CN207426696U - 一种即插即用式能源互联系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种即插即用式能源互联系统，其包含主站管理平台系统、相互并联的若干个台区量测系统和若干个即插即用式的终端设备；台区量测系统分别与电网通信连接；终端设备与台区量测系统串联连接；主站管理平台系统与台区量测系统通信连接，接收电网开关量测信息；主站管理平台系统与所述终端设备通信连接，接收终端设备信息并向其发送终端设备控制命令；本实用新型支持各类分布式设备和电动汽车接入，还支持与各类用电信息采集终端的通信；还具有数据汇总、中转等功能，有较强的可扩展性；支持多种设备连接；有效地提高系统供电服务的可靠性，可实现双向的能量交互，完成切断、连通电路等功能，还能实现设备识别、命令上传下达等功能。

Description

一种即插即用式能源互联系统

技术领域

本实用新型涉及一种能源互联系统领域，特别涉及一种即插即用式能源互联系统。

背景技术

能源互联网作为一个跨领域的前沿概念，其内涵在不断发展，难以给出所有人都认可的标准定义。

事实上也没有必要给出确切的定义，就像智能电网概念一样，至今没有标准定义，但其核心内涵已经得到了学术界、产业界和社会的初步共识和认可。尽管难以给出定义，但仍有必要明确能源互联网的发展目标、理念、特征和基本架构，这对于促进相关学科和产业的发展具有重要意义。

能源互联网在传统能源网基础上引入了互联网理念，具有以下新的内涵：

(1)开放。开放是能源互联网的核心理念(2)互联。互联是开放的重要表现，为能源的共享和交易提供了平台，连接供需，是能源互联网创造价值的基础。(3)以用户为中心。以用户为中心是能源互联网在商业上取得成功的关键。(4)分布式。分布式是推动能源互联网发展的重要动力。光伏等新能源适合分布式，用户也将成为分布式的能源产消者。在分布式条件下，为保证能源产消的即插即用和能量时时处处平衡，需要对分布式优化和控制提出高要求。(5)共享。共享是能源互联网的精神，物理设备的开放互联如果缺少了共享的机制，也就无法形成有效的能源市场和良好的创新创业环境。 (6)对等。对等是能源互联网的形态之一。

能源互联网的关键特征是互联网理念和技术的深度融入，至少表现为以下几点特征：

(a)支撑多类型能源的开放互联，提高能源综合使用效率；

(b)支撑高渗透可再生能源的接入和消纳；

(c)支撑能量自由传输和用户广泛接入的自由多边互联网架构；

(d)集中和分布相结合的自组织网络架构；

(e)支撑众筹众创的能源互联网市场和金融；

(g)支撑能源运行、维护、交易、金融等大数据分析。

基于上述背景，对于低压能源的即插即用式接入互联的功能需求主要包含发储用设备的“即插即用”功能需求，其主要包含：应用场景各式各样、工程应用功率匹配问题、对外接口端子各异、拓扑结构不一致、过电压异常响应不一、监视、控制和运维的需求、并网及孤岛防护需求、渗透率及有效发电量、安全并网装置以及信息互联装置等方面。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种即插即用式能源互联系统，其是一套多层分级的、实现能量流和信息流互联的系统，具有即插即用的功能，可实现可再生能源的充分利用。

为了达到上述目的，本实用新型的一种即插即用式能源互联系统，包含主站管理平台系统、相互并联的若干个台区量测系统和若干个即插即用式终端设备；

所述台区量测系统分别与电网通信连接；

所述终端设备与所述台区量测系统串联通信连接；

所述主站管理平台系统与台区量测系统通信连接，接收电网开关量测信息；所述主站管理平台系统与所述终端设备通信连接，接收终端设备信息并向其发送终端设备控制命令。

优选地，所述电网、所述台区量测系统和所述终端设备形成串联电力回路。

优选地，同一个所述台区量测系统连接的多个终端设备之间为并联连接。

优选地，所述终端设备为分布式接入的能源互联终端设备，或者为商业及居民用户接入的能源互联终端设备。

优选地，所述分布式接入包括光伏接入、风机接入、充电桩接入和储能接入。

优选地，所述终端设备包含标准能量接口、电压电流测量环节、开断执行环节、电力载波寻址功能模块、就地测控模块、主站通信远方测控模块和主站通信认证模块；

插座式的所述标准能量接口与所述台区量测系统连接；

电压电流测量环节分别与所述主站通信远方测控模块和所述就地测控模块连接；

主站通信远方测控模块通过与所述主站管理平台系统连接，获取信息并对其进行逻辑判断及远方测控；

所述开断执行环节分别与所述主站通信远方测控模块和所述就地测控模块连接，开断一次电流并隔离所述终端设备和电网；

所述电力载波寻址功能模块与所述主站通信远方测控模块连接，确定所述终端设备接入点在电网所处的位置；

执行所述终端设备的安全认证和身份认证的所述主站通信认证模块分别与所述主站通信远方测控模块和主站管理平台系统连接。

优选地，所述标准能量接口的方式为三相方式，或者为单相方式。

优选地，所述电力载波寻址功能模块通过电力载波通信方式与所述主站通信远方测控模块连接。

优选地，所述台区量测系统设置有三相供电模块、电流互感器、电压互感器和测量设备；

所述标准能量接口与为其供电的所述三相供电模块连接；

所述三相供电模块还分别与所述电流互感器和所述电压互感器连接；

所述测量设备分别与所述电流互感器和所述电压互感器连接；所述测量设备还与所述主站管理平台系统连接。

优选地，当采用电力载波通信方式时，所述台区量测系统还设置有PLC 寻址模块，获取所述终端设备的地址信息；

所述PLC寻址模块与所述主站管理平台系统连接，将获取的终端设备地址信息发送至所述主站管理平台系统。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的即插即用式能源互联系统是支持各类分布式设备和电动汽车接入的统一接口平台。(2)本实用新型还支持与各类用电信息采集终端的通信；除了识别分布式设备的类型与身份外，即插即用式能源互联系统还具有数据汇总、数据中转等功能。(3)本实用新型有较强的可扩展性，可支持与各类智能用电信息采集终端集成。(4)本实用新型还作为支持多种智能电网功能的载体工具与信息终端，支持分布式电源，储能设备，智能负荷，电动汽车等多种设备的连接；支持用户侧管理，削峰填谷，平抑可再生能源的间歇性，分布式控制通讯等功能；从而支持相关系统能源的最优化运行，有效地提高系统供电服务的可靠性。(5)当分布式设备接入能源互联系统时，能源互连系统一方面可和分布式设备实现双向的能量交互，完成相关的切断、连通电路等功能，另一方面，可和分布式设备交互信息，实现设备识别、命令上传下达等功能。

附图说明

图1本实用新型的即插即用式能源互联系统示意图；

图2本实用新型的终端设备结构示意图；

图3本实用新型的台区量测系统示意图。

其中，1.终端设备；101.标准能量接口；102.电压电流测量环节；103.开断执行环节；104.电力载波寻址功能模块；105.就地测控模块；106.主站通信远方测控模块；107.主站通信认证模块；2.台区量测系统；21.三相供电模块； 22.测量设备；23.PLC寻址模块；3.主站管理平台系统。

具体实施方式

本实用新型提供了一种即插即用式能源互联系统，为了使本实用新型更加明显易懂，以下结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步说明

本实用新型的即插即用式能源互联系统是一套多层分级的、实现能量流和信息流互联的系统。

如图1所示，本实用新型的即插即用式能源互联系统包含台区量测系统 2、主站管理平台系统3和终端设备1。主站管理平台系统3可接收电网开关量测信息和终端设备信息，发送终端设备控制命令；接入电网测控保护信息，必要时完成电网保护功能的在线整定。

终端设备1是一种即插即用式能源互联终端。电网与多个台区量测系统 2连接，且每个台区量测系统2相互并联连接。

每个台区量测系统2与多个终端设备1连接，即电网、台区量测系统2 与每个终端设备1形成一个串联电力回路，而每个台区量测系统2的多个终端设备1之间为并联连接。其中，每个终端设备1面对用户。

主站管理平台系统3与每个台区量测系统2通信连接，进行量测信号的传输；且主站管理平台系统3与所有的终端设备1通信连接，则该主站管理平台系统3接收电网开关量测信息和终端设备信息，进行上传下达信号。

如图2所示是每个终端设备1结构功能模块示意图。

终端设备1包括标准能量接口101、电压电流测量环节102、开断执行环节103、电力载波寻址功能模块104、就地测控模块105、主站通信远方测控模块106和主站通信认证模块107。

其中，标准能量接口101通过与台区量测系统2通信连接，实现与电网的通信连接。标准能量接口101可实现常见插座功能，可从不同插座类型中进行选取；例如，选择三相或者单相方式。

电压电流测量环节102分别与主站通信远方测控模块106和就地测控模块105连接，实现对电压信号和电流信号的读取，还对电度的实时计量和对电能质量参数的监测。其中，就地测控模块105可实现就地测量和控制，其根据就地的量测信息和输入信号，完成常规保护控制。主站通信远方测控模块106用于远程的主站管理平台系统3的信息收取和逻辑判断以及远方测控。

开断执行环节103分别与主站通信远方测控模块106和就地测控模块 105连接，可实现一次电流的开断，还能实现终端设备1与电网之间的隔离。

电力载波寻址功能模块104与主站通信远方测控模块106连接；电力载波寻址功能模块104采用电力载波通信(PLC，Power line Communication) 方式，用以确定终端设备1接入点在电网所处的位置。

主站通信认证模块107与主站通信远方测控模块106连接。主站通信认证模块107负责与主站管理平台系统3的通信通道进行接口，并完成终端设备1相应的安全认证和身份认证功能。

本实用新型的能源互联系统的终端设备1按面向的对象可分为分布式能源设备接入以及商业、居民用户接入的能源互联终端设备。

其中，分布式能源设备接入的能源互联终端设备包括光伏接入、风机接入、充电桩接入与储能接入。这四类能源互联终端设备的功能主要是实现分布式能源设备的即插即用，并实现设备和电网之间能量流、信息流的互联。示例地，分布式能源设备的即插即用有两层含义：一是作为分布式电源、分布式储能、电动汽车、可控负荷等各类分布式设备的电气接口；二是兼容多种常见的通信协议，如电力载波、ZigBee、WiFi、3G等，支持各种用电设备与电网进行信息的双向流通。

商业、居民用户接入的能源互联终端设备不是单一的一款设备，而是应该看作是一套多级分层的硬件系统，根据使用需要，由能源互联终端设备插座、能源互联终端设备入户集中器、能源互联终端设备楼层集中器、能源互联终端设备楼宇集中器组成，主要实现电网和商业、居民用户之间能量流、信息流的互联。

终端设备1是电网与发储用设备的能量和信息接口，其也是能量流与信息流的结合体。

本实用新型的能源互联终端设备应用场景包括：

1)用电设备的识别及差异化计费：以电动汽车为例，当电动汽车的充电头插入充电桩等具备能源互联终端设备功能的设备时，系统可自动识别电动汽车的编号，汽车型号、电池等重要信息，并实现自动扣费等功能。另，对于分布式电源与储能等可能向系统倒送能源的设备，能源互联终端设备也可在识别出设备身份的基础上自动完成计费功能。

2)中小型工商业用户及智能楼宇的能量监测与控制：对于接入能源互联终端设备的各种用电设备，能源互联终端设备可以收集设备级的详细用电信息，并向上级系统汇总报送。必要时，能源互联终端设备也可根据上级系统的控制信号对接入的设备进行远程开断。

3)小型配电系统的精细化负荷预测与建模：若在一小型配电系统内广泛安装能源USB，可在后台大数据分析系统的支持下，利用能源互联终端设备采集的设备信息与电气拓扑信息，实现精细化的负荷预测与负荷建模。

4)小型配电系统的削峰填谷：大量能源互联终端设备也可在后台分布式设备协调控制系统的支持下，通过控制用电设备，实现削峰填谷与抑制系统内可再生能源间歇性的目的。

本实用新型的台区量测系统2为并联接入电力系统；如图3所示为台区量测系统2的结构功能模块示意。

台区量测系统2设置有三相供电模块21、电流互感器CT、电压互感器 PT和测量设备22。

台区量测系统2的三相供电模块21可与标准能量接口101连接，该三相供电模块21为选取三相方式的标准能量接口101进行供电。

三相供电模块21分别与电流互感器CT和电压互感器PT连接，且测量设备22也与电流互感器CT和电压互感器PT连接，同时，测量设备22与主站管理平台系统3连接。

所以，台区量测系统2用于集成电力系统的自动化量测信息，台区量测系统2可将开关状态信息、电压信息、电流信息等遥测和遥信数据以及将获取的电网各个节点的潮流分布发送至主站管理平台系统3。

当采用电力载波通信(即PLC)时，台区量测系统2还设置有PLC寻址模块23来获取终端设备1的地址信息。其中，PLC寻址模块23与主站管理平台系统3连接，将其获取的终端设备1的地址信息发送至主站管理平台系统3。

主站管理平台系统3可接收台区量测系统2的信息和终端设备1的信息，从而完成逻辑判断，并发送终端设备控制命令。主站管理平台系统3的功能包括：

a、对本实用新型的即插即用式的终端设备1的接入进行感知：包括确定终端设备1接入台区量测系统2的信息、以及终端设备1出线等信息。

b、根据终端设备1接入台区量测系统2的电力潮流信息，指导终端设备 1的接入：包括是否允许终端设备1接入、储能装置充放电模式的指导等。

c、能源交易的在线平台：根据终端设备1和网侧量测信息的对比，核实并结算发、储、用设备的电力交易；并可以根据地区发、储、用设备的分布和功率情况，采用灵活电价形式进行交易结算。

d、在形成规模效应后，可以实现控制保护功能的定值在线核算和下达，实现云控制。

在本实用新型中，通信方式主要是电力载波通信方式(PLC)，例如，电力载波寻址功能模块104采用电力载波通信方式来确定终端设备1接入点在电网所处的位置，以及台区量测系统2的PLC寻址模块23来获取终端设备 1的地址信息，均是可以采用电力载波通信方式。其中，电力载波技术是电力系统特有的基本通讯方式。其是通过载波方式将模拟或数字信号进行高速传输的技术，由于使用电力线作为载波信号的传输介质，因此具有信息传输稳定可靠、路由合理、可同时复用远动信号等特点，是唯一不需要线路投资的有线通信方式。

本实用新型的能源互连系统的终端设备和上级电源节点可通过其他各种通信方式联网，例如WIFI、ZigBee、蓝牙、移动通信等。其中，WIFI是一种允许电子设备连接到一个无线局域网(WLAN)的技术，通常使用2.4G UHF 或5G SHF ISM射频频段。连接到无线局域网通常是有密码保护的，但也可是开放的，这样就可以允许任何在WLAN范围内的设备连接上。ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。ZigBee就是一种便宜的、低功耗的近距离无线组网通讯技术。ZigBee是一种低速短距离传输的无线网络协议，协议从下到上分别为物理层(PHY)、媒体访问控制层(MAC)、传输层(TL)、网络层(NWK)、应用层(APL)等。其中物理层和媒体访问控制层遵循IEEE 802.15.4标准的规定。它具有低功耗、低成本、低速率、近距离、短时延、高容量、高安全等特点。

蓝牙是一种无线技术标准，可实现固定设备、移动设备和楼宇个人域网之间的短距离数据交换。

移动通信是移动用户与固定点用户之间或移动用户之间的通信方式。这是通信双方有一方或两方处于运动中的通信，包括陆、海、空移动通信。采用的频段遍及低频、中频、高频、甚高频和特高频。移动通信系统由移动台、基台、移动交换局组成。若要同某移动台通信，移动交换局会通过各基台向全网发出呼叫，被叫台收到后发出应答信号，移动交换局收到应答后分配一个信道给该移动台，并从此话路信道中传送一信令使其振铃。

尽管本实用新型的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本实用新型的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本实用新型的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本实用新型的保护范围应由所附的权利要求来限定。

Claims (9)

1.一种即插即用式能源互联系统，其特征在于，其包含主站管理平台系统(3)、相互并联的若干个台区量测系统(2)和若干个即插即用式的终端设备(1)；

所述台区量测系统(2)分别与电网通信连接；

所述终端设备(1)与所述台区量测系统(2)串联连接；

所述主站管理平台系统(3)与台区量测系统(2)通信连接，接收电网开关量测信息；所述主站管理平台系统(3)与所述终端设备(1)通信连接，接收终端设备信息并向其发送终端设备控制命令；

所述终端设备(1)包含标准能量接口(101)、电压电流测量环节(102)、开断执行环节(103)、电力载波寻址功能模块(104)、就地测控模块(105)、主站通信远方测控模块(106)和主站通信认证模块(107)；

插座式的所述标准能量接口(101)与所述台区量测系统(2)连接；

电压电流测量环节(102)分别与所述主站通信远方测控模块(106)和所述就地测控模块(105)连接；

主站通信远方测控模块(106)通过与所述主站管理平台系统(3)连接，获取信息并对其进行逻辑判断及远方测控；

所述开断执行环节(103)分别与所述主站通信远方测控模块(106)和所述就地测控模块(105)连接，开断一次电流并隔离所述终端设备(1)和电网；

所述电力载波寻址功能模块(104)与所述主站通信远方测控模块(106)连接，确定所述终端设备(1)接入点在电网所处的位置；

执行所述终端设备(1)的安全认证和身份认证的所述主站通信认证模块(107)分别与所述主站通信远方测控模块(106)和主站管理平台系统(3)连接。

2.如权利要求1所述的一种即插即用式能源互联系统，其特征在于，

所述电网、所述台区量测系统(2)和所述终端设备(1)形成串联电力回路。

3.如权利要求1所述的即插即用式能源互联系统，其特征在于，

同一个所述台区量测系统(2)连接的多个终端设备(1)之间为并联连接。

4.如权利要求1～3任意一项所述的即插即用式能源互联系统，其特征在于，所述终端设备(1)为分布式接入的能源互联终端设备，或者为商业及居民用户接入的能源互联终端设备。

5.如权利要求4所述的即插即用式能源互联系统，其特征在于，

所述分布式接入包括光伏接入、风机接入、充电桩接入和储能接入。

6.如权利要求1所述的即插即用式能源互联系统，其特征在于，

所述标准能量接口(101)的方式为三相方式，或者为单相方式。

7.如权利要求1所述的即插即用式能源互联系统，其特征在于，

所述电力载波寻址功能模块(104)通过电力载波通信方式与所述主站通信远方测控模块(106)连接。

8.如权利要求1所述的即插即用式能源互联系统，其特征在于，

所述台区量测系统(2)设置有三相供电模块(21)、电流互感器(CT)、电压互感器(PT)和测量设备(22)；

所述标准能量接口(101)与为其供电的所述三相供电模块(21)连接；

所述三相供电模块(21)还分别与所述电流互感器(CT)和所述电压互感器(PT)连接；

所述测量设备(22)分别与所述电流互感器(CT)和所述电压互感器(PT)连接；所述测量设备(22)还与所述主站管理平台系统(3)连接。

9.如权利要求1所述的即插即用式能源互联系统，其特征在于，

当采用电力载波通信方式时，所述台区量测系统(2)还设置有PLC寻址模块(23)，获取所述终端设备(1)的地址信息；

所述PLC寻址模块(23)与所述主站管理平台系统(3)连接，将获取的终端设备(1)地址信息发送至所述主站管理平台系统(3)。