CN108923302A - 一种智能化配用电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能化配用电系统，包括：IDE配电柜、断路器、设置在高压侧的电子式互感器，电子式互感器与IDE配电柜电性连接，IDE配电柜包括处理器模块、以及分别与处理器模块电性连接的储存模块、通信模块、控制模块、计量模块、维护模块、检测模块，断路器位于IDE配电柜的侧边，还包括位于IDE配电柜上方的主母线，断路器的三相极柱与主母线的三相极柱安装位置相对应。本发明增加了产品的集成性和装置兼容性，使用电子互感器取代了传统的电磁式互感器，可以缓解电磁饱和时产生的数据监管盲区情况，增强了在恶劣环境中输送电力的抗干扰能力，并且缩小电力装置的体积，通过各模块的配合，可以达到无人化巡查和远程检修的目的。

Description

一种智能化配用电系统
技术领域
本发明涉及配用电领域，具体的涉及一种智能化配用电系统。
背景技术
随着我国能源的日渐消耗，电力供需矛盾日渐突出，电网承载量日益加大，迫切需要引导用户合理有序的用电。在传统的配用电模式下，断电停电的情况时有发生、积压大量的电力装置、浪费大量的人力、物力、财力等，这些情况严重阻碍了我国电力系统的发展。
目前的配电系统缺少“自愈”功能，即在向用户输送电力的过程中不会主动的把有故障的程序从系统中剔除，不能有效避免电力系统出现故障，从而无法保障用户的正常用电。
一般的变电站采用的都是传统的电磁式互感器，其在电磁饱和时会产生数据监管盲区情况，影响数据采集的可靠性。
此外传统的主母线通常设置在柜体的后方，其布置顺序为A、B、C三相按上、中、下布置；而断路器极柱A、B、C按左、中、右布置，所以只有选择分支母线过渡与绝缘支撑才能达到主母线与断路器手车插座电气相连的目的，采用这种设计的配电柜体积大、整体结构不够紧凑和简洁，并且散热效果差。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种弥补了传统电网在使用过程中的缺陷、体积小的智能化配用电系统。
本发明采用的技术方案是：
一种智能化配用电系统，包括：IDE配电柜、断路器、设置在高压侧的电子式互感器，所述电子式互感器与IDE配电柜电性连接，所述IDE配电柜包括处理器模块、以及分别与处理器模块电性连接的储存模块、通信模块、控制模块、计量模块、维护模块、检测模块，所述断路器位于IDE配电柜的侧边，还包括位于IDE配电柜上方的主母线，所述断路器的三相极柱与主母线的三相极柱安装位置相对应。
进一步的，所述检测模块包括断路器检测模块、温湿度监控模块，所述断路器检测模块与设置在断路器上的断路器特性检测器通信连接以用于检测断路器状态，所述温湿度监控模块与设置在断路器端口的无线测温模块通信连接，以用于对断路器端口温度进行检测。
进一步的，所述控制模块包括与断路器电性连接的断路器控制模块、与电动底盘车电性连接的电动底盘车控制模块、与电动接地开关电性连接的电动接地开关控制模块。
进一步的，所述计量模块包括一次电量采集模块、数字量传输模块、状态信号及模拟量采集模块，所述一次电量采集模块与电子式互感器电性连接，所述一次电量采集模块、数字量传输模块、状态信号及模拟量采集模块分别与处理器模块电性连接。
进一步的，所述维护模块包括诊断告警模块、综合保护模块、电气寿命监测模块，所述诊断告警模块、综合保护模块、电气寿命监测模块皆与处理器模块电性连接。
进一步的，所述IDE配电柜还包括人机交互模块、时钟对时模块，所述人机交互模块、时钟对时模块皆与处理器模块电性连接。
进一步的，所述处理器模块包括第一CPU和若干第二CPU，所述若干第二CPU皆与计量模块电性连接，所述第一CPU分别与通信模块、储存模块、第二CPU电性连接。
进一步的，所述计量模块还包括开关量输入模块和VFC电压频率转换模块，所述开关量输入模块分别与若干第二CPU电性连接以用于将开关量输入信号转换成数字信号发送给第二CPU；所述VFC电压频率转换模块分别与若干第二CPU电性连接以用于将交流输入信号转化为脉冲信号发送给第二CPU。
进一步的，所述通信模块上设置有IEC61850通信接口、RS485接口、以太网接口，以用于与其他设备通信。
进一步的，还包括网络交换机、安装有智能管理系统的计算机和远程服务器，所述IDE配电柜通过IEC61850通信接口与网络交换机通信连接，所述网络交换机通过网线与安装有智能管理系统的计算机通信连接，所述安装有智能管理系统的计算机与远程服务器通信连接。
本发明的有益效果：
1、本发明通过把传感器技术、电子技术、通信技术和中低压成套装置相结合的方法，集在线监管、维护、操控、计量、通信为一体，增加了产品的集成性和装置兼容性。
2、本发明使用电子互感器取代了传统的电磁式互感器，可以缓解电磁饱和时产生的数据监管盲区情况。
3、本发明将传感技术和互联网+智能化技术相结合，增强了在恶劣环境中输送电力的抗干扰能力。
4、本发明选择断路器侧装的方法可以缩小电力装置的体积，使配电柜和主母线之间的构造简洁、紧凑、载流回路短、发热部位少，通风散热能力较强，节省材料，节约成本，增强运行的可靠性。
5、本发明通过IDE配电柜内的检测模块、控制模块、计量模块、维护模块互相配合，可以达到无人化巡查和远程检修的目的，节省了额外的检修费用、可以使电力系统达到自我检测、自我操控的状态。
附图说明
下面结合附图对本发明的具体实施方式做进一步的说明；
图1为本发明智能化配用电系统的整体示意图；
图2为本发明处理器模块的连接关系图；
图3为本发明智能化配用电系统的运行流程图；
图4为本发明IDE配电柜的内部结构图；
图5为本发明电子式互感器的示意图；
图6为本系统配用电环节的运行程序图；
图7为IDE配电柜中断路器安装位置的结构图；
图8为本系统主母线与IDE配电柜的俯视图。
具体实施方式
如图1-图8所示为本发明的一种智能化配用电系统，包括：IDE配电柜1、断路器3、设置在高压侧的电子式互感器2，电子式互感器与IDE配电柜1电性连接，选择电子式互感器进行检测，其内部线圈选择的是非磁性的骨架，不具备磁饱和的状态，利用电子互感器2取代了传统的电磁式互感器，可以缓解电磁饱和时产生的数据监管盲区情况。其工作过程为电流通过一次，线圈可以获得二次电压，对该电压进行处理，可以得到与一次电流成比例的电压信号，利用微处理器把此信号进行处理与研究，就能够把一次电流信息转化为小电压模拟量和数字量导出。
如图4所示，IDE配电柜1包括处理器模块11、以及分别与处理器模块11电性连接的检测模块、控制模块、计量模块、维护模块、储存模块16、通信模块17；如图7-图8所示，断路器3位于IDE配电柜1的侧边，还包括位于IDE配电柜1上方的主母线，优选的，主母线的三相极柱A相极柱、B相极柱、C相极柱按照后、中、前来排列，断路器3的三相极柱A相极柱、B相极柱、C相极柱与主母线的三相极柱安装方向相同，确保开关柜和断路器3的排列顺序相同。这样结构的主回路构造简洁、紧凑、载流回路短、发热部位少，通风散热能力较强，节省材料，节约成本，增强运行的可靠性。
如图3所示，检测模块包括断路器检测模块121、温湿度监控模块122，断路器检测模块121与设置在断路器3上的断路器特性检测器123通信连接以用于检测断路器3状态，温湿度监控模块122与设置在断路器3端口的无线测温模块124通信连接，以用于对断路器3端口温度进行检测，选择热敏电阻对断路器3端口进行检测，并利用无线的手段进行物理分离。热敏电阻选择电阻温度系数是负数的NTC热敏电阻。则电阻值R和温度T的关系是在此公式中，R0为环境温度是T0时的电阻值，B是常数，通常是3000-5000K。因为热敏电阻涵盖较强的非线性特征，所以在测量时应对电路进行线性化管理，确保电压和温度的关系呈线性。
其中，控制模块包括与断路器3电性连接的断路器控制模块131、与电动底盘车电性连接的电动底盘车控制模块132、与电动接地开关电性连接的电动接地开关控制模块133，还包括排风和加热控制模块，处理器模块11通过以上几个模块分别控制断路器3、电动底盘车、电动接地开关、排风和加热装置的运行。
其中，计量模块包括一次电量采集模块141、数字量传输模块142、状态信号及模拟量采集模块143，一次电量采集模块141与电子式互感器2电性连接，一次电量采集模块141、数字量传输模块142、状态信号及模拟量采集模块143分别与处理器模块11电性连接。
其中，维护模块包括诊断告警模块151、综合保护模块152、电气寿命监测模块153，诊断告警模块151、综合保护模块152、电气寿命监测模块153皆与处理器模块11电性连接。
其中，通信模块16上设置有IEC61850通信接口、RS485接口、以太网接口，以用于与其他设备通信。
其中，储存模块采用常规的储存设备即可，如储存硬盘或flash储存器等。
其中，IDE配电柜1还包括人机交互模块18、时钟对时模块19，人机交互模块18、时钟对时模块19皆与处理器模块11电性连接，人机交互模块18与键盘和液晶显示屏相连，用于完成现场的人机交互过程。
如图2所示，处理器模块11包括第一CPU和若干第二CPU，若干第二CPU皆与计量模块电性连接，第一CPU分别与通信模块16、储存模块17、第二CPU电性连接。
其中，计量模块还包括开关量输入模块和VFC电压频率转换模块，开关量输入模块分别与若干第二CPU电性连接以用于将开关量输入信号转换成数字信号发送给第二CPU；VFC电压频率转换模块分别与若干第二CPU电性连接以用于将交流输入信号转化为脉冲信号发送给第二CPU，图2中用“VFC”和“开关量”分别表示两个模块信号转化的步骤。
本实施例中第二CPU由CPU1、CPU2、CPU3、CPU4组成，第一CPU为CPU5；CPU1、CPU2、CPU3、CPU4都有各自需要负责的任务，拥有自身独特的功能，且其中一个CPU和保护出口相连接，本实施例中为CPU1。CPU5具备通信和存储功能，能够和上面任意的CPU进行通讯，监管CPU1-CPU4的运行状态，是人机交互和通讯的载体，CPU5通过人机交互模块18与液晶显示屏和键盘通信连接，通过通信模块与服务器通信连接，还通过并行接口与IDE配电柜内其他模块相连。
优选的，还包括网络交换机、安装有智能管理系统的计算机和远程服务器，由于互联网+智能化配用电对实时性、精确度、可靠性等有一定的标准，对规范化、整体化的要求等，要求互联网+智能化成套装置要在相关标准的基础上进行实时通信。本实施例中通信协议采用IEC61850协议，IDE配电柜1通过IEC61850通信接口与网络交换机通信连接，所述网络交换机通过网线与安装有智能管理系统的计算机通信连接，安装有智能管理系统的计算机与远程服务器通信连接。
如图6所示，在整个系统中通过远程、智能传感器与运行装置实现开关量、模拟量的取样及操控信号的传达等和一次装置相关的性能。间隔层即继电维护与智能化IED层，负责程序阶段和间隔层的内部通讯工作。
本系统通过把传感器技术、电子技术、通信技术和中低压成套装置相结合的方法，集在线监管、维护、操控、计量、通信为一体，增加了产品的集成性和装置兼容性。使用电子互感器取代了传统的电磁式互感器，可以缓解电磁饱和时产生的数据监管盲区情况。将传感技术和互联网+智能化技术相结合，增强了在恶劣环境中输送电力的抗干扰能力。
选择断路器3侧装的方法可以缩小电力装置的体积，使配电柜和主母线之间的构造简洁、紧凑、载流回路短、发热部位少，通风散热能力较强，节省材料，节约成本，增强运行的可靠性。通过IDE配电柜内的检测模块、控制模块、计量模块、维护模块互相配合，可以达到无人化巡查和远程检修的目的，节省了额外的检修费用、可以使电力系统达到自我检测、自我操控的状态。
本系统改变了传统的用电方式，使用户能够更加高效、安全的用电，具有“自愈”功能，向用户输送电力的过程中会主动的把有故障的程序从系统中剔除，避免电力系统出现故障，弥补了传统电网在使用过程中的缺陷，保障用户能够在安全、高效的环境中用电，促使我国的电力系统逐步得到完善。
以上所述仅为本发明的优先实施方式，本发明并不限定于上述实施方式，只要以基本相同手段实现本发明目的的技术方案都属于本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种智能化配用电系统，其特征在于，包括：IDE配电柜(1)、断路器(3)、设置在高压侧的电子式互感器(2)，所述电子式互感器与IDE配电柜(1)电性连接，所述IDE配电柜(1)包括处理器模块(11)、以及分别与处理器模块(11)电性连接的检测模块、控制模块、计量模块、维护模块、储存模块(16)、通信模块(17)，所述断路器(3)位于IDE配电柜(1)的侧边，还包括位于IDE配电柜(1)上方的主母线，所述断路器(3)的三相极柱与主母线的三相极柱安装位置相对应。
2.根据权利要求1所述的智能化配用电系统，其特征在于：所述检测模块包括断路器检测模块(121)、温湿度监控模块(122)，所述断路器检测模块(121)与设置在断路器(3)上的断路器特性检测器(123)通信连接以用于检测断路器(3)状态，所述温湿度监控模块(122)与设置在断路器(3)端口的无线测温模块(124)通信连接，以用于对断路器(3)端口温度进行检测。
3.根据权利要求1所述的智能化配用电系统，其特征在于：所述控制模块包括与断路器(3)电性连接的断路器控制模块(131)、与电动底盘车电性连接的电动底盘车控制模块(132)、与电动接地开关电性连接的电动接地开关控制模块(133)。
4.根据权利要求1所述的智能化配用电系统，其特征在于：所述计量模块包括一次电量采集模块(141)、数字量传输模块(142)、状态信号及模拟量采集模块(143)，所述一次电量采集模块(141)与电子式互感器(2)电性连接，所述一次电量采集模块(141)、数字量传输模块(142)、状态信号及模拟量采集模块(143)分别与处理器模块(11)电性连接。
5.根据权利要求1所述的智能化配用电系统，其特征在于：所述维护模块包括诊断告警模块(151)、综合保护模块(152)、电气寿命监测模块(153)，所述诊断告警模块(151)、综合保护模块(152)、电气寿命监测模块(153)皆与处理器模块(11)电性连接。
6.根据权利要求1所述的智能化配用电系统，其特征在于：所述IDE配电柜(1)还包括人机交互模块(18)、时钟对时模块(19)，所述人机交互模块(18)、时钟对时模块(19)皆与处理器模块(11)电性连接。
7.根据权利要求1所述的智能化配用电系统，其特征在于：所述处理器模块(11)包括第一CPU和若干第二CPU，所述若干第二CPU皆与计量模块电性连接，所述第一CPU分别与通信模块(16)、储存模块(17)、第二CPU电性连接。
8.根据权利要求7所述的智能化配用电系统，其特征在于：所述计量模块还包括开关量输入模块和VFC电压频率转换模块，所述开关量输入模块分别与若干第二CPU电性连接以用于将开关量输入信号转换成数字信号发送给第二CPU；所述VFC电压频率转换模块分别与若干第二CPU电性连接以用于将交流输入信号转化为脉冲信号发送给第二CPU。
9.根据权利要求1所述的智能化配用电系统，其特征在于：所述通信模块(16)上设置有IEC61850通信接口、RS485接口、以太网接口，以用于与其他设备通信。
10.根据权利要求9所述的智能化配用电系统，其特征在于：还包括网络交换机、安装有智能管理系统的计算机和远程服务器，所述IDE配电柜(1)通过IEC61850通信接口与网络交换机通信连接，所述网络交换机通过网线与安装有智能管理系统的计算机通信连接，安装有智能管理系统的计算机与远程服务器通信连接。
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