一种用于微网实验室的单元柜的制作方法

本实用新型涉及电力技术领域，特别涉及一种用于微网实验室的单元柜。

背景技术：

目前，为协调大电网与分布式电源间的矛盾，充分发掘分布式能源为电网和用户所带来的价值和效益，进一步提高电力系统运行的灵活性、可控性和经济性以及更好地满足电力用户对电能质量和供电可靠性的更高要求进而引入一种可以让新能源及可再生能源并网发电规模化应用的电网，又名“微电网”。

微电网通过有效的协调控制，使主要基于新能源和可再生能源的分布式电源并网所产生的负面问题都在微电网内得到解决，减少了分布式电源并网对大电网产生的各种扰动，微电网有并网运行和独立运行两种运行方式，对大电网可以起到削峰填谷的作用，微电网中的能量来源多为新型能源及可再生能源，对于新能源以及可再生能源并网发电规模化应用具有重要意义。

微电网实验室需要进行电力电子负载谐波观测、三相不平衡负载下的电流零负序分量与不平衡度观测、储能设备的充电放电观测、微电网运行的有功无功调节、微电网电压调节、分布式电源无缝投切并网、分布式电源非精确同期并网的冲击现象观测等实验。

为了达到较好的教学效果，需要一面通用的实验单元柜。高校的微网实验室尚没有一款能同时满足各类微网实验需求的设备。现有的微网实验大多只能通过数值仿真进行，难以达到培养学生动手能力的效果；部分有条件的实验室，可以自行搭建实验平台来进行微网，但也只能允许部分学生参与，而且不能保证人身安全。因此，亟需一种能集成各类微网实验需求的单元柜，满足大部分学生动手实验，同时也能最大限度的保证学生的人身安全。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服现有技术的不足，提供一种节能环保且安全性好的用于微网实验室的单元柜，满足各类微网实验的需要，同时也能最大限度的保证学生的人身安全。

为实现上述实用新型的目的，本实用新型采用的技术方案实现如下：一种用于微网实验室的单元柜，包括配电箱、柜门、一次设备和二次设备：所述柜门和一次设备安装于所述配电箱上，所述二次设备设置于所述柜门上；所述一次设备包括第一支路、第二支路和第三支路；所述第一支路包括依次电连接的第一三相交流端子、第一交流断路器、第一交流接触器、第二交流接触器、第一交流空气开关和第一三相交流插座，所述第二支路包括依次电连接的第二三相交流端子、第二交流断路器、第三交流接触器、第四交流接触器、第二交流空气开关和第二三相交流插座；所述第三支路包括依次电连接的直流端子、直流断路器、第五交流接触器、霍尔传感器以及直流插座；所述二次设备包括单相电源端子、第三交流断路器、控制与保护回路、多个交流电信息采集器、直流电信息采集器、智能管理单元、交换机以及带触摸屏一体机；所述控制与保护回路、多个交流电信息采集器、智能管理单元、交换机和带触摸屏一体机与所述第三交流断路器电连接。

优选地，所述一次设备还包括第五交流接触器，所述第五交流接触器的两端分别连接于所述第一交流接触器与第二交流接触器之间和第三交流接触器与第四交流接触器之间；所述控制与保护回路与所述第一交流接触器、第二交流接触器、第三交流接触器、第四交流接触器、第五交流接触器以及直流接触器通信连接。

优选地，所述二次设备还包括tcp/ip通信端子，所述交换机通过rj45接口与tcp/ip通信端子通信连接。

优选地，所述多个交流电信息采集器包括第一交流电信息采集器、第二交流电信息采集器、第三交流电信息采集器和第四交流电信息采集器。

优选地，所述第一交流电信息采集器通过第一电流互感器电连接于第一交流断路器和第一交流接触器之间；

所述第二交流电信息采集器通过第二电流互感器电连接于第二交流断路器和第三交流接触器之间；

所述第三交流电信息采集器通过第三电流互感器电连接于第四交流接触器与第二空气开关之间；

所述第四交流电信息采集器通过第四电流互感器电连接于第二交流接触器与第一空气开关之间。

优选地，所述第一交流电信息采集器电连接于第一交流断路器和第一电流互感器之间；

所述第二交流电信息采集器电连接于第二电流互感器和第三交流接触器之间；

所述第三交流电信息采集器电连接于第三电流互感器与第二空气开关之间；

所述第四交流电信息采集器电连接于第四电流互感器与第一空气开关之间。

优选地，所述交换机与所述智能管理单元、第一交流电信息采集器、第二交流电信息采集器、直流电信息采集器以及带触摸屏一体机通信连接。

优选地，所述控制与保护回路通过rs485通信电路与所述智能管理单元和第三交流电信息采集器通信连接。

优选地，所述直流电信息采集器通过直流电传感单元与所述霍尔传感器连接；

所述直流电信息采集器通过直流电传感单元连接于所述霍尔传感器与所述直流插座之间。

优选地，所述第一交流断路器、第二交流断路器和直流断路器设置于所述配电箱的上部；所述第一交流接触器、第二交流接触器、第三交流接触器、第四交流接触器和第五交流接触器设置于所述配电箱的中部；所述第一交流空气开关、第二交流孔空气开关、第一三相交流插座、第二三相交流插座和直流插座设置于所述配电箱的下部；所述带触摸屏一体机嵌设于所述柜门的中部；所述第三交流断路器、控制与保护回路、多个交流电信息采集器、直流电信息采集器、智能管理单元和交换机设置于所述柜门内侧且位于所述带触摸屏一体机以外的空间。

有益效果

与现有技术相比，本实用新型取得的有益效果为：

1.本实用新型通过第一交流断路器、第二交流断路器、直流断路器、第三交流断路器第一空气开关以及第二空气开关的设置，能自动对电路进行失压、欠压、过载和短路保护，有效地提高本实用新型的安全性，在学生使用本实用新型所述结构的单元柜进行微网实验时，能够最大限度地保证学生的人身安全。

2.本实用新型的控制与保护回路与所述第一交流接触器、第二交流接触器、第三交流接触器、第四交流接触器第五交流接触器以及直流接触器通信连接。在所述控制与保护电路的控制下，进行线路的接通和分断，实现过载和欠压保护，能够及时切断故障电路，对设备进行保护，提高本实用新型的安全性。

3.本实用新型的单元柜通过交流市电电源、交流微网电源、直流微网电源以及可再生电源的接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠电源供给，减少馈线损耗，达到节能环保的效果，促进各类微电网相关的节能策略研究。

附图说明

图1是本实用新型的原理图；

图2为本实用新型的单元柜的正视图；

图3为本实用新型的配电箱的正视图；

图4为本实用新型的配电箱的右视图。

附图中的标记所对应的技术特征为：1-第一三相交流端子，2-第一交流断路器，3-第一交流接触器，4-第二交流接触器，5-第一交流空气开关，6-第一三相交流插座，7-第二三相交流端子，8-第二交流断路器,9-第三交流接触器，10-第四交流接触器，11-第二交流空气开关，12-第二三相交流插座，13-直流端子，14-直流断路器，15-直流接触器，16-霍尔传感器，17-直流插座，18-单相电源端子，19-第三交流断路器，20-控制与保护回路，21-智能管理单元，22-第一交流电信息采集器，23-第二交流电信息采集器，24-第三交流电信息采集器,25-第四交流电信息采集器，26-直流电信息采集器，27-交换机，28-带触摸屏一体机，29-tcp/ip通信端子，30-第一电流互感器，31-第二电流互感器，32-第三电流互感器，33-第四电流互感器，34-直流电量传感单元，35-第五交流接触器，36-配电箱，37-柜门。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明：

如图1至图4所示，一种用于微网实验室的单元柜，包括配电箱36、柜门37、一次设备和二次设备：所述柜门37和一次设备安装于所述配电箱36上，所述二次设备设置于所述柜门37上；所述一次设备包括第一支路、第二支路和第三支路；所述第一支路包括依次电连接的第一三相交流端子1、第一交流断路器2、第一交流接触器3、第二交流接触器4、第一交流空气开关5和第一三相交流插座6，所述第二支路包括依次电连接的第二三相交流端子7、第二交流断路器8、第三交流接触器9、第四交流接触器10、第二交流空气开关11和第二三相交流插座12；所述第三支路包括依次电连接的直流端子13、直流断路器14、直流接触器15、霍尔传感器16以及直流插座17；所述二次设备包括单相电源端子18、第三交流断路器19、控制与保护回路20、多个交流电信息采集器、直流电信息采集器26、智能管理单元21、交换机27以及带触摸屏一体机28；所述控制与保护回路20、多个交流电信息采集器、智能管理单元21、交换机27和带触摸屏一体机28与所述第三交流断路器19电连接。

如图1所示，所述第一支路通过第一三相交流端子1接入380v三相交流市电。

如图1所示，二次设备通过单相电源端子18连接380v三相交流市电的一相，以便为二次设备供电；

所述第一交流断路器2、第二交流断路器8、直流断路器14、第三交流断路器19、第一空气开关5以及第二空气开关11的设置，能自动对电路进行失压、欠压、过载和短路保护，有效地提高本实用新型的安全性，在学生使用本实用新型所述结构的单元柜进行微网实验时，能够最大限度的保证学生的人身安全。

如图1所示，所述一次设备还包括第五交流接触器35，所述第五交流接触器35的两端分别连接于所述第一交流接触器3与第二交流接触器4之间和第三交流接触器9与第四交流接触器10之间；所述控制与保护回路20与所述第一交流接触器3、第二交流接触器4、第三交流接触器9、第四交流接触器10、第五交流接触器35以及直流接触器15通信连接。在所述控制与保护电路20的控制下，进行线路的接通和分断，实现过载和欠压保护，能够及时切断故障电路，对设备进行保护，提高本实用新型的安全性。

如图1所示，所述二次设备还包括tcp/ip通信端子29，所述交换机27通过rj45接口与tcp/ip通信端子29通信连接。所述交换机27可通过cp/ip通信端子29与服务器或者cp/ip通信设备进行通信。

如图1所示，所述多个交流电信息采集器包括第一交流电信息采集器22、第二交流电信息采集器23、第三交流电信息采集器24和第四交流电信息采集器25。需要说明的是，第一交流电信息采集器22、第二交流电信息采集器23、第三交流电信息采集器24、第四交流电信息采集器25以及直流电信息采集器26用于获取常规电参量、电能质量参量和实时波形。

所述第一交流电信息采集器22通过第一电流互感器30电连接于第一交流断路器2和第一交流接触器3之间，用于采集交流电流信号；所述第一交流电信息采集器22电连接于第一交流断路器2和第一电流互感器30之间，采集交流电压信号；

所述第二交流电信息采集器23通过第二电流互感器31电连接于第二交流断路器8和第三交流接触器9之间，用于采集交流电流信号；所述第二交流电信息采集器23电连接于第二电流互感器31和第三交流接触器之间，用于采集交流电压信号；

所述第三交流电信息采集器24通过第三电流互感器32电连接于第四交流接触器10与第二空气开关11之间，用于采集交流电流信号；所述第三交流电信息采集器24电连接于第三电流互感器32与第二空气开关11之间，用于采集交流电压信号；

所述第四交流电信息采集器25通过第四电流互感器33电连接于第二交流接触器4与第一空气开关5之间，用于采集交流电流信号。所述第四交流电信息采集器25电连接于第四电流互感器33与第一空气开关5之间，用于采集交流电压信号。

所述交换机27与所述智能管理单元21、第一交流电信息采集器22、第二交流电信息采集器23、直流电信息采集器26以及带触摸屏一体机28通信连接。

所述控制与保护回路20通过rs485通信电路与所述智能管理单元21和第三交流电信息采集器24通信连接。

所述直流电信息采集器26通过直流电传感单元34与所述霍尔传感器16连接，用于采集直流电流信号；

所述直流电信息采集器26通过直流电传感单元34连接于所述霍尔传感器16与所述直流插座17之间，用于采集直流电压信号。

如图3和图4所示，本实用新型的配电箱36为长方体，所述配电箱36的长度为600mm，宽度为220mm，高度为1000mm。

如图3所示，所述配电箱36内设有腔体361，所述第一交流断路器2、第二交流断路器8和直流断路器14设置于所述腔体361的上部；所述第一交流接触器3、第二交流接触器4、第三交流接触器9、第四交流接触器10和直流接触器15设置于所述腔体361的中部；所述第一交流空气开关5、第二交流孔空气11开关设置于所述腔体361的下部；第一三相交流插座6、第二三相交流插座12和直流插座17设置于所述腔体361底部下表面；根据实际需要，可通过第一三相交流插座6、第二三相交流插座12和直流插座17接入负载。

如图2所示，所述带触摸屏一体机28嵌设于所述柜门37的中部。本实用新型的单元柜通过柜门37上的带触摸屏一体机28来接收用户的操作信号，控制单元柜内(即配电箱内)开关的开合，实现各类微网实验的操作，并提供各类参量的监测曲线。

所述第三交流断路器19、控制与保护回路20、各交流电信息采集器、直流电信息采集器26、智能管理单元21和交换机27设置于所述柜门37内侧且位于所述带触摸屏一体机28以外的空间。

需要说明的是，所述智能管理单元21为可编程嵌入式设备，根据各个电信息采集器的检测结果，给出各类实验的操作信号和显示信号。

需要说明的是，第一支路可通过所述第一三相交流插座6连接风电设备、光伏设备或储能设备；第二支路可通过所述第二三相交流插座12连接风电设备、光伏设备或储能设备；通过接入风电设备或光伏设备，实现新能源发电的应用以及可再生能源的接入，使传统电网过渡到智能化电网，并且达到节能环保的效果。

所述第一支路可通过第一三相交流端子接入380v市电电源、所述第二支路通过第二三相交流端子7接入380v第二支路电源，所述第三支路可通过直流端子13接入第三支路电源；

本实用新型通过交流市电电源、交流微网电源、直流微网电源以及可再生电源的接入，实现对负荷多种能源形式的高可靠电源供给，减少馈线损耗，达到节能环保的效果，促进各类微电网相关的节能策略研究。

第三支路可通过所述直流插座17连接储能设备；所述储能设备为储能电池。本实用新型的直流电信息采集器26通过直流电量传感单元34和霍尔传感器16采集储能设备充电放电时的电流和电压信号，实现对储能设备充电放电时的观测。

本实用新型能够提供安全、可靠、通用的三相交流一次回路插口，直流一次回路插口，集成三相电流电压采集、波形召测、电能质量录波、数据显示、开关控制、局域网通信等功能。

具备本实用新型所述结构的单元柜能够满足各类微电网实验室：电力电子负载谐波观测、三相不平衡负载下的电流零负序分量与不平衡度观测、储能设备的充电放电观测、微电网运行的有功无功调节、微电网电压调节、分布式电源无缝投切并网、分布式电源非精确同期并网的冲击现象观测等实验。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，但本申请的保护范围并不局限于此，任何在本申请揭露的技术范围内的变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。根据上述说明书的揭示和教导，本实用新型所属领域的技术人员还可以对上述实施方式进行变更和修改。因此，本实用新型并不局限于上面揭示和描述的具体实施方式，对实用新型的一些修改和变更也应当落入本实用新型的权利要求的保护范围内。此外，尽管本说明书中使用了一些特定的术语，但这些术语只是为了方便说明，并不对本实用新型构成任何限制。