁连接。所述直流供电柜还包括背板，所述背板与所述主从48v辅助电源连接。
43.在本实施例中优选的是，针对每一路直流输出，其包括的所述ac/dc电源单元、所述交流接触器、所述第一直流接触器、所述霍尔元件均与所述背板连接。所述第二直流接触器，所述防雷接地铜排均与一输出电压侦测板连接，所述输出电压侦测板还与所述背板连接。所述背板与所述输出电压侦测板上设置有控制器，用于接收与其连接的元件发送的信号。
44.所述背板还与蜂鸣器、至少一个风扇连接。在本实施例中优选的是，所述风扇设置有3个。
45.在本实施例中优选的是，所述背板上设置有可以热插拔的、用于连接外部通讯单元ecu、监控单元csu、系统驱动单元sdu以及外部接口单元eiu的接口。所述背板通过所述外部通讯单元ecu连接人机界面hmi。
46.实施例2
47.所述直流供电系统包括至少一个所述直流供电柜，通过所述直流供电柜经每一负载端设置的dc/dc转换器后为隧道内的led灯、直流风机、监控设备(包括洞口可变信号灯、立柱式可变情报板、车辆检测器、遥控摄像机、车道指示器、洞内可变情报板、紧急电话、固定摄像机中的至少一种)以及标志灯和诱导灯供电。
48.在本实施例中优选的是，每一所述直流供电柜仅为led灯、直流风机、监控设备以及标志灯和诱导灯中的一种设备供电。
49.如图2至图5所示，所述直流供电系统包括4个直流供电柜。
50.如图2所示，4个所述直流供电柜中的一个为隧道内的led灯供电。该直流供电柜共有8路直流输出，每一路直流输出与led灯连接后形成一路照明供电回路，即共有8路照明供电回路。以照明供电回路1为例进行详细说明。直流供电柜内的第一路直流输出输出稳定的290v直流电，其直流输出端子经直流线路连接至洞内照明配电箱后连接多个led灯各自的直流电源模块，即每个led灯端的dc/dc转换器后为led灯提供所需的直流电压。其他各照明供电回路与照明供电回路1的结构相同。需要说明的是，隧道内的led灯需要具有调光的功能以适应不同光照场景，因此，在本实施例中优选的是，led灯端设置的dc/dc转换器可以调整其输出的直流电压/电流值。
51.如图3所示，4个所述直流供电柜中的第二个为隧道内的直流风机供电。该直流供电柜共有8路直流输出，每一路直流输出与一台直流风机连接后形成一路通风供电回路，即共有8路通风供电回路。以通风供电回路1为例进行详细说明。直流供电柜内的第一路直流输出输出稳定的290v直流电，其直流输出端子经直流线路连接至洞内通风配电箱后连接一台直流风机的直流电源模块，即直流风机端的dc/dc转换器后为直流风机提供所需的直流电压。其他各通风供电回路与通风供电回路1的结构相同。
52.如图4所示，4个所述直流供电柜中的第三个为隧道内的监控设备(包括洞口可变
信号灯、立柱式可变情报板、车辆检测器、遥控摄像机、车道指示器、洞内可变情报板、紧急电话、固定摄像机等)供电。该直流供电柜共有2路直流输出，每一路直流输出与多个监控设备连接后形成一路监控供电回路，即共有2路监控供电回路。以监控供电回路1为例进行详细说明。直流供电柜内的第一路直流输出输出稳定的290v直流电，其直流输出端子经直流线路连接至洞内监控配电箱后连接多个监控设备的直流电源模块，即监控设备端的dc/dc转换器后为多个监控设备提供所需的直流电压。监控供电回路2与监控供电回路1的结构相同。其中监控供电回路1为洞口可变信号灯、立柱式可变情报板、车辆检测器、遥控摄像机等监控设备提供电能，监控供电回路2为车道指示器、洞内可变情报板、紧急电话、固定摄像机等监控设备供电。
53.如图5所示，4个所述直流供电柜中的第四个为隧道内的标志灯和诱导灯供电。该直流供电柜共有4路直流输出。由于隧道内的消防、紧急电话、人通、汽通、紧急停车带、应急疏散的标志灯和诱导灯的功率介于3w～10w，功率非常小，为节省成本，在本实施例中优选的是，在一定的区域内设置一个直流集中电源模块，即dc/dc转换器将290v直流电转化为24v直流电后为该区域内的所有标志灯、诱导灯供电。每一路直流输出连接一个直流集中电源模块后连接某一区域内的所有标志灯、诱导灯构成一个供电回路。
54.当4个直流供电柜不能满足为隧道内的所有机电设备供电的时候，可以相应的增加直流供电柜的数量，或者一个直流供电柜可以同时为led灯、直流风机、监控设备以及标志灯和诱导灯中的两种及两种以上设备供电。
55.实施例3
56.当所述ac/dc电源单元故障时，相应的交流旁路投入运行，进而为隧道内的机电设备提供交流电，且直流输出与交流旁路互锁，不会发生同时投入的情况，系统可靠性更高。鉴于ac/dc电源单元故障时，交流旁路输出交流电给负载端，负载端的dc/dc转换器可以采用同时支持交直流输入的开关电源替换；或者在负载端同时设置一ac/dc转换器，在交流输入时控制所述ac/dc转换器切入，以将交流电转化为直流电为负载供电，在直流输入时控制所述dc/dc转换器切入，将高压直流电降压为低压直流电为负载供电。
57.需要说明的是，本技术的技术方案涉及的均是硬件方面的改进，并不涉及软件的改进；对于没有指明型号的各部分，可以从现有技术中的常用部件中任选，不受型号限制；对于实施例中指明型号的各部件，仅为详细说明本技术的技术方案所用，应当理解本实用新型所要保护的技术方案并不受这些型号的限制，现有技术中有很多可以替换这些部件的选择。
58.以上实施例仅用于说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员应该理解：其可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型技术方案的范围。