CN203883553U - 一种智能型微网网关 - Google Patents

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CN203883553U CN201420231714.9U CN201420231714U CN203883553U CN 203883553 U CN203883553 U CN 203883553U CN 201420231714 U CN201420231714 U CN 201420231714U CN 203883553 U CN203883553 U CN 203883553U
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郝新星
孙博
徐海波
施永
苏建徽
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Abstract

本实用新型涉及一种智能型微网网关,包括多个电源或负载输入端口,还包括单片机及其电连接的用于检测所有输入电源的电流电压采样单元、用于选通任一电源或负载输入端口的继电器单元(KM1、KM2、KM3)和对应各电源或负载输入端口的继电器开/关状态检测单元;所述智能型微网网关还设置与所述单片机电连接的对外通讯端口。这种智能型微网网关能对配电网、储能变流器、分布式电源、负荷、无功补偿装置、电能质量装置及其它智能设备进行实时数据的采集、处理,通过以太网与微网中央控制器通讯,用于微电网的运行控制和能量管理。

Description

-种智能型微网网关
技术领域
[0001] 本实用新型涉及微电网技术,具体涉及一种微电网中的智能型微网网关。
背景技术
[0002] 微电网是由分布式电源、储能装置、能量变换装置、相关负荷和监控、保护装置汇 集而成的小型发配电系统,是能够实现自我控制,保护和管理的自治系统,在解决能源枯 竭、环保问题和电能质量方面具有极大潜能。作为电网的有益补充和分布式发电的有效利 用形式,微电网在大规模利用可再生能源、改善环境质量、提高电网安全可靠性和减小建设 投资风险等方面具有重要作用,将成为未来电力系统的重要发展方向。
[0003] 现有技术中分布式发电接入形成的微电网并网时对大电网的电压、频率和谐波会 产生影响,在微电网能量管理、控制、保护方面存在一系列问题。如何实现微电网节点信息 的采集、分析、呈现是微电网的关键技术领域。 实用新型内容
[0004] 本实用新型需要解决的技术问题是,如何提供一种智能型微网网关,能够实时监 测微电网节点信息、及时控制微电网节点通断。
[0005] 本实用新型的上述技术问题这样解决,构建一种智能型微网网关,包括多个电源 或负载输入端口,其特征在于,还包括单片机及其电连接的用于检测所有输入电源的电流 电压采样单元、用于选通任一电源或负载输入端口的继电器单元和对应各电源或负载输入 端口的继电器开/关状态检测单元;所述智能型微网网关还设置与所述单片机电连接的对 外通讯端口。
[0006] 按照本实用新型提供的智能型微网网关,该智能型微网网关还包括与所述单片机 电连接的人机交换单元。
[0007] 按照本实用新型提供的智能型微网网关,所述人机交换单元包括显示屏、触摸屏 或控制按键。
[0008] 按照本实用新型提供的智能型微网网关,每个电源或负载输入端口设置用于速断 保护的保护开关。
[0009] 按照本实用新型提供的智能型微网网关,所述保护开关包括但不限制于是空气隔 尚开关、保险丝等。
[0010] 按照本实用新型提供的智能型微网网关,该智能型微网网关还包括串接在所述单 片机与继电器单元之间的手动开关。
[0011] 按照本实用新型提供的智能型微网网关,该智能型微网网关还包括与所述单片机 电连接的远程控制屏蔽/允许开关;多个智能型微网网关外部通讯连接微网中央控制器; 该远程控制屏蔽/允许开关可以是软开关或硬开关。
[0012] 按照本实用新型提供的智能型微网网关,所述对外通讯端口包括但不限制于是网 络端口、总线端口或无线端口。
[0013] 按照本实用新型提供的智能型微网网关,所述电源或负载输入端口优选二个或三 个。
[0014] 按照本实用新型提供的智能型微网网关,所述智能型微网网关包括独立电源模 块;所述独立电源模块的电源输入端通过一一对应的变压器和整流电路向本智能型微网网 关的每个电源输入端口取电。
[0015] 本实用新型提供的智能型微网网关,与现有技术相比,具有以下优势:
[0016] 1、智能网关在微电网系统节点和公共连接点(PCC)处作为智能开关使用,是微电 网控制领域的一项关键技术。可实现对配电网、储能变流器、分布式电源、负荷、无功补偿装 置、电能质量装置及其它智能设备实时数据的采集、处理,通过以太网与微网中央控制器通 讯,用于微电网的运行控制和能量管理。
[0017] 2、分布式电源并网时,由于大量电力电子器件的应用,不可避免地给系统带来大 量谐波,智能网关系统可以监测基波到50次谐波的信息,提供给微网中心控制器(MGCC)进 行电能质量管理;
[0018] 3、微网进行调度管理时,可根据智能网关提供的数据,在适当的时刻,对网关的端 口进行投切控制;
[0019] 4、在微网预同步时,网关采样公共连接点(PCC)两端电压幅值和相位,发送给微 网逆变器,帮助微网实现和大电网的预同步。
附图说明
[0020] 下面结合附图和具体实施例进一步对本实用新型进行详细说明。
[0021] 图1是本实用新型智能微网网关在微电网中应用的示意图;
[0022] 图2是本实用新型优选实施例的智能微网网关中主电路接线示意图;
[0023] 图3是本实用新型优选实施例的智能微网网关电路结构示意图;
[0024] 图4是本实用新型优选实施例的智能微网网关中的供电方式的示意图。
具体实施方式
[0025] 本实用新型优选实施例中的智能型微网网关应用于微电网的节点处,具体如图1 所示,作为智能开关使用。图1中只画出2个端口示意智能开关可以连接的种类,实际工程 应用中智能网关3个端口可根据需要任意与配电网、储能变流器、分布式电源、负荷、无功 补偿装置、电能质量装置及其它智能设备连接,也可进行多个智能网关的串联,并将采集到 的信息通过以太网与微网中央控制器进行通讯。微网中央控制器根据智能网关提供的数 据,作出各个端口开关动作指令,通过通讯下发给网关进行控制。在微网预同步时,网关采 样PCC点两端电压幅值和相位,发送给微网逆变器,帮助微网实现和大电网的预同步,提高 微网系统的稳定性和安全性。
[0026] 本实用新型优选实施例中的智能型微网网关,主电路接线如图2所示,其主电路 三端口为对称结构,A端口、B端口和C端口为智能网关开关柜的接口,可以任意与配电网、 储能变流器、分布式电源、负荷、无功补偿装置、电能质量装置及其它智能设备连接。如图2 所示,3个端口内部首先连接3个空气隔离开关ΚΙ、K2、K3,用于发生过压、过流等极限故障 的速断保护,系统出现过压、过流等极限故障时,K1、K2、K3自动断开,保护系统,并通过单片 机控制系统将故障码发送给上位机;然后连接3个交流继电器KM1、KM2、KM3,由单片机控制 系统控制其通断;在KM1、KM2、KM3的另一端,三个端口连接在一起;空气隔离开关和交流继 电器之间接有12个电流传感器,用于各端口电流信息的实时采集,并在此处对三端口的电 压进行采样,电压和电流采样单元连接到单片机控制系统的模数转换(ADC)模块,进行数 据分析、处理和呈现。
[0027] 如图2所示,电源模块与单片机控制系统直接控制的交流继电器KM1、KM2、KM3连 接,再与继电器线包J2B、J3B、J4B连接最后串联一个手动按钮SB1接地,当SB1与J2B都 闭合或SB1与J3B都闭合或SB1与J3B都闭合时,KM1/KM2/KM3才会闭合,并且可手动断开 SB1来断开电路,提高了系统的安全性。
[0028] 如图2所示,电源模块与交流继电器KM1/KM2/KM3的辅助触点连接,再与指示灯连 接后接地,用来显示和检测各端口开关状态和系统故障状态。
[0029] 本实用新型优选实施例中的智能型微网网关,各部分具体结构如图3所示,其中: 电压和电流采样单元连接到单片机控制系统。单片机控制系统完成数据的处理:捕获各端 口电压的相位和频率,计算得到需要监控的基本参数,运用傅立叶(FFT)计算得到基波到 50次谐波的电压有效值、电流有效值、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、电压谐波 失真和电流谐波失真,用于电能质量分析。
[0030] 如图3所示,单片机控制系统与继电器线包连接,可以直接控制图2中继电器线包 J2B、J3B、J4B的通断,从而控制继电器KM1、KM2、KM3的通断。
[0031] 如图3所示,单片机控制系统与人机交互单元连接,将处理后的数据送到触摸屏 进行显示,触摸屏可以实时显示网关的工作状态,监测网关系统的故障,也可以监视和控制 网关的开关状态,具有良好的人机受互性。
[0032] 按图3连接的作为人机交互单元的触摸屏具有示波功能,单片机将采样得到的电 压、电流数据送到触摸屏以波形方式实时显示。用户可以直观地查看系统的状态。
[0033] 按图3连接的作为人机交互单元的触摸屏具有录波功能,当系统发生故障时,网 关会将故障前后10个周波的电压、电流采样数据存储,用户可通过触摸屏查看故障前后的 波形,用户可根据录波波形分析故障原因。
[0034] 按图3连接的作为人机交互单元的触摸屏可以选择远程屏蔽/允许功能,屏蔽/ 允许微网中央控制器的控制,防止发生误操作。当选择远程屏蔽时,会屏蔽微网中央控制 器的控制,用户通过观察触摸屏显示的电压相位、幅值、频率来判断是否符合闭合条件,当 满足闭合条件时,操作触摸屏的按钮来闭合交流继电器KM1/KM2/KM3 ;关断也是由触摸屏 按钮来控制。当选择远程允许时,允许微网中央控制器的控制,触摸屏控制失效,智能网关 将数据发送给微网中央控制器,由微网中央控制器来判断是否满足闭合条件以及控制KM1/ KM2/KM3的闭合。关断也是由微网中央控制器来控制。
[0035] 如图3所示,单片机控制系统具有以太网接口,可以快速地将数据传送给微网中 央控制器,实现对多个网关的集中和远程监控。
[0036] 如图3所示,智能型微网网关由专门的电源模块供电。
[0037] 本实用新型优选实施例中的智能型微网网关,其供电方式具体如图4所示,该智 能型微网网关从三个端口分别接线经3个电源开关接至变压器,经过变压器进行电压变换 后再分别接至整流模块,从整流模块出来之后并联接至DC-DC开关电源模块,得到所需要 的直流电压。如图4所示,智能型微网网关系统的电源模块从三端口取电,只要任意一个端 口为有源端,即可为整个网关系统供电,无需外接电源,增强了网关的灵活性。
[0038] 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例,凡依本实用新型权利要求范围所做的均 等变化与修饰,皆应属本实用新型权利要求的涵盖范围。

Claims (10)

1. 一种智能型微网网关,包括多个输入端口,其特征在于,还包括单片机及其电连接的 用于检测所有输入电源的电流电压采样单元、用于选通任一输入端口的继电器单元(KM1、 KM2、KM3)和对应各输入端口的继电器开/关状态检测单元;所述智能型微网网关还设置与 所述单片机电连接的对外通讯端口;所述输入端口是电源输入端口或负载输入端口。
2. 根据权利要求1所述智能型微网网关,其特征在于,该智能型微网网关还包括与所 述单片机电连接的人机交换单元。
3. 根据权利要求2所述智能型微网网关,其特征在于,所述人机交换单元包括显示屏、 触摸屏或控制按键。
4. 根据权利要求2所述智能型微网网关,其特征在于,每个输入端口设置用于速断保 护的保护开关。
5. 根据权利要求4所述智能型微网网关,其特征在于,所述保护开关是空气隔离开关 (K1、K2、K3)。
6. 根据权利要求2所述智能型微网网关,其特征在于,该智能型微网网关还包括串接 在所述单片机与继电器单元之间的手动开关(SB1)。
7. 根据权利要求2所述智能型微网网关,其特征在于,该智能型微网网关还包括与所 述单片机电连接的远程控制屏蔽/允许开关;多个智能型微网网关外部通讯连接微网中央 控制器。
8. 根据权利要求1所述智能型微网网关,其特征在于,所述对外通讯端口是网络端口、 总线端口或无线端口。
9. 根据权利要求1所述智能型微网网关,其特征在于,所述输入端口是二个或三个。
10. 根据权利要求1-8任一项所述智能型微网网关,其特征在于,所述智能型微网网关 包括独立电源模块;所述独立电源模块的电源输入端通过一一对应的变压器和整流电路向 本智能型微网网关的每个电源输入端口取电。
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CN105762830A (zh) * 2014-12-16 2016-07-13 中国科学院沈阳自动化研究所 具有检测功能的智能离/并网开关及其实现方法

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