CN206302211U - 基于大数据分析的分布式电源信息采集装置 - Google Patents

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薛磊
李春晖
徐红涛
赵帅
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Abstract

本实用新型提供基于大数据分析的分布式电源信息采集装置，包括采样单元、保护单元和通信单元；所述采样单元包括设置于分布式电源上的计量电压互感器、计量电流互感器，所述保护单元包括漏电保护器和智能电容器，所述通信单元包括信号采集器以及分别与所述信号采集器连接的有线通信模块、无线通信模块。本实用新型可以通过信号采集器的汇总分析，形成大数据分析的依据。信号传输模式支持多样化，能够克服通信线路故障和快速电路变化时响应缓慢的问题。同时，由于分散式控制能够改善电力系统运行而且减少通信单元的投资，减少了分布式电源的调节次数，保证了分布式电源的经济效益。

Description

基于大数据分析的分布式电源信息采集装置
技术领域
本实用新型涉及电网信息采集技术领域，尤其涉及基于大数据分析的分布式电源信息采集装置。
背景技术
随着分布式电源渗透率不断提高，对传统配电网造成广泛的影响，例如改变配电网的电压水平、提高配电网的短路容量、影响网络的供电可靠性以及加剧电能质量的恶化等，在此背景下，主动配电网的概念应用而生。主动配电网在运行过程中的任务是充分合理的利用可再生能源，并向用户提供数量充足、质量合格的电能，同时还要可靠、安全、经济的运行。因此，保证配电网电压质量合格及电压稳定是保证配电网可靠运行的保障。当分布式电源接入主动配电网时，会对其电压分布及稳定性造成影响，为保证配电网各节点电压稳定，需对主动配电网无功电压控制技术进行研究。
申请号为201310611002.X的专利提供一种大数据管理系统，总体上采用分布式架构，包括：本地数据服务器，提供本地集群数据库，本地集群数据库采用双机和磁盘阵列组成高可用集群；主体数据服务器，提供集群代理服务，集群代理服务是本地集群数据库的数据访问代理服务。可选的，大数据管理系统还包括：一个或多个客户端，适于通过访问所述集群代理服务来确定是否有权限访问目标数据点并获取目标数据点所属的本地集群数据库的位置信息，还适于直接访问该位置信息对应的本地集群数据库。该发明公开的实施方式(1)采用分布式高可用集群架构解决系统管理超大规模数据能力；(2)采用本地实时数据库解决高频率数据采样处理能力。
申请号为201510925157.X的专利公开了一种智能配电网规划大数据管控系统及方法，包括：数据层构建全局电网规划模型；建立包含电网设备、图形标准以及电网运行信息的基础数据字典；应用层对设定区域内电网设备及电网运行状态进行统计分析及实时负荷实测分析；实现电网负荷数据图表的自动填报、规划数据智能运算、规划数据智能校核、规划数据智能统计及汇总；业务层对规划电网方案进行评选；展示层对规划设计成果的集中展示、共享和信息发布。该发明以基础地理信息、电网空间和属性专题信息及电网运行实时信息等多源海量数据为核心，有效整合系统内规划设计数据资源，建立电网规划设计综合信息平台，夯实电网规划设计信息化基础。
申请号为201510695185.7的专利属于信息技术领域，公开了一种基于大数据的电网信息运维主动预警方法体系包括状态预警、阈值预警、快变预警、趋势预警、评价预警和关联预警，实现了信息运维主动预警方法与信息运维体系的有效结合；实现大数据技术在电网信息运维领域的推广应用，基于大数据技术，实现了信息运维数据的高效统计分析、挖掘分析和实时流处理，有效挖掘数据价值，实现主动预警，提升信息运维的效率。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是克服现有分布式电源分散式调压技术存在的缺陷，提供基于大数据分析的分布式电源信息采集装置，安全性、可靠性高。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：基于大数据分析的分布式电源信息采集装置，包括采样单元、保护单元和通信单元；所述采样单元包括设置于分布式电源上的计量电压互感器、计量电流互感器，所述保护单元包括漏电保护器和智能电容器，所述通信单元包括信号采集器以及分别与所述信号采集器连接的有线通信模块、无线通信模块。
进一步地，所述信号采集器包括数据采集卡、DSP芯片、模数处理单元和存储器。
进一步地，所述漏电保护器包括电流互感器与脱扣器，所述脱扣器与所述智能电容器连接。
进一步地，所述有线通信模块包括专用双绞线、音频电缆、市话线、配电线载波、光纤通信、现场供电总线和RS-485总线。
进一步地，所述无线通信模块包括近程无线网络与远程无线网络，所述近程无线网络信号采用电力载波传输，所述远程无线网络信号采用长距离点对点传输。
进一步地，所述远程无线网络包括GSM短信收发模块，所述GSM短信收发模块连接定向增益天线。
进一步地，所述无线通信模块连接无线状态量采集器。
本实用新型的有益效果在于：
本实用新型具有良好的技术经济效益，所提供电压、电流信号为系统化、模块化的采集，可以通过信号采集器的汇总分析，形成大数据分析的依据。信号传输模式支持多样化，能够克服通信线路故障和快速电路变化时响应缓慢的问题。同时，由于分散式控制能够改善电力系统运行而且减少通信单元的投资，因此减少了成本，适合偏远山区等地进行采集调压操作，也能一定程度上克服了目前分散式调压存在的仅基于本地信息，电网组件之间的通信水平有限的缺陷，从而提升了分布式技术的实用效果，进而可以配合自动化系统有效防止电压的过调节，减少了分布式电源的调节次数，保证了分布式电源的经济效益。
附图说明
下面结合附图及实施方式对本实用新型作进一步的详细说明：
图1为本实用新型系统结构框图。
具体实施方式
为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本实用新型的具体实施方式。
如图1所示，基于大数据分析的分布式电源信息采集装置，包括采样单元1、保护单元4和通信单元8；采样单元1包括设置于分布式电源上的计量电压互感器2、计量电流互感器3，保护单元4包括漏电保护器和智能电容器5，通信单元包括信号采集器9以及分别与信号采集器9连接的有线通信模块12、无线通信模块8。
信号采集器9包括数据采集卡13、DSP芯片14、模数处理单元15和存储器16。
漏电保护器包括电流互感器6与脱扣器7，脱扣器7与智能电容器5连接。
有线通信模块12包括专用双绞线、音频电缆、市话线、配电线载波、光纤通信、现场供电总线和RS-485总线。
无线通信模块8包括近程无线网络10与远程无线网络11，近程无线网络10信号采用电力载波传输，远程无线网络11信号采用长距离点对点传输。
远程无线网络10包括GSM短信收发模块，GSM短信收发模块连接定向增益天线17。
无线通信模块连接无线状态量采集器18。
本实用新型的采样单元主要是为了对分布式电源中的电信号参数进行采集，并经处理后传输至中压变电站的监控主站内，同时，采集到的电压、电流信号为批量信号，也为后续调控指令的分类执行提供大数据分析依据。
在使用本实用新型时，各执行子站监测本地电压、电流情况，并根据具体原因采取不同措施：当子站监测到本地电压、电流越上限时，将检测信号通过通讯系统传输给主站，同时开始计时并继续监测本地电压、电流。在进行采集传输之后，分布式电源即可以通过采集信息，来进行电量调节，调节模式为功率因数-电压控制模式或功率因数-电流控制模式，即PFC-VC控制模式或PFC-IC控制模式，调节对象可以是发电功率在几千瓦至数百兆瓦的小型模块化、分散式、布置在用户附近的高效、可靠的发电单元，如太阳能发电(光伏电池、光热发电)、风力发电、生物质能发电、潮汐发电等。
保护单元主要是对分布式电源可能产生的漏电状况起监测保护作用，包括漏电保护器和智能电容器，漏电保护器包括电流互感器与脱扣器，这样就构成一个电流动作断路器，传统型的剩余电流动作断路器为电磁式，零序电流互感器的二次回路输出电压不经任何放大，直接激励剩余电流脱扣器，这样就会造成保护器的灵敏度略低，且制作工艺复杂、成本高；本方案在具体实施时，可以在电流互感器的二次回路和脱扣器之间接入一个电子放大线路，互感器二次回路的输出电压经过电子线路放大后再激励剩余电流脱扣器，这样保护器的灵敏度高、整定误差小、制作工艺简单、成本低。智能电容器与脱扣器连接，可以在产生漏电冲击放电时，由智能电容器对电信号产生隔离吸收的左右，从而增加保护效果。
通信单元包括依托信号采集器而实现的有线通信方式和无线通信方式，主要用于联接分布式电源之间进行信息通信，其中有线通信方式包括专线(双绞线或音频电缆)、市话线、配电线载波、光纤通信、现场总线和RS-485；无线通信方式包括近程无线与远程无线。近程无线网络采用电力载波传输，远程无线网络采用长距离点对点传输。信息传输方式是保证监控信息及时传递的基础，电力载波不依托辅助元件，可实现直接性的线路传输，很适用于小范围内互联的近程无线网络；远程无线网络既可以采用GSM无线传输，可以与各种公用通信网络互联，抗干扰性强，通信质量高，不受距离限制，也可以采用长距离点对点传输，通过数据管理系统使用一次GSM传输，相比于GSM无线传输而言，不必使用SIM卡，大大降低了长期使用费用。无线通信模块连接无线状态量采集器，无线状态量采集器进行数据的一次汇集，并传输至数据采集卡进行数据的二次汇集；数据采集卡的输出端与配电网控制中心的服务器连接。
在采用无线传输时，为了实现远程传输的稳定性和高效性，远程无线通信单元运用了定向增益天线，定向增益天线为螺旋臂偶极子天线，通过同轴电缆与信号采集器相连，能起到接收并调取参数指令和传输电压反馈信号的作用，从而降低了工程上调整天线之间方向性对准的难度。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，本领域的一般技术人员将认识到，使用本实用新型的方案还可以实现许多可选的实施例。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (7)

1.基于大数据分析的分布式电源信息采集装置，其特征在于：包括采样单元、保护单元和通信单元；所述采样单元包括设置于分布式电源上的计量电压互感器、计量电流互感器，所述保护单元包括漏电保护器和智能电容器，所述通信单元包括信号采集器以及分别与所述信号采集器连接的有线通信模块、无线通信模块。
2.如权利要求1所述的基于大数据分析的分布式电源信息采集装置，其特征在于：所述信号采集器包括数据采集卡、DSP芯片、模数处理单元和存储器。
3.如权利要求1所述的基于大数据分析的分布式电源信息采集装置，其特征在于：所述漏电保护器包括电流互感器与脱扣器，所述脱扣器与所述智能电容器连接。
4.如权利要求1所述的基于大数据分析的分布式电源信息采集装置，其特征在于：所述有线通信模块包括专用双绞线、音频电缆、市话线、配电线载波、光纤通信、现场供电总线和RS-485总线。
5.如权利要求1所述的基于大数据分析的分布式电源信息采集装置，其特征在于：所述无线通信模块包括近程无线网络与远程无线网络，所述近程无线网络信号采用电力载波传输，所述远程无线网络信号采用长距离点对点传输。
6.如权利要求5所述的基于大数据分析的分布式电源信息采集装置，其特征在于：所述远程无线网络包括GSM短信收发模块，所述GSM短信收发模块连接定向增益天线。
7.如权利要求5所述的基于大数据分析的分布式电源信息采集装置，其特征在于：所述无线通信模块连接无线状态量采集器。
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