CN103501058A - 基于智能台区的能效管理系统 - Google Patents

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Abstract

基于智能台区的能效管理系统，包括系统主站、台区子表、安装于台区的智能集中控制装置、安装于用户侧的智能互动终端，所述台区子表采用带ZIGBEE传输模块的智能电表，智能集中控制器组成包括：电表集中器、互动终端集中器，台区无线通讯设备、无功补偿设备、智能通讯设备、配电变压器监测终端，SVG数字控制系统可根据系统自适应选择补偿方式，切其主电路能够自适应外部接线。本发明应用信息技术、电子技术、自动化技术建立稳定可靠的通讯网络及先进的主站后台综合管理系统。本发明提高供电台区智能化水平，实现台区运行状态的在线监测；解决农村电网长期存在的谐波治理和三相不平衡问题；降低台区损耗；调动用户积极性，促进节能降损。

Description

基于智能台区的能效管理系统
技术领域
本发明涉及一种基于智能台区的能效管理系统，属于能效管理和信息技术综合运用技术领域。
背景技术
我国农村普遍存在低压电网线损大、三相不平衡、谐波含量大、智能化程度低、电力部门与用户交互信息少的现象。这些问题至今都未得到完好解决。并且随着国内施行阶梯电价，如何在电力部门和用户之间搭建交互平台，给用户提供有效地节电方案，削峰填谷实现能源的高效利用，成为当下迫切需要解决的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是针对现有技术不足，提出一种基于智能台区的能效管理系统。
本发明为解决上述技术问题提出的技术方案是：一种基于智能台区的能效管理系统，其特征是：包括系统主站、台区子表、安装于台区的智能集中控制装置、安装于用户侧的智能互动终端，所述台区子表采用带ZIGBEE传输模块的智能电表，所述智能集中控制器组成包括：电表集中器、互动终端集中器，台区无线通讯设备、无功补偿设备、智能通讯设备、配电变压器监测终端；所述台区无线通讯设备与系统主站之间采用GPRS通讯，电表集中器与台区子表采用ZIGBEE组网通讯，互动终端集中器与智能互动终端通讯；所述台区无线通讯设备与智能通讯设备、电表集中器、互动终端集中器之间通过RS-485总线连接，所述智能通讯设备经配电变压器监测终端与无功补偿设备连接；
所述无功补偿设备采用基于DSP芯片的SVG数字控制系统；SVG数字控制系统的主电路采用四桥臂三相四线制结构；
SVG数字控制系统主电路的A、B、C相接线及调整方法如下：
接线时将任何一相作为A相，其余两项分别为B相、C相，控制回路的程序通过自动检测，设接线判断因子γ；
当A相中断时，判定因子γ=0，接着进入B相中断，若此时γ为0，则执行γ+1；接着进入C相中断，若此时γ为1，则执行γ+1；当再次进入A中断时如果γ=2，则判定当前接线为正序接线；
当A相中断时，判定因子γ=0，接着进入C相中断，若此时γ为0，则执行γ-1；接着进入B相中断，若此时γ为-1，则执行γ-1；当再次进入A中断时如果γ=-2，则判定当前接线为负序接线；
设备控制程序根据接线顺序定义PWM波的发生顺序。
本发明的进一步改进在于：
1、所述SVG数字控制系统采用瞬时无功的算法：分别提炼出三相电流的基波正序有功分量、基波正序无功分量、以及负序电流，SVG数字控制系统的ABC三桥臂对正序无功分量和负序电流加以补偿，第四桥臂对零序电流加以补偿；
SVG数字控制系统根据实际情况，自适应选择补偿方式：
1）当COSФ<COSФL且U<UL，则表示系统缺乏感性无功，此时SVG数字控制系统自动补偿感性无功电流，使电压趋于正常；若同时控制器测量到负序电流，则SVG数字控制系统同时进行无功补偿和不平衡度补偿；
2）当控制器测量到系统电压含有的谐波分量超过标准时，启动SVG数字控制系统的滤波功能，此时SVG数字控制系统进行无功补偿、不平衡度补偿、谐波综合补偿；
上述式中：Ф为控制器采集到的当前电力系统电流与电压之间的相角，U为采集到的当前电力系统电压，UL为电力系统最高限值电压；COSФL为预先设定的定值，是无功补偿后预期达到的功率因数。
2、互动终端集中器与智能互动终端采用ZIGBEE组网通讯。
3、智能集中控制装置还具有与智能通讯设备通过RS-485总线连接的智能断路器。
4、所述配电变压器监测终端与无功补偿设备通过RS-232总线连接。
本管理系统还具有如下几个特点：
A、应用研制的智能电网互动终端实现电费信息查询、分时电价、节能建议、阶梯电价起始告警等；供电信息发布、事件记录。有利于供电部门合理安排用电计划、鼓励用户安排用电方式，做到供电企业和用户双赢。
B、采用农村电网专用型的广义静止无功补偿（D-STATCOM）装置，利用全电力电子广义无功补偿装置，对低压系统进行无功-电压调节，降低电网的损耗、提高功率因数，并通过滤波和三相不平衡调节使供电质量得到提高。
C、台区智能集中控制器被称为智能农网的神经中枢，具备远方控制功能的智能断路器、配电变压器监测、保护和通信功能、无功补偿、抄表集中器，可综合实现配电台区状态监测、计量管理、负荷管理、无功补偿控制、三相不平衡治理、用电信息管理。通过智能台区综合控制终端配电变压器的负荷、居民家中用电量等实时数据将传送到统一数据采集与集中监控平台，为配电台区线损管理、经济运行分析、分布式能源监测与控制等高级应用功能提供数据支撑。本项目专用智能台区综合控制终端具有多种通信功能，短距离无线、中长距离无线，加密控制等功能。
D、通过主站实现对低压台区电压、电流、谐波、功率进行监测，并实现与用户的互动；根据监测到的大量数据对台区运行进行综合分析，为供电部门提供能量管理所需的可靠数据及决策支持。
可见，本发明应用信息技术、电子技术、自动化技术建立稳定可靠的通讯网络及先进的主站后台综合管理系统。提高供电台区智能化水平，实现台区运行状态的在线监测；解决农村电网长期存在的谐波治理和三相不平衡问题；降低台区损耗；展现智能电网用户侧友好开放、双向互动的用能模式，调动用户积极性，促进节能降损。
附图说明
下面结合附图对本发明的作进一步说明。
图1是本发明基于智能台区的能效管理系统的组成示意图。
图2是SVG三相四线制四桥臂结构示意图。
具体实施方式
本实施例的基于智能台区的能效管理系统，如图1所示，包括系统主站、台区子表、安装于台区的智能集中控制装置、安装于用户侧的智能互动终端，所述台区子表采用带ZIGBEE传输模块的智能电表，所述智能集中控制器组成包括：电表集中器、互动终端集中器，台区无线通讯设备、无功补偿设备、智能通讯设备、配电变压器监测终端（用于测控有载调控/调压变压器）；台区无线通讯设备与系统主站之间采用GPRS通讯，电表集中器与台区子表采用ZIGBEE组网通讯，互动终端集中器与智能互动终端采用ZIGBEE组网通讯；所述台区无线通讯设备与智能通讯设备、电表集中器、互动终端集中器之间通过RS-485总线连接，智能通讯设备经配电变压器监测终端与无功补偿设备连接。智能集中控制装置还具有与智能通讯设备通过RS-485总线连接的智能断路器。配电变压器监测终端与无功补偿设备通过RS-232总线连接。
本实施例系统的无功补偿设备采用基于DSP芯片TMS320F28335的SVG数字控制系统，运用TM S320F28335快速强大的运算处理功能以及并行运行的能力,满足了SVG的实时性、多功能和多目标协调控制，并实现了新的算法，弥补了以往控制系统的不足，同时，硬件设计和软件设计综合考虑了适应低压配电网，尤其是农村电网的运行特性。使新一代低压电网SVG性能、价格比优势得到充分的体现。
低压配电网经常存在三相负荷不平衡现象，如图2所示，本发明的SVG数字控制系统主电路采用四桥臂三相四线制结构；
三相四线制结构具有分相补偿功能，可以拟补三相不平衡，减小不平衡度，特别适合农村台区普遍存在的、由负荷不平衡引起的中性点位移现象。
SVG数字控制系统主电路的A、B、C相接线及调整方法如下：
接线时将任何一相作为A相，其余两项分别为B相、C相，控制回路的程序通过自动检测，设接线判断因子γ；
当A相中断时，判定因子γ=0，接着进入B相中断，若此时γ为0，则执行γ+1；接着进入C相中断，若此时γ为1，则执行γ+1；当再次进入A中断时如果γ=2，则判定当前接线为正序接线；
当A相中断时，判定因子γ=0，接着进入C相中断，若此时γ为0，则执行γ-1；接着进入B相中断，若此时γ为-1，则执行γ-1；当再次进入A中断时如果γ=-2，则判定当前接线为负序接线；
设备控制程序根据接线顺序定义PWM波的发生顺序。
本发明系统中的SVG数字控制系统采用瞬时无功的算法：分别提炼出三相电流的基波正序有功分量、基波正序无功分量、以及负序电流，SVG数字控制系统的ABC三桥臂对正序无功分量和负序电流加以补偿，第四桥臂对零序电流加以补偿；
SVG数字控制系统根据实际情况，自适应选择补偿方式：
1）当COSФ<COSФL且U<UL，则表示系统缺乏感性无功，此时SVG数字控制系统自动补偿感性无功电流，使电压趋于正常；若同时控制器测量到负序电流，则SVG数字控制系统同时进行无功补偿和不平衡度补偿；
2）当控制器测量到系统电压含有的谐波分量超过标准时，启动SVG数字控制系统的滤波功能，此时SVG数字控制系统进行无功补偿、不平衡度补偿、谐波综合补偿；
上述式中：
Ф为控制器采集到的当前电力系统电流与电压之间的相角，
U为采集到的当前电力系统电压，
UL为电力系统最高限值电压；
COSФL为预先设定的定值，是无功补偿后预期达到的功率因数。
本发明的不局限于上述实施例。凡采用等同替换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。

Claims (5)

1.基于智能台区的能效管理系统，其特征是：包括系统主站、台区子表、安装于台区的智能集中控制装置、安装于用户侧的智能互动终端，所述台区子表采用带ZIGBEE传输模块的智能电表，所述智能集中控制器组成包括：电表集中器、互动终端集中器，台区无线通讯设备、无功补偿设备、智能通讯设备、配电变压器监测终端；所述台区无线通讯设备与系统主站之间采用GPRS通讯，电表集中器与台区子表采用ZIGBEE组网通讯，互动终端集中器与智能互动终端通讯；所述台区无线通讯设备与智能通讯设备、电表集中器、互动终端集中器之间通过RS-485总线连接，所述智能通讯设备经配电变压器监测终端与无功补偿设备连接；
所述无功补偿设备采用基于DSP芯片的SVG数字控制系统；SVG数字控制系统的主电路采用四桥臂三相四线制结构；
SVG数字控制系统主电路的A、B、C相接线及调整方法如下：
接线时将任何一相作为A相，其余两项分别为B相、C相，控制回路的程序通过自动检测，设接线判断因子γ；
当A相中断时，判定因子γ=0，接着进入B相中断，若此时γ为0，则执行γ+1；接着进入C相中断，若此时γ为1，则执行γ+1；当再次进入A中断时如果γ=2，则判定当前接线为正序接线；
当A相中断时，判定因子γ=0，接着进入C相中断，若此时γ为0，则执行γ-1；接着进入B相中断，若此时γ为-1，则执行γ-1；当再次进入A中断时如果γ=-2，则判定当前接线为负序接线；
设备控制程序根据接线顺序定义PWM波的发生顺序。
2.如权利要求1所述基于智能台区的能效管理系统，其特征在于：所述SVG数字控制系统采用瞬时无功的算法：分别提炼出三相电流的基波正序有功分量、基波正序无功分量、以及负序电流，SVG数字控制系统的ABC三桥臂对正序无功分量和负序电流加以补偿，第四桥臂对零序电流加以补偿；
SVG数字控制系统根据实际情况，自适应选择补偿方式：
1）当COSФ<COSФL且U<UL，则表示系统缺乏感性无功，此时SVG数字控制系统自动补偿感性无功电流，使电压趋于正常；若同时控制器测量到负序电流，则SVG数字控制系统同时进行无功补偿和不平衡度补偿；
2）当控制器测量到系统电压含有的谐波分量超过标准时，启动SVG数字控制系统的滤波功能，此时SVG数字控制系统进行无功补偿、不平衡度补偿、谐波综合补偿；
上述式中：Ф为控制器采集到的当前电力系统电流与电压之间的相角，U为采集到的当前电力系统电压，UL为电力系统最高限值电压；COSФL为预先设定的定值，是无功补偿后预期达到的功率因数。
3.如权利要求2所述基于智能台区的能效管理系统，其特征在于：互动终端集中器与智能互动终端采用ZIGBEE组网通讯。
4.如权利要求3所述基于智能台区的能效管理系统，其特征在于：智能集中控制装置还具有与智能通讯设备通过RS-485总线连接的智能断路器。
5.如权利要求4所述基于智能台区的能效管理系统，其特征在于：所述配电变压器监测终端与无功补偿设备通过RS-232总线连接。
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