CN111130128A - 基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及配电设备的相关技术领域，特别是一种低压配电箱，尤其适用于在物联网通信模式下的调整三相负荷均匀分布的配电系统中。基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱，其特征在于：所述箱体的结构，由三相电源输入端、物联网智能机群分配模块、单相电源集中输出端组成；平衡箱串联在变压器低压侧三相线路与用户单相电表箱之间，将A、B、C三相电源，在箱内以每两相作为一组重新分配，使每一台智能调相装置的输入端均有两相电源接入，智能调相装置的输出端输出单相电源至用户电表箱；并把用户用电前和用电后的数据实时发送至云端数据库存储。
Description
技术领域
本发明涉及配电设备的相关技术领域，特别是一种低压配电箱，尤其适用于在物联网通信模式下的调整三相负荷均匀分布的配电系统中。
背景技术
目前配电箱的优化设计均从排水、绝缘、温控、检修、结构等方面研究，鲜有将有关三相调相装置设计在箱体中。三相负荷平衡是安全供电的基础，三相负荷不平衡，轻则降低线路和配电变压器的供电效率，重则会因重负荷相超载过多，可能造成某相导线烧断、开关烧坏甚至配电变压器单相烧毁等严重后果。在国家标准 《供配电系统设计规范 GB50052-2009》提出：供配电系统的设计为减小电压偏差，宜使三相负荷平衡。若要使负荷平衡最好的方式是三相负荷的均匀分布，由于负荷的变化是动态的，则需使用专用的智能调相装置根据负荷变化实时的对配电系统做出跟随式调整，一台装置不足以调整整个台区的负荷变化量，需在每个用户电表进线前安装一台智能调相装置，若台区内所有用户都安装智能调相装置则需：
一、对现有用户电表箱改造升级，增加调相设备入内；
二、使用新的配电柜专用安装调相设备。
2019年10月14日，在国家电网提出的《泛在电力物联网白皮书》的需求中，要求用电设备在工作时能将用户的用电数据统计整理，通过物联网模块汇总大数据，根据用电数据找出用户潜在的消费信息。泛在电力物联网的建设尚处于初级阶段，配电柜是作为计量用户集中用电数据的最佳场所，若增加配电柜的物联网功能，也可为泛在电力物联网的生态建设尽绵薄之力。
发明内容
为了解决上述问题，发明了基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱专用于安装物联网智能调相装置。在箱内安装若干个物联网智能调相装置，装置的个数与单相用户电表个数的相同，每台调相装置控制接通两相的电源中的一相供给用户电表；若干个调相装置对应若干单相用户电表，每个调相装置根据各自的最优算法产生调相动作，所有的物联网智能调相装置集合在一起可看成一个物联网智能调相群，调相群的有机工作，可将箱内通过电表连接的三相用户线路调整在三相电源中最合适的一相上，每一个低压自动预分布三相线路平衡箱都能使其楼宇或楼层中的三相负荷分布趋向于平衡。每个物联网智能调相装置将用户用电数据实时的传送至云端数据库存储，整个调相群在工作时将数据集中汇总至云端数据库中，通过大数据可有效的分析台区内的各类负荷数据的变化趋势，从而进行数据挖掘。
本发明是通过以下技术方案实现的：
基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱，其特征在于：所述箱体的结构，由三相电源输入端、物联网智能机群分配模块、单相电源集中输出端组成；平衡箱串联在变压器低压侧三相线路与用户单相电表箱之间，将A、B、C三相电源，在箱内以每两相作为一组重新分配，使每一台智能调相装置的输入端均有两相电源接入，智能调相装置的输出端输出单相电源至用户电表箱；
三相电源输入端：在变压器次级侧的三相四线制低压配电线路中，以并联的方式接入A、B、C三相电源线及N线，并把A、B、C、N四根线路连接至机群分配模块；其主要功能是把低压三相四线制线路通过预留进线口安装进线。
物联网智能机群分配模块：由若干个物联网智能调相装置组成，其装置个数与邻近单相电表箱内电表的个数相同，机群分配模块串联接在三相电源输入端与单相电源集中输出端之间；其主要功能是把进线口进入的三相四线制线路以每两相作为一组重新分配，使每一台物联网智能调相装置的输入端均有两相电源接入，物联网智能调相装置的输出端输出单相电源至单相电源集中输出端。
单相电源集中输出端：将分配之后的单相线路组与用户单相电表箱的进线端连接；其主要功能是把智能调相装置经过调整之后的单相回路连接至用户端。
本发明同现有技术相比的有益效果是：
本发明是为安装物联网智能调相装置而专门设计的配电箱，可将若干具有物联网功能的智能调相装置看作是一个有机协同工作的机群，安装于箱体内，配电箱从系统的角度看是一个关于楼宇或者部分楼层的智能调相配电系统。在原有低压配电系统不变的情况下，增加低压自动预分布三相线路平衡箱，能有效的提高电能的利用率。此配电箱不仅是一个装载供、配电设备的壳体，还具有了改善电能质量的功能。
当新的配电箱大面积覆盖用户线路时，将对整个台区电网的平衡起到重要的调节作用。在一个台区内，每个低压自动预分布三相线路平衡箱协同合作形成一个机组，机组内的每一个个体有序工作将对台区内三相低压线路实时进行符合当前线路负荷变化的调整，对已经使用电能，并产生电网波动的用户予以保留当前线路的操作，对未使用电能或使用电能对电网波动较小的用户线路进行调整，使其用户线路至最佳平衡的选择状态，以达到预分布配电线路的功能，其最理想的状态是：在一个台变下，随着用户负载的不断接入，三相线路负荷趋近平衡，中心线电流趋近为零。
每个物联网智能调相装置在工作时都能把用户用电数据实时的传送至云端数据库存储，台区内调相群在工作时可将全部数据集中汇总至云端数据库中，通过大数据可有效的分析台区内的各类负荷数据的变化趋势，从而进行数据挖掘，寻找有用数据，为泛在电力物联网生态园的建立尽绵薄之力。
附图说明
图1为基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱的结构示意图。
图2为基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱的系统结构图。
图3为基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱的典型实施案例一。
图4为基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱的典型实施案例二。
具体实施方案
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合图1、图2进行阐述本发明。
如图1所示，基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱，由三相电源输入端、物联网智能机群分配模块、单相电源集中输出端组成；基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱串联在变压器低压侧三相线路与用户单相电表箱之间，将A、B、C三相电源，在平衡箱内以每两相作为一组重新分配，使每一台智能调相装置的输入端均有两相电源接入，智能调相装置的输出端输出单相电源至单相电源集中输出端，由输出端连接至用户电表箱。
在变压器次级侧的三相四线制低压配电线路中，三相电源输入端以并联的方式接入A、B、C三相电源线及N线，并把A、B、C、N四根线路连接至机群分配模块。物联网智能机群分配模块是由若干个装载有物联网通信芯片的智能调相装置组成，其装置个数与邻近单相电表箱内电表的个数相同；机群分配模块串联接在三相电源输入端与单相电源集中输出端之间；其主要功能是把进线口进入的三相四线制线路以每两相作为一组重新分配，使每一台智能调相装置的输入端均有两相电源接入，智能调相装置的输出端输出单相电源至单相电源集中输出端，由单相电源集中输出端将分配之后的单相线路组与用户单相电表箱的进线端连接，把经过智能调相装置调整之后的单相回路连接至用户端。
当线路连接完毕之后，一台新的智能平衡箱形成，箱内的各个物联网智能调相装置根据各自算法做出调相动作，调相装置的个数与用户电表个数相同，箱内所有的调相装置即可以形成一个具有物联网通信功能的调相群，调相群的有机工作能实时的调控三相电源线路接入用户单相线路中，从而做到在算法模型的控制下对箱内电表对应的用户线路进行了再次配电，并实时的把各类用户用电数据发送至云端数据库保存。装载有物联网智能调相群的配电箱从系统的角度看，是一个关于楼宇或者部分楼层的智能配电系统。
如图2所示，基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱的系统结构，包括变压器、基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱群（由1号、2号、3号、N号等组成）、用户三部分组成。变压器作为电源部分，基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱群作为转换部分，用户作为负载部分。当低压自动预分布三相线路平衡箱大面积覆盖用户线路时，将对整个台区电网的平衡起到重要的调节作用。在一个台区内，所有平衡箱协同合作形成一个机群，机群内的每一个箱体有序工作将对台区内三相低压线路实时进行符合当前线路负荷变化的调整，对已经使用电能，并产生电网波动的用户予以保留当前线路的操作，对未使用电能或使用电能对电网波动较小的用户线路调整其用户线路至最佳状态，达到预分布配电线路的功能，其最理想的状态是：在一个台变下，随着用户负载的不断接入，三相线路负荷趋近平衡，中心线电流趋近为零。
如图3所示，基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱的典型应用案例：由三相断路器、三相电源输入端、物联网智能机群分配模块、单相电源集中输出端组成。三相断路器串联在三相电源输入端于变压器低压侧三相线路之间。其余连接结构与图一描述一致。其主要功能是：在安装或维修平衡箱时，断开三相断路器，切断次级侧三相线路与平衡箱的回路，以确保人身安全。
如图4所示，基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱的典型应用案例：由三相断路器、三相电源输入端、单相断路器、物联网智能机群分配模块、单相电源集中输出端组成。三相断路器串联在三相电源输入端于变压器低压侧三相线路之间。单相断路器串联在三相电源输入端与物联网智能调相装置的两个相电源线路之间。其余连接结构与图一描述一致。其主要功能是：在安装平衡箱时，先断开三相断路器，切断次级侧三相线路与平衡箱的回路。在维修平衡箱时，通过观察单相断路器的状态可基本判断是哪一个装置或装置对应的用户出现故障现象，有效的缩小了排查范围。
在原有低压配电系统不变的情况下，增加一台低压自动预分布三相线路平衡箱，能有效的提高电能的利用率。
以上所述为本发明的实施案例，对于本领域技术人员而言，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其他相应的改变，或者在不脱离本发明原理的情况下，对实施方式所进行改变、形变、修改、替换仍落在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱，其特征在于：所述箱体的结构，由三相电源输入端、物联网智能机群分配模块、单相电源集中输出端组成；基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱串联在变压器低压侧三相线路与用户单相电表箱之间，将A、B、C三相电源，在箱内以每两相作为一组重新分配，使每一台物联网智能调相装置的输入端均有两相电源接入，调相装置的输出端输出单相电源至单相电源集中输出端；
三相电源输入端：在变压器次级侧的三相四线制低压配电线路中，以并联的方式接入A、B、C三相电源线及N线，并把A、B、C、N四根线路连接至机群分配模块；
物联网智能机群分配模块：由若干个物联网智能调相装置组成，其装置个数与邻近单相电表箱内电表的个数相同，机群分配模块串联接在三相电源输入端与单相电源集中输出端之间；
单相电源集中输出端：将分配之后的单相线路组与用户单相电表箱的进线端连接。
2.如权利要求1所述的基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱的使用方法，其特征在于：在基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱内安装与单相用户电表个数的相同的物联网智能调相装置，每台物联网智能调相装置控制接通两相的电源中的一相供给用户电表；若干个物联网智能调相装置对应若干单相用户电表，每个调相装置根据各自的最优算法产生调相动作，所有的调相装置集合在一起可看成一个调相群，调相群的有机工作，可将箱内通过电表连接的三相用户线路调整在三相电源中最合适的一相上。
3.每个物联网智能调相装置工作时将用户用电数据实时的传送至云端数据库存储，整个调相群在工作时将数据集中汇总至云端数据库中，通过大数据可有效的分析台区内的各类负荷数据的变化趋势。
4.如权利要求1所述的基于物联网、大数据的低压自动预分布三相线路平衡箱的群体使用方法，其特征在于：在一个台区内，所有平衡箱协同合作形成一个机群，机群内的每一个箱体有序工作将对台区内三相低压线路实时进行符合当前线路负荷变化的调整，对已经使用电能，并产生电网波动的用户予以保留当前线路的操作，对未使用电能或使用电能对电网波动较小的用户线路调整其用户线路至最佳状态，达到预分布配电线路的功能。
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