CN114498670A - 一种基于物联网的低压开关电容补偿柜 - Google Patents

一种基于物联网的低压开关电容补偿柜 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的低压开关电容补偿柜，包括柜体；所述柜体包括与进线柜的主母线连接的第一进线、与所述第一进线相连接的刀熔开关、与所述刀熔开关连接的电容模块、以及用于对所述刀熔开关与所述电容模块之间的连接线进行测量的第一测控模块；其中，所述电容模块包括电力电容器；所述第一测控模块上设置有与所述进线柜的通讯模块相连接的电容柜通讯接口；所述通讯模块用于将所述第一测控模块获得的测量结果传输到网络端；所述电容补偿柜的电容柜动态组态图显示在所述进线柜的人机界面上，所述电容柜动态组态图用动态图形式来展示所述电容补偿柜的电气原理图和实时工作状态。

Description

一种基于物联网的低压开关电容补偿柜
技术领域
本公开的实施例总体上涉及低压配电领域，并且更具体地，涉及一种基于物联网的低压开关电容补偿柜。
背景技术
常见的低压配电开关***，一般包括进线柜(也称受电柜，用于从电网上接受电能)、出线柜(也称馈电柜或配电柜，用于分配电能)、电容补偿柜(也称电容器柜、补偿柜，用于改善功率因数)、无功补偿柜(也称SVG柜，即静止无功发生器static var generator，简称SVG，用于改善功率因数)、有源滤波柜(也称APF柜，有源电力滤波器Active PowerFilter，简称APF，用于滤波)、母联柜(也称联络柜、母线联络柜、母线分断柜，用于连接两段母线)。
目前广泛使用的低压配电开关***中，各柜(特别是电容补偿柜)没有网络物联能力，因此数据收集和传输能力差，大量的配电运行数据没有采集和上传，导致运行保障及日常管理手段落后，无法实现智能化。例如，目前现有的柜体经常使用面板仪表来显示少量随机数据，无法全面掌握柜体的运行数据，而且由于数据收集和传输能力差，容易产生较高的运行风险，因此需要24小时人工值守，定时观察，并通过人工抄表记录来进行监测，不具有集约化管理条件，人机交互也非常不方便直观。
并且，现有低压配电开关***中各柜(特别是电容补偿柜)在人机交互能力方面性能较差，无法实时全面地了解各柜的运行状况，也容易导致关键数据缺失，因此不足以保障安全运行。一旦出现故障及事故，现有柜体需人工判断排查，使得故障诊断时间较长，对用户使用影响较大。此外，现有的低压配电开关***由于缺乏物联网能力，因此无法收集、存储和传输运行过程中的历史数据，导致在发生故障之后的事件定位、事故追忆非常困难，欠缺良好的追溯能力和分析改进能力。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种基于物联网的低压开关电容补偿柜，以解决现有技术中的以上问题和其他潜在问题中的至少一个问题。
为了达到上述目的，本发明提出了一种基于物联网的低压开关电容补偿柜，包括柜体；所述柜体包括与进线柜的主母线连接的第一进线、与所述第一进线相连接的刀熔开关、与所述刀熔开关连接的电容模块、以及用于对所述刀熔开关与所述电容模块之间的连接线进行测量的第一测控模块；其中，所述电容模块包括电力电容器；所述第一测控模块上设置有与所述进线柜的通讯模块相连接的电容柜通讯接口；所述通讯模块用于将所述第一测控模块获得的测量结果传输到网络端；所述电容补偿柜的电容柜动态组态图显示在所述进线柜的人机界面上，所述电容柜动态组态图用动态图形式来展示所述电容补偿柜的电气原理图和实时工作状态。
根据本发明的实施例，所述电容补偿柜的电气原理图上用不同颜色示出所述刀熔开关的开关状态；所述电容补偿柜的实时工作状态包括以下各项中的至少一项：分相电流、有功功率、柜内温度。
根据本发明的实施例，所述刀熔开关的开关状态包括用红色表示的合闸状态、以及用绿色表示的分闸状态。
根据本发明的实施例，所述第一测控模块包括以下各项中的至少一项：第一电流测量回路，采用电流互感器对所述连接线的电流进行测量；第一电压测量回路，经熔断器与所述连接线相互连接以用于测量电压；第一温度测量回路，采用温度传感器对所述连接线的温度进行测量。
根据本发明的实施例，所述电容模块还包括补偿控制器，其根据所述连接线的电流和所述连接线的电压来控制补偿量，以便控制功率因数。
根据本发明的实施例，所述第一测控模块还包括控制器，所述控制器包括以下各项中的至少一项：柜体状态监控模块，其用于监控所述柜体内管控节点的工作参数、能耗状态、开关状态中的至少一项；负荷状态监控模块，其用于监控负荷的工作参数、能耗状态、开关状态中的至少一项；电气火灾监控模块，其用于监控所述柜体内的剩余电流、温度测量，并在有火灾隐患时进行断路或短路报警；电力参数监控模块，其用于监控所述柜体内的分相电压、合相电压、分相电流、合相电流、零线电流、分相有功功率、合相有功功率、分相无功功率、合相无功功率、分相视在功率、合相视在功率中的至少一项；电能计量监控模块，其用于监控所述柜体内的分相有功电能、合相有功电能、分相无功电能、合相无功电能中的至少一项；电能质量监控模块；其用于监控所述柜体内的分相功率因数、合相功率因数、分相谐波电流、合相谐波电流中的至少一项。
根据本发明的实施例，所述进线柜包括接收低压电源输入的第二进线、与所述第二进线相连接的断路器、与所述断路器相连接的所述主母线、用于对所述主母线进行测量的第二测控模块、用于将所述第二测控模块获得的测量结果传输到所述网络端的所述通讯模块、以及与操作者交互的所述人机界面；其中，所述断路器的一端与所述第二进线相连接，另一端与所述主母线相连接。
根据本发明的实施例，所述通讯模块经RS485接口与所述第二测控模块的进线柜通讯接口相连接，所述第二测控模块接受来自所述网络端并经所述通讯模块传入的控制信号，所述控制信号包括控制所述断路器的开关状态的信号；所述通讯模块经RS232数据接口与所述人机界面相连接，并经以太网接口与所述网络端的网络交换机、网关和互联网相互通信。
根据本发明的实施例，所述人机界面还能够显示所述低压开关电容补偿柜的以下各项中的至少一项：分相电压，合相电压，分相电流，合相电流，零线电流，分相有功功率，合相有功功率，分相无功功率，合相无功功率，分相视在功率，合相视在功率，分相有功电能，合相有功电能，分相无功电能，合相无功电能，分相功率因数，合相功率因数，频率，柜内温度，相量图，分相谐波电流，合相谐波电流，基波电流，3-31次谐波电流分相柱状图。
根据本发明的实施例，所述网络端还包括服务器，其包括以下各项功能中的至少一项：在线数据展示功能，其展示所述低压开关电容补偿柜的以下数据中的至少一项：分相电压，合相电压，分相电流，合相电流，零线电流，分相有功功率，合相有功功率，分相无功功率，合相无功功率，分相视在功率，合相视在功率，分相有功电能，合相有功电能，分相无功电能，合相无功电能，分相功率因数，合相功率因数，频率，柜内温度，相量图，分相谐波电流，合相谐波电流，基波电流，3-31次谐波电流分相柱状图；在线动态组态图展示功能，其用动态图形式来展示所述低压开关电容补偿柜的电气原理图和实时工作状态；在线碳排放统计功能，其用于统计和展示所述电容补偿柜所应用区域中以下各项中的至少一项：尖峰平谷电量占比情况、用能统计情况、分项用能情况、分类用能占比情况；在线能流图展示功能，其用能流图的形式来展示以下各项中的至少一项：能流方向、节点供电数据、负载能耗数据、变电损耗数据、传输损耗数据。
附图说明
为了更清楚的说明本发明的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例的基于物联网的低压配电开关***的结构示意图。
图2为本发明实施例的电容补偿柜的部分电气结构示意图(单线图形式)。
图3为本发明实施例的电容补偿柜的部分电气结构示意图(电路图形式)。
图4为本发明实施例的进线柜中人机界面的进线柜动态组态图。
图5为本发明实施例的进线柜的部分电气结构示意图(单线图形式)。
图6为本发明实施例的进线柜的部分电气结构示意图(电路图形式)。
图7为本发明实施例的进线柜的部分电气结构示意图(电路图形式)。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性、或者隐含指明所指示的技术特征的数量、或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。本发明的描述中，除非另有明确的限定，术语“相连”、“连接”等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义，例如，“连接”可以是电性连接，也可以是电气连接、电路连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。本文使用的术语“包括”及其变形是开放性包括，即“包括但不限于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”。其他术语的相关定义将在下文描述中给出。
如图1-图7所示，本发明实施例提供了一种基于物联网的低压配电开关***(也可以称为基于物联网的低压成套开关柜、基于物联网的低压成套开关设备)，包括进线柜100(也称受电柜、电源进线柜，用于从电网上接受电能，如图5中虚线框所示)、出线柜200(也称馈电柜或配电柜，用于分配电能)、电容补偿柜300(也称电容器柜、补偿柜，用于改善功率因数，如图2虚线框所示)、无功补偿柜400(也称SVG柜，即静止无功发生器static vargenerator，简称SVG，用于改善功率因数)、有源滤波柜500(也称APF柜，有源电力滤波器Active Power Filter，简称APF，用于滤波)、母联柜600(也称联络柜、母线联络柜、母线分断柜，用于连接两段母线)。其中，通过进线柜100的结构，可以将输入的低压电(通常为输电网中的10KV经变压器降压之后获得的220V或者380V电压)引入低压配电***之中。例如，低压配电开关***中的进线柜100、出线柜200、电容补偿柜300等结构都可以采用抽出式低压开关柜的形式(其中出线柜200可以是抽屉式开关柜)，使用和维修都更为方便。
如图2-图7所示，本发明实施例中的基于物联网的低压开关电容补偿柜300(如图2中虚线框所示，可以采用抽出式低压开关柜的形式，使用和维修都更为方便)包括柜体。所述柜体包括与进线柜的主母线103连接的第一进线301、与所述第一进线301相连接的刀熔开关302、与所述刀熔开关302线连接的电容模块303、以及用于对所述刀熔开关302与所述电容模块303之间的连接线304进行测量的第一测控模块305。
其中，所述电容模块303包括电力电容器3031；所述第一测控模块305上设置有与所述进线柜的通讯模块106相连接的电容柜通讯接口3051(即电容补偿柜300与进线柜100共用一个通讯模块，以使得整体结构简单高效且成本更低)；所述通讯模块106用于将所述第一测控模块305获得的测量结果传输到网络端105。
可以理解，本发明中由于在电容补偿柜300中设置第一测控模块305，并能够通过通讯模块106将所述第一测控模块305获得的测量结果传输到网络端105，因此使得电容补偿柜300具有物联网能力，能够实时采集柜体内的各种数据(例如电流、电压、温度等大量数据)，并通过网络上传至网络端105(实现例如存储、分析等功能)，从而实现了一种基于物联网的电容补偿柜。这样以来，可以实现配电室本地无人值守或少人值守，并且多个配电室可以集约化网络监控，从而减少工作强度，提高工作效率(实现集约化管理条件)，降低了运营成本。在出现运行异常时，可以快速报警、快速故障定位，防止损失扩大，为事件处理提供了原始数据追溯。而且由于可以上传和存储大量的历史数据和实时数据，因此能够实时地进行分析，可以为整个配电***的故障诊断和改进完善提供有力支持。此外，本发明的基于物联网的电容补偿柜300还可以联动视频设备，对配电过程中的各个管控节点的操作进行同步录像截图，这样可以提供操作图像的记录。
根据本发明的实施例，所述电容补偿柜300的电容柜动态组态图(未示出，图4中仅示出了无功补偿柜400的无功柜动态组态图111、以及母联柜600的母联柜动态组态图112)显示在所述进线柜100的人机界面107上(也即电容柜动态组态图可以集成显示在进线柜的人机界面107上，例如替换图4中的SVG柜，从而方便集中观察进线柜、电容柜等柜体的实时状态，更加方便高效且成本更低)，所述电容柜动态组态图用动态图形式来展示所述电容补偿柜的电气原理图和实时工作状态。
根据本发明的实施例，所述电容补偿柜的电气原理图上用不同颜色示出所述刀熔开关的开关状态；所述电容补偿柜的实时工作状态包括以下各项中的至少一项：分相电流、有功功率、柜内温度。根据本发明的实施例，所述刀熔开关的开关状态包括用红色表示的合闸状态、以及用绿色表示的分闸状态。
可以理解，由于本发明中创新性地使用了电容柜动态组态图的方式来显示出电容补偿柜的电气原理图和实时工作状态，因此无需通过人工抄表记录来进行监测，人机交互非常方便直观，使得本发明的低压配电开关***中电容补偿柜在人机交互能力方面性能方面获得极大改善，可以实时全面地了解电容补偿柜的运行状况，保障安全运行。一旦出现故障及事故，可以直观地进行判断，使得故障诊断时间较短，对用户正常使用影响较小。
根据本发明的实施例，所述第一测控模块305包括第一电流测量回路3052、第一电压测量回路3053、以及第一温度测量回路3054。其中，第一电流测量回路3052采用电流互感器对所述连接线304的电流进行测量；第一电压测量回路3053经熔断器与所述连接线304相互连接以用于测量电压；第一温度测量回路3054采用温度传感器对所述连接线304的温度进行测量。
作为示例，电容补偿柜300可以是低压成套开关柜的进线电源(即第一进线301上的电源)的功率因数的管控节点。刀熔开关302上口可以连接主母线103，下口可以连接(或者经电抗器，未示出)电容模块303。电容补偿柜300中的数据可以由第一测控模块305测量。例如，连接线304的电流可以由刀熔开关302下口的电流互感器采集，并传送至第一测控模块305。连接线304的电压可以采集刀熔开关302下口的电压，并经熔断器传送至第一测控模块305。所述连接线304的温度例如可以由温度传感器来采集刀熔开关302的开关温度，并传送至第一测控模块305。此外，刀熔开关302的开关状态可以采集开关辅助接点信号，并传送至第一测控模块305。刀熔开关302可以受第一测控模块305的控制，第一测控模块305可以将控制信号传送至刀熔开关302的开关控制接点，从而由第一测控模块305来管理和控制刀熔开关302的通断。第一测控模块305在完成数据采集和/或变换之后，可以通过进线柜100的通讯模块106(数字通讯模块)连接至网络及人机界面107，从而实现网络管控及利用进线柜100的人机界面对电容补偿柜300的直接观察和控制管理。
根据本发明的实施例，所述电容模块还包括补偿控制器3032，其根据所述连接线的电流和所述连接线的电压来控制补偿量，以便控制功率因数。
作为示例，补偿控制器3032可以根据所采集的连接线304的电压及通过连接线304的电流互感器所采集的电流，来控制补偿量，以便控制功率因数，例如实现对进线电源(即第一进线301上的电源)的功率因数控制。
根据本发明的实施例，所述第一测控模块还包括控制器(未示出)，所述控制器包括以下各项中的至少一项：柜体状态监控模块，其用于监控所述柜体内管控节点的工作参数、能耗状态、开关状态中的至少一项；负荷状态监控模块，其用于监控负荷的工作参数、能耗状态、开关状态中的至少一项；电气火灾监控模块，其用于监控所述柜体内的剩余电流、温度测量，并在有火灾隐患时进行断路或短路报警；电力参数监控模块，其用于监控所述柜体内的分相电压、合相电压、分相电流、合相电流、零线电流、分相有功功率、合相有功功率、分相无功功率、合相无功功率、分相视在功率、合相视在功率中的至少一项；电能计量监控模块，其用于监控所述柜体内的分相有功电能、合相有功电能、分相无功电能、合相无功电能中的至少一项；电能质量监控模块；其用于监控所述柜体内的分相功率因数、合相功率因数、分相谐波电流、合相谐波电流中的至少一项。
可以理解，通过第一测控模块中的控制器，可以实现本地监控节点(例如进线柜中电流互感器、熔断器、温度传感器等监控节点)的信息采集和监控，例如可以监控柜体状态、负荷状态、电气火灾隐患、电力参数、电能计量、电能质量等信息，实现大量数据的本地化采集和处理，并在需要进行控制或管控时，直接进行动作，从而保障配电***的整体安全，同时也增强了其物联网能力。
如图5-图7所示，根据本发明的实施例，所述进线柜100可以包括接收低压电源输入(该低压电源输入例如可以由变压器2000对高压电源输入1000进行变压之后来获得，例如将10KV的高压经变压器2000降压之后获得220V或者380V电压)的第二进线101、与所述第二进线101相连接的断路器102(断路器102的详细结构如图6中右上方所示，此为电气制图的示图方式)、与所述断路器102相连接的主母线103、用于对所述主母线103进行测量的第二测控模块104、用于将所述第二测控模块104获得的测量结果传输到网络端105的通讯模块106、以及与操作者交互的人机界面107。其中，所述断路器102的一端1021与所述第二进线101相连接，另一端1022与所述主母线103相连接。
作为示例，进线柜100可以是低压成套开关柜的电源进线管控节点。断路器102上口(即断路器102的一端1021)连接进线电源(通过第二进线101接受低压电源)，下口(即断路器102的另一端1022)连接主母线103。进线数据(即进线柜100中需要监测的数据，包括电压、电流、温度等数据)由第二测控模块104(例如智能测控模块)测量。第二测控模块104完成数据收集和/或变换之后，可以通过通讯模块106(例如数字通讯模块)连接网络端105及人机界面107，实现网络管控及本柜人机界面管理。
如图4所示，进线柜100的人机界面107上能够显示进线柜动态组态图108，以便用动态图形式来展示所述进线柜的电气原理图109和实时工作状态110(图4中显示有两路进线柜100，分别对应1#变压器和2#变压器；同时还显示有两路SVG柜、以及母联柜的动态组态图，方便集成和观察。还可点击“详细数据”查看更详细的柜体运行数据)。
根据示例性实施例，本发明进线柜100的电气原理图109上用不同颜色示出所述断路器102的开关状态；所述进线柜100的实时工作状态110包括以下各项中的至少一项：分相电流、有功功率、柜内温度。此外，动态组态图除了可以显示开关状态之外，还可以显示预警、报警等信息。作为示例，所述断路器102的开关状态包括用红色表示的合闸状态、以及用绿色表示的分闸状态。
可以理解，由于本发明中创新性地使用了进线柜动态组态图108的方式来分别显示出进线柜的电气原理图和实时工作状态，因此无需通过人工抄表记录来进行监测，人机交互非常方便直观，使得本发明的低压配电开关***中各柜(例如进线柜、电容补偿柜等)在人机交互能力方面性能获得极大改善，可以实时全面地了解各柜(例如进线柜、电容补偿柜等)的运行状况，保障安全运行。一旦出现故障及事故，可以直观地进行判断，使得故障诊断时间较短，对用户正常使用影响较小。
根据本发明的示例性实施例，所述第二测控模块104包括以下各项中的至少一项：第二电流测量回路1041，采用电流互感器1044对所述主母线103的电流进行测量；第二电压测量回路1042，经熔断器1045与所述主母线103相互连接以用于测量电压；第二温度测量回路1043，采用温度传感器1046对所述主母线103的温度进行测量。
例如，主母线103的电流可以由断路器102下口的电流互感器1044采集，传送至第二测控模块104。主母线103的电压可以采集断路器102下口电压，经熔断器1045传送至第二测控模块104。主母线103的温度也可以由温度传感器1046(例如数字温度传感器)采集断路器102的温度来实现并传送至第二测控模块104。此外，断路器102的开关状态可以通过采集断路器102的辅助接点信号来获得，并传送至第二测控模块104。断路器102可以受第二测控模块104控制，例如第二测控模块104可以将控制信号传送至断路器102的控制接点，从而控制开关状态，进而管理并控制进线电源(例如第二进线101的输入电源)。
根据本发明的实施例，所述通讯模块106可以经RS485接口1061与所述第二测控模块104的进线柜通讯接口1047相连接，所述第二测控模块104接受来自所述网络端105并经所述通讯模块106传入的控制信号，所述控制信号包括控制所述断路器102的开关状态的信号。所述通讯模块106可以经RS232数据接口1062(或者也可以采用RS485接口，如图6所示)与所述人机界面107相连接，并经以太网接口1063与所述网络端105的网络交换机1051、网关1052和互联网1053相互通信。
可以理解，RS485接口(例如采用MODBUS RTU协议)传输数据速率更快，能力更强，因此更适合于传输第一测控模块和第二测控模块收集的大量数据。而RS232数据接口传输数据速率小于RS485接口，因此适合于与人机界面107相连接，从而传输适合人眼观察的数据。以太网接口1063(例如采用MODBUS TCP协议)能够将设备层通信网经网关转为104通信协议，并通过专网或公网连接例如云平台，利用例如云平台实现进线柜、电容柜等各柜的网络集约化管理，这样可以使得单体的进线柜、电容柜等柜体具有物联能力。此外，通讯模块106的供电可以由辅助电源接口连接底层DC24V直流，或者可以通过UPS供电网来进行供电。
例如，在进线柜和电容柜中，断路器/刀熔开关闭合时，电源供电；断路器/刀熔开关断开时，电源断电，从而实现进线电源和出线电源的开关(或者通断)控制。进线柜和电容柜中的供电及安防数据可以由各自的测控模块采集并实时上报，断路器/刀熔开关状态可选择由各自的测控模块接受网络命令来远程控制、或者也可以本地进行手动控制。进线柜和电容柜中各自的测控模块可以通过共用的通讯模块与设备层通讯网连接，简洁高效且成本更低。例如，电源进线节点数据可以由测控模块釆集并上报，电压数据可以采集自主母线，电流数据可以通过电流互感器来采集，断路器/刀熔开关壳温及主母线温度可以由数字温度传感器来采集，断路器/刀熔开关的开关状态可以釆集自断路器/刀熔开关的对应端子，通过远程控制信号也可以通过断路器/刀熔开关控制端子远程对断路器/刀熔开关进行控制。
根据本发明的实施例，所述人机界面还能够显示所述低压开关电容补偿柜的以下各项中的至少一项：分相电压，合相电压，分相电流，合相电流，零线电流，分相有功功率，合相有功功率，分相无功功率，合相无功功率，分相视在功率，合相视在功率，分相有功电能，合相有功电能，分相无功电能，合相无功电能，分相功率因数，合相功率因数，频率，柜内温度，相量图，分相谐波电流，合相谐波电流，基波电流，3-31次谐波电流分相柱状图。
根据本发明的示例性实施例，所述网络端还包括服务器(可以是本地服务器、或者云端服务器等)，其包括以下各项功能中的至少一项：在线数据展示功能、在线动态组态图展示功能、在线碳排放统计功能、在线能流图展示功能。
其中，在线数据展示功能展示各柜(例如电容柜、进线柜)的以下数据中的至少一项：分相电压，合相电压，分相电流，合相电流，零线电流，分相有功功率，合相有功功率，分相无功功率，合相无功功率，分相视在功率，合相视在功率，分相有功电能，合相有功电能，分相无功电能，合相无功电能，分相功率因数，合相功率因数，频率，柜内温度，相量图，分相谐波电流，合相谐波电流，基波电流，3-31次谐波电流分相柱状图。
可以理解，在线数据展示功能可以保障配电开关***整体安全运行，例如可以对低压配电***的电源进线管控节点进行全电量数据监测、电气火灾数据监测、能耗数据监测、电能质量数据监测、通讯网络监测，对采集数据进行统计、分析，发现异常分级预警、报警，从而达到主动预防、实现配变电***安全运行的目标。此外，在线数据展示功能还可以包括对零线电流测量、潮流测量、开关量信号采集、多点温度测量、网络控制、本地闭锁网络控制等功能的展示。
其中，在线动态组态图展示功能是用动态图形式来展示各柜(例如电容柜、进线柜)的的电气原理图和实时工作状态；所述各柜的电气原理图上用不同颜色示出开关状态；所述各柜的实时工作状态包括以下各项中的至少一项：分相电流、有功功率、柜内温度。
可以理解，通过在线动态组态图的形式可以展示各柜(例如电容柜、进线柜)的的电气原理图和实时工作状态，非常直观和方便。因此无需通过人工抄表记录来进行监测，人机交互非常方便直观，使得本发明的低压配电开关***中各柜在人机交互能力方面性能方面获得极大改善，可以实时全面地了解各柜的运行状况，保障安全运行。一旦出现故障及事故，可以直观地进行判断，使得故障诊断时间较短，对用户正常使用影响较小。
其中，在线碳排放统计功能用于统计和展示所述基于物联网的低压开关电容补偿柜所应用区域中以下各项中的至少一项：尖峰平谷电量占比情况、用能统计情况、分项用能情况、分类用能占比情况。其中，在线能流图展示功能是用能流图的形式来展示以下各项中的至少一项：能流方向、节点供电数据、负载能耗数据、变电损耗数据、传输损耗数据。
可以理解，通过精细计量、碳排放统计，可以实现节能降碳的目标。例如可以对进线节点的能耗数据，分时统计、分项(例如按照每个车间进行分项统计)，分类(例如按照照明、制冷、制热、动力等进行分类)、分区(例如某个小区的某栋楼)及专项统计、分析，从而监督实时能耗数据变化、追溯历史能耗数据，以便实现能效管理、碳排放统计。此外，还可以经与上级和下级节点配合分析，来进行变电损耗测算、传输损耗测算，从而实现在线快速诊断，及时发现损耗异常、能耗异常，并为高耗能老旧设备改造提供数据支撑。另外，还可以对进线节点的电能进行质量分析，从而为改善电能质量、实现节能降耗，提供数据支撑。并且，还可以对进线节点的异常数据进行录波(例如故障录波)，从而提供事件追忆。
综上可知，本发明的基于物联网的低压开关电容补偿柜是一种物联智能配电柜，属于新一代的“互联+电力”产品，构成一种集电力、电子、通讯、IT等技术为一身的新一代的跨界产品。本发明相对于传统配电柜而言，由于具有精密测控及互联网功能，并采用人机界面进行交互显示，因此具有全节点在线数据监控能力。本发明的低压配电开关***(例如进线柜100、出线柜200、电容补偿柜300、无功补偿柜400、有源滤波柜500、母联柜600等)集全电量测量、开关量测量、电度计量、电能质量测量、电气火灾监测为一体，还可与云平台配套组成智能配电***、能源管理***、电气火灾监控***，智能运维***，因此是一种***数据采集及配电管控终端。本发明的低压配电开关***(例如进线柜100、出线柜200、电容补偿柜300、无功补偿柜400、有源滤波柜500、母联柜600等)可实现配电室智能运维、能源管控、电气火灾监控、碳排放统计，配网全节点运行数据应用，可实现能效管理、用电监测、能耗预警，并提供变电损耗测量、传输损耗测量、负载能耗测量等节能潜力关键数据。采用本发明的方案，能够实现“数据驱动决策”的目标，而且本发明的物联智能配电柜的智能应用，可为节能管理及节能改造提供数据支撑及实施策略。
本公开中所描述的模块和功能可以至少部分地由一个或多个硬件逻辑组件来执行。例如但不限于，可以使用的硬件逻辑组件的示意性类型包括现场可编程门阵列(FPGA)、专用集成电路(ASIC)、专用标准产品(ASSP)、片上***(SOC)、复杂可编程逻辑器件(CPLD)等。本公开中所描述的“信号”、“控制信号”可以通过计算机程序指令来实现，例如存储在计算机可读存储介质上的指令或命令来实现。这里所描述的计算机可读程序指令可以从计算机可读存储介质下载到各个计算/处理设备，或者通过网络、例如因特网、局域网、广域网和/或无线网下载到外部计算机或外部存储设备。网络可以包括铜传输电缆、光纤传输、无线传输、路由器、防火墙、交换机、网关计算机和/或边缘服务器。每个计算/处理设备中的网络适配卡或者网络接口从网络接收计算机可读程序指令，并转发该计算机可读程序指令，以供存储在各个计算/处理设备中的计算机可读存储介质中。
用于执行本公开操作的计算机程序指令可以是汇编指令、指令集架构(ISA)指令、机器指令、机器相关指令、微代码、固件指令、状态设置数据、或者以一种或多种编程语言的任意组合编写的源代码或目标代码，所述编程语言包括面向对象的编程语言—诸如Smalltalk、C++等，以及常规的过程式编程语言—诸如“C”语言或类似的编程语言。计算机可读程序指令可以完全地在用户计算机上执行、部分地在用户计算机上执行、作为一个独立的软件包执行、部分在用户计算机上部分在远程计算机上执行、或者完全在远程计算机或服务器上执行。在涉及远程计算机的情形中，远程计算机可以通过任意种类的网络—包括局域网(LAN)或广域网(WAN)—连接到用户计算机，或者，可以连接到外部计算机(例如利用因特网服务提供商来通过因特网连接)。在一些实施例中，通过利用计算机可读程序指令的状态信息来个性化定制电子电路，例如可编程逻辑电路、现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑阵列(PLA)，该电子电路可以执行计算机可读程序指令，从而实现本发明的相应功能。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明还可以通过其他结构来实现，本发明的特征并不局限于上述较佳的实施例。任何熟悉该项技术的人员在本发明的技术领域内，可轻易想到的变化或修饰，都应涵盖在本发明的专利保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于物联网的低压开关电容补偿柜，其特征在于，包括柜体；
所述柜体包括与进线柜的主母线连接的第一进线、与所述第一进线相连接的刀熔开关、与所述刀熔开关连接的电容模块、以及用于对所述刀熔开关与所述电容模块之间的连接线进行测量的第一测控模块；
其中，所述电容模块包括电力电容器；所述第一测控模块上设置有与所述进线柜的通讯模块相连接的电容柜通讯接口；所述通讯模块用于将所述第一测控模块获得的测量结果传输到网络端；所述电容补偿柜的电容柜动态组态图显示在所述进线柜的人机界面上，所述电容柜动态组态图用动态图形式来展示所述电容补偿柜的电气原理图和实时工作状态。
2.根据权利要求1所述的基于物联网的低压开关电容补偿柜，其特征在于，所述电容补偿柜的电气原理图上用不同颜色示出所述刀熔开关的开关状态；
所述电容补偿柜的实时工作状态包括以下各项中的至少一项：分相电流、有功功率、柜内温度。
3.根据权利要求2所述的基于物联网的低压开关电容补偿柜，其特征在于，所述刀熔开关的开关状态包括用红色表示的合闸状态、以及用绿色表示的分闸状态。
4.根据权利要求1-3任一项所述的基于物联网的低压开关电容补偿柜，其特征在于，所述第一测控模块包括以下各项中的至少一项：
第一电流测量回路，采用电流互感器对所述连接线的电流进行测量；
第一电压测量回路，经熔断器与所述连接线相互连接以用于测量电压；
第一温度测量回路，采用温度传感器对所述连接线的温度进行测量。
5.根据权利要求4所述的基于物联网的低压开关电容补偿柜，其特征在于，所述电容模块还包括补偿控制器，其根据所述连接线的电流和所述连接线的电压来控制补偿量，以便控制功率因数。
6.根据权利要求1-3任一项所述的基于物联网的低压开关电容补偿柜，其特征在于，所述第一测控模块还包括控制器，所述控制器包括以下各项中的至少一项：
柜体状态监控模块，其用于监控所述柜体内管控节点的工作参数、能耗状态、开关状态中的至少一项；
负荷状态监控模块，其用于监控负荷的工作参数、能耗状态、开关状态中的至少一项；
电气火灾监控模块，其用于监控所述柜体内的剩余电流、温度测量，并在有火灾隐患时进行断路或短路报警；
电力参数监控模块，其用于监控所述柜体内的分相电压、合相电压、分相电流、合相电流、零线电流、分相有功功率、合相有功功率、分相无功功率、合相无功功率、分相视在功率、合相视在功率中的至少一项；
电能计量监控模块，其用于监控所述柜体内的分相有功电能、合相有功电能、分相无功电能、合相无功电能中的至少一项；
电能质量监控模块；其用于监控所述柜体内的分相功率因数、合相功率因数、分相谐波电流、合相谐波电流中的至少一项。
7.根据权利要求1-3任一项所述的基于物联网的低压开关电容补偿柜，其特征在于，所述进线柜包括接收低压电源输入的第二进线、与所述第二进线相连接的断路器、与所述断路器相连接的所述主母线、用于对所述主母线进行测量的第二测控模块、用于将所述第二测控模块获得的测量结果传输到所述网络端的所述通讯模块、以及与操作者交互的所述人机界面；其中，所述断路器的一端与所述第二进线相连接，另一端与所述主母线相连接。
8.根据权利要求7所述的基于物联网的低压开关电容补偿柜，其特征在于，所述通讯模块经RS485接口与所述第二测控模块的进线柜通讯接口相连接，所述第二测控模块接受来自所述网络端并经所述通讯模块传入的控制信号，所述控制信号包括控制所述断路器的开关状态的信号；所述通讯模块经RS232数据接口与所述人机界面相连接，并经以太网接口与所述网络端的网络交换机、网关和互联网相互通信。
9.根据权利要求1-3任一项所述的基于物联网的低压开关电容补偿柜，其特征在于，所述人机界面还能够显示所述低压开关电容补偿柜的以下各项中的至少一项：
分相电压，合相电压，分相电流，合相电流，零线电流，分相有功功率，合相有功功率，分相无功功率，合相无功功率，分相视在功率，合相视在功率，分相有功电能，合相有功电能，分相无功电能，合相无功电能，分相功率因数，合相功率因数，频率，柜内温度，相量图，分相谐波电流，合相谐波电流，基波电流，3-31次谐波电流分相柱状图。
10.根据权利要求1-3任一项所述的基于物联网的低压开关电容补偿柜，其特征在于，所述网络端还包括服务器，其包括以下各项功能中的至少一项：
在线数据展示功能，其展示所述低压开关电容补偿柜的以下数据中的至少一项：分相电压，合相电压，分相电流，合相电流，零线电流，分相有功功率，合相有功功率，分相无功功率，合相无功功率，分相视在功率，合相视在功率，分相有功电能，合相有功电能，分相无功电能，合相无功电能，分相功率因数，合相功率因数，频率，柜内温度，相量图，分相谐波电流，合相谐波电流，基波电流，3-31次谐波电流分相柱状图；
在线动态组态图展示功能，其用动态图形式来展示所述低压开关电容补偿柜的电气原理图和实时工作状态；
在线碳排放统计功能，其用于统计和展示所述电容补偿柜所应用区域中以下各项中的至少一项：尖峰平谷电量占比情况、用能统计情况、分项用能情况、分类用能占比情况；
在线能流图展示功能，其用能流图的形式来展示以下各项中的至少一项：能流方向、节点供电数据、负载能耗数据、变电损耗数据、传输损耗数据。
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