CN104283319A - 智能配变终端 - Google Patents

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宋彦泽
张江云
李保国
王建军
王现军
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State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
Xingtai Power Supply Co of State Grid Hebei Electric Power Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种智能配变终端,涉及供电或配电的电路装置或系统技术领域。所述终端包括电源单元、处理单元、接口板、进线交流采样单元、出线交流采样单元、通信单元、控制信号输出单元、电力载波单元、显示单元、按键单元、无功补偿单元以及温度采集单元。所述终端融合了测量、控制、保护、通讯、计算机等多项新技术实现了台区综合自动化,集配电监测、配变保护、用电信息采集、无功补偿、三相不平衡和谐波治理、漏电监测、防窃电、防盗、环境监测等多项功能于一体,能够实现电网的平稳运行,提高了供电的可靠性。

Description

智能配变终端
技术领域
[0001] 本发明涉及供电或配电的电路装置或系统技术领域,尤其涉及一种智能配变终端。
背景技术
[0002] 在电力供配电系统中,配电变压器是将电压直接分配给低压用户的电力设备,其运行数据是整个配电网基础数据的重要组成部分,其中包括:三相电压、三相电流、三相有功(无功)功率、功率因数、频率、油温(湿)度等,这些数据正常与否是配电变压器运行是否良好的重要反映。因此,实时地监测配电变压器运行中出现的异常情况并及时加以控制或解决,可以实现电网的稳定、优化运行。
[0003] 在电网监测和电能质量研究方面,由于电能在输送和使用过程中会受到各种用电负荷的影响,特别是大功率电力电子设备在配电系统中的使用日益普及,这些非线性设备给电力系统造成很大的污染。波形畸变、电压闪变和三相交流电压或电流的不平衡等也是影响电能质量的重要因素。这些因素带来的电能质量问题已经引起各国电力工作者的高度重视,研究和开发电能质量领域的新技术已成为近年来电力系统研究领域的新热点。目前,国外正在借助于配电监测装置,积极开展有关电力系统电能质量监控的研究,其内容包括所适用的功率理论的扩展,新的电能质量分析方法的提出,以及基于用户电力技术的电能质量控制装置的设计与实现等。
[0004] 国内配电自动化起步较晚,大约为20世纪90年代,较发达国家滞后约20年。由于近年来计算机技术、通信技术以及电力事业的飞速发展,配电网综合自动化成为必然趋势。针对我国配电自动化比较薄弱的现状,国内许多厂家和研究单位均研制各种类型的配电自动化产品,尤其是智能配电监测终端。配电变压器监测终端已从早期的功能单一、通信方式简单的结构,朝着智能化、小型化、多功能化的方向发展。随着配电系统自动化的迅速发展,尤其是“智能电网”概念的提出,配电监控终端逐步成为一个研究的热点,并在工程实际中得到了初步的应用。目前,国内的配电监控终端大都采用单片机作为主控制器,由于处理能力的限制,这些终端只实现了电参数的测量、变压器运行工况的监测等基本功能,而且计量精度比较低,没有实现谐波计算功能,还远不能满足智能电网建设的要求,关于配变智能终端的技术标准,目前主要参考国际电工委员会IEC61850《变电站通信网络和系统》系列标准,尚缺乏专用标准。
发明内容
[0005] 本发明所要解决的技术问题是提供一种智能配变终端,所述配变终端能够实现电网的平稳运行,提高了供电的可靠性。
[0006] 为解决上述技术问题,本发明所采取的技术方案是:一种智能配变终端,其特征在于:所述终端包括电源单元、处理单元、接口板、进线交流采样单元、出线交流采样单元、通信单元、控制信号输出单元、电力载波单元、显示单元、按键单元、无功补偿单元以及温度采集单元,所述按键单元与处理单元的输入端连接,用于手动输入控制命令;所述显示单元与处理单元的输出端连接,用于接收并显现控制单元输出的信息;所述进线交流采样单元、出线交流采样单元、通信单元、控制信号输出单元、电力载波单元、无功补偿单元以及温度采集单元通过所述接口板与所述处理单元连接,进线交流采样单元用于采集交流进线的电流和电压,出线交流采样单元用于采集负载输出的电流和电压,通信单元用于实现所述终端与外围器件的通信,控制信号输出单元用于接收处理单元输出的控制信号并控制外围器件的投切,电力载波单元用于实现电力线的信号传输,无功补偿单元用于补偿配变产生的无功功率,温度采集单元用于采集终端的温度信息,防止过热烧毁;所述处理单元用于根据采集的信号输出控制信号,控制变压器相应器件的投切;所述通信单元包括RS485接口模块、USB接口模块、红外无线通信模块、微功率无线通信模块、GPRS/CDMA通信模块以及GPS定位模块。
[0007] 进一步的技术方案在于:所述电源单元为太阳能供电模块或电磁感应充电模块。
[0008] 进一步的技术方案在于:所述太阳能供电模块包括太阳能电池、充放电控制器以及蓄电池,所述太阳能电池通过充放电控制器与蓄电池电连接,充放电控制器的电源输出端为所述太阳能供电模块的电源输出端,充放电控制器用于控制太阳能电池直接为所述预警装置提供电源和/或为蓄电池充电,以及控制蓄电池为所述预警装置提供电源。
[0009] 进一步的技术方案在于:所述高压电磁感应充电模块包括高压感应模块、充放电控制器以及蓄电池,所述高压感应模块通过充放电控制器与蓄电池电连接,充放电控制器的电源输出端为所述高压电磁感应充电模块的电源输出端,充放电控制器用于控制高压感应模块直接为所述预警装置提供电源和/或为蓄电池充电,以及控制蓄电池为所述预警装置提供电源。
[0010] 采用上述技术方案所产生的有益效果在于:所述终端融合了测量、控制、保护、通讯、计算机等多项新技术实现了台区综合自动化。它集配电监测、配变保护、用电信息采集、无功补偿、三相不平衡和谐波治理、漏电监测、防窃电、防盗、环境监测等多项功能于一体,能够实现电网的平稳运行,提高了供电的可靠性。
附图说明
[0011] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
[0012] 图1是本发明的原理框图;
图2是本发明图1中电源单元的第一种原理框图;
图3是本发明图1中电源单元的第二种原理框图。
具体实施方式
[0013] 下面结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
[0014] 在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明,但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施,本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广,因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0015] 如图1所述,本发明公开了一种智能配变终端,所述终端包括电源单元、处理单元、接口板、进线交流采样单元、出线交流采样单元、通信单元、控制信号输出单元、电力载波单元、显示单元、按键单元、无功补偿单元以及温度采集单元。所述按键单元与处理单元的输入端连接,用于手动输入控制命令;所述显示单元与处理单元的输出端连接,用于接收并显现控制单元输出的信息;所述进线交流采样单元、出线交流采样单元、通信单元、控制信号输出单元、电力载波单元、无功补偿单元以及温度采集单元通过所述接口板与所述处理单元连接,进线交流采样单元用于采集交流进线的电流和电压,出线交流采样单元用于采集负载输出的电流和电压,通信单元用于实现所述终端与外围器件的通信,控制信号输出单元用于接收处理单元输出的控制信号并控制外围器件的投切,电力载波单元用于实现电力线的信号传输,无功补偿单元用于补偿配变产生的无功功率,温度采集单元用于采集终端的温度信息,防止过热烧毁;所述处理单元用于根据采集的信号输出控制信号,控制变压器相应器件的投切;所述通信单元包括RS485接口模块、USB接口模块、红外无线通信模块、微功率无线通信模块、GPRS/CDMA通信模块以及GPS定位模块。
[0016] 进一步的,为了使用方便,所述电源单元为太阳能供电模块或电磁感应充电模块。如图2所示,所述太阳能供电模块包括太阳能电池、充放电控制器以及蓄电池,所述太阳能电池通过充放电控制器与蓄电池电连接,充放电控制器的电源输出端为所述太阳能供电模块的电源输出端,充放电控制器用于控制太阳能电池直接为所述预警装置提供电源和/或为蓄电池充电,以及控制蓄电池为所述预警装置提供电源。
[0017] 如图3所示,所述高压电磁感应充电模块包括高压感应模块、充放电控制器以及蓄电池,所述高压感应模块通过充放电控制器与蓄电池电连接,充放电控制器的电源输出端为所述高压电磁感应充电模块的电源输出端,充放电控制器用于控制高压感应模块直接为所述预警装置提供电源和/或为蓄电池充电,以及控制蓄电池为所述预警装置提供电源。
[0018] 配电监测功能:1)可监测交流模拟量:三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等。2)电能量:总电能示值、各费率电能示值、总电能量、各费率电能量、最大需量等。3) 2〜19次谐波分量及电压、电流谐波畸变率。4)电压合格率、三相不平衡度。
[0019] 电流保护:一般设置1.2倍过载保护,动作时限为15秒。
[0020] 过压、欠压保护:终端根据变压器电压越限值,选择告警或跳闸。
[0021] 过热保护:终端可通过监测配电变压器油温和瓦斯浓度,选择告警或跳闸。
[0022] I)终端通过RS485接口抄读配电变压器的电能表的正反有功电量、四象限无功电量、电压、电流、有功功率及无功功率,并冻结电量等。2)终端读取电能表的工况数据,发现电表数据异常则主动上报主站。
[0023] 电能表数据采集、电能计量装置工况监测、用电负荷控制等。终端可配置低压载波模块、无线模块等,与配电变压器下的居民集中抄表的I型或II型采集器通信,将居民的抄表数据上传主站,可实现台区线损的统计分析。
[0024] 终端与剩余电流动作保护器通过RS485接口进行通讯,可监测剩余电流动作保护器的电压、电流、当前剩余电流、漏电告警、漏电动作记录和开关状态。
[0025] 终端可采集电压电流,计算缺额无功功率,可直接控制电容器投切开关的投切,实现无功补偿。
[0026] 终端具有2种无功补偿控制方式:本地无功补偿控制输出:24路或28路电容器投切输出,可接多种规格的复合开关、投切开关等器件,智能电容器485通讯控制输出:可与多种规格的智能电容器通讯,实现无功投切和数据传输,并可将无功补偿状态上传主站。
[0027] 电能质量管理:监测电压、电流2〜19次谐波分量、畸变率和三相不平衡,支持无源和有源滤波补偿混合模式,对配电台区无功功率进行快速动态补偿,跟踪补偿快速变化负荷的各次谐波,并可治理三相不平衡。
[0028] 负荷管理:综合控制管理配电台区负荷,实现变压器功率定值、电量定值、费率定值控制和远方直接控制。状态监测:终端具有16路遥信无源接口,可实现对配电箱进出线开关状态、电容器/滤波器、智能配变终端运行状况等的监测。
[0029] 安全防护
I)防窃电:对配电台区用电信息进行实时在线监测,发现异常后启动异常处理流程,对非正常用电信息及时上报告警,防止窃电行为的发生。
[0030] 2)防盗:对变压器、配电箱等设施进行实时监测,发现异常及时上传,并对异常设施的名称、地点等信息告知相关人员。
[0031] 3)信息安全:采用国家密码管理局认可并满足Q/GDW377标准要求的硬件安全模块,实现对配电台区数据存储、传输的加密、解密,保证数据的准确性、可靠性和安全性。
[0032] 提供无线连接等接入方式,与维护人员和用户完成双向数据交互。通过电价策略引导用户采取合理的用电结构和用电方式,提高用电资源的利用效率。
[0033] 通过温度、湿度传感器实时对户外配电箱、配电站和箱式变电站的温度、湿度信息进行监测,超过门限值启动风扇散热。
[0034] 通过配置发声、发光等辅助设备,对配电台区的各类事件和事故进行报警,并可实现对事件和事故的自动记录、追忆和上传。
[0035] 终端具有RS232接口,可现场操作或维护终端,也可现场U盘直接升级程序;支持远程在线软件维护和升级。
[0036] 该产品融合了测量、控制、保护、通讯、计算机等多项新技术实现了台区综合自动化。它集配电监测、配变保护、用电信息采集、无功补偿、三相不平衡和谐波治理、漏电监测、防窃电、防盗、环境监测等多项功能于一体,能够实现电网的平稳运行,提高了供电的可靠性。

Claims (4)

1.一种智能配变终端,其特征在于:所述终端包括电源单元、处理单元、接口板、进线交流采样单元、出线交流采样单元、通信单元、控制信号输出单元、电力载波单元、显示单元、按键单元、无功补偿单元以及温度采集单元,所述按键单元与处理单元的输入端连接,用于手动输入控制命令;所述显示单元与处理单元的输出端连接,用于接收并显现控制单元输出的信息;所述进线交流采样单元、出线交流采样单元、通信单元、控制信号输出单元、电力载波单元、无功补偿单元以及温度采集单元通过所述接口板与所述处理单元连接,进线交流采样单元用于采集交流进线的电流和电压,出线交流采样单元用于采集负载输出的电流和电压,通信单元用于实现所述终端与外围器件的通信,控制信号输出单元用于接收处理单元输出的控制信号并控制外围器件的投切,电力载波单元用于实现电力线的信号传输,无功补偿单元用于补偿配变产生的无功功率,温度采集单元用于采集终端的温度信息,防止过热烧毁;所述处理单元用于根据采集的信号输出控制信号,控制变压器相应器件的投切;所述通信单元包括RS485接口模块、USB接口模块、红外无线通信模块、微功率无线通信模块、GPRS/CDMA通信模块以及GPS定位模块。
2.根据权利要求1所述的智能配变终端,其特征在于:所述电源单元为太阳能供电模块或电磁感应充电模块。
3.根据权利要求2所述的智能配变终端,其特征在于:所述太阳能供电模块包括太阳能电池、充放电控制器以及蓄电池,所述太阳能电池通过充放电控制器与蓄电池电连接,充放电控制器的电源输出端为所述太阳能供电模块的电源输出端,充放电控制器用于控制太阳能电池直接为所述预警装置提供电源和/或为蓄电池充电,以及控制蓄电池为所述预警装置提供电源。
4.根据权利要求2所述的智能配变终端,其特征在于:所述高压电磁感应充电模块包括高压感应模块、充放电控制器以及蓄电池,所述高压感应模块通过充放电控制器与蓄电池电连接,充放电控制器的电源输出端为所述高压电磁感应充电模块的电源输出端,充放电控制器用于控制高压感应模块直接为所述预警装置提供电源和/或为蓄电池充电,以及控制蓄电池为所述预警装置提供电源。
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