CN202103478U - 智能综合配电箱 - Google Patents

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陈世忠
钱柏贤
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郑州博源电器成套设备有限公司
河南博源成套电气有限公司
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Abstract

本实用新型提供一种智能综合配电箱,它包括主开关控制装置、分路开关控制装置、计量装置、无功补偿装置和智能终端,智能终端包括有单片机系统电路,分别与单片机系统电路连接的温度信号采集电路、漏电保护检测电路、开关信号检测端口电路、集成电参数检测单元电路、谐波检测分析单元电路、功率因数采集电路、输出控制信号端口电路、数据通信接口电路和发射接收通信模块电路,分别与集成电参数检测单元电路连接的电压信号采集电路和电流信号采集电路,与谐波检测分析单元电路连接的谐波信号采集电路,辅助工作电源电路,备用电池充电电源电路,供电所计算机,电管员手机和移动通信基站。本实用新型具有运行特性理想、适于国情发展的优点。

Description

智能综合配电箱
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种低压配电装置,具体的说,涉及一种智能综合配电箱。 背景技术
[0002] 随着电力工业的迅速发展,智能化电网新课题的提出,以及配电系统自动化控制技术的进一步研究,势必加速配电系统自动化控制的进程;目前,电力系统的配电自动化控制技术的研究刚刚起步,但由于执行机构及数据通道投入资金需求量大,故一直未能全面得到普及应用;配电系统的智能化、自动化监控,即针对IOKV线路和10000/400V的配电变压器、IOKV负荷开关、分段开关以及配电设备,兼于这些末端设备的本身造价较低,则更是相应要求配套智能监控设备有能适应的设计技术经济性。
[0003] 而对于实现智能配电系统自动化监控来说,对电力系统实现智能化监控意义重大,尤其是在当前国内供电高峰时段电力供应不足的情况下,更是需要智能化供用电管理, 对末端用户直接分配负荷,并能够进行远程遥测、遥信、遥控,达到自动调控负荷之目的;配电系统智能化、自动化控制技术,将对电力系统配电设备安全运行起到极大改善,目前在运行的配电箱、IOKV负荷开关、分段开关,由于不能实时监控,基本上是出了故障,由用户通知检修;这样的电网运行状态,势必会造成供电质量低,设备损坏率高。如能全面推广并适应配电系统智能化、自动化的改造需要,将能对配电系统技术进步起到积极的推动作用。
[0004] 为了解决以上所存在的问题,人们一直在寻找一种更趋于理想的技术解决方案。
发明内容
[0005] 本实用新型的目的在于克服现有技术的不足,从而提供一种经济实用、使用方便、 运行特性理想、适于国情发展的智能综合配电箱。
[0006] 本实用新型的目的是通过下面的技术方案来实现的:一种智能综合配电箱,它包括主开关控制装置、分路开关控制装置、计量装置、无功补偿装置和智能终端,其中,所述主开关控制装置分别连接所述分路开关控制装置、所述计量装置和所述无功补偿装置;
[0007] 所述智能终端包括有温度信号采集电路、漏电保护检测电路、电压信号采集电路、 电流信号采集电路、开关信号检测端口电路、输出控制信号端口电路、集成电参数检测单元电路、谐波信号采集电路、谐波检测分析单元电路、功率因数采集电路、单片机系统电路、发射接收通信模块电路、数据通信接口电路、辅助工作电源电路、备用电池充电电源电路、连接有双向通信模块的供电所计算机、电管员手机和移动通信基站;
[0008] 其中,所述温度信号采集电路、所述漏电保护检测电路、所述电压信号采集电路、 所述电流信号采集电路、所述谐波信号采集电路、所述功率因数采集电路分别连接所述主开关控制装置,所述开关信号检测端口电路分别连接所述主开关控制装置、所述分路开关控制装置和所述无功补偿装置;
[0009] 所述单片机系统电路分别与所述温度信号采集电路、所述漏电保护检测电路、所述开关信号检测端口电路、所述集成电参数检测单元电路、所述谐波检测分析单元电路、所述功率因数采集电路连接以读取电力参数;
[0010] 所述单片机系统电路与所述输出控制信号端口电路连接,所述输出控制信号端口电路分别连接所述主开关控制装置和所述分路开关控制装置;
[0011 ] 所述集成电参数检测单元电路与所述电压信号采集电路连接以读取三相电压信号;所述集成电参数检测单元电路与所述电流信号采集电路连接以读取三相电流信号及三相不平衡电流信号;所述谐波检测分析单元电路与所述谐波信号采集电路电连接以获取谐波分析信号;
[0012] 所述单片机系统电路与所述数据通信接口电路电连接以完成与外围设备的通信; 所述发射接收通信模块电路与所述单片机系统电路连接用于发射和接受信息;所述辅助工作电源电路和所述备用电池充电电源电路为所述智能终端提供电源;
[0013] 所述发射接收通信模块电路通过所述移动通信基站分别与所述供电所计算机的双向通信模块、所述电管员手机无线通信。
[0014] 基于上述,所述温度信号采集电路是用于主开关控制装置温度信号采集的数字温度传感器;所述漏电保护检测电路是用于主开关控制装置漏电检测的总漏电保护器;所述功率因数采集电路是用于主开关控制装置功率因数采集的集成芯片;所述输出控制信号端口电路是单片机系统电路发出控制IOKV断路开关或400V断路器或交流接触器通断指令的输出端口。
[0015] 基于上述,所述电压信号采集电路是将A、B、C三相交流电经电阻降压后输出电压信号的电路;所述电流信号采集电路是将A、B、C三相电流经电流互感器、负载电阻后输出电流信号的电路。
[0016] 基于上述,所述开关信号检测端口电路是用于IOKV断路开关或400V断路器或交流接触器的开关状态检测传感器。
[0017] 基于上述,所述谐波信号采集电路是经互感器耦合、电阻分压、电容滤波后输出谐波信号的电路;所述谐波检测分析单元电路是用于将采样到的谐波信号进行分压、整形的谐波检测分析集成芯片。
[0018] 基于上述,所述集成电参数检测单元电路是用于将采样到的电压信号、电流信号、 三相不平衡电流信号进行分析、计算的电参数测量集成芯片。
[0019] 基于上述,所述发射接收通信模块电路是发射接收通信芯片。
[0020] 基于上述,所述数据通信接口电路是RS-485串行数据通信接口电路。
[0021] 基于上述,所述辅助工作电源电路是用于将交流电源经三只变压器降压、整流的直流稳压工作电源。
[0022] 基于上述,所述备用电池充电电源电路包括备用电池和备用电池的充电保护电路。
[0023] 本实用新型相对于现有技术具有实质性特点和进步性,具体的说,该智能综合配电箱能够较为经济、理想的实现配电系统自动化控制,其设计技术具有经济性价比高的特点,对于发展中国家实现配电系统智能化、自动化控制,将会起到积极的促进作用;
[0024] 该智能综合配电箱利用计算机技术、单片机检测、控制技术与无线移动通信技术, 从而开发的一种用于配电变压器、IOKV负荷开关、分段开关的远程控制保护、实时状态和数据检测功能的数字化、智能化的监控装置;其与移动通讯网络、计算机软件及电管员手机结合,可构成配电变压器、IOKV负荷开关、分段开关以及低压断路器的自动保护、遥测、遥控、 遥信,并由此形成电力系统的配电安全运行集中监控系统,实现末端用户负荷监控,并能通过遥测、遥控实现配电系统自动化管理。
附图说明
[0025] 图1是本实用新型的工作原理示意图;
[0026] 图2是本实用新型的应用示意图;
[0027] 图3是本实用新型所述电压信号采集电路示意图;
[0028] 图4是本实用新型所述电流信号采集电路示意图;
[0029] 图5是本实用新型所述谐波信号采集电路示意图;
[0030] 图6是本实用新型所述集成电参数检测单元电路示意图;
[0031] 图7是本实用新型所述单片机系统电路示意图;
[0032] 图8是本实用新型所述发射接收通信模块电路示意图;
[0033] 图9是本实用新型所述电参数测量集成芯片电路示意图;
[0034] 图10是本实用新型所述输出控制信号端口电路示意图;
[0035] 图11是本实用新型所述数据通信接口电路示意图;
[0036] 图12是本实用新型所述辅助工作电源电路示意图;
[0037] 图13是本实用新型所述备用电池充电电源电路示意图。
具体实施方式
[0038] 下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步的详细说明:
[0039] 如图1所示,一种智能综合配电箱,它包括主开关控制装置、分路开关控制装置、 计量装置、无功补偿装置和智能终端,其中,所述主开关控制装置分别连接所述分路开关控制装置、所述计量装置和所述无功补偿装置;
[0040] 所述智能终端包括有温度信号采集电路、漏电保护检测电路、电压信号采集电路、 电流信号采集电路、开关信号检测端口电路、输出控制信号端口电路、集成电参数检测单元电路、谐波信号采集电路、谐波检测分析单元电路、功率因数采集电路、单片机系统电路、发射接收通信模块电路、数据通信接口电路、辅助工作电源电路、备用电池充电电源电路、连接有双向通信模块的供电所计算机、电管员手机和移动通信基站;
[0041] 其中,所述温度信号采集电路、所述漏电保护检测电路、所述电压信号采集电路、 所述电流信号采集电路、所述谐波信号采集电路、所述功率因数采集电路分别连接所述主开关控制装置,所述开关信号检测端口电路分别连接所述主开关控制装置、所述分路开关控制装置和所述无功补偿装置;
[0042] 所述单片机系统电路分别与所述温度信号采集电路、所述集成电参数检测单元电路、所述谐波检测分析单元电路、所述功率因数采集电路连接以读取电力参数;
[0043] 所述温度信号采集电路是用于主开关控制装置温度信号采集的数字温度传感器;
[0044] 所述漏电保护检测电路与单片机系统电路电连接以完成检测漏电保护器的跳闸报警;所述漏电保护检测电路是用于主开关控制装置漏电检测的总漏电保护器;[0045] 所述功率因数采集电路是一个集成芯片。用于功率因数的实时在线检测,以实现功率因数自动补偿;所述单片机系统电路与所述功率因数采集电路连接,以便通过单片机系统电路发出指令控制补偿电容器组的自动投切,达到功率因数自动补偿之目的。
[0046] 所述单片机系统电路与所述开关信号检测端口电路连接以完成开关分、合状态的确认,以便通过输出控制信号端口电路发出相应的执行指令;
[0047] 所述单片机系统电路与所述输出控制信号端口电路连接以完成异常报警和输出控制,所述输出控制信号端口电路是单片机系统电路发出控制IOKV断路开关或400V断路器或交流接触器通断指令的输出端口,即由单片机系统电路自动生成中文短信上传至供电所计算机或电管员手机,告知故障原因及排除方法;
[0048] 所述输出控制信号端口电路分别连接所述主开关控制装置和所述分路开关控制
装置;
[0049] 所述集成电参数检测单元电路与所述电压信号采集电路连接以读取三相电压信号;所述集成电参数检测单元电路与所述电流信号采集电路连接以读取三相电流信号及三相不平衡电流信号;
[0050] 所述谐波检测分析单元电路与所述谐波信号采集电路电连接以获取谐波分析信号,完成谐波量的检测与分析;
[0051] 所述单片机系统电路与所述数据通信接口电路电连接以完成与外围设备的通信; 所述发射接收通信模块电路与所述单片机系统电路连接用于发射和接受信息;所述辅助工作电源电路和所述备用电池充电电源电路为所述智能终端提供电源;
[0052] 所述发射接收通信模块电路通过所述移动通信基站分别与所述供电所计算机的双向通信模块、所述电管员手机无线通信。
[0053] 如图3所示,所述电压信号采集电路是将A、B、C三相交流电经电阻降压后输出电压信号的电路;所述电压信号采集电路首端连接于A相220V、50Hz交流电,然后经电阻降压,输出适合电能芯片测量的电压信号V2P/V2N,相同,取出B相、C相电压信号V4P/V4N、 V6P/V6N,予以连接;其尾端连接于所述集成电参数检测单元电路输入端;所述电压信号采集电路是A、B、C三相220V、50Hz交流电经电阻降压,输出适合电能芯片测量的电压信号; 电压测量信号V1P-V6P接入电参数测量集成芯片U1,由单片机控制计算出过电压、欠电压电参数并输出到远传单元。
[0054] 如图4所示,所述电流信号采集电路是将A、B、C三相电流经电流互感器、负载电阻后输出电流信号的电路;所述电流信号采集电路首端连接于A相电流经电流互感器和负载电阻输出适合电能芯片测量的电流信号V1P/V1N,相同,取出B相、C相电流信号V3P/V3N、 V5P/V5N,予以连接;其尾端连接于所述集成电参数检测单元电路输入端;所述电流信号采集电路是A、B、C三相电流经电流互感器和负载电阻输出适合电能芯片测量的电流信号;电流测量信号V1N-V6N分别接入电参数测量芯片U1,由单片机系统控制计算出有功电能等电参数并输出到远传单元,电能脉冲通过光偶N1、N2隔离输出。
[0055] 所述开关信号检测端口电路是用于IOKV断路开关或400V断路器或交流接触器的开关状态检测传感器;所述开关信号检测端口电路一端连接于单片机系统电路读取接点状态以判断是否执行分合闸;所述开关信号检测端口电路可检测IOKV断路器或400V/220V断路器或交流接触器开关设备的接通分断状态,由单片机系统控制计算处理。[0056] 如图5所示,所述谐波信号采集电路是经电压和电流互感器耦合、电阻分压、电容滤波后输出谐波信号的电路;所述谐波检测分析单元电路是用于将采样到的谐波信号进行分压、整形的谐波检测分析集成芯片;所述谐波检测分析单元电路与单片机电路电连接,以完成谐波量的检测与分析,由单片机电路控制输出控制信号端口电路发出相应的指令或报
Sfc目。
[0057] 如图6和图9所示,所述集成电参数检测单元电路是用于将采样到的电压信号、电流信号、三相不平衡电流信号进行分析、计算的电参数测量集成芯片;由电参数测量集成芯片运算所得电参数接入单片机,由单片机控制输出到远传单元;电能脉冲通过光偶隔离输
出ο
[0058] 如图7所示,所述单片机系统电路是以单片机系统为技术核心的机构,其与集成电参数检测单元电路芯片连接,控制电参数的计算;其与发射接收通信模块电路联接,用以控制发射接收模块的工作;其与输出控制信号端口电路联接,用以完成对开关设备进行接通分断处理指令等;同时,其与数据通信接口电路连接,进行数据传输,把电参数送入远传单元。
[0059] 如图8所示,所述发射接收通信模块电路是一个通信发射接收模块芯片,其与单片机系统双向通信,把报警信号或电力参数以短信方式发出,并用于接收工作短信,其工作过程由单片机系统控制;所述发射接收通信模块电路是发射接收通信芯片。
[0060] 如图10所示,所述输出控制信号端口电路一端连接于输出控制为四路的继电器接点,另一端连接于单片机系统电路,根据设置控制其吸合状态用于控制IOKV断路器和 400V/220V断路器或交流接触器开关设备;所述输出控制信号端口电路是由单片机根据操作程序的设置控制其是否报警或对开关设备进行接通分断处理。
[0061] 如图11所示,所述数据通信接口电路是一个两单元通过两个485通讯单元联接以进行数据传送;所述数据通信接口电路是一种RS-485串行数据通信总线,在要求通信距离为几十米到上千米时,可广泛采用RS-485串行总线标准,RS-485用于多点互连时可以省掉许多信号线;所述数据通信接口电路是RS-485串行数据通信接口电路。
[0062] 如图12所示,所述辅助工作电源电路是用于将交流电源经三只变压器降压、整流的直流稳压工作电源;所述辅助工作电源电路是一个辅助直流稳压工作电源,其将交流电源经3只电源变压器降压整流变换输出,供给各部分所需电源;由于该辅助工作电源电路采用3只电源变压器降压整流,当发生电源侧缺相时,不会瓦解工作电源,可保证整个装置正常运行,亦由于该辅助工作电源电路输出端设置了三相电压的测试点,可由单片机系统读取各相电压以判断供电状态。
[0063] 如图13所示,所述备用电池充电电源电路包括备用电池和备用电池充电保护电路,其与所述辅助工作电源电路稳压输出+5V端连接;其可防止备用电池过电压、过电流充电,可在电源侧发生停电或因故障执行切断电源时,保证整个装置在M小时内正常运行。
[0064] 如图1和图2所示,当配电箱投入运行后,在所述单片机系统电路的控制下,所述集成电参数检测单元电路实时、不断的对现场运行各个开关及各项电力参数进行检测,并不断读取检测单元数据,进行判断处理,如,过负荷、过压、欠压、电量等;
[0065] 根据具体情况,由所述单片机系统电路生成相应中文短信,通过所述发射接收通信模块电路将所述中文短信发至供电所计算机或电管员手机;对于开关量的检测,由单片机的所述状态检测端口电路直接检测;温度信号采集采用数字温度传感器,可直接读取温度数据;排除异常情况后,方可由电管员手机或供电所计算机启动送电。
[0066] 所述计算机双向通信模块是一种用于连接计算机的、把报警或断路开关通断指令或需要的电力参数以短信方式发出并接收的通信模块;所述供电所计算机是普通计算机, 即终端计算机;所述电管员手机是配电系统电工管理人员用于工作的普通手机;所述移动通信基站能够为电管员手机提供移动网络服务。
[0067] 对于远程遥控、遥测过程,是所述发射接收通信模块电路实时接收来自供电所计算机或电管员手机发来的控制短信指令,如,抄表、控制断电、控制送电等,当由所述发射接收通信模块电路收到短信后,所述单片机系统电路经过分析认定,并做出相应动作,如,现场实时数据送回,或启停现场高低压断路器及交流接触器。
[0068] 该智能综合配电箱能够较为经济、理想的实现配电系统自动化控制,其对于发展中国家实现配电系统自动化控制将会起到积极的促进作用。
[0069] 最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制;尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明,所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换;而不脱离本实用新型技术方案的精神,其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (10)

1. 一种智能综合配电箱,其特征在于:该智能综合配电箱包括主开关控制装置、分路开关控制装置、计量装置、无功补偿装置和智能终端,其中,所述主开关控制装置分别连接所述分路开关控制装置、所述计量装置和所述无功补偿装置;所述智能终端包括有温度信号采集电路、漏电保护检测电路、电压信号采集电路、电流信号采集电路、开关信号检测端口电路、输出控制信号端口电路、集成电参数检测单元电路、谐波信号采集电路、谐波检测分析单元电路、功率因数采集电路、单片机系统电路、发射接收通信模块电路、数据通信接口电路、辅助工作电源电路、备用电池充电电源电路、连接有双向通信模块的供电所计算机、电管员手机和移动通信基站;其中,所述温度信号采集电路、所述漏电保护检测电路、所述电压信号采集电路、所述电流信号采集电路、所述谐波信号采集电路、所述功率因数采集电路分别连接所述主开关控制装置,所述开关信号检测端口电路分别连接所述主开关控制装置、所述分路开关控制装置和所述无功补偿装置;所述单片机系统电路分别与所述温度信号采集电路、所述漏电保护检测电路、所述开关信号检测端口电路、所述集成电参数检测单元电路、所述谐波检测分析单元电路、所述功率因数采集电路连接以读取电力参数;所述单片机系统电路与所述输出控制信号端口电路连接,所述输出控制信号端口电路分别连接所述主开关控制装置和所述分路开关控制装置;所述集成电参数检测单元电路与所述电压信号采集电路连接以读取三相电压信号;所述集成电参数检测单元电路与所述电流信号采集电路连接以读取三相电流信号及三相不平衡电流信号;所述谐波检测分析单元电路与所述谐波信号采集电路电连接以获取谐波分析信号;所述单片机系统电路与所述数据通信接口电路电连接以完成与外围设备的通信;所述发射接收通信模块电路与所述单片机系统电路连接用于发射和接受信息;所述辅助工作电源电路和所述备用电池充电电源电路为所述智能终端提供电源;所述发射接收通信模块电路通过所述移动通信基站分别与所述供电所计算机的双向通信模块、所述电管员手机无线通信。
2.根据权利要求1所述的智能综合配电箱,其特征在于:所述温度信号采集电路是用于主开关控制装置温度信号采集的数字温度传感器;所述漏电保护检测电路是用于主开关控制装置漏电检测的总漏电保护器;所述功率因数采集电路是用于主开关控制装置功率因数采集的集成芯片;所述输出控制信号端口电路是单片机系统电路发出控制IOKV断路开关或400V断路器或交流接触器通断指令的输出端口。
3.根据权利要求1所述的智能综合配电箱,其特征在于:所述电压信号采集电路是将 A、B、C三相交流电经电阻降压后输出电压信号的电路;所述电流信号采集电路是将A、B、C 三相电流经电流互感器、负载电阻后输出电流信号的电路。
4.根据权利要求1所述的智能综合配电箱,其特征在于:所述开关信号检测端口电路是用于IOKV断路开关或400V断路器或交流接触器的开关状态检测传感器。
5.根据权利要求1所述的智能综合配电箱,其特征在于:所述谐波信号采集电路是经互感器耦合、电阻分压、电容滤波后输出谐波信号的电路;所述谐波检测分析单元电路是用于将采样到的谐波信号进行分压、整形的谐波检测分析集成芯片。
6.根据权利要求1所述的智能综合配电箱,其特征在于:所述集成电参数检测单元电路是用于将采样到的电压信号、电流信号、三相不平衡电流信号进行分析、计算的电参数测量集成芯片。
7.根据权利要求1所述的智能综合配电箱,其特征在于:所述发射接收通信模块电路是发射接收通信芯片。
8.根据权利要求1所述的智能综合配电箱,其特征在于:所述数据通信接口电路是 RS-485串行数据通信接口电路。
9.根据权利要求1所述的智能综合配电箱,其特征在于:所述辅助工作电源电路是用于将交流电源经三只变压器降压、整流的直流稳压工作电源。
10.根据权利要求1所述的智能综合配电箱,其特征在于:所述备用电池充电电源电路包括备用电池和备用电池的充电保护电路。
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