CN103475105A - 智能综合配电柜 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种应用于配电系统的智能监控式综合配电柜。一种智能综合配电柜，将计量电流互感器、配电设备工况在线检测终端、智能无功补偿电容器、磁保持无压接触器按照规定的低压电器安装接线规范，安装在金属外壳控制箱内，和所述配电设备工况在线检测终端配套设有无线通讯模块，所述配电设备工况在线检测终端包括电能计量模块、单片机模块、电参数采集模块、谐波信号检测模块；所述配电柜通过无线模块和光纤模块与移动通信基站和前置端计算机连接，完成电力参数数据、预警信息、监控指令的上传和接收。克服了传统配电系统运行损耗高、自动化程度低、供电不可靠、供电质量差等运行中存在的问题，为配电系统实现智能化监控管理打下了良好的基础。

Description

智能综合配电柜

技术领域

本发明涉及一种配电柜，具体的说，涉及了一种应用于配电系统的智能监控式综合配电柜。

背景技术

目前，在我国广大的配电系统网络中，由于配电设备多采用传统的配电设备，设备技术落后，损坏率高，直接影响到配变台区的正常运行。

目前的配电柜在实际运行过程中存在着如下问题：

1，自动化程度低。缺乏监控、管理后台和相应的通讯设备。抄表、电力参数检测、控制等完全依靠人工，效率低，效益差；

2，供电不可靠。传统的低压配电柜，没有故障在线检测预警和远程监控功能。往往是发生了电力故障后，再派人去现场查找而后进行排除。劳工费时，影响正常供电。

3，供电质量差。（1）电压合格率低。亦因传统的低压配电柜缺少自动在线检测功能，当配电网电压过低时，输出电压随之降低。电压降低至（额定电压的10﹪）时，电流相应增大，烧毁用电设备电动机，引起线损增大；配电网电压过高时，输出电压随之升高。电压过高（超出额定电压的10﹪）时，配变铁芯磁通密度增加，变压器损耗增大，引起谐振，产生谐泼，影响用电设备，如：白炽灯及家用电器等的正常使用，严重时可造成用电设备烧毁。（2）三相有功不平衡。配变台区低压三相负荷不平衡普遍存在，不平衡电流会降低变压器出力，（3）无功补偿效果差。通常采用的无功补偿装置，仅检测线电压和一相电流，以功率因数为投切依据，容易造成单相的过补偿和欠补偿，轻载时会出现投切振荡，加剧了电压不稳定状况，损坏投切开关和其它用电设备；分级少，不宜细致分组。如200KVA变压器常规按60Kvar补偿容量分3级配置，单只电容容量为20Kvar，对于20Kvar以下的无功负荷无法补偿，仅此一项变压器20年寿命期内多损耗31.5万度电能。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，设计出一种智能综合配电柜，用于配电变压器台区，实施智能化用电监控与管理。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种智能综合配电柜，将计量电流互感器、配电设备工况在线检测终端、智能无功补偿电容器、磁保持无压接触器按照规定的低压电器安装接线规范，相互连接后安装在金属外壳控制箱内，和所述配电设备工况在线检测终端配套设有无线通讯模块，所述配电设备工况在线检测终端包括电能计量模块、单片机模块、电参数采集模块、谐波信号检测模块，配电变压器低压电源分别与所述计量电流互感器、智能无功补偿电容器、配电设备工况在线检测终端、低压磁保持无压接触器连接，构成智能综合配电柜；

所述配电设备工况在线检测终端通过通讯接口与所述智能无功补偿电容器连接，以读取智能无功补偿电容器的工作状况信息，并上传监控信息；

所述配电设备工况在线检测终端控制信号输出端与所述磁保持无压接触器分合闸线圈，按分闸-分闸、共用-共用、合闸-合闸依次连接，磁保持无压接触器按照配电设备工况在线检测终端发出的控制指令，执行电源分合闸通电、断电或发出在线检测故障信号预警；

将三相四线电源线同时连接于所述配电设备工况在线检测终端和所述智能无功补偿装置的工作电源输入端，以提供辅助工作电源；

所述配电柜通过和配电设备工况在线检测终端的无线模块和光纤模块与移动通信基站和安装有后台操作软件的前置端计算机连接，完成电力参数数据、预警信息、监控指令的上传和接收的通讯传输任务。

所述的智能综合配电柜，将配电变压器低压电源的低压侧三根相线，首先分别通过三只计量电流互感器，而后连接于三相磁保持无压接触器的进线端，三相磁保持无压接触器的出线端至输出负载；三只计量电流互感器的二次侧分别连接于配电设备工况在线检测终端的电能计量模块输入端，构成计量电路。

所述的智能综合配电柜，配电设备检测预警终端包括有变压器温度信号传感器、漏电信号检测电路、谐波信号采集电路、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关状态检测电路、避雷器泄漏检测传感器以及单片机系统电路；所述变压器温度信号传感器、漏电信号检测电路、开关状态检测电路、避雷器泄漏检测传感器输出信号分别接入所述单片机系统电路；所述谐波信号采集电路通过谐波检测分析单元电路接入所述单片机系统电路；所述电压信号采集电路、电流信号采集电路通过电参数检测分析单元电路接入所述单片机系统电路；所述单片机系统电路的输出端连接有输出控制端口电路，单片机系统电路通过所述输出控制端口电路输出控制10KV断路开关或400V断路器或交流接触器通断指令；所述单片机系统电路通过通讯端口连接无线发射接收通信模块。

发明的有益积极效果：

1、本发明智能综合配电柜，是利用高效节能技术、计算机技术与无线移动通信技术开发的一种智能综合配电柜。该智能综合配电柜，适用于配电系统用电环境，完成配变台区的智能检测监控。克服了配电系统，运行损耗高、自动化程度低、供电不可靠、供电质量差等运行中存在的问题。为智能电网的建设，提供了一种智能化末端配电设备,亦为配电系统实现智能化监控管理打下了良好的基础。集配电变压器低压电源、配电设备工况在线检测预警终端、智能无功补偿装置、计量装置、无压接触器、无线模块或光纤模块、安装有后台主站软件的前置端计算机、公用通讯基站前述各种设备的全部或部分为一体，用于配电变压器台区，能够实施配电系统智能化用电监控与管理。

2、本发明智能综合配电柜，功能完善，可完成电能计量（远程抄表）、电能质量监测（电压、谐波）、配变工况（有功、无功、负荷、外温度）监控、无功补偿（改善电压、功率因数）下发控制指令、信息上传预警任务。柜内配置配电设备工况在线检测终端，集内置有电能计量模块、单片机模块、电参数采集模块、谐波信号检测模块、无线模块（GPRS）、光纤模块（SFP）为一体的配电设备工况在线检测终端。能够直接读取电能电量、智能无功补偿电容器工作状况、发出监控指令、无线网络上传或光纤上传信息的配电设备工况在线检测终端。 

3、本发明将所述计量电流互感器、配电设备工况在线检测终端、智能无功补偿电容器、磁保持无压接触器，按照规定的低压电器安装接线规范，进行安装接线相互连接后，安装在金属外壳控制箱内，并整合为一体，构成智能综合配电柜；其中智能无功补偿装置，是采用计算机技术、自愈式低压电容器、RS485通讯接口为主体的组合式智能电容器。具有过零投切功能，即：电压过零合闸和电流过零分闸。开关通断时响应速度快，不产生涌流，触点不容易烧结，显著提高了电容器及投切开关的使用寿命；三相共补、三相分补、混合补偿等组网方式，以达到控制三相平衡、精确控制功率因数、避免系统出现过补、欠补和三相不平衡等问题。实际运行中，解决了三相有功不平衡问题，提高了低压电网的供电质量。

附图说明

图1是本发明智能综合配电柜构成及工作原理方框图；

图2是本发明智能综合配电柜连接安装示意图；

图3是本发明配电柜配电设备工况在线检测终端结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

参见图1，本发明智能综合配电柜102，是将计量电流互感器103、配电设备工况在线检测终端105、智能无功补偿电容器104、磁保持无压接触器108按照规定的低压电器安装接线规范，相互连接后安装在金属外壳控制箱内，而且，其中和所述配电设备工况在线检测终端105配套连接设有无线通讯模块，所述配电设备工况在线检测终端105包括电能计量模块、单片机模块、电参数采集模块、谐波信号检测模块，配电变压器低压电源101分别与所述计量电流互感器、智能无功补偿电容器、配电设备工况在线检测终端、低压磁保持接触器连接，构成智能综合配电柜；

所述配电设备工况在线检测终端105通过通讯接口与所述智能无功补偿电容器连接，以读取智能无功补偿电容器的工作状况信息，并予以监控上传信息；

所述配电设备工况在线检测终端控制信号输出端与所述磁保持无压接触器分合闸线圈，按分闸-分闸、共用-共用、合闸-合闸依次连接，磁保持无压接触器按照配电设备工况在线检测终端发出的控制指令，执行电源分合闸通电、断电或发出在线检测故障信号预警；

配电变压器三相四线电源线同时连接于所述配电设备工况在线检测终端和所述智能无功补偿装置的工作电源输入端，以提供辅助工作电源；

所述配电柜通过与配电设备工况在线检测终端相连接的无线模块106和光纤模块107与移动通信基站109和安装有后台操作软件的前置端计算机110连接，共同完成电力参数数据、预警信息、监控指令的上传和接收的通讯传输任务。

实施例2

参见图1，图2。本实施例所述的智能综合配电柜，含有计量电路：将配电变压器低压侧三根相线，首先分别通过三只计量电流互感器，而后连接于三相磁保持无压接触器的进线端，三相磁保持无压接触器的出线端至输出负载；三只计量电流互感器的二次侧分别连接于配电设备工况在线检测终端的电能计量模块输入端，构成计量电路。

所述的智能综合配电柜，配电设备检测预警终端包括有变压器温度信号传感器、漏电信号检测电路、谐波信号采集电路、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关状态检测电路、避雷器泄漏检测传感器以及单片机系统电路。参见图3，所述变压器温度信号传感器、漏电信号检测电路、开关状态检测电路、避雷器泄漏检测传感器输出信号分别接入所述单片机系统电路；所述谐波信号采集电路通过谐波检测分析单元电路接入所述单片机系统电路；所述电压信号采集电路、电流信号采集电路通过电参数检测分析单元电路接入所述单片机系统电路；所述单片机系统电路的输出端连接有输出控制端口电路，单片机系统电路通过所述输出控制端口电路输出控制10KV断路开关或400V断路器或交流接触器通断指令；所述单片机系统电路通过通讯端口连接无线发射接收通信模块。

实施例3

参见图1、图2、图3，其中，配电变压器低压电源101分别与所述计量电流互感器103、智能无功补偿电容104、配电设备工况在线检测终端105、磁保持无压接触器108连接，按照规定的低压电器安装接线规范，相互连接后安装在金属外壳控制箱内，并整合为一体，构成智能综合配电柜。

如图2所示，将配电变压器低压侧三根相线，首先分别通过三只计量电流互感器，而后连接于三相无压接触器的进线端214，三相无压接触器的出线端215接至输出负载；三只计量电流互感器的二次侧分别连接于配电设备工况在线检测终端的电能计量模块输入端，构成计量电路；

将三相四线电源线同时连接于所述配电设备工况在线检测终端和智能无功补偿电容器的工作电源输入端210，以提供辅助工作电源；所述配电设备工况在线检测终端RS485通讯接口与所述智能无功补偿装置的RS485接口分别按A-A、B-B连接，以读取智能无功补偿电容器的工作状况信息，并予以监控上传信息；

所述配电设备工况在线检测终端控制信号输出端211与所述无压接触器分合闸线圈212，按分闸-分闸、共用-共用、合闸-合闸依次连接，按照配电设备工况在线检测终端发出的控制指令，执行电源分合闸通电、断电或发出在线检测故障信号预警；

配电设备工况在线检测终端与移动通信基站通过GPRS无线网络与安装有后台操作软件的前置端计算机无线连接，完成电力参数数据、预警信息、监控指令的上传和接收的通讯传输任务。所述供电所前置端计算机是安装有后台主站操作软件的普通电脑。后台主站操作软件是符合国家电网公司企业标准的后台主站操作软件。移动通信基站提供网络通讯服务。

所述配电设备工况在线检测终端是集电能计量模块、单片机模块、电参数采集模块、谐波信号检测模块、无线模块（GPRS）、光纤模块（SFP）为一体的配电设备工况在线检测终端。能够直接读取电能电量、智能无功补偿电容器工作状况、发出监控指令、无线网络上传或光纤上传信息的配电设备工况在线检测终端。该智能综合配电柜，功能完善。可完成电能计量（远程抄表）、电能质量监测（电压、谐波）、配变工况（有功、无功、负荷、外温度）监控、无功补偿（改善电压、功率因数）下发控制指令、信息上传预警任务。

所述智能无功补偿电容器，是采用计算机技术、自愈式低压电容器、RS485通讯接口为主体的组合式智能电容器。具有过零投切功能，即：电压过零合闸和电流过零分闸。开关通断时响应速度快，不产生涌流，触点不容易烧结，显著提高了电容器及投切开关的使用寿命；三相共补、三相分补、混合补偿等组网方式，以达到控制三相平衡、精确控制功率因数、避免系统出现过补、欠补和三相不平衡等问题。实际运行中，解决了三相有功不平衡问题，能够提高低压电网的供电质量。

Claims (3)

1.一种智能综合配电柜，将计量电流互感器、配电设备工况在线检测终端、智能无功补偿电容器、磁保持无压接触器按照规定的低压电器安装接线规范，相互连接后安装在金属外壳控制箱内，其特征是：和所述配电设备工况在线检测终端配套设有无线通讯模块，所述配电设备工况在线检测终端包括电能计量模块、单片机模块、电参数采集模块、谐波信号检测模块，配电变压器低压电源分别与所述计量电流互感器、智能无功补偿电容器、配电设备工况在线检测终端、低压磁保持无压接触器连接，构成智能综合配电柜；

所述配电设备工况在线检测终端通过通讯接口与所述智能无功补偿电容器连接，以读取智能无功补偿电容器的工作状况信息，并上传监控信息；

所述配电设备工况在线检测终端控制信号输出端与所述磁保持无压接触器分合闸线圈，按分闸-分闸、共用-共用、合闸-合闸依次连接，磁保持无压接触器按照配电设备工况在线检测终端发出的控制指令，执行电源分合闸通电、断电或发出在线检测故障信号预警；

将三相四线电源线同时连接于所述配电设备工况在线检测终端和所述智能无功补偿装置的工作电源输入端，以提供辅助工作电源；

所述配电柜通过和配电设备工况在线检测终端的无线模块和光纤模块与移动通信基站和安装有后台操作软件的前置端计算机连接，完成电力参数数据、预警信息、监控指令的上传和接收的通讯传输任务。

2.根据权利要求1所述的智能综合配电柜，其特征在于：将配电变压器低压电源的低压侧三根相线，首先分别通过三只计量电流互感器，而后连接于三相磁保持无压接触器的进线端，三相磁保持无压接触器的出线端至输出负载；三只计量电流互感器的二次侧分别连接于配电设备工况在线检测终端的电能计量模块输入端，构成计量电路。

3.根据权利要求1或2所述的智能综合配电柜，其特征在于：所述配电设备检测预警终端包括有变压器温度信号传感器、漏电信号检测电路、谐波信号采集电路、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关状态检测电路、避雷器泄漏检测传感器以及单片机系统电路；

所述变压器温度信号传感器、漏电信号检测电路、开关状态检测电路、避雷器泄漏检测传感器输出信号分别接入所述单片机系统电路；

所述谐波信号采集电路通过谐波检测分析单元电路接入所述单片机系统电路；

所述电压信号采集电路、电流信号采集电路通过电参数检测分析单元电路接入所述单片机系统电路； 

所述单片机系统电路的输出端连接有输出控制端口电路，单片机系统电路通过所述输出控制端口电路输出控制10KV断路开关或400V断路器或交流接触器通断指令；

所述单片机系统电路通过通讯端口连接无线发射接收通信模块。

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