CN217769603U - 低压智能开关数据采集结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种低压智能开关数据采集结构，其特征在于，包括：低压智能开关、智能融合终端、低压智能设备；所述低压智能开关与智能融合终端通过HPLC建立连接；所述低压智能开关与低压智能设备通过RS485接口连接。旨在利用已有器件和功能模块的基础上，通过新的连接和组网方式提升低压线路的数据采集、监测与正负序分解检测与分析的性能，进一步充分挖掘和利用低压智能设备，还可以实现配电台区电能质量的综合治理，对低压配电台区的智能化监测、治理起到支撑和提升作用。

Description

低压智能开关数据采集结构

技术领域

本实用新型属于电气控制、智能配电技术领域，尤其涉及一种低压智能开关数据采集结构。

背景技术

低压智能开关是一种用于低压配电台区漏电保护的断路器，通常用于现场执行配电台区各级的分、合闸操作。随着低压配电台区数字化水平的提高，配电网末端多样的用电设备对电能质量及供电可靠性提出更高的要求，低压智能开关逐渐向智能化、信息化趋势发展。传统的低压智能开关通常采用直接与配电网连接的方式接入，依靠自身的电流互感器和电压互感器，采集线路电压、电流数据，依靠低压智能开关的通信模块，将采集的电气量与非电气量数据以RS-485或HPLC的通信方式传递给控制终端，实现开关状态的监测控制。

现有的低压智能开关通常具备采集线路运行电流、电压的功能，按三相正弦有效值计算获得线路运行电流、电压有效值，并将电流、电压有效值上传至上一级控制终端。在应用过程中存在以下缺点：

1、低压智能开关通常通过台区点表的方式发送各相电流、电压的有效值等遥测量，无法发送瞬时值的电流、电压波形数据，未考虑小于一个电网周期时间尺度内的电能质量问题，无法处理基于电流、电压的有效值获得线路运行的正负序分量及波形畸变情况，台区低压电能质量分析不完整、不彻底。

2、随着用电负荷的增加，配电网负荷的时空不对称性加剧，造成配电网电能质量恶化。虽然低压智能开关下接的光伏逆变器、储能变流器、无功补偿装置等低压智能设备具备改善接入点电能质量问题的功能，但低压智能开关无法获取接入点的实时电能质量补偿需求，通常不与其下接的低压智能设备通信。低压智能设备通过自身的采集装置实现就地控制，未能与台区智能融合终端实现灵活互动调节，浪费了低压智能设备的电能质量治理能力。

这一些问题都是低压配电台区基于低压智能开关实现精细化监测与多场景下电能质量治理需要考虑的问题，急需一种提高低压智能开关数据采集、分析性能的方案。

实用新型内容

为了克服现有技术存在的缺陷和不足，本实用新型提出一种低压智能开关数据采集结构的设计方案，旨在利用已有器件和功能模块的基础上，通过新的连接和组网方式提升低压线路的数据采集、监测与正负序分解检测与分析的性能，进一步充分挖掘和利用低压智能设备，还可以实现配电台区电能质量的综合治理，对低压配电台区的智能化监测、治理起到支撑和提升作用。

其具体采用以下技术方案：

一种低压智能开关数据采集、分析结构，其特征在于，包括：低压智能开关、智能融合终端和低压智能设备；所述低压智能开关与智能融合终端通过HPLC建立连接；所述低压智能开关与低压智能设备通过RS485接口连接。

其中，低压智能开关、智能融合终端、低压智能设备均采用现有设备，一般要求，选用的低压智能开关具备采集、录波一个或多个电网周期的瞬时值电流、电压波形数据并发送上述数据的功能；智能融合终端具备电压、电流正负序分解与电能质量分析的功能；低压智能设备具备接收调节指令的功能；

进一步地，所述物低压智能开关的功率输出端与台区380V配电网电气连接，功率输入端与所述低压智能开关电气连接。

进一步地，所述智能融合终端与台区380V配电网电气连接。

本实用新型及其优选方案通过特定的连接方式，接入智能融合终端，可以利用智能融合终端对低压智能开关的实时电流、电压进行正负序分解与数据分析处理，有利于改善低压配电网的三相不平衡与无功功率缺口问题，实现给定不平衡序分量补偿调节与无功功率调节的目的，降低低压配电网三相不平衡度，降低线路运行损耗。利用一台低压智能开关实现接入点的运行电流、电压瞬时值波形数据的采集、录波、通信，降低了低压智能设备所需配套采集装置的建设成本和后期运维成本，更重要的是直接可以贯通“配电自动化主站-智能融合终端-低压智能开关-低压智能设备”数据通路，克服现有各个低压智能设备独立就地运行，无法感知台区综合电气状态的缺陷；这样的数据采集结构有利于充分利用低压智能开关采集、录波、通信功能，有利于充分利用低压智能设备的三相不平衡治理与无功功率补偿功能，降低配套采集装置建设成本和后期运维成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步详细的说明：

图1是本实用新型实施例低压智能开关采集结构示意图；

图2是本实用新型实施例低压智能开关采集的连接结构示意图。

具体实施方式

为让本专利的特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，作详细说明如下：

如图1所示，本实施例提出的基本设计方案中，包括有1个低压智能开关、智能融合终端和低压智能设备。

其中，本实施例选用的低压智能开关及其配套的电流互感器、电压互感器、控制器、数据存储器具备按照某一采集频率采集、录波一个或多个电网周期实时电流、电压的功能，并且存储在其数据存储器中；低压智能开关具备接收智能融合终端启动采集指令，并在开关对时完成后实施一次或多次开关实时电流、电压的采集、录波；低压智能开关具备按照固定时间间隔实施开关实时电流、电压的采集、录波，并主动上送数据至智能融合终端。

本实施例选用的智能融合终端具备基于一个或多个电网周期电压、电流波形数据实现电压、电流正负序分解与电能质量分析的功能；智能融合终端具备下发包括但不限于三相不平衡治理指令、无功功率补偿指令等电能质量治理指令至低压智能设备的功能；智能融合终端具备下发启动采集指令至低压智能开关的功能；智能融合终端具备接收低压智能开关上送实时数据的功能；

本实施例选用的低压智能设备具备接收调节控制指令，并根据调节控制量实现包括但不限于三相不平衡治理、无功功率补偿等基于融合终端下发的台区电能质量治理功能；

具体地，其核心部分的连接方式可以是：低压智能开关与智能融合终端通过HPLC建立连接；低压智能开关与低压智能设备通过RS485接口连接。

其核心部分的连接方式也可以是：低压智能开关与智能融合终端通过RS485建立连接；低压智能开关与低压智能设备通过RS485接口连接。

在本实施例中，采用的低压智能开关的定义与现有常规领域的“物联智能开关”的含义基本相同，即可以通过物联网远程控制开关的分、合闸。具体应用至本实施例场景时“通信部分”采用HPLC载波通信模块实现，该模块属于本领域常见电路模块，本实施例不对其进行进一步赘述，本领域技术人员也可以参考中国专利CN201810688933提供的相应技术；而“开关”部分则可以采用本领域常用于对电路通断进行控制的断路器并进一步可以配备有合闸、分闸的控制电路。

进一步为了实现对低压台区的电能质量监测、控制，可以将低压智能开关的功率输出端与台区380V配电网电气连接，功率输入端可以与低压智能设备的功率输出端连接，实现低压智能设备至电网的通断控制，也可以与台区380V配电网电气连接，作为其断路器的部分接入。

在本实施例中，所采用的智能融合终端也属于当前较为成熟的设备，可以利用其自带的功能用于通过响应调度指令或在本地计算各台光伏逆变器的并网电压、发电量、有功功率、无功功率和功率因数给定值，以满足该区域交流电压稳定、有功功率波动抑制与无功功率统一补偿和功率因数集中调节的功能，以及用于监控物联开关和低压配电网电能质量，并上传数据至配电云主站。对于该组件的进一步信息，本领域技术人员可以直接参阅现有公知技术，比如参考中国专利CN202011373568等相关技术。智能融合终端进一步可以通过无线公网方式与其他设备进行数据交互，不过这部分内容不在本实施例方案所提供结构设计的范围之内。

如图2所示，在本实施例中，涉及的低压智能设备的设备类型包括但不限于储能变流器PCS、光伏并网逆变器、电动汽车V2G充电桩等具备双向变流功能的电力电子装置设备，实现台区三相不平衡治理、台区过重载治理、无功功率补偿等功能。

在实际使用过程中，可以通过智能融合终端下发波形启动采集指令至低压智能开关，低压智能开关利用其自身的电流互感器、电压互感器、数据存储器装置将流过低压智能开关的交流配电网的电压U _a 、U _b 、U _c 、U ₀ 、交流配电网的电流i _a 、i _b 、i _c 、i ₀ 、按照某个采集频率采集一个或多个电网周期的上述电气量波形数据，并存储在数据存储器内。根据RS485或HPLC接口方式将上述电气量波形数据发送给智能融合终端。智能融合终端将获取到的离散电气量波形数据进行正负序分量分解检测，利用dq变换获得对应的直流分量，进而为各序电流、电压控制提供快捷的参考指令，并将各序电流、电压控制参考指令下发给低压智能设备。低压智能设备根据接收到的参考指令，调节相应控制量，实现包括但不限于三相不平衡治理、无功功率补偿等电能质量治理功能。

需要注意的是，本实用新型实施例提供的方案设计重点在于各装置之间的组网连接方式，其设计目的在于构建控制信息的传输通道，至于组网后的各装置的具体工作方式，一方面不属于本设计的重点和保护范围，另一方面，实际上也属于现有技术的范畴，本实施例提供的具体说明和介绍只是为了本领域技术人员能够更好理解本方案的目的和用途，但不应视为对本实施例方案的限定，或认为本方案必须依赖特定的新方法才能得以实现。

本专利不局限于上述最佳实施方式，任何人在本专利的启示下都可以得出其它各种形式的低压智能开关数据采集结构，凡依本实用新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本专利的涵盖范围。

Claims (3)

1.一种低压智能开关数据采集结构，其特征在于，包括：低压智能开关、智能融合终端和低压智能设备；所述低压智能开关与智能融合终端通过HPLC建立连接；所述低压智能开关与低压智能设备通过RS485接口连接。

2.根据权利要求1所述的低压智能开关数据采集结构，其特征在于：所述低压智能开关的功率输出端与台区380V配电网电气连接，功率输入端与所述低压智能开关电气连接。

3.根据权利要求1所述的低压智能开关数据采集结构，其特征在于：所述智能融合终端与台区380V配电网电气连接。

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