CN208042296U - 多热源供热能源管控装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多热源供热能源管控装置，其主要由智能控制器和热水控制器构成，智能控制器提供了多个可过零投切控制的通道，本实用新型利用其控制负载工作电源的通断，热水控制器为一支持用户编程的智能控制部件，本实用新型主要利用其收集数据，如传感器数据、电表数据、上述智能控制器各通道的电流数据，以便根据实际情况进行编程后，利用这些数据进行逻辑运算，控制所述智能控制器各通道的通断，从而安全可靠的控制由智能控制器控制的负载的工作状态。

Description

多热源供热能源管控装置

技术领域

本实用新型涉及一种多热源供热能源管控装置。

背景技术

为响应节能号召，很多地方都应用了多热源供热，主要是尽量减少电能供热系统、锅炉供热系统的能耗，而尽可能利用太阳能、炉灶余热等节能方式来供热。如甘肃中医药大学食堂的热水供应系统，采取了太阳能、炉灶余热和燃气机组三部分作为热源，主要为食堂、学生宿舍、教学楼等提供热水。为了实现热水的稳定、自动供应，系统中设置有很多的泵、电动阀、传感器等，还要求燃气机组能自动工作。本实用新型主要针对类似这种采用多热源供热的系统，提供一种协助所述热水供应系统自动运转的能源管控装置。

智能控制器是广州三川控制系统工程设备有限公司(简称三川)推出的一款智能开关器件，其具有多个(两个以上)通道，每个通道可以实现过零投切，而且每个通道配有电压、电流在线测量功能，过压、欠压、过流保护功能,同时支持485通讯协议，可通过485接口接收控制信号和输出数据信号,还保留有手动控制功能。利用该智能控制器，可实现无电弧通断控制，具有很好的安全性。鉴于该智能控制器的居多有点，本实用新型想直接利用它来开发这款能源管控装置。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种多热源供热能源管控装置，具体提供一种硬件构架，以便不同厂家或用户可以利用它方便的开发出与不同多热源供热系统匹配的能源管控系统，从而协调整个多热源供热系统自动稳定运转。

本实用新型的技术问题通过如下技术方案解决：

一种多热源供热能源管控装置，包括一次线路、智能电表、热水控制器、智能控制器和二次线路；

所述智能控制器包括一次线路控制器和二次线路控制器；

所述一次线路为三相电，其先连接所述智能电表进行电能计量，然后分离成多条(两条以上)并联的三相支路，每条三相支路的相线分别接入所述一次线路控制器的一通道后输出，作为三相负载的供电端；

所述二次线路为单相电，与所述一次线路相连取电，然后火线接入所述二次线路控制器经不同通道输出后，构成单相负载的供电端；

同时，所述二次线路与所述一次线路控制器和二次线路控制器的电源端连接，为它们提供工作电源；

所述能源管控装置还包括电压转换器，所述电压转换器输入端与所述二次线路连接，输出端与所述热水控制器的电源端连接，将电压转换后供给所述热水控制器；

所述热水控制器包括多路(两路以上)开关量信号接收电路，还包括MCU、通讯模块、控制\数据信号端、电源端、开关量信号端和电源模块；

所述电源模块与所述电源端连接，将输入电压进行转换后输出到热水控制器内部的各需电部件，所述开关量信号端与所述多路开关量信号接收电路连接，所述多路开关量信号接收电路、通讯模块、控制\数据信号端分别与所述MCU连接；

所述热水控制器通过其控制\数据信号端与所述一次线路控制器、二次线路控制器以及智能电表的信号端连接，以便控制所述一次线路控制器、二次线路控制器通道的通、断，和采集各通道的输出电流数据以及所述智能电表的计量数据，所述热水控制器通过其通讯模块联网与外界服务器进行信号交互。

本实用新型多热源供热能源管控装置主要由智能控制器和热水控制器构成，智能控制器提供了多个可过零投切控制的通道，本实用新型利用其控制负载工作电源的通断，热水控制器为一支持用户编程的智能控制部件，本实用新型主要利用其收集数据，如传感器数据(通过控制\数据信号端)、电表数据、上述智能控制器各通道的电流数据，以便根据实际情况进行编程后，利用这些数据进行逻辑运算，控制所述智能控制器各通道的通断，从而安全可靠的控制由智能控制器控制的负载的工作状态。

作为改进方案：增加UPS电源，所述二次线路通过所述UPS电源与所述一次线路相连。

阀门等元器件一般接在二次线路上，为二次线路配备UPS电源，在作为主电路的一次线路突然断电时，二次线路不会马上失电，还可以继续对阀门的状态进行控制，不会因为阀门没有关闭，造成漫水现象。

所述电压转换器输出低压直流信号，与传感器供电端连接，同时与开关量信号的高电平信号端连接。

作为推荐方案：增设继电器1KA，其输入回路接在与所述二次线路连接的一次线路的一相火线与零线之间，其输出回路连接所述高电平信号端和一路所述开关量信号接收电路的输入端。在一次线路失电时，继电器1KA输出一个开关信号到所述热水控制器，以便热水控制器能获知一次线路的带电情况。

增设继电器2KA，其输入回路接入二次线路控制器的一通道输出端与零线之间，其输出回路用于连接燃气机组的供电电路。

增设继电器3KA，其输入回路用于接收燃气机组反馈信号，输出回路接于所述电压转换器的高电平信号输出端和所述热水控制器的开关量信号端之间。

本实用新型还具有如下改进方案：

方案一、增设隔离开关和漏电保护断路器，所述隔离开关和漏电保护器串联在所述一次线路中，实现漏电保护和过载保护。

方案二、更进一步增设断路器，所述断路器串联在所述二次线路上，与所述UPS电源相邻。该断路器用作二次线路过载保护。

方案三、增设一个以上两孔和三孔通用的插座，它们并联在所述二次线路上，作为一个供电口，为PC机、无线AP(路由器)等后续可能连接的设备供电。

所述电压转换器采用开关电源。

相比于现有技术，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型多热源供热能源管控装置主要由智能控制器和热水控制器构成，智能通道控制器提供了多个可过零投切控制的通道，利用它控制负载工作电源通断，安全可靠，而且还可获取各通道的电流、电压参数，方便了解各负载的实际工作状况，而本实用新型热水控制器采用MCU作为中心部件，支持用户编程，可获取电能表计量数据、智能控制器通道电流、控制智能控制器过零投切，还可通过其开关量信号端接收开关量信号、通过其控制\数据信号端接收外界传感器数据，而且还可通过通讯模块与服务器进行交互，实现远程管控，本实用新型在通过智能控制器保证操作安全的前提下，结合热水控制器的强大功能，提供了一个通用性很好的硬件平台，使不同厂家或用户都可以利用它方便的开发出与不同多热源供热系统匹配的能源管控系统，从而协调整个多热源供热系统自动稳定运转。

附图说明

图1为本实用新型较佳实施例的多热源供热能源管控装置一次电路图(已画出部分三相负载)；

图2为本实用新型较佳实施例的多热源供热能源管控装置二次电路图(已画出部分单相负载)；

图3为本实用新型较佳实施例的多热源供热能源管控装置的控制信号网络拓扑图；

图4-图10为本实用新型较佳实施例的多热源供热能源管控装置的热水控制器的电路原理图，其中图4对应U1，图5对应A4，图6对应A2，图7对应A1，图8对应PIN1，图9对应A5，图10对应A3。

具体实施方式

为了方便电路排布和增强安全性，本实施例多热源供热能源管控装置包括有箱体，其电路结构设置在所述箱体上。

图1为本实施例多热源供热能源管控装置一次电路图。如图1所示，多热源供热能源管控装置包括一次线路L1、L2、L3、N、隔离开关QS、漏电保护断路器1QF、智能电表wh、电流互感器1TA-3TA、一次线路控制器1KQ-5KQ。一次线路为三相电，其进线端用于与外界三相供电网络连接，依次串联隔离开关QS、漏电保护断路器1QF后，分离成9条并联的三相支路，如图1所示，每条支路的三相线分别接入一次线路控制器1KQ-5KQ的一通道后输出，共同作为一个三相负载的供电端。图1中PE与每条支路的三相线一并接入三相负载，使负载外壳可直接通过其电源接头接地。本实施例一次线路控制器采用三川公司的ST-SCL系列智能控制器，具体为三相两通道智能控制器，其实际具有6个通道，每3个形成一组，构成一个三相通道，三相通道状态同步(投切时，各自寻找过零点)。

在三相负载连接本实施例的一次线路控制器后，通过控制一次线路控制器相应三相通道过零投切(电压过零点投入，电流过零点切断)，实现对三相负载工作电源的无电弧通断电控制。多热源供热系统中的如太阳能循环泵、热水转移泵、废热循环泵、热水供应泵和伴热带(用于为多热源供热系统的管道加热，目的防止温度过低，水管内的水结冰而导致水管破裂)通常都为三相负载。

智能电表wh用于实现电能计量，其连接在一次线路上，其通过电流互感器1TA-3TA与三根相线连接，采用电流信号，其电压采样端直接与L1、L2、L3、N连接。

如图2为本实施例的多热源供热能源管控装置的二次电路图。如图所示，包括有二次线路L21、N，二次线路控制器6KQ、7KQ、断路器2QF、电压转换器、热水控制器、两个两孔和三孔通用的插座。二次线路的L21、N依次通过串联的断路器2QF、UPS电源并联在一次线路其中一相(L1和N)上。阀门等元器件一般接在二次线路上，为二次线路配备UPS电源，在作为主电路的一次线路突然断电时，二次线路不会马上失电，还可以继续对阀门的状态进行控制，不会因为阀门没有关闭，造成漫水现象。断路器2QF则用于二次线路总的过负载保护。

二次线路分离成并联的四路：

一路接入一次线路控制器的电源端。

一路接入二次线路控制器6KQ、7KQ的电源端，为其供电，同时火线在每个二次线路控制器内经并联的各通道输出，作为单相负载的供电端，在连接单相负载后，通过控制二次线路控制器相应通道过零投切(电压过零点投入，电流过零点切断)，实现对单相负载工作电源的无电弧通断电控制。多热源供热系统的各电动阀门如泄水阀、定温出水阀、集热水箱补水阀等均可作为二次线路控制器的负载。本实施例中，二次线路控制器采用三川公司ST-SLC系列智能控制器，具体为10通道智能控制器，其10通道输入端呈并联状态，相邻两通道接入同一个阀门，如图2所示，可通过控制这两通道通断状态切换控制阀门的开合。本实施例二次线路控制器对单相负载的控制不限于此种方式。继电器也可作为二次线路控制器的负载，可通过控制继电器输入回路通断，控制与该继电器连接的负载工作与否，如图2中可通过控制继电器2KA控制燃气机组的通断电。

第三路接入并联的两个两孔和三孔通用的插座，作为预留的备用插电接口。

第四路连接电压转换器。电压转换器采用开关电源。开关电源将输入的AC220V分别转换成DC24V、DC12V输出。其中，DC12V与传感器供电端连接，以便连接传感器为供电端，还与热水控制器开关量信号的高电平信号端连接，DC24V接入热水控制器的电源端，为热水控制器供电。热水控制器可接收开关量信号，如图2所示的继电传感器3KA和1KA。继电器1KA的输入回路并联在一次线路L1、N之间，在一次线路失电时，就会通过其输出回路向热水控制器输入一个开关量信号。3KA为燃气机组反馈信号传感器，在燃气机组内温度达到设定值时，其发出一个AC220V的信号使3KA线圈得电，其输出回路闭合，向热水控制器发出一个开关量信号。

图3为本实施例的控制信号网络拓扑结构。如图所示，热水控制器通过其控制\数据信号端具体RS485总线接口与一次线路控制器、二次线路控制器以及智能电表的信号端连接，以便控制一次线路控制器、二次线路控制器通道的通、断，和采集各通道的输出电流数据以及智能电表的计量数据，还通过其RS485总线接口接收外界传感器数据，并通过其开关量信号端接收开关量信号，热水控制器还通过其通讯模块具体WiFi模块联网与外界服务器进行信号交互。

图4-9为热水控制器的电路原理图(管脚处的x代表悬空)，由于图形较大，进行了分块呈现。如图所示，热水控制器包括10路开关量信号接收电路A1，还包括MCU(A4为U1的外围电路，一起构成MCU)、WiFi模块A2、PIN1、电源模块A3、级联模块A5。

POWER1作为电源模块A3的输入端，与电压转换器的24V输出连接。电源模块主要用于电压转换，从而供给各模块所需的工作电压。

PIN1作为热水控制器与外界的一个连接接口，包括开关量信号端管脚1-11、RS485总线接口，由管脚21、22构成，管脚12-18作为备用端，主要用于不同热水控制器的级联。开关量信号端用于接收外界开关量信号，如继电传感器信号，开关量信号通过开关量信号接收电路A1输出到MCU。RS485总线接口用于热水控制器与一次线路控制器、二次线路控制器的485接口连接，向其发送控制信号和接收各通道的电流数据，还用于与传感器和三相智能电表连接，用于获取传感数据和电表的计量数据，RS485总线接口与与MCU连接。WiFi模块A2用于实现MCU与服务器的交互，以便本实用新型能源管控装置能实现远程控制。WiFi模块还可替换成路由器实现有线连接。

Claims (10)

1.一种多热源供热能源管控装置，其特征在于，包括一次线路、智能电表、热水控制器、智能控制器和二次线路；

所述智能控制器包括一次线路控制器和二次线路控制器；

所述一次线路为三相电，其先连接所述智能电表进行电能计量，然后分离成多条并联的三相支路，每条三相支路的相线分别接入所述一次线路控制器的一通道后输出，作为三相负载的供电端；

所述二次线路为单相电，与所述一次线路相连取电，然后火线接入所述二次线路控制器经不同通道输出后，构成单相负载的供电端；

同时，所述二次线路与所述一次线路控制器和二次线路控制器的电源端连接，为它们提供工作电源；

所述能源管控装置还包括电压转换器，所述电压转换器输入端与所述二次线路连接，输出端与所述热水控制器的电源端连接，将电压转换后供给所述热水控制器；

所述热水控制器包括多路开关量信号接收电路，还包括MCU、通讯模块、控制\数据信号端、电源端、开关量信号端和电源模块；

所述电源模块与所述电源端连接，将输入电压进行转换后输出到热水控制器内部的各需电部件，所述开关量信号端与所述多路开关量信号接收电路连接，所述多路开关量信号接收电路、通讯模块、控制\数据信号端分别与所述MCU连接；

所述热水控制器通过其控制\数据信号端与所述一次线路控制器、二次线路控制器以及智能电表的信号端连接，以便控制所述一次线路控制器、二次线路控制器通道的通、断，和采集各通道的输出电流数据以及所述智能电表的计量数据，所述热水控制器通过其通讯模块联网与外界服务器进行信号交互。

2.根据权利要求1所述的多热源供热能源管控装置，其特征在于，增加UPS电源，所述二次线路通过所述UPS电源与所述一次线路相连。

3.根据权利要求2所述的多热源供热能源管控装置，其特征在于，所述电压转换器输出低压直流信号，与传感器供电端连接。

4.根据权利要求3所述的多热源供热能源管控装置，其特征在于，所述电压转换器输出低压直流信号，与开关量信号的高电平信号端连接。

5.根据权利要求4所述的多热源供热能源管控装置，其特征在于，增设继电器1KA，其输入回路接在与所述二次线路连接的一次线路的一相火线与零线之间，其输出回路连接所述高电平信号端和一路所述开关量信号接收电路的输入端。

6.根据权利要求5所述的多热源供热能源管控装置，其特征在于，增设继电器2KA，其输入回路接入二次线路控制器的一通道输出端与零线之间，其输出回路用于连接燃气机组的供电电路。

7.根据权利要求6所述的多热源供热能源管控装置，其特征在于，增设继电器3KA，其输入回路用于接收燃气机组反馈信号，输出回路接于所述电压转换器的高电平信号输出端和所述热水控制器的开关量信号端之间。

8.根据权利要求2所述的多热源供热能源管控装置，其特征在于，增设隔离开关和漏电保护断路器，所述隔离开关和漏电保护器串联在所述一次线路中。

9.根据权利要求2所述的多热源供热能源管控装置，其特征在于，增设断路器，所述断路器串联在所述二次线路上，与所述UPS电源相邻。

10.根据权利要求2所述的多热源供热能源管控装置，其特征在于，增设一个以上两孔和三孔通用的插座，它们并联在所述二次线路上，作为一个供电口。