一种智能节能开关装置及系统的制作方法

本发明涉及新能源光伏技术领域，具体而言，涉及一种智能节能开关装置及系统。

背景技术：

人类利用太阳能的历史可以追溯到人类起源时代。在全球气候变暖、人类生态环境恶化、常规能源资源短缺并造成环境污染的形势下，光伏发电在世界范围内受到高度重视，发展很快。从远期看，终将以分散式电源进入电力市场，并部分取代常规能源；从近期看，光伏发电可以作为常规能源的补充，解决特殊应用领域和边远无电地区民用生活用电需求，从环境保护及能源战略上都具有重大的意义。

近年来，我国大力扶持光伏产业的成长与发展，民营资本同步且快速地进入行业发展过程之中，有效促进并推动了我国光伏电站运营行业的多元化、可持续发展。

在目前新能源光伏项目中，不管电场是否发电，都与电网相连，因而不能控制场区与电网之间的通断，然而当新能源厂区在不发电情况下，一直连接会产生场区空载损耗，造成电能损耗，从而造成能源浪费，不利于项目的经济效益。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种智能节能开关装置及系统，用以改善现有技术中场区空载损耗的问题。

第一方面，本申请实施例提供一种智能节能开关装置，该智能节能开关装置包括智能控制器、开关设备和控制信号模块。控制信号模块，以用于产生控制信号。智能控制器，其分别与开关设备和控制信号模块相连，以用于根据控制信号控制开关设备的通断。开关设备，其与场区和电网分别相连，以使场区与电网连通或断开。

上述实现过程中，控制信号模块产生的控制信号传输到智能控制器，智能控制器根据收到的控制信号对开关设备控制，使开关设备断开或连通。通过对开关设备的控制，使得场区与电网的连接可控，从而消除了场区在不发电的时候空载损耗，减少了电能损耗，从而减少了能源浪费，有利于项目的经济效益。

在本发明的一些实施例中，智能控制器包括中央处理器和数字信号处理器。

在本发明的一些实施例中，控制信号模块包括模数转化模块以及互感器。互感器，其用于从电场中获取模拟信号。模数转化模块，其输入端连接到互感器，输出端与智能控制器相连，以将从互感器获取的模拟信号转化为数字信号传输给智能控制器。

上述实现过程中，互感器从电场中获取的电信号为模拟信号，通过模数转化模块可以将模拟信号转化为数字信号，数字信号为智能控制器可识别的信号，智能控制器接收到数字信号后执行控制操作。

在本发明的一些实施例中，互感器包括电流互感器和/或电压互感器。电流互感器，其一端与电场相连，另一端与模数转化模块相连，以用于将电场中的第一电流转化为第二电流。电压互感器，其一端与电场相连，另一端与模数转化模块相连，以用于将第一电压转化为第二电压。

上述实现过程中，互感器从电场中获取的电压和电流都属于高电压和大电流，经过电压互感器可以将高电压转化为低电压，经过电流互感器可以将大电流转化为小电流，从而保护模数转换模块不被高电压或大电流损坏，使得电路正常运行。

在本发明的一些实施例中，控制信号模块包括天文算法单元，以用于利用天文算法生成时间控制信号。上述实现过程中，天文算法单元根据不同地点的经纬度及地球自转与公转的变化规律，自动精确计算当地的天亮天黑时间，从而发出时间控制信号。这样智能控制器可以通过时间控制信号来控制开关设备通断，从而减少场区空载损耗，减少源浪费，有利于项目的经济效益。

在本发明的一些实施例中，智能节能开关装置还包括环境监测模块和开关刀闸位置模块。环境监测模块，其与智能控制器连接，以用于监测环境信息，并将环境信息传输给智能控制器。开关刀闸位置模块，其与智能控制器连接，以用于输出开关刀闸位置信息给智能控制器。

上述实现过程中，环境监测模块用于监测环境信息，这样设置使得智能节能开关装置在周围环境出现危险时能及时断开与电网的连接，避免了火灾等灾害，使电路更安全。

在本发明的一些实施例中，智能节能开关装置还包括告警模块和人机交互模块。告警模块，其与智能控制器相连，以接收告警信号。人机交互模块，其与智能控制器相连，以显示信息。

上述实现过程中，告警模块与智能控制器相连，当设备故障时，有利于将告警信息及时提醒给用户。人机交互模块用于显示和接收相关信息，提高了智能节能开关装置的交互性。

在本发明的一些实施例中，智能节能开关装置还包括接口模块。接口模块，其与智能控制器相连，以用于与外部设备通讯。

在本发明的一些实施例中，智能控制器、开关设备和控制信号模块设置于开关柜中，使得该智能节能开关装置防水，防尘，使用更方便。

第二方面，本申请实施例提供一种智能节能开关系统，包括后台管理系统、光纤交换机和智能节能开关装置。后台管理系统，其通过光纤交换机与智能节能开关装置相连，以用于监控智能节能开关装置。智能节能开关装置，其串联在每条集电线路进线开关前，并设置于升压站外，以控制电网与场区通断。

上述实现过程中，后台管理系统安装在站内，并通过光纤交换机与智能节能开关装置相连，在电场的每条集电线路进线开关前串联安装一个智能开关装置，智能开关装置安装于升压站外，以避开电网对站内设备的实时监控。智能开关装置检测电场是否处于发电状态，并与站内后台系统通信。本系统可直接消除场区不发电情况下的空载损耗，减少了电能损耗，从而减少了能源浪费，有利于项目的经济效益。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本发明实施例提供的智能节能开关装置示意图；

图2为本发明实施例提供的智能节能开关系统示意图。

图标：100-控制信号模块；101-模数转换模块；102-电压互感器；103-电流互感器；200-智能控制器；300-开关设备；4-后台管理系统；5-光纤交换机；6-接口模块；7-告警模块；8-人机交互模块；9-开关刀闸位置模块；10-环境监测模块。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。

在本申请的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

下面结合附图，对本申请的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的各个实施例及实施例中的各个特征可以相互组合。

请参看图1，图1为智能节能开关装置示意图。该智能节能开关装置包括智能控制器200、开关设备300和控制信号模块100。

控制信号模块100，以用于产生控制信号。

智能控制器200，其分别与开关设备300和控制信号模块100相连，以用于根据控制信号控制开关设备300的通断。

开关设备300，其与场区和电网分别相连，以使场区与电网连通或断开。

上述实现过程中，控制信号模块100产生的控制信号传输到智能控制器200，智能控制器200根据收到的控制信号对开关设备300控制，使开关设备300断开或连通。当电场不发电时，智能控制器200接收到控制信号模块100产生的断开的控制信号后，控制开关设备300断开，使得场区与电网断开，场区不从电网吸收功率；当电场发电时，智能控制器200接收到控制信号模块100产生的连通的控制信号后，控制开关设备300接通，使得场区与电网连通，场区对电网送电。通过对开关设备300的控制，使得场区与电网的连接可控，从而消除了场区在不发电的时候空载损耗，减少了电能损耗，从而减少了能源浪费，有利于项目的经济效益。

例如，采用更精确的光伏逆变器启停算法，通过逆变器启停情况控制开关设备300通断。光伏场区逆变器在光照强度达到一定条件下会自动启停，进而通过控制信号模块100产生相应的控制信号，智能控制器200接收到控制信号模块100产生的控制信号后控制开关设备300的通断。

其中，智能控制器200包括中央处理器和数字信号处理器。

其中，控制信号模块100包括模数转化模块以及互感器。

互感器，其用于从电场中获取模拟信号。

模数转化模块，其输入端连接到互感器，输出端与智能控制器200相连，以将从互感器获取的模拟信号转化为数字信号传输给智能控制器200。

上述实现过程中，互感器从电场中获取的电信号为模拟信号，通过模数转化模块可以将模拟信号转化为数字信号，数字信号为智能控制器200可识别的信号，智能控制器200接收到数字信号后执行控制操作。

其中，互感器包括电流互感器103和/或电压互感器102。

电流互感器103，其一端与电场相连，另一端与模数转化模块相连，以用于将电场中的第一电流转化为第二电流。

电压互感器102，其一端与电场相连，另一端与模数转化模块相连，以用于将第一电压转化为第二电压。同时还可以兼做本装置的电源。

上述实现过程中，互感器从电场中获取的电压和电流都属于高电压和大电流，经过电压互感器102可以将高电压转化为低电压，经过电流互感器103可以将大电流转化为小电流，从而保护模数转换模块101不被高电压或大电流损坏，使得电路正常运行。

作为其中一种实施方式，控制信号模块100包括天文算法单元，以用于利用天文算法生成时间控制信号。

上述实现过程中，天文算法单元根据不同地点的经纬度及地球自转与公转的变化规律，自动精确计算当地的天亮天黑时间，从而发出时间控制信号。这样智能控制器200可以通过时间控制信号来控制开关设备300通断，从而减少场区空载损耗，减少源浪费，有利于项目的经济效益。

作为其中一种实施方式，智能节能开关装置还包括环境监测模块10和开关刀闸位置模块9。

环境监测模块10，其与智能控制器200连接，以用于监测环境信息，并将环境信息传输给智能控制器200。

开关刀闸位置模块9，其与智能控制器200连接，以用于输出开关刀闸位置信息给智能控制器200。

上述实现过程中，环境监测模块10用于监测环境信息，比如环境监测模块10为温度传感器，当温度传感器检测到周围环境的温度过高时，温度传感器将数据传输到模数转换模块101，经过模数转换模块101将模拟温度信号转换为数字温度信号，再传输给智能控制器200，智能控制器200根据控制信号控制开关设备300断开，这样设置使得智能节能开关装置在环境出现危险时能及时断开与电网的连接，避免了火灾等灾害，使电路更安全。

作为其中一种实施方式，智能节能开关装置还包括告警模块7和人机交互模块8。

告警模块7，其与智能控制器200相连，以接收告警信号。

人机交互模块8，其与智能控制器200相连。

上述实现过程中，告警模块7与智能控制器200相连，当设备故障时，有利于将告警信息及时提醒给用户。人机交互模块8包括有显示设备及输入设备，显示设备用于显示相关信息，输入设备用于接收相关信息，提高了智能节能开关装置的交互性。

作为其中一种实施方式，智能节能开关装置还包括接口模块6。

接口模块6，其与智能控制器200相连，以用于与外部设备通讯。

上述实现过程中，接口模块6包括通信模块、以太网接口、rs485接口和打印机接口中的一种或多种。接口模块6的设置使得该智能节能开关装置可以与多种外部设备相连。

其中，智能控制器200、开关设备300和控制信号模块100设置于开关柜中，使得该智能节能开关装置防水，防尘，使用更方便。

请参看图2，图2为智能节能开关系统。该智能节能开关系统包括后台管理系统4、光纤交换机5和智能节能开关装置。

后台管理系统4，其通过光纤交换机5与智能节能开关装置相连，以用于监控智能节能开关装置。

智能节能开关装置，其串联在每条集电线路进线开关前，并设置于升压站外，以控制电网与场区通断。

上述实现过程中，后台管理系统4安装在站内，并通过光纤交换机5与智能节能开关装置相连，在电场的每条集电线路进线开关前串联安装一个智能开关装置，智能开关装置安装于升压站外，以避开电网对站内设备的实时监控。智能开关装置检测电场是否处于发电状态，并与站内后台系统通信。当电场不发电时，智能开关装置接收到信号，开关断开，场区不从电网吸收功率；当电场发电时，智能开关装置接收信号，开关接通，场区对电网送电，本系统可直接消除场区不发电情况下的空载损耗，减少了电能损耗，从而减少了能源浪费，有利于项目的经济效益。

综上，本申请实施例提供的一种智能节能开关装置及系统，该智能节能开关装置中的控制信号模块100产生的控制信号传输到智能控制器200，智能控制器200根据收到的控制信号对开关设备300控制，使开关设备300断开或连通。通过对开关设备300的控制，使得场区与电网的连接可控，从而消除场区空载损耗，减少了电能损耗，从而减少了能源浪费，有利于项目的经济效益。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

对于本领域技术人员而言，显然本申请不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本申请的精神或基本特征的情况下，能够以其它的具体形式实现本申请。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本申请的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本申请内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。