CN201584812U - 一种家用智能配电终端 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种家用智能配电终端，包括综合决策模块、断路器及双刀双掷开关操作模块、通信模块、计量统计模块、防窃电模块、用电回路保护模块、新能源并网发电控制模块，还包括无功补偿及电压有效值校正模块，其中，断路器及双刀双掷开关操作模块与综合决策模块相连，通信模块和综合决策模块通过串口相连，无功补偿及电压有效值校正模块与综合决策模块相连。不仅能接收并执行调度中心发出的切除一部分家用负荷的命令要求，还具有计量、统计级差电能，防窃电，对家庭用电回路实施保护，无功补偿，新能源并网发电控制功能。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种电力装置，尤其是涉及一种家用智能配电终端。
背景技术
中国是当今世界上少数几个能源结构以煤为主的国家，由于煤炭是一种对温室气体贡献率大的化石燃料，减少煤炭消费并提高煤炭的利用率是控制工业废气乃至CO2排放量公认的最有效的措施。为了保证电力***的可靠运行，每个发电***都需要足够的备用容量，同时还要能够协助地区内其他***，加强地区电网运行的安全性。例如某电网公司主电网调度规程规定：按照峰荷时约为总出力的4％，节日时约为总出力的7％确定旋转备用容量。为了应对能源危机，世界各国都在研究新能源发电技术，如太阳能、风能、潮汐能等，这类新能源发电技术都和环境相关，不大可能做到24小时不间断平稳发电。如果能在***失去一部分电源后及时切掉一部分可切的负荷，来保证电力***安全稳定运行，则可减少***的旋转备用容量。另一方面，随着新能源发电技术的发展，家用级的新能源发电装置在某些情况下已经不仅能满足家庭自身的用电需求，还有富余能力向***回馈电能。节能减排是建设资源节约型、环境友好型社会的必然选择；是推进经济结构调整，转变增长方式的必由之路。本文提出了一种新型家用智能配电终端解决方案，不仅能接收并执行调度中心发出的切除一部分家用负荷的命令要求，还具有计量、统计级差电能，防窃电，对家庭用电回路实施保护，无功补偿，新能源并网发电控制等功能。
发明内容
针对现有技术的不足，本实用新型提出以下技术方案用于解决技术问题。
一种家用智能配电终端，包括综合决策模块、断路器及双刀双掷开关操作模块、通信模块、计量统计模块、防窃电模块、用电回路保护模块、新能源并网发电控制模块，还包括无功补偿及电压有效值校正模块，其中，断路器及双刀双掷开关操作模块与综合决策模块相连，通信模块和综合决策模块通过串口相连，无功补偿及电压有效值校正模块与综合决策模块相连。
一种家用智能配电终端，所述通信模块包括远方通信模块和人机界面通信模块。
一种家用智能配电终端，所述用电回路保护模块包括过载判断子模块、短路判断子模块、漏电判断子模块、低电压判断子模块、过电压判断子模块。
本实用新型的有益效果在于，不仅能接收并执行调度中心发出的切除一部分家用负荷的命令要求，还具有计量、统计级差电能，防窃电，对家庭用电回路实施保护，无功补偿，新能源并网发电控制功能。
附图说明
图1是本实用新型逻辑模块示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步描述。
断路器及双刀双掷开关操作模块，该模块功能是：不仅要按照综合逻辑决策的结果通过CPLD译码电路去操作断路器或双刀双掷开关，使其维持在某个状态或者进行变位操作；而且要将断路器或双刀双掷开关的位置状态通过CPLD编码电路告知综合逻辑决策模块，综合逻辑决策模块把位置状态结果记录在RAM中，其它相关模块从RAM中读取位置状态结果以辅助进行决策判断。
通信模块，该模块包含两部分：一是与远方通信模块；一是与人机界面通信模块。
根据现场需要，远方通信模块可方便更换不同的通信方式，如：借用移动通信公司的GPRS\3G类通信方式、光纤通信、以太网通信、WIFI无线通信、电力载波等等。所有的通信协议最后都转换成波特率为115200的串口通信协议与综合逻辑决策模块进行通信。远方通信模块的功能：接收调度管理中心的切II类家用负荷命令；将计量、统计类信息上传给调度管理中心；从调度管理中心接收用户预购电信息以便当预付费用不足时装置能作出自动告警及欠费断电处理措施；接收调度管理中心发过来的通道对时信息等。
人机界面通信模块的功能：将计量、统计类信息显示给用户观察；接收用户的设置信息并告知其它相关模块，如漏电保护动作电流值、动作时间等。
计量统计模块，该模块要独立计量不可切电源线路上的用电量、可切电源线路上的用电量、家用级新能源发电电源回馈给电网的电量信息并通过远方通信模块上传给调度管理中心。为了鼓励用户将家用负荷接在可切电源线路上及采用新能源发电装置，不可切电源线路上的电能的单位售价要高于可切电源线路上的电能的单位售价，新能源发电装置回馈给电网的电能的单位售价不应小于不可切电源线路上的电能的单位售价。甚至不可切电源线路上的电能的单位售价可采用级差定价方式。将不可切电源线路上的功率分成x份，假设其功率p＝p0+p1+p2+Λ+px-1，则某一段时间内(假设为t)其用电量w＝p0·t+p1·t+p2·t+Λ+px-1·t。对电量pi·t(i＝0，1，2，...，x)，i越大，单位售价也越高。峰谷电价的单位售价及计算起始时间也可由调度管理中心根据需要实时调整。
智能配电终端可统计、记录用户的用电习惯，如在某个季节每天什么时间段用电负荷最大，什么时间段最少，哪一片区域的谐波较大等等，为调度决策提供科学的统计数据支持。
防窃电模块
整个装置除了接线端子外露外，其余所有部件都设计成密封的，每次打开装置都会被记录在案。当装置经安装调试合格移交给用户后，装置在检测到未被授权的打开箱体操作。
有窃电可能的，装置判为异常，装置告警、自动切断电源并记录在案上报调度管理中心。
为了防止用强烈的电磁干扰要影响装置的正常运行，装置的电磁兼容试验应通过各项的最高级别考核要求，并且装置要可靠接地。
用电回路保护模块包括过载判断子模块、短路判断子模块、漏电判断子模块、低电压判断子模块、过电压判断子模块。
过载判断子模块
现在一般家庭所用的断路器是IEC60898《家用装置及类似装置用断路器》(GB10963-1999)规定的能对感性负荷及高感照明***的线路提供保护的C脱扣特性断路器。断路器的过载保护功能的实现是利用双金属随着温度升高而定向按规律弯曲的原理，正常电流(小于等于1.13In，In为断路器的额定电流)弯曲角度不大，因此推力不足以使脱扣机构脱扣，当达过载电流(1.45In)弯曲角度大，推力足以推动脱扣机构使开关断开，这就是过载保护的原理。断路器的In一般只有固定的几种，不能连续可调，因此也就不能严格和导线载流量相配合；且由于元器件差异等原因，各个断路器的动作值动作时间都是有差异的。
而采用了智能配电终端装置后，能严格按照导线的载流量来整定告警定值、告警时间、动作定值、动作时间等，甚至还能按照冬季、夏季导线载流量的差异自动切换定值。
短路判断子模块
IEC60898规定的断路器的短路保护功能是是由瞬时脱扣器来实现的，根据F＝IN(吸力F与电流I与匝数N之积成正比)分析，当发生短路故障时，电流增加几倍以至几十倍，因此吸力也增加了几倍以至几十倍，反力弹簧动作推动脱扣机构使断路器断开。C特性脱扣曲线的断路器能使其电磁脱扣瞬动的动作电流大概在(5～10)In，也同样存在不能严格和导线载流量相配合的问题。
采用了智能配电终端装置后，能严格按照导线的载流量来整定动作定值及动作时间，也可按照冬季、夏季导线载流量的差异自动切换定值。
漏电判断子模块
目前国内家庭用的最多的是只对突然施加或缓慢上升的剩余交流电流敏感的传统的AC型剩余电流保护装置。随着科学技术的进步和人民生活水平的提高，各种各样的电子类负载越来越多的出现在日常生活中(如电磁炉、变频空调等)。这类负载在发生故障时，故障电流中常常含有脉动直流分量。AC型剩余电流保护装置对脉动直流分量不敏感。《剩余电流动作保护装置安装和运行》(GB13955-2005)规定：用于直接接触电击事故防护时，应选用一般型(无延时)的剩余电流保护装置，其额定动作电流不超过30mA。这里的无延时，一般指的就是要在t≤100ms内动作，而采用智能配电终端装置后，微机测控能使动作时间做的更短，动作电流值设置更加灵活，且能很方面的反应剩余电流中的脉动直流分量。
低电压判断子模块
当某个用电高峰到来，***中无功比较缺乏的时候，此时电压会降低。若无功缺乏比较多，电压下降的程度较大，有可能会造成部分家用电器中的电机无法启动而造成烧毁事故。智能配电终端装置中可设定一个定值UL，当电压低于该值且持续一段时间后，根据低压组态出口定值跳开连接有电机的出线，当电压大于定值UL且持续一段时间后自动重合。
过电压判断子模块
当由于某个事故造成用户的进线都为相线时，例如检修时接错线，此时进来的电压为线电压380v超过了家用电器的绝缘耐受程度造成烧毁事故。智能配电终端装置中可设定一个定值UH，当电压高于该值且持续一段时间后，根据高压组态出口定值跳开相应的出线，当电压小于定值UH且持续一段时间后自动重合。
无功补偿控制及电压有效值校正模块
在电网中安装并联电容器，可以降低输电线路因输送无功功率造成的电能损耗，改善电网的电压质量和运行条件。从电力网无功功率消耗的基本状况可以看出，各级网络和输配电设备都要消耗一定数量的无功功率，尤以低压配电网所占比重最大。为了最大限度地减少无功功率的传输损耗，提高输配电设备的效率，无功补偿设备的配置，应按照“分级补偿，就地平衡”的原则，合理布局。
智能配电终端装置配有k个电容器，都可以独立进行投或切。装置对当前的功率因数进行实时计算，在满足电压稳定性的前提下确定一个最优的无功补偿容量，按照该补偿容量投切相应的电容器组，尽量提高运行的功率因数，使用户消耗的无功就地平衡降低线损，为节能减排做贡献。
假设已有在运行的电容器个数为z，功率因数校正上限为限制无功补偿后用户电压不高于240V。
新能源并网发电控制模块
如若家庭中有新能源发电装置，当环境条件合适时，除了能给本家庭提供电能，还能向电网回馈电能。但新能源发电装置产生的电能必须符合一定的电能质量标准才能向电网回馈电能，否则将对电网造成污染。
综合逻辑决策模块
对以上模块的逻辑决策结果作综合判断，在满足安全性、可靠性的前提下，作出最优决策判断并实施。
综合逻辑决策模块与通信模块之间通过波特率为115200的串口进行双向通信；与断路器、双刀双掷开关操作模块通过485总线通信；与计量、统计模块，防窃电模块，用电回路保护模块，无功补偿控制及电压有效值校正模块，新能源并网发电控制模块通过RAM进行通信。
综合逻辑决策模块还承担着将一个模块的通信数据转发给另一个模块的功能。
Claims (3)
1.一种家用智能配电终端，包括综合决策模块、断路器及双刀双掷开关操作模块、通信模块、计量统计模块、防窃电模块、用电回路保护模块、新能源并网发电控制模块，其特征在于，还包括无功补偿及电压有效值校正模块，其中，断路器及双刀双掷开关操作模块与综合决策模块相连，通信模块和综合决策模块通过串口相连，无功补偿及电压有效值校正模块与综合决策模块相连。
2.根据权利要求1所述的一种家用智能配电终端，其特征在于，所述通信模块包括远方通信模块和人机界面通信模块。
3.根据权利要求1所述的一种家用智能配电终端，其特征在于，所述用电回路保护模块包括过载判断子模块、短路判断子模块、漏电判断子模块、低电压判断子模块、过电压判断子模块。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NANJING NARI CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: STATE GRID ELECTRIC POWER RESEARCH INSITITUTE Effective date: 20130313 Free format text: FORMER OWNER: NANJING NARI CO., LTD. Effective date: 20130313 |
|
| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20130313 Address after: Nan Shui Road Gulou District of Nanjing city of Jiangsu Province, No. 8 210003 Patentee after: Nanjing Nari Co., Ltd. Address before: Nan Shui Road Gulou District of Nanjing city of Jiangsu Province, No. 8 210003 Patentee before: State Grid Electric Power Research Insititute Patentee before: Nanjing Nari Co., Ltd. |
|
| ASS | Succession or assignment of patent right |
Owner name: NARI TECHNOLOGY DEVELOPMENT CO., LTD. Free format text: FORMER OWNER: NANJING NARI CO., LTD. Effective date: 20131225 |
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| C41 | Transfer of patent application or patent right or utility model | ||
| COR | Change of bibliographic data |
Free format text: CORRECT: ADDRESS; FROM: 210003 NANJING, JIANGSU PROVINCE TO: 210061 NANJING, JIANGSU PROVINCE |
|
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20131225 Address after: 210061 D10, Nanjing high tech Industrial Development Zone, Jiangsu, China Patentee after: NARI Technology Development Co., Ltd. Address before: Nan Shui Road Gulou District of Nanjing city of Jiangsu Province, No. 8 210003 Patentee before: Nanjing Nari Co., Ltd. |
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| CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20100915 |
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| CX01 | Expiry of patent term |