基于HPLC的云智慧断路装置的制作方法

基于hplc的云智慧断路装置
技术领域
1.本发明涉及电力设备技术领域，尤其涉及一种基于hplc的云智慧断路装置。


背景技术：

2.针对台区线损分析困难、故障发现不及时、配变三相不平衡等问题，传统解决方案存在分析范围大、效率低以及安全隐患等问题。
3.痛点分析：
4.1.线损分析困难。对于台区线损分析，传统的解决方案是通过系统采集数据比对分析线损异常情况，锁定异常设备或异常用户，检查人员利用测量装置到现场进一步测量，该方法的特点是存在较大误差，分析范围大，异常用户难锁定。
5.2.故障上报不及时。低压台区故障的发现存在严重滞后性，往往是用户拨打抢修电话才能得知，系统无法实现故障主动上报，并且无法判断故障类别和故障位置，抢修人员需到达现场进行故障排查，耗时耗力。
6.3.拓扑关系不清楚。低压台区户变关系不一致情况时有发生，传统解决方案是利用台区识别仪，通过在线路注入较大功率的工频信号，在用电设备或计量装置处测量信号，以确定拓扑关系，此方法存在接线安全隐患。
7.4.三相不平衡难以调节。配变台区三相不平衡现象普遍存在，不平衡度大多超过国家标准规定，特别是冬季“煤改电”等大负荷用户接入设备后，部分台区不平衡度甚至达到70％，传统解决方案是人工现场检测计算并手动调相。
8.现有技术问题及思考：
9.如何解决断路器工作效率较低的技术问题。


技术实现要素：

10.本发明所要解决的技术问题是提供一种基于hplc的云智慧断路装置，其通过壳体、控制器、断路执行单元和宽带电力线载波hplc单元等，实现断路器工作效率较高。
11.为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种基于hplc的云智慧断路装置包括断路器，所述断路器包括壳体以及设置在壳体上的控制器和断路执行单元，所述控制器与断路执行单元电连接，还包括设置在壳体上的宽带电力线载波hplc单元，所述宽带电力线载波hplc单元与控制器电连接。
12.进一步的技术方案在于：还包括设置在壳体上用于计量电能的电能计量单元，所述电能计量单元与控制器电连接。
13.进一步的技术方案在于：还包括设置在壳体上的换相开关，所述换相开关与控制器电连接。
14.进一步的技术方案在于：所述换相开关为三相换相开关。
15.进一步的技术方案在于：还包括设置在壳体上的显示器，所述显示器与控制器电连接。
16.进一步的技术方案在于：还包括按键，所述按键与显示器电连接并单向通信。
17.进一步的技术方案在于：所述显示器为液晶显示器。
18.进一步的技术方案在于：所述显示器为触控显示器。
19.进一步的技术方案在于：所述按键为轻触按键。
20.进一步的技术方案在于：所述控制器为单片机。
21.采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
22.一种基于hplc的云智慧断路装置包括断路器，所述断路器包括壳体以及设置在壳体上的控制器和断路执行单元，所述控制器与断路执行单元电连接，还包括设置在壳体上的宽带电力线载波hplc单元，所述宽带电力线载波hplc单元与控制器电连接。该技术方案，其通过壳体、控制器、断路执行单元和宽带电力线载波hplc单元等，实现断路器工作效率较高。
23.详见具体实施方式部分描述。
附图说明
24.图1是本发明的原理框图；
25.图2是本发明中计量单元的实物效果图；
26.图3是本发明中宽带电力线载波hplc单元的实物效果图；
27.图4是本发明中hplc的拓扑图；
28.图5是本发明中故障研判上报示意图；
29.图6是本发明中不平衡的三相波形图；
30.图7是本发明中平衡的三相波形图；
31.图8是本发明中换相的拓扑图；
32.图9是本发明应用的效果图；
33.图10是本发明中的降损图；
34.图11是本发明中拓扑识别的结构图；
35.图12是本发明中改造前后抢修时间的对比图；
36.图13是本发明中投运前后三相不平衡率的变化图。
具体实施方式
37.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本技术及其应用或使用的任何限制。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
38.在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是本技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
39.如图1所示，本发明公开了一种基于hplc的云智慧断路装置包括壳体以及固定在壳体上的控制器、断路执行单元、宽带电力线载波hplc单元、用于计量电能的电能计量单
元、换相开关、显示器和按键，所述壳体、控制器和断路执行单元的组成为现有技术中的断路器。
40.所述控制器为单片机。
41.所述换相开关为三相换相开关。
42.所述显示器为液晶显示器。
43.所述按键为轻触按键。
44.所述控制器与断路执行单元电连接，所述控制器与宽带电力线载波hplc单元电连接并双向通信，所述控制器与电能计量单元电连接并双向通信，所述控制器与换相开关电连接，所述控制器与显示器电连接并双向通信，所述按键与显示器电连接并单向通信。
45.其中，控制器、断路执行单元、宽带电力线载波hplc单元、电能计量单元、换相开关、显示器和按键本身以及相应的通信连接技术为现有技术在此不再赘述。
46.相对于上述实施例，所述显示器为触控显示器，替代液晶显示器和按键组合。
47.本技术的构思：
48.针对台区线损分析困难、故障发现不及时、配变三相不平衡等问题，传统解决方案存在分析范围大、效率低以及安全隐患等问题。
49.申请人发现，出现上述问题的原因在于：在供电系统中，广泛应用于低压台区的普通断路器具有过载、短路、欠电压保护等功能，却不具备计量、故障分析和传输功能，且无法实现自动调相。
50.hplc宽带模块的推广应用，hplc技术具有带宽大、传输速率高等优势，随着hplc功能的深化应用，利用hplc远程升级技术将满足设备更高的需求，并提升用户个性化体验。
51.技术方案说明：
52.针对以上应用现状存在的问题，本方案设计了基于hplc+的“云”智慧断路装置，集成高精度测量、拓扑自动识别、故障分析上报、自动调节相间平衡等全面智慧感知功能。
53.1、实现分支线路的精准计量功能
54.如图2所示，搭载高精度计量单元的云智慧断路装置，针对线损分析困难，异常用户难以锁定的问题，云智慧断路装置在保留原有断路器功能的基础上设计了电能计量单元，并设计液晶显示屏和按键查询功能，可实现对电压0.5级、电流0.5级、功率及电能1级的高精度测量，其计量技术参数如表1所示。
55.表1：计量技术参数
[0056][0057]
依托智慧断路装置的高精度测量功能，可为台区和用户侧的线损分析提供有效数据支撑。可实现台区总表与分支箱，表箱和户表各层级线损分析，快速定位线损异常点，提高台区中损耗点的排查效率。
[0058]
对比台区总表电量与台区各电度表总电量之和的差值，计算分析出该台区的线损率，以此判断该台区的线损是否在合理范围内。如台区线损率超出合理范围，可进一步根据台变侧出线云智慧断路装置与分接箱内断路装置和电表箱内断路装置计量数据进行计算，分析线损发生的回路或具体位置，安排工作人员现场检查，实现线损异常分支精准定位。
[0059]
2、基于hplc深应用的拓扑识别功能
[0060]
如图3所示，搭载hplc单元的云智慧断路装置，针对低压台区故障发现不及时，难以准确定位的难题，云智慧断路装置中设计内置的宽带电力线载波hplc单元，基于宽带载波技术的hplc单元，可实现断路装置与集中器、电表间的互联互通，提高通信的可靠性和稳定性。
[0061]
如图4所示，hplc自动拓扑识别图，hplc通讯技术具有电网自动拓扑识别功能，云智慧断路装置的应用将实现分支精准自动识别，为自动绘制台区拓扑提供真实可靠的依据。
[0062]
3、低压台区故障研判及快速定位
[0063]
如图5所示，故障研判就上报示意图，基于hplc非计量数据传输和事件上报等功能的深化应用，实现故障研判以及快速上报功能。当线路发生故障时，能快速定位到是哪条线路上哪个台区的装置发生故障情况，更加快速、准确地定位故障，提高线路抢修效率，实现全面智慧感知，降低运维成本。
[0064]
4、实现低压负载自动换相功能
[0065]
如图6所示，一台区不平衡时的三相波形图，配变负载三相不平衡导致低压电能质
量下降，严重时易引发重载相末端低电压，甚至导致单相过负荷跳闸。为了调节三相不平衡现象，智慧断路装置设计了自动换相功能，智能控制切换单相负载，从负载端实现整个台区的三相平衡。
[0066]
如图7所示，一台区平衡时的三相波形图，装置可实时采集配变三相电流，电压，电量数据，根据分支三相负载运行状况，自动计算最优平衡切换方案，通过智能切换台区的单相负荷，对台区的三相负载进行重新分配，从而真正解决台区三相不平衡问题。
[0067]
如图8所示，“云”智慧断路装置换相结构图，云智慧断路装置换相结构图，当装置监测到某一相跳闸时，可自动将停电相负载切换至其他带电相，并主动上报，系统同时计算出最优负荷分配方案，下达命令至各智慧断路装置，装置多级联动切换负荷，真正实现智慧管理。
[0068]
5、实现设备的远程自动云升级功能
[0069]
为了节约设备更新成本、降低人工维护成本，装置加入软件模组，实现设备的远程自动云升级。随着hplc应用技术的深度挖掘，基于多元数据传输模式的升级技术可为设备版本升级的新需求以及用户表计的个性化需求带来更为广阔的应用前景。
[0070]
本技术保密运行一段时间后，现场技术人员反馈的有益之处在于：
[0071]
如图9所示，“云”智慧断路装置应用效果图，基于hplc+的“云”智慧断路装置可广泛地应用在低压台区分支侧和表箱侧，以本市的三个“煤改电”台区为试点并测试运行，取得六项显著成效。
[0072]
1、提高线损分析及查窃效率
[0073]
如图10所示，应用智慧断路装置后的降损图，智慧断路装置的试点应用实现了分支线路的线损精准计算与查询，快速定位异常区域，提高分析效率。统计试运行期间日线损率变化。试运行期间查处窃电用户3户，追补电量2.32万kwh，追补电费1.08万元。
[0074]
2、低压台区拓扑关系更加清晰
[0075]
如图11所示，自动拓扑识别结构，通过hplc台区自动识别功能，发现户变关系不一致情况共计6户，实现了拓扑关系的智能识别，提高了档案智能化管理水平。
[0076]
3、提高故障抢修效率
[0077]
如图12所示，改造前后抢修时间对比图，试运行期间，低压线路发生故障2次，均实现快速上报，并快速定位到是哪条线路上哪个台区的断路装置发生故障情况，平均抢修时间从2小时降低为30分钟，故障定位更加快速、准确，提高线路抢修效率，减少维护时间，提升客户满意度和获得感。
[0078]
4、实现负载端三相平衡
[0079]
如图13所示，投运前后三相不平衡率变化，试运行期间，实现系统自动换相5次，三相不平衡率由41.5％降低为11.2％。
[0080]
5、实现经济效益提升
[0081]
云智慧断路装置的应用降低了设备与安装成本，降低运维、抢修成本，降损查窃增效。3个试点台区在改造前后的项目成本变化如表2所示。
[0082]
经统计计算，3个试点台区在试运行前后降低各项成本共计2.3万元。目前本市区共有低压台区3726个，经保守计算，推广安装云智慧断路装置后将实现经济效益2千万元，推广至河北省将实现经济效益1.2亿元。
[0083]
表2：改造前后项目成本变化
[0084][0085]
6、实现节能降损效益
[0086]“云”智慧断路装置不仅降低线路损耗和变压器损耗，还提高了电能质量，改善末端低电压，延长设备使用寿命，同时实现了云智能升级功能，降低人力、车辆和管理成本，绿色能源建设，实现“碳达峰、碳中和”。
[0087]
推动电力营销行业转型升级：
[0088]
基于hplc+的“云”智慧断路装置，完成了全国首创技术突破，在本地区试点成功，实现了线损精准计算、故障研判及定位、拓扑自动识别、智慧联动换相等功能，可推广至相关供用电采集系统，应用前景非常广阔。
[0089]
随着宽带模块的全覆盖应用，基于多元数据传输模式的云升级技术避免了硬件设备的轮换，实现了升级速度快、投入成本低，如果将此智慧装置推广至本省供电系统将节约改造成本1.2亿元，在全国范围内推广应用将产生经济效益35.6亿元。