CN108062057A - 一种户用电能采集装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种户用电能采集装置，包括MC1智能控制开关、MC2智能控制开关、信号采集主板、光伏并网回路、用户负载侧回路，所述MC1智能控制开关（1）串联设置在所述光伏并网回路中，所述MC2智能控制开关串联设置在所述用户负载侧回路中，所述MC1智能控制开关的通讯接口、所述MC2智能控制开关的通讯接口分别与所述信号采集主板的通讯接口相连接，所述信号采集主板上设置有DTU无线数据传输终端，所述信号采集主板通过所述DTU无线数据传输终端外接远程服务器终端。本发明能够对分布式光伏行业的发电及用电情况进行数据监测、采集，分析，同时解决了分布式光伏系统因为铺线线路难以到达而无法实现的问题。

Description

一种户用电能采集装置
技术领域
本发明涉及一种户用电能采集装置，属于分布式光伏发电技术领域。
背景技术
太阳能光伏发电系统分为离网光伏发电系统与并网光伏发电系统。离网光伏发电系统，主要由太阳能电池组件、控制器、蓄电池组成，若为交流负载供电，还需配置离网逆变器。并网光伏发电系统，即太阳能组件产生的直流电经过并网逆变器转换成符合市电要求的交流电以后直接接入公共电网，主要有集中式大型并网光伏电站和分布式小型并网光伏发电系统两种形式，前者主要特点是将所发电能直接输送到电网，由电网统一调配向用户供电，但这种电站投资大、建设周期长、占地面积大，发展难度相对较大；而后者由于具有投资小、建设快、占地面积小、政策支持力度大等优点，是未来并网光伏发电系统发展的主流方向。
目前，太阳能光伏发电系统总体发展迅速，随着物联网的发展，未来可以通过网络把任何物品与互联网连接起来，进行数据交换和通信，从而实现智能化识别定位跟踪监控管理的，简单说就是物物相联的互联网，因此合理设计和布局光伏储能系统拓扑结构成为关键所在。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是借助物联网的平台，提供一种户用电能采集装置，该采集装置可以对光伏发电回路和用户负载侧回路的电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、正向有功电能、反向有功电能、正向无功电能、反向无功电能进行采集。数据采集板将采集的数据采集汇总，通过DTU无线数据传输终端将数据传输到远程服务器终端进行绘制发电量-用电量双曲线，有利于分布式光伏系统的运行维护。
本发明采用如下技术方案：一种户用电能采集装置，其特征在于，包括MC1智能控制开关、MC2智能控制开关、信号采集主板、光伏并网回路、用户负载侧回路，所述MC1智能控制开关（1）串联设置在所述光伏并网回路中，所述MC2智能控制开关串联设置在所述用户负载侧回路中，所述MC1智能控制开关的通讯接口、所述MC2智能控制开关的通讯接口分别与所述信号采集主板的通讯接口相连接，所述信号采集主板上设置有DTU无线数据传输终端，所述信号采集主板通过所述DTU无线数据传输终端外接远程服务器终端。
作为一种较佳的实施例，MC1智能控制开关用于光伏并网回路中对电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、正向有功电能、反向有功电能、正向无功电能、反向无功电能进行采集；MC2智能控制开关用于用户负载侧回路对电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、正向有功电能、反向有功电能、正向无功电能、反向无功电能进行采集；信号采集主板用来对MC1智能控制开关、MC2智能控制开关进行数据采集；DTU无线数据传输终端用来将信号采集主板的数据传输到远程服务器终端。
作为一种较佳的实施例，远程服务器终端接收DTU无线数据传输终端的数据绘制发电量-用电量双曲线，并远程控制MC1智能控制开关和MC2智能控制开关进行分闸、合闸操作。
作为一种较佳的实施例，还包括智能手机，智能手机通过互联网与远程服务器终端进行通讯连接。
作为一种较佳的实施例，DTU无线数据传输终端通过GPRS或以太网与远程服务器终端通讯连接。
作为一种较佳的实施例，信号采集主板上设置有第一RS485通讯接口、第二RS485通讯接口、以太网接口、WIFI接口、GPRS接口，第一RS485通讯接口通过RS485总线分别与MC1智能控制开关、MC2智能控制开关相连接，用来实时采集MC1智能控制开关并网侧和MC2智能控制开关用户负载侧的运行数据。
作为一种较佳的实施例，第二RS485通讯接口用来预留给其它设备组建MODBUS通讯网络。
作为一种较佳的实施例，WIFI接口通过WIFI网络外接点对点客户端，用来供点对点客户端访问信号采集主板的运行数据。
作为一种较佳的实施例，信号采集主板的GPRS接口与以太网接口用来提供DTU无线数据传输终端与远程服务器终端进行通讯。
本发明所达到的有益效果：（1）本发明解决了分布式光伏系统因为铺线线路难以到达而无法实现的问题，且具有可靠性高、扩展性强、组网灵活、运行费用低、维护简单、性价比高等优点；（2）本发明的MC1智能控制开关和MC2智能控制开关分别用于光伏并网侧和用户负载侧回路的用电情况，主要是对电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、正向有功电能、反向有功电能、正向无功电能、反向无功电能进行采集；（3）本发明信号采集主板用于对MC1智能控制开关、MC2智能控制开关采集的上述数据进行采集、解析、存储；（4）信号采集主板的第二RS485接口预留给用户或者其它设备，用来组建MODBUS通讯网络；（5）本发明的信号采集主板提供的DTU无线数据传输终端以及以太网接口、GPRS接口，可以通过智能手机APP或WEB平台查询本发明的电能采集装置的运行数据，同时有针对性的根据负载用电情况进行合理分配，优化负载用电；（6）本发明通过MC1智能控制开关和MC2智能控制开关能够对光伏发电回路和用户负载回路有限流保护作用和短路速断保护功能。
附图说明
图1是本发明的电路原理图。
图2是本发明的通讯拓扑结构示意图。
图3是本发明的远程服务器终端绘制的发电量-用电量双曲线图。
图中标记的含义：1-MC1智能控制开关，2-MC2智能控制开关，3-信号采集主板，4-光伏并网回路，5-用户负载侧回路，6-DTU无线数据传输终端，7-远程服务器终端，8-智能手机，9-MODBUS通讯网络，10-点对点客户端。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
图1是本发明的电路原理图。本发明提出一种户用电能采集装置，包括MC1智能控制开关1、MC2智能控制开关2、信号采集主板3。MC1智能控制开关1和MC2智能控制开关2的通讯接口与信号采集主板3的通讯接口相连，MC1智能控制开关1、MC2智能控制开关2分别串联在光伏并网回路4和用户负载侧回路5，信号采集主板3自带DTU无线数据传输终端6。
MC1智能控制开关1用于光伏并网回路4对电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、正向有功电能、反向有功电能、正向无功电能、反向无功电能进行采集；MC2智能控制开关2用于用户负载侧回路5对电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、正向有功电能、反向有功电能、正向无功电能、反向无功电能进行采集；信号采集主板3用来对MC1智能控制开关1、MC2智能控制开关2进行数据采集；DTU无线数据传输终端6用来将信号采集主板3的数据传输到远程服务器终端7上，用户可以通过智能手机8的APP或WEB平台查询到所需要的采集数据；
作为一种较佳的实施例，信号采集主板3设置有若干RS485接口、WIFI接口、以太网接口、GPRS接口。
作为一种较佳的实施例，信号采集主板3通过GPRS或以太网外接远程服务器终端7，远程服务器终端7用来对本发明进行集中运行维护以及故障定位分析，电网公司用户侧管理系统用来通过互联网直接访问远程服务器终端7，用户可以通过智能手机8的APP或WEB平台查询到所需要的采集数据，并通过所采集的数据生成发电量-用电量双曲线。
作为一种较佳的实施例，RS485接口包括第一RS485接口、第二RS485接口。
作为一种较佳的实施例，信号采集主板3上的所述第一RS485接口通过RS485总线与MC1智能控制开关1、MC2智能控制开关2连接，实时采集MC1智能控制开关1、MC2智能控制开关2的用户侧和并网侧的运行数据。
作为一种较佳的实施例，信号采集主板3上带有的DTU无线数据传输终端6，用来将信号采集主板3中的数据传输到远程服务器终端7，同时远程服务器终端7可以远程对MC1智能控制开关1和MC2智能控制开关进行分闸、合闸操作。
作为一种较佳的实施例，信号采集主板3上的第二RS485接口预留给用户或者其它设备，用来组建MODBUS通讯网络9。
作为一种较佳的实施例，信号采集主板3上的WIFI接口通过WIFI网络外接点对点客户端10，用来供点对点客户端10访问信号采集主板3的运行数据。
作为一种较佳的实施例，MC1智能控制开关1和MC2智能控制开关2具有反时限过流保护和短路速断保护功能。
图2是本发明的通讯拓扑结构示意图，信号采集主板3通过RS485总线与MC1智能控制开关1、MC2智能控制开关2相连，实时采集电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、正向有功电能、反向有功电能、正向无功电能、反向无功电能；信号采集主板3通过RS485接口与用户或者其它设备组建MODBUS网络9；信号采集主板3通过自带的DTU无线数据传输终端6将采集到的数据传输到远程服务器终端7，管理员或一般运维人员可以通过智能手机8的掌上APP或WEB平台查询所需要的采集数据；通过信号采集主板3的RS485接口或以太网络可以与上位机或其它设备组件成MODBUS网络或以太网络。
图3是本发明的远程服务器终端绘制的发电量-用电量双曲线图。通过本示意图可以客观的反应出用户光伏设备的发电情况以及家庭用电的使用情况；通过该条曲线可以直观的定位出光伏发电设备是否正常发电；通过该条曲线可以反应出用户家庭用电的分时用电量，便于用户自我优化电力资源，使光伏发电收益最大化，节约电力资源。
本发明的原理如下：MC1智能控制开关1用于光伏并网回路4对电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、正向有功电能、反向有功电能、正向无功电能、反向无功电能进行采集，同时MC1智能控制开关1对该回路电流进行过流和短路的实施保护；MC2智能控制开关2用于用户负载侧回路5对电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、正向有功电能、反向有功电能、正向无功电能、反向无功电能进行采集，同时MC2智能控制开关2对该回路电流进行过流和短路的实施保护；信号采集主板3用来对MC1智能控制开关1和MC2智能控制开关2进行数据采集；DTU无线数据传输终端6用来将信号采集主板3的数据传输到远程服务器终端7上，用户可以通过智能手机8上的APP或WEB平台查询到所需要的采集数据；远程服务器终端7通过远程可以对MC1智能控制开关1和MC2智能控制开关2进行分合控制。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种户用电能采集装置，其特征在于，包括MC1智能控制开关（1）、MC2智能控制开关（2）、信号采集主板（3）、光伏并网回路（4）、用户负载侧回路（5），所述MC1智能控制开关（1）串联设置在所述光伏并网回路（4）中，所述MC2智能控制开关（2）串联设置在所述用户负载侧回路（5）中，所述MC1智能控制开关（1）的通讯接口、所述MC2智能控制开关（2）的通讯接口分别与所述信号采集主板（3）的通讯接口相连接，所述信号采集主板（3）上设置有DTU无线数据传输终端（6），所述信号采集主板（3）通过所述DTU无线数据传输终端（6）外接远程服务器终端（7）。
2.根据权利要求1所述的一种户用电能采集装置，其特征在于，所述MC1智能控制开关（1）用于所述光伏并网回路（4）中对电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、正向有功电能、反向有功电能、正向无功电能、反向无功电能进行采集；所述MC2智能控制开关（2）用于所述用户负载侧回路（5）对电流、电压、有功功率、无功功率、功率因数、正向有功电能、反向有功电能、正向无功电能、反向无功电能进行采集；所述信号采集主板（3）用来对所述MC1智能控制开关（1）、所述MC2智能控制开关（2）进行数据采集；所述DTU无线数据传输终端（6）用来将所述信号采集主板（3）的数据传输到所述远程服务器终端（7）。
3.根据权利要求1所述的一种户用电能采集装置，其特征在于，所述远程服务器终端（7）接收所述DTU无线数据传输终端（6）的数据绘制发电量-用电量双曲线，并远程控制所述MC1智能控制开关（1）和所述MC2智能控制开关（2）进行分闸、合闸操作。
4.根据权利要求1所述的一种户用电能采集装置，其特征在于，还包括智能手机（8），所述智能手机（8）通过互联网与所述远程服务器终端（7）进行通讯连接。
5.根据权利要求1所述的一种户用电能采集装置，其特征在于，所述DTU无线数据传输终端（6）通过GPRS或以太网与所述远程服务器终端（7）通讯连接。
6.根据权利要求1所述的一种户用电能采集装置，其特征在于，所述信号采集主板（3）上设置有第一RS485通讯接口、第二RS485通讯接口、以太网接口、WIFI接口、GPRS接口，所述第一RS485通讯接口通过RS485总线分别与所述MC1智能控制开关（1）、所述MC2智能控制开关（2）相连接，用来实时采集所述MC1智能控制开关（1）并网侧和所述MC2智能控制开关（2）用户负载侧的运行数据。
7.根据权利要求6所述的一种户用电能采集装置，其特征在于，所述第二RS485通讯接口用来预留给其它设备组建MODBUS通讯网络（9）。
8.根据权利要求6所述的一种户用电能采集装置，其特征在于，所述WIFI接口通过WIFI网络外接点对点客户端（10），用来供所述点对点客户端（10）访问所述信号采集主板（3）的运行数据。
9.根据权利要求6所述的一种户用电能采集装置，其特征在于，所述信号采集主板（3）的所述GPRS接口与所述以太网接口用来提供所述DTU无线数据传输终端（6）与所述远程服务器终端（7）进行通讯。
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