CN208078443U - 一种电气设备智能配电箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种电气设备智能配电箱，包括：箱体；电源切换开关，设置于箱体内，一输入端与进户线电连接；一电压测量模块，并接于电源切换开关输出端；备用电源，输出端与电源切换开关电连接；若干负载控制继电器，输入端与电源切换开关串联连接；若干电流测量模块，输入端与负载控制继电器串联连接；一备用电源断路器，输入端与一电流测量模块串联连接，输出端与备用电源电气连接；若干负载断路器；智能控制器；云服务器，与智能控制器通信连接；移动端APP，与云服务器通信连接。所述配电箱相比目前常见的配电盒，添加了负荷分类、智能动态负荷控制、备用电源接入和转换、以及远程通讯和控制功能。

Description

一种电气设备智能配电箱

技术领域

本实用新型属于配电箱技术领域，具体涉及一种电气设备智能配电箱。

背景技术

现有住宅、商业或者办公场所的配电箱仅具有连接进户线和电气设备、以及过载、漏电保护等基本功能；少数厂商开始提供具有远程控制开关开断功能的智能配电箱。

现有技术的问题和缺点：

1)现有智能配电箱没有负荷分类功能，远程控制时需要手工设定各个线路的负荷类型，具有随意性；

2)现有配电箱没有专门为连接备用电源设计的回路，无法接入和使用备用电源；

3)现有配电箱不具有负荷智能控制功能，不能区分不同回路负荷的优先级，在总负荷超出进户线路容量时，断路器将不加区分的将所有负荷断开；

4)由于1)和3)中列出的问题，现有配电箱无法支持用电负荷的动态调整。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种电气设备智能配电箱，解决现有现有配电箱无法支持用电负荷的动态调整的问题。

为实现上述目的，本实用新型所提供的一种电气设备智能配电箱，所述配电箱相比目前常见的配电盒，添加了负荷分类、智能动态负荷控制、备用电源接入和转换、以及远程通讯和控制功能。

具体地，本实用新型采用的技术方案是：

一种电气设备智能配电箱，所述配电箱包括：箱体；电源切换开关，设置于箱体内，其一输入端与进户线电连接；一电压测量模块，并接于所述电源切换开关输出端；备用电源，设置于箱体外，其输出端与所述电源切换开关另一输入端电连接；若干电流测量模块，输入端分别与一负载控制继电器输出端串联连接；若干负载断路器，每组包括至少一个断路器，输入端分别与一电流测量模块输出端串联连接，输出端分别与一类电气设备电气连接，形成若干组电气负荷回路；一备用电源断路器，输入端与一电流测量模块串联连接，输出端与所述备用电源电气连接，形成备用电源回路；若干负载控制继电器，设置于箱体内，控制所述负载断路器和备用电源断路器的开通和关断以控制电气负荷回路和备用电源回路内电气设备的接入和断开；所述负载断路器和备用电源断路器分别与一负载控制继电器集成设置或分立设置；智能控制器，设置于箱体内，分别与所述电源切换开关、负载控制继电器通信连接，内置数据通讯模块、分别与所述电压测量模块和若干电流测量模块通信连接的数据采集模块，形成对电压数据、各电气负荷回路及备用电源回路电量数据的采集，智能控制器通过对电源切换开关的控制实现进户线与备用电源之间的切换、通过负载控制继电器对备用电源断路器的控制实现备用电源回路的切断或闭合以控制备用电源的充电负载、通过负载控制继电器对负载断路器的控制实现各电气负荷回路的切断或闭合以调整接入配电箱的总负载大小；智能控制器通过控制接入配电箱的总负载大小，保证总负载处于电源切换开关接进户线时的进户线允许容量以内或者保证总负载处于电源切换开关接备用电源时的备用电源允许容量以内；云服务器，所述智能控制器通过数据通讯模块与云服务器通信连接，实现对电压数据和电量数据的上传、监控，云服务器向智能控制器发送电源切换开关、备用电源断路器及负载断路器的控制指令；云服务器通过智能控制器控制负载断路器调整接入配电箱的总负载大小，为进户线所属电力系统提供备用容量或者用于响应系统电价波动以降低用户用电成本；移动端APP，装设于用户手机或PC内，并与所述云服务器通信连接，形成对上传至云服务器内的电压数据和电量数据的监测，并向云服务器发送电源切换开关、备用电源断路器及负载断路器的控制指令，同时接收云服务器发送给用户的电价信息、负载状态评估信息、故障报警信息。

进一步地，所述移动端APP内包括：用于对各电气负荷回路用电优先级排序的优先级设定模块和用于对各电气负荷回路用电容量上限进行设定的容量上限设定模块，通过云服务器与智能控制器通信连接，各电气负荷回路总负荷超出进户线容量时，智能控制器根据各电气负荷回路的用电容量上限及优先级顺序，在进线户容量范围内，通过负载控制继电器对负载断路器的控制切断低优先级电气负荷回路的供电，保障高优先级电气负荷回路通过进户线供电。

进一步地，所述智能控制器根据各电气负荷回路的用电容量上限及优先级顺序，在备用电源容量范围内，通过负载控制继电器对负载断路器的控制切断低优先级电气负荷回路的供电，保障高优先级电气负荷回路通过备用电源供电。

进一步地，所述电源转换开关与进户线之间设置有一进户线控制继电器，该进户线控制继电器与智能控制器通信连接。

进一步地，所述电源转换开关输出端还串接有一总断路器，所述电压测量模块与电源转换开关输出端串接后与该总断路器并接，所述备用电源断路器及若干负载断路器分别与该总断路器输出端串接。

进一步地，所述每组电气负荷回路包括一个或多个电气负荷子回路，一个负载断路器对应一个或多个电气负荷子回路。

进一步地，所述每组电气负荷回路对应一类电气设备，电气设备包括但不限于照明电气设备、厨房电气设备、温度调节电气设备、清洁电气设备和电子电气设备；所述备用电源为电动车用电池。

进一步地，所述智能控制器内还设置有与所述数据采集模块通信连接的故障诊断模块，形成对实时采集的电量数据和各电气负荷回路的历史电量数据进行分析、诊断，生成诊断数据并通过数据通讯模块上传至云服务器、移动端APP，对应地，移动端APP内设报警模块，移动端APP接收诊断数据，通过报警模块发出报警信息提醒用户。

进一步地，所述智能控制器内还设置有分别与若干负载控制继电器通信连接的智能保护模块，用户收到报警信息，移动端APP通过云服务器向智能控制器发出控制指令，通过负载控制继电器控制相应负载断路器断开异常电气负荷回路。

进一步地，所述智能控制器内还设置有与所述数据采集模块通信连接的监测控制模块，实现对电压数据、电量数据的实时监控。

本实用新型具有如下优点：

1)对接入配电箱的负荷设备进行分类，便于根据需要选择对不同负荷回路供电；

2)配电盒内的智能控制器提供负荷动态控制功能，可以根据用户设定，在总负荷超出线路容量或者备用电源容量限制时，智能控制器通过优化计算，自动切断低优先级回路，保障高优先级回路的供电；

3)提供专门用于接入备用电源的回路和用于在电网和备用电源之间切换的转换开关，可以方便的接入备用电源；

4)可以通过移动端APP修改和设定不同负荷回路的优先级和容量上限，在保障用电安全的同时，优先保证高优先级负荷的供电；

5)智能配电箱的智能控制器具有故障诊断和智能保护功能，可以根据实时电量测量和历史用电数据判断负荷电路是否发生异常，并通过移动端APP发出报警信息，以及必要时启动保护功能，通过继电器断开异常电路；

6)在电动能源日益普及的今天，电池的耗费量与日俱增，采用电动汽车的报废电池作为备用电源，实现资源的充分利用。

附图说明

图1为本实用新型所提供的一种电气设备智能配电箱的结构示意图；

图2为本实用新型所提供的一种电气设备智能配电箱中智能控制器、云服务器及移动端APP的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本实用新型做进一步的说明，但实施例并不限制本实用新型的保护范围。

实施例1

参见图1～图2，本实用新型所提供的一种电气设备智能配电箱，所述配电箱包括：箱体100；电源切换开关1，设置于箱体100内，其一输入端与进户线200电连接；一电压测量模块2，并接于所述电源切换开关1输出端；备用电源3，设置于箱体100外，其输出端与所述电源切换开关1另一输入端电连接；若干电流测量模块5，输入端分别与一负载控制继电器4输出端串联连接；若干负载断路器6，每组包括至少一个断路器，输入端分别与一电流测量模块5输出端串联连接，输出端分别与一类电气设备300电气连接，形成若干组电气负荷回路301；一备用电源断路器7，输入端与一电流测量模块5串联连接，输出端与所述备用电源3电气连接，形成备用电源回路31；若干负载控制继电器4，设置于箱体100内，控制所述负载断路器6和备用电源断路器7的开通和关断以控制电气负荷回路301和备用电源回路31内电气设备的接入和断开；所述负载断路器6和备用电源断路器7分别与一负载控制继电器4集成设置或分立设置；智能控制器8，设置于箱体100内，分别与所述电源切换开关1、负载控制继电器4通信连接，内置数据通讯模块81、分别与所述电压测量模块2和若干电流测量模块5通信连接的数据采集模块82，形成对电压数据、各电气负荷回路301及备用电源回路31电量数据的采集，智能控制器8通过对电源切换开关1的控制实现进户线200与备用电源3之间的切换、通过负载控制继电器4对备用电源断路器7的控制实现备用电源回路31的切断或闭合以控制备用电源3的充电负载、通过负载控制继电器4对负载断路器6的控制实现各电气负荷回路301的切断或闭合以调整接入配电箱的总负载大小；智能控制器8通过控制接入配电箱的总负载大小，保证总负载(未图示)处于电源切换开关1接进户线200时的进户线200允许容量以内或者保证总负载处于电源切换开关1接备用电源3时的备用电源3允许容量以内；云服务器9，所述智能控制器8通过数据通讯模块81与云服务器9通信连接，实现对电压数据和电量数据的上传、监控，云服务器9向智能控制器8发送电源切换开关1、备用电源断路器7及负载断路器6的控制指令；云服务器9通过智能控制器8控制负载断路器6调整接入配电箱的总负载大小，为进户线200所属电力系统提供备用容量或者用于响应系统电价波动以降低用户用电成本；移动端APP10，装设于用户手机或PC内，并与所述云服务器9通信连接，形成对上传至云服务器9内的电压数据和电量数据的监测，并向云服务器9发送电源切换开关1、备用电源断路器7及负载断路器6的控制指令，同时接收云服务器9发送给用户的电价信息、负载状态评估信息、故障报警信息。

进一步地，所述移动端APP10内包括：用于对各电气负荷回路用电优先级排序的优先级设定模块(未图示)和用于对各电气负荷回路用电容量上限进行设定的容量上限设定模块(未图示)，通过云服务器9与智能控制器8通信连接，各电气负荷回路总负荷超出进户线容量时，智能控制器8根据各电气负荷回路301的用电容量上限及优先级顺序，在进线户200容量范围内，通过负载控制继电器4对负载断路器6的控制切断低优先级电气负荷回路301的供电，保障高优先级电气负荷回路301通过进户线200供电。

进一步地，所述智能控制器8根据各电气负荷回路301的用电容量上限及优先级顺序，在备用电源3容量范围内，通过负载控制继电器4对负载断路器6的控制切断低优先级电气负荷回路的供电，保障高优先级电气负荷回路301通过备用电源3供电。

进一步地，所述每组电气负荷回路301包括一个或多个电气负荷子回路(未图示)，一个负载断路器6对应一个或多个电气负荷子回路。

进一步地，所述每组电气负荷回路301对应一类电气设备，电气设备包括但不限于照明电气设备302、厨房电气设备303、温度调节电气设备304、清洁电气设备305和电子电气设备306；所述备用电源3可以为电动车用电池及相关充放电电路。

其中，温度调节电气设备包括空调、电暖气等。清洁电气设备包括洗衣机、烘干机等。

本实用新型所提供的一种电气设备智能配电箱的原理如下：

所述智能配电箱连接进户线和负载线路时，将负荷按照功能分为照明、厨具、空调/电暖气、洗衣机/烘干机、电子设备、备用电源(电池)等6大类。配电箱具有电源切换开关，可以在进户线和备用电源的输出之间转换。各类负荷根据容量需要经过不同容量的断路器和电源切换开关的输出端连接。配电箱内具有智能控制器，可以采集电源切换开关和各路断路器所在线路的电压和电流，通过电量监测判断电网状态和备用电源状态，根据需要在电网和备用电源之间切换；控制器通过通讯模块将数据传送到云服务器；控制器可以接收云服务器下发的电源切换开关和断路器控制指令，通过驱动电路控制各个开关的闭合或者开断。用户可以通过移动端APP监测线路负载状况，或者发送控制信号到云平台，通过云平台控制各个线路的开断；可以通过APP设定各个负荷回路的优先级和容量上限；在总负荷超出线路容量或者备用电源容量限制时，控制器通过优化计算，自动切断低优先级回路，保障高优先级回路的供电。本实用新型具有电气负荷分类接入、备用电源接入和自动切换、回路负荷动态控制、云端和移动端智能控制和保护等多种功能。

其中，默认情况下电源切换开关1接进户线200，进户线200由于系统故障或其它原因掉电且存在备用电源3时，电源切换开关1输入端自动转接备用电源3，同时断开备用电源回路31的备用电源断路器7；进户线200电压恢复后，电源转换开关1自动转接回进户线200。同时，电源转换开关1也可以通过智能控制器8在进户线200和备用电源3直接切换。

实施例2

所述电源转换开关1与进户线200之间设置有一进户线控制继电器201，该进户线控制继电器201与智能控制器8通信连接。其余同实施例1。

实施例3

所述电源转换开关1输出端还串接有一总断路器11，所述电压测量模块2与电源转换开关1输出端串接后与该总断路器11并接，所述备用电源断路器7及若干负载断路器6分别与该总断路器11输出端串接。其余同实施例1。

实施例4

所述智能控制器8内还设置有与所述数据采集模块82通信连接的故障诊断模块83，形成对实时采集的电量数据和各电气负荷回路301的历史电量数据进行分析、诊断，生成诊断数据并通过数据通讯模块上传至云服务器9、移动端APP10，对应地，移动端APP10内设报警模块(未图示)，移动端APP10接收诊断数据，通过报警模块发出报警信息提醒用户。其余同实施例1。

实施例5

所述智能控制器8内还设置有分别与若干负载控制继电器4通信连接的智能保护模块84，用户收到报警信息，移动端APP10通过云服务器9向智能控制器8发出控制指令，通过负载控制继电器4控制相应负载断路器6断开异常电气负荷回路301。其余同实施例4。

实施例6

所述智能控制器8内还设置有与所述数据采集模块82通信连接的监测控制模块85，实现对电压数据、电量数据的实时监控。其余同实施例1。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本实用新型作了详尽的描述，但在本实用新型基础上，可以对之作一些修改或改进，或对某个功能模块进行删减，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本实用新型精神的基础上所做的这些修改或改进或删减，均属于本实用新型要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种电气设备智能配电箱，其特征在于，所述配电箱包括：

箱体；

电源切换开关，设置于箱体内，其一输入端与进户线电连接；

一电压测量模块，并接于所述电源切换开关输出端；

备用电源，设置于箱体外，其输出端与所述电源切换开关另一输入端电连接；

若干电流测量模块，输入端分别与一负载控制继电器输出端串联连接；

若干负载断路器，每组包括至少一个断路器，输入端分别与一电流测量模块输出端串联连接，输出端分别与一类电气设备电气连接，形成若干组电气负荷回路；

一备用电源断路器，输入端与一电流测量模块串联连接，输出端与所述备用电源电气连接，形成备用电源回路；

若干负载控制继电器，设置于箱体内，控制所述负载断路器和备用电源断路器的开通和关断以控制电气负荷回路和备用电源回路内电气设备的接入和断开；所述负载断路器和备用电源断路器分别与一负载控制继电器集成设置或分立设置；

智能控制器，设置于箱体内，分别与所述电源切换开关、负载控制继电器通信连接，内置数据通讯模块、分别与所述电压测量模块和若干电流测量模块通信连接的数据采集模块，形成对电压数据、各电气负荷回路及备用电源回路电量数据的采集，智能控制器通过对电源切换开关的控制实现进户线与备用电源之间的切换、通过负载控制继电器对备用电源断路器的控制实现备用电源回路的切断或闭合以控制备用电源的充电负载、通过负载控制继电器对负载断路器的控制实现各电气负荷回路的切断或闭合以调整接入配电箱的总负载大小；智能控制器通过控制接入配电箱的总负载大小，保证总负载处于电源切换开关接进户线时的进户线允许容量以内或者保证总负载处于电源切换开关接备用电源时的备用电源允许容量以内；

云服务器，所述智能控制器通过数据通讯模块与云服务器通信连接，实现对电压数据和电量数据的上传、监控，云服务器向智能控制器发送电源切换开关、备用电源断路器及负载断路器的控制指令；云服务器通过智能控制器控制负载断路器调整接入配电箱的总负载大小，为进户线所属电力系统提供备用容量或者用于响应系统电价波动以降低用户用电成本；

移动端APP，装设于用户手机或PC内，并与所述云服务器通信连接，形成对上传至云服务器内的电压数据和电量数据的监测，并向云服务器发送电源切换开关、备用电源断路器及负载断路器的控制指令，同时接收云服务器发送给用户的电价信息、负载状态评估信息、故障报警信息。

2.根据权利要求1所述的电气设备智能配电箱，其特征在于，所述移动端APP内包括：用于对各电气负荷回路用电优先级排序的优先级设定模块和用于对各电气负荷回路用电容量上限进行设定的容量上限设定模块，通过云服务器与智能控制器通信连接，各电气负荷回路总负荷超出进户线容量时，智能控制器根据各电气负荷回路的用电容量上限及优先级顺序，在进线户容量范围内，通过负载控制继电器对负载断路器的控制切断低优先级电气负荷回路的供电，保障高优先级电气负荷回路通过进户线供电。

3.根据权利要求2所述的电气设备智能配电箱，其特征在于，所述智能控制器根据各电气负荷回路的用电容量上限及优先级顺序，在备用电源容量范围内，通过负载控制继电器对负载断路器的控制切断低优先级电气负荷回路的供电，保障高优先级电气负荷回路通过备用电源供电。

4.根据权利要求1所述的电气设备智能配电箱，其特征在于，所述电源转换开关与进户线之间设置有一进户线控制继电器，该进户线控制继电器与智能控制器通信连接。

5.根据权利要求1所述的电气设备智能配电箱，其特征在于，所述电源转换开关输出端还串接有一总断路器，所述电压测量模块与电源转换开关输出端串接后与该总断路器并接，所述备用电源断路器及若干负载断路器分别与该总断路器输出端串接。

6.根据权利要求1所述的电气设备智能配电箱，其特征在于，所述每组电气负荷回路包括一个或多个电气负荷子回路，一个负载断路器对应一个或多个电气负荷子回路。

7.根据权利要求1或6所述的电气设备智能配电箱，其特征在于，所述每组电气负荷回路对应一类电气设备，电气设备包括但不限于照明电气设备、厨房电气设备、温度调节电气设备、清洁电气设备和电子电气设备；所述备用电源可以为电动车用电池及相关充放电电路。

8.根据权利要求1所述的电气设备智能配电箱，其特征在于，所述智能控制器内还设置有与所述数据采集模块通信连接的故障诊断模块，形成对实时采集的电量数据和各电气负荷回路的历史电量数据进行分析、诊断，生成诊断数据并通过数据通讯模块上传至云服务器、移动端APP，对应地，移动端APP内设报警模块，移动端APP接收诊断数据，通过报警模块发出报警信息提醒用户。

9.根据权利要求8所述的电气设备智能配电箱，其特征在于，所述智能控制器内还设置有分别与若干负载控制继电器通信连接的智能保护模块，用户收到报警信息，移动端APP通过云服务器向智能控制器发出控制指令，通过负载控制继电器控制相应负载断路器断开异常电气负荷回路。

10.根据权利要求1所述的电气设备智能配电箱，其特征在于，所述智能控制器内还设置有与所述数据采集模块通信连接的监测控制模块，实现对电压数据、电量数据的实时监控。