CN102208833A - 一种供电系统及其模块化配电装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种供电系统及其模块化配电装置，该模块化配电装置包括三相主路输入线路，及用于为所述三相主路输入线路提供交流电源接入的主路输入接线端子，所述配电装置还包括与所述主路输入接线端子连接的级连端子，且所述级连端子用于为相邻配电装置的三相主路输入线路提供交流电源接入。实施本发明的技术方案，通过将两相邻的配电装置的级连端子连接在一起，由于每个配电装置的级连端子都与其主路输入接线端子相连，因此，在交流电源接入任一配电装置的主路输入接线端子时，该交流电源可同时为该两个级连的配电装置供电，从而扩充了配电装置的输出支路的数量。

Description

一种供电系统及其模块化配电装置

技术领域

本发明涉及电力电子技术，更具体地说，涉及一种供电系统及其模块化配电装置。

背景技术

交流电源的配电装置用于实现计量和控制电能的分配。现有的配电装置通常由主路输入接线端子、支路开关、支路输出接线端子、支路电流检测元件、监控单元以及辅助电源组成。其主路输入大多没有考虑到配电装置的级连要求，而使得输出支路的数量扩充受到了限制。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述配电装置的输出支路的数量扩充受到限制的缺陷，提供一种能克服上述缺陷的模块化配电装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种模块化配电装置，包括三相主路输入线路，及用于为所述三相主路输入线路提供交流电源接入的主路输入接线端子，所述配电装置还包括与所述主路输入接线端子连接的级连端子，且所述级连端子用于为相邻配电装置的三相主路输入线路提供交流电源接入。

在本发明所述的模块化配电装置中，所述配电装置还包括通讯接口，本配电装置的所述通讯接口与相邻配电装置的通讯接口通过通讯总线来实现两相邻配电装置间的通讯。

在本发明所述的模块化配电装置中，所述主路输入接线端子包括五个接线端子，分别是三个主路火线接线端子、一个主路零线接线端子和一个主路地线接线端子。

在本发明所述的模块化配电装置中，当所述交流电源为三相交流电源时，三相交流电源的五个端子对应接入到所述主路输入接线端子的五个接线端子中；

当所述交流电源为单相交流电源时，所述三个火线接线端子通过铜排短接。

在本发明所述的模块化配电装置中，所述配电装置还包括：

输出接线端子，所述输出接线端子包括三的整数倍个支路输出接线端子，每个支路输出接线端子包括三个接线端子，分别是：支路火线接线端子、支路零线接线端子和支路地线接线端子，且每个支路输出接线端子中的支路零线接线端子和支路地线接线端子分别对应地与主路零线接线端子和主路地线接线端子连接；

至少一个开关模块，且每个开关模块均包括三个开关，所述三个开关中每个开关的第一端分别连接三相主路输入线路中的每一相火线，所述三个开关中每个开关的第二端连接不同支路输出接线端子中的支路火线接线端子。

在本发明所述的模块化配电装置中，每个开关模块均包括分别用于检测三个开关所在支路的电流的三个电流互感器；

所述配电装置还包括用于检测主路电压、每个开关所在支路的输出电压，并对所检测的主路电压、每个开关所在支路的输出电压和每个开关所在支路的电流进行处理，及计算每个开关所在支路的电能的检测和数据处理单元。

在本发明所述的模块化配电装置中，所述配电装置还包括用于根据所读取的本配电装置的每个开关所在支路的输出电压、电流和电能判断本配电装置状态的监控和人机界面单元，且监控和人机界面单元连接所述通讯接口。

在本发明所述的模块化配电装置中，所述监控和人机界面单元还包括USB接口。

在本发明所述的模块化配电装置中，所述配电装置还包括从三相主路输入线路上取电的辅助电源，所述辅助电源为所述检测和数据处理单元、监控和人机界面单元供电。

本发明还构造一种供电系统，包括至少两个以上所述的模块化配电装置，且两相邻配电装置的级连端子相连接。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：

首先，通过将两相邻的配电装置的级连端子连接在一起，由于每个配电装置的级连端子都与其主路输入接线端子相连，因此，在交流电源接入任一配电装置的主路输入接线端子时，该交流电源可同时为该两个级连的配电装置供电，从而扩充了配电装置的输出支路的数量。

其次，由于两相邻的配电装置的通讯接口还通过通讯总线级连在一起，因此，可通过一配电装置查询与其级连的配电装置的状态。另外，还可通过USB接口将该配电装置的状态信息下载到终端设备中。

再者，该配电装置可实现单相、三相交流电源的兼容，扩大了产品的用途，节约了用户的成本。

最后，辅助电源可从三相主路输入线路上取电，可保证只要有一相交流电源存在，就可以经过整流电路给DC/DC变换器提供足够的电能，保证DC/DC变换器正常工作，从而可以给出缺相告警。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是本发明模块化配电装置实施例一的逻辑结构图；

图2是本发明模块化配电装置中辅助电源实施例一的电路图。

具体实施方式

如图1所示，在本发明的模块化配电装置实施例一的逻辑结构图中，该配电装置包括三相主路输入线路10、主路输入接线端子20和级连端子30。其中，主路输入接线端子20用于为三相主路输入线路10提供交流电源接入，该主路输入接线端子20共包括五个接线端子，分别为三个主路火线接线端子A、B、C，一个主路零线接线端子N，一个主路地线接线端子PE，该五个接线端子分别连接主路输入线路的五条线路。级连端子30同主路输入接线端子20一样，也包括五个接线端子，且这五个接线端子与主路输入接线端子20的五个接线端子对应地连接，该级连端子30用于为相邻的配电装置的三相主路输入线路提供交流电源接入。

在需要扩充输出支路的数量时，将两相邻的配电装置级连在一起，具体为：将两相邻的配电装置的级连端子30通过功率线连接在一起，由于每个配电装置的级连端子30都与其主路输入接线端子20相连，因此，在交流电源接入任一配电装置的主路输入接线端子20时，该交流电源可同时为该两个配电装置供电，从而扩充了配电装置的输出支路的数量。

另外，在图1所示的模块化配电装置中，该配电装置还包括通讯接口90，两相邻的配电装置的通讯接口90通过通讯总线连接，可实现两相邻配电装置间的通讯。在一个优选实施例中，可设置四个通讯接口，该四个通讯接口内部在电路上是并联的，在级连的情况下，每两个配电装置之间可由一条通讯电缆连接任何一个通讯接口，从而使级连的配电装置都挂在一条通讯总线上。另外，通讯接口可以是CAN接口，也可以是RS485接口，优选RS485接口，可节省成本。

优选地，在该模块化配电装置中，所述配电装置还包括输出接线端子和至少一个开关模块。其中，输出接线端子包括三的整数倍个支路输出接线端子，每个支路输出接线端子包括三个接线端子，分别是：支路火线接线端子、支路零线接线端子和支路地线接线端子，且每个支路输出接线端子中的支路零线接线端子和支路地线接线端子分别对应地与主路零线接线端子和主路地线接线端子连接。每个开关模块均包括三个开关，且三个开关中每个开关的第一端分别连接三相主路输入线路中的每一相火线，三个开关中每个开关的第二端连接不同支路输出接线端子中的支路火线接线端子。

例如，如图1所示，该配电装置的输出接线端子50共包括18个支路输出接线端子501、502、503、…、516、517、518，且每个支路输出接线端子均包括三个接线端子，分别是：支路火线接线端子、支路零线接线端子和支路地线接线端子。在这18个支路输出接线端子501、502、503、…、516、517、518中，18个支路火线接线端子为L1、L2、L3、…、L16、L17、L18,18个支路零线接线端子为N1、N2、N3、…、N16、N17、N18,18个支路地线接线端子为PE1、PE2、PE3、…、PE16、PE17、PE18，且该配电装置共需要6个开关模块40、…、40′。下面以开关模块40为例进行说明开关模块，应理解其它五个开关模块的逻辑结构与之相似，在此不做赘述。

开关模块40包括三个开关K1、K2、K3，且开关K1的第一端连接三相主路输入线路10中的A相火线，开关K1的第二端连接支路输出接线端子501中的支路火线接线端子L1；开关K2的第一端连接三相主路输入线路10中的B相火线，开关K2的第二端连接支路输出接线端子502中的支路火线接线端子L2；开关K3的第一端连接三相主路输入线路10中的C相火线，开关K3的第二端连接支路输出接线端子503中的支路火线接线端子L3。依次类推，直到开关模块40′，开关K16的第一端连接三相主路输入线路10中的A相火线，开关K16的第二端连接支路输出接线端子516中的支路火线接线端子L16；开关K17的第一端连接三相主路输入线路10中的B相火线，开关K17的第二端连接支路输出接线端子517中的支路火线接线端子L17；开关K18的第一端连接三相主路输入线路10中的C相火线，开关K18的第二端连接支路输出接线端子518中的支路火线接线端子L18。而且，18个支路零线接线端子N1、N2、N3、…、N16、N17、N18分别与主路零线接线端子N连接，18个支路地线接线端子PE1、PE2、PE3、…、PE16、PE17、PE18分别和主路地线接线端子PE连接。

在此应当说明的是，在本发明的实施例中，规定开关K1、…、K18所在的支路分别为支路1、…、支路18。在该六个开关模块40、…、40′中，每个支路都有一个电流互感器，分别用于检测每个支路的电流，例如，电流互感器CT1检测支路1的电流，电流互感器CT2检测支路2的电流，电流互感器CT3检测支路3的电流，依次类推，电流互感器CT16检测支路16的电流，电流互感器CT17检测支路17的电流，电流互感器CT18检测支路18的电流。另外，在一个优选实施例中，包含有三个开关和三个电流互感器的开关模块可封装在一个开关盒，开关盒可以在该开关盒的三个开关断开的情况下进行热插拔。

在该实施例的模块化配电装置中，所述配电装置还包括检测和数据处理单元70及监控和人机界面单元60，其中，检测和数据处理单元50用于检测主路电压、每个支路的输出电压，并对所检测的主路电压、每个支路的输出电压和每个支路的电流进行处理，及计算每个支路的电能。在此应当说明的是，图1中虽然未示出检测和数据处理单元70与每个支路的电流互感器及三相主路输入线路相连，但本领域的技术人员应能理解检测和数据处理单元70可检测主路电压，并可对所检测的主路电压和每个支路的电流互感器所检测的支路电流进行处理。监控和人机界面单元60根用于根据所读取的本配电装置的每个支路的输出电压、每个支路的电流和每个支路的电能判断本配电装置状态，例如，故障状态、报警状态等，且监控和人机界面单元60连接通讯接口90，可通过通讯接口90将该配电装置的主路电压、每个支路的输出电压、电流、电能及该配电装置的状态传送到其它的配电装置，也可接收其它配电装置的主路电压、每个支路的输出电压、电流、电能及该配电装置的状态。例如，首先为每个配电装置都分配一地址，在需要查询其它与该配电装置级连的配电装置的状态信息时，可将当前操作的配电装置设置为主设备，其它配电装置自动为从设备，以主从通讯地址方式实现向通讯总线上各个从设备发送查询指令，从而可以查询所有挂在该总线上的其他配电装置的状态信息。另外，该监控和人机界面单元60还可包括USB接口，任何带USB接口的终端设备，如电脑、手机等，都可从该监控和人机界面单元60下载所有级连的配电装置的任一个的状态信息。

在该实施例的配电装置中，辅助电源80可从三相主路输入线路10上取电，用于为所述检测和数据处理单元70、监控和人机界面单元60供电，结合图2，这样可保证只要有一相交流电源存在，就可以经过整流电路给DC/DC变换器提供足够的电能，保证DC/DC变换器正常工作，从而可以给出缺相告警。

另外，在本发明中的配电装置中，所接入的交流电源可以是三相的，也可以是单相的，当交流电源是三相时，结合图1，直接将三相的交流电源的五个端子对应地接入到主路输入接线端子20的五个接线端子中。当交流电源是单相时，将主路输入接线端子20中的三个火线接线端子通过铜排短接，这样，该配电设备就转换成了一单相设备，实现了单相三相兼容，扩大了产品的用途，节约用户的成本。

本发明还构造一种供电系统，该供电系统包括至少两个以上所述的模块化配电装置，且两相邻配电装置的级连端子相连接。具体请参照上述实施例，在此不做赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1. 一种模块化配电装置，包括三相主路输入线路，及用于为所述三相主路输入线路提供交流电源接入的主路输入接线端子，其特征在于，所述配电装置还包括与所述主路输入接线端子连接的级连端子，且所述级连端子用于为相邻配电装置的三相主路输入线路提供交流电源接入。

2.根据权利要求1所述的模块化配电装置，其特征在于，所述配电装置还包括通讯接口，本配电装置的所述通讯接口与相邻配电装置的通讯接口通过通讯总线来实现两相邻配电装置间的通讯。

3.根据权利要求1所述的模块化配电装置，其特征在于，所述主路输入接线端子包括五个接线端子，分别是三个主路火线接线端子、一个主路零线接线端子和一个主路地线接线端子。

4.根据权利要求3所述的模块化配电装置，其特征在于，当所述交流电源为三相交流电源时，三相交流电源的五个端子对应接入到所述主路输入接线端子的五个接线端子中；

当所述交流电源为单相交流电源时，所述三个火线接线端子通过铜排短接。

5.根据权利要求3所述的模块化配电装置，其特征在于，所述配电装置还包括：

输出接线端子，所述输出接线端子包括三的整数倍个支路输出接线端子，每个支路输出接线端子包括三个接线端子，分别是：支路火线接线端子、支路零线接线端子和支路地线接线端子，且每个支路输出接线端子中的支路零线接线端子和支路地线接线端子分别对应地与主路零线接线端子和主路地线接线端子连接；

至少一个开关模块，且每个开关模块均包括三个开关，所述三个开关中每个开关的第一端分别连接三相主路输入线路中的每一相火线，所述三个开关中每个开关的第二端连接不同支路输出接线端子中的支路火线接线端子。

6.根据权利要求5所述的模块化配电装置，其特征在于，每个开关模块均包括分别用于检测三个开关所在支路的电流的三个电流互感器；

所述配电装置还包括用于检测主路电压、每个开关所在支路的输出电压，并对所检测的主路电压、每个开关所在支路的输出电压和每个开关所在支路的电流进行处理，及计算每个开关所在支路的电能的检测和数据处理单元。

7.根据权利要求6所述的模块化配电装置，其特征在于，所述配电装置还包括用于根据所读取的本配电装置的每个开关所在支路的输出电压、电流和电能判断本配电装置状态的监控和人机界面单元，且监控和人机界面单元连接所述通讯接口。

8.根据权利要求7所述的模块化配电装置，其特征在于，所述监控和人机界面单元还包括USB接口。

9.根据权利要求1所述的模块化配电装置，其特征在于，所述配电装置还包括从三相主路输入线路上取电的辅助电源，所述辅助电源为所述检测和数据处理单元、监控和人机界面单元供电。

10.一种供电系统，其特征在于，包括至少两个权利要求1-9任一项所述的模块化配电装置，且两相邻配电装置的级连端子相连接。

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