智能光伏发电并网计量装置的制造方法
【专利摘要】本发明公开一种智能光伏发电并网计量装置，包括箱体，以及设置在箱体内的浪涌保护器、进线开关、计量表计、采集器、出线隔离闸刀、进线侧互感器、出线侧互感器和指示模块，光伏组件的电流经过逆变器后输入到箱体内，依次经过进线侧互感器、浪涌保护器、进线开关、计量表计、出线隔离闸刀和出线侧互感器后输出到电网并网系统或用户，所述采集器与计量表计相连。所述指示模块用于指示进线侧互感器、出线侧互感器是否存在电流差。本发明所述的智能光伏发电并网计量装置将多个元器件组合安装在箱体内，规格统一，接线方式可靠；另外，具有防雷电、防窃电、检修安全性高、进线口和出线口的口径可自由调节等特点。
【专利说明】
智能光伏发电并网计量装置
技术领域
[0001]本发明涉及一种智能光伏发电并网计量装置，属于电力技术领域。
【背景技术】
[0002]随着全球气候变暖，国民的环保意识有了显著提高，节能减排、开发利用新能源的呼声也越来越高。光伏发电凭借其地域限制小、建设周期短、无噪音无污染排放等优点广受好评。光伏发电产业，如雨后春笋般迅速发展，仅2015年，全国光伏装机容量增加16600MW，同比增长29.7%。提高光伏发电并网服务水平，促进光伏发电快速发展，已成为供电优质服务一项重要工作。
[0003]目前光伏并网系统中，主要存在以下问题:
(1)发电组件布置在住宅屋顶，易受雷击;雷击过电压通过并网系统可能侵入邻近用户及公共电网；
(2)光伏发电系统易引发“孤岛”效应，为配电设备检修带来安全隐患；
(3)全额上网用户并网系统直接接入公共电网，而光伏组件逆变器、线缆等组件又位于用户室内，窃电风险大；
(4)作为光伏并网系统的重要一环，并网计量箱目前因没有统一规格，使用的设备类型及接线方式五花八门，在安全可靠性方面存在很多隐患，也不利于加速用户光伏并网接入。
[0004]有鉴于此，本发明人对此进行研究，专门开发出一种智能光伏发电并网计量装置，本案由此产生。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是提供一种智能光伏发电并网计量装置，将多个元器件组合安装在箱体内，规格统一，接线方式可靠;具有防雷电、防窃电、检修安全性高、进线口和出线口的口径可自由调节等特点。
[0006]为了实现上述目的，本发明的解决方案是:
智能光伏发电并网计量装置，包括箱体，以及设置在箱体内的浪涌保护器、进线开关、计量表计、采集器、出线隔离闸刀、进线侧互感器、出线侧互感器和指示模块，光伏组件的电流经过逆变器后输入到箱体内，依次经过进线侧互感器、浪涌保护器、进线开关、计量表计、出线隔离闸刀和出线侧互感器后输出到电网并网系统或用户；所述采集器与计量表计相连，用于采集电能数据。所述指示模块分别与进线侧互感器、出线侧互感器相连，用于指示进线侧互感器、出线侧互感器是否存在电流差。
[0007]作为优选，所述指示模块为LED指示灯，所述指示灯的两个引脚分别与进线侧互感器、出线侧互感器相连，当进线侧互感器、出线侧互感器的感应电流一致时，指示灯两端无电压差，灯不亮；当进线侧互感器、出线侧互感器感应电流不同时，指示灯两端会产生电压差，灯亮。通过指示灯的亮和灭，可以反映出进线侧和出线侧之间是否存在分流，即箱体内是否有窃电行为发生。
[0008]作为优选，所述箱体内进一步设有控制模块，所述控制模块分别与计量表计、采集器、进线开关、出线隔离闸刀、进线侧互感器、出线侧互感器和指示模块相连，计量表计的相关电能参数、进线开关的开关信号、出线隔离闸刀的开关信号均通过控制模块输送给采集器，再通过采集器发送给外界设备，进线侧互感器、出线侧互感器将采集到的电流信息发送给控制模块，控制模块经过分析处理后，通过指示模块进行提示。
[0009]作为优选，所述箱体采用阻燃ABS材料，内部分为3个舱室，分别为安装计量表计和采集器的表计仓，安装浪涌保护器、进线开关、进线侧互感器的进线仓，以及安装出线隔离闸刀、出线侧互感器的出线仓。采用阻燃ABS材料制成的箱体，具有良好的绝缘阻燃、耐漏电起痕、抗老化、耐紫外线照射、密封防水和机械强度等优点。
[0010]作为优选，所述箱体上设有透明的箱盖，便于观察箱体内的各元器件状态。
[0011]作为优选，所述箱盖与进线仓、出线仓对应的位置进一步设有独立的进线仓盖和出线仓盖，所述进线仓盖、出线仓盖一端均枢接在箱盖上，另一端通过封印固定在箱盖上；箱盖与浪涌保护器、进线开关、出线隔离闸刀对应的位置均开设有动作窗，且所述动作窗仅露出浪涌保护器、进线开关、出线隔离闸刀的手动推拨部位，浪涌保护器、进线开关、出线隔离闸刀的接线粧及螺丝均隐藏在箱盖内。动作窗的设置，工作人员只需单独打开进线仓盖和/或出线仓盖，就可以通过动作窗拨动舱室内的开关器件，无须打开整个箱盖。
[0012]作为优选，所述箱盖与计量表计、采集器按钮对应的位置分别设有计量表计活动盖和采集器活动盖，所述计量表计活动盖和采集器活动盖一端枢接在箱盖上，另一端卡接在箱盖上。通过各自活动盖，工作人员可以对计量表计、采集器进行相应的操作。
[0013]作为优选，所述进线仓和出线仓上分别设有进线口和出线口，用于电流的输入和输出，其中，所述进线口和出线口均包括大口径端和小口径端，进线口和出线口内侧的箱体壁上设有可移动的挡板，所述挡板设有弧形口，通过挡板弧形口的移动，调整进线口和出线口的大小。
[0014]作为优选，所述进线口包括大口径端和小口径端，进线口内侧的箱体壁上设有I块可移动的挡板，所述挡板设有长条形的滑动槽和弧形口，根据电缆口径的大小，选择挡板的安装方向，当线缆较细时，挡板弧形口朝向小口径端，螺母穿过滑动槽后螺接在箱体壁上，滑动挡板，调整进线口的口径大小;反之，当线缆较粗时，挡板弧形口朝向大口径端，滑动挡板，调整进线口的口径大小。挡板弧形口可以和大口径端组成较大的进线口，与小口径端组成较小的进线口。所述出线口与进线口结构一致。
[0015]作为优选，所述箱体与箱盖通过卡扣的配合，相互安装，同时通过封印进行进一步固定，所述箱体与箱盖相接触的边沿设有数个感应器，感应器与控制模块相连，当箱盖离开箱体时，感应器将对应的感应信号发送给控制模块，控制模块通过采集器发送给外界设备，实现报警提示。
[0016]本发明所述的智能光伏发电并网计量装置具有如下几个优点:
(1)一体化设计:将多个元器件组合安装在箱体内，规格统一，接线方式可靠；
(2)防雷电设计:进线端安装浪涌保护器，有效防护雷击过电压侵入；
(3)检修安全设计:出线端安装具有明显断开点并具备防误送闭锁功能的隔离闸刀，满足配网设备检修安全要求；
(4)防窃电设计:箱盖及各舱室盖可通过封印加封；内部各元件的接线粧及螺丝部分均密封在箱盖内，采用封闭式设计，防止私自接电；同时具有分流窃电指示灯，利用窃电时线路电流必定分流导致进出线电流不一致的原理，在箱体进出口各装一只小型电流互感器并以“电流差”方式接线，并在回路中串接一盏指示灯，当箱体内存在窃电现象时，差值电流使指示灯发亮示警(亮度随窃电电流而变化)；
(5)进线口、出线口活动设计:可根据电缆线径调整进线口、出线口大小并从内部加以固定，改变传统计量箱线缆进口大小固定、穿线后空余空间较大的弊端，既防小动物进入，又有效防范用户私自穿线；
(6)智能信息处理功能:通过控制模块实现箱盖开盖信息、并网开关状态信息、逆变器工作状态等采样、处理、传输与远程监控功能。
[0017]以下结合附图及具体实施例对本发明做进一步详细描述。
【附图说明】
[0018]图1为实施例1的智能光伏发电并网计量装置内部结构示意图；
图2为实施例1的窃电指示原理图；
图3为实施例1的箱盖结构示意图；
图4A为实施例1的进线口平面结构示意图；
图4B为实施例1的进线口立体结构示意图；
图5为实施例2的智能光伏发电并网计量装置内部结构示意图；
图6为实施例2的控制原理图。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
如图1所示，智能光伏发电并网计量装置，包括箱体I，以及设置在箱体I内的浪涌保护器2、进线开关3、计量表计4、采集器5、出线隔离闸刀6、进线侧互感器7A、出线侧互感器7B和指示模块8。其中，所述箱体I分为3个舱室，分别为安装计量表计4和采集器5的表计仓11，安装浪涌保护器2、进线开关3、进线侧互感器7A的进线仓12，以及安装出线隔离闸刀6、出线侧互感器7的出线仓13。箱体I采用阻燃ABS材料，采用阻燃ABS材料制成的箱体，具有良好的绝缘阻燃、耐漏电起痕、抗老化、耐紫外线照射、密封防水和机械强度等优点。
[0020]光伏组件的电流经过逆变器后输入到箱体I内，进线的火线L经过进线侧互感器7A输入到浪涌保护器2、进线开关3，进线的地线Pe直接与浪涌保护器2相连，进线的零线N与浪涌保护器2、进线开关3相连;进线电流经过进线侧互感器7A、浪涌保护器2、进线开关3后再依次经过计量表计4、出线隔离闸刀6和出线侧互感器7B，最后输出到箱体I外的电网并网系统或用户。所述采集器5与计量表计4相连，用于采集电能数据，并将相关数据发送给外界设备。进线端安装浪涌保护器2，有效防护雷击过电压侵入。在本实施例中，所述出线隔离闸刀6采用型号为iDPNK2-40A的隔离闸刀，出线端安装具有明显断开点并具备防误送闭锁功能的隔离闸刀，满足配网设备检修安全要求。所述进线开关3采用微型断路器。
[0021]在本实施例中，所述指示模块8采用LED指示灯，如图2所示，指示灯的两个引脚分别与进线侧互感器7A、出线侧互感器7B相连，当进线侧互感器7A、出线侧互感器7B的感应电流一致时，指示灯两端无电压差，灯不亮；当进线侧互感器7A、出线侧互感器7B感应电流不同时，指示灯两端会产生电压差，灯亮。通过指示灯的亮和灭，可以反映出进线侧和出线侧之间是否存在分流，即箱体I内是否有窃电行为发生。
[0022]如图3所示，为保证箱体I内部各个元器件的安全性，所述箱体I上设有透明的箱盖10，箱盖10采用优质聚碳酸酯(PC)，透明性好，确保一定时间内不开裂，不模糊，能清楚地进行表计读数。在不打开箱盖10的情况下可以观察到箱体I内的各元器件状态。所述箱体I与箱盖10通过卡扣的配合，相互安装，同时通过封印进行进一步固定。
[0023]所述箱盖10与进线仓12、出线仓13对应的位置进一步设有独立的进线仓盖101和出线仓盖102，所述进线仓盖101、出线仓盖102—端均枢接在箱盖10上，另一端通过封印固定在箱盖10上;箱盖10与浪涌保护器2、进线开关3、出线隔离闸刀6对应的位置均开设有动作窗103，且所述动作窗103仅露出浪涌保护器2、进线开关3、出线隔离闸刀6的手动推拨部位，浪涌保护器2、进线开关3、出线隔离闸刀6的接线粧及螺丝均隐藏在箱盖10内。动作窗103的设置，便于工作人员只需单独打开进线仓盖101和/或出线仓盖102，就可以通过动作窗103拨动舱室内的开关器件，无须打开整个箱盖10。
[0024]所述箱盖10与计量表计4、采集器5按钮对应的位置分别设有计量表计活动盖104和采集器活动盖105，所述计量表计活动盖104和采集器活动盖105—端枢接在箱盖10上，另一端卡接在箱盖10上。通过各自活动盖，工作人员可以对计量表计4、采集器5进行相应的操作。
[0025]所述进线仓12和出线仓13上分别设有进线口14和出线口 15，用于电流的输入和输出。在本实施例中，所述出线口与进线口结构一致，均设置在进线仓12和出线仓13的底边上。以下以进线口 14为例进行详细阐述:如图4A、图4B所示，所述进线口 14包括大口径端141和小口径端142，进线口 14内侧的箱体壁上设有I块可移动的挡板143，所述挡板143设有长条形的滑动槽144和弧形口 145，根据电缆口径的大小，选择挡板143的安装方向，当线缆较细时，挡板弧形口 145朝向小口径端142，螺母146穿过滑动槽144后螺接在箱体I壁上，滑动挡板143，调整进线口 14的口径大小；反之，当线缆较粗时，挡板弧形口 145朝向大口径端141，滑动挡板143，调整进线口 14的口径大小。挡板弧形口 145可以和大口径端141组成较大的进线口 14，与小口径端142组成较小的进线口 14。为了使进线口 14的电缆安装更稳定，挡板143和箱体壁上可以设置一块垫片147。采用大小可调节的进线口 14，可根据电缆线径调整进线口 14口径并从内侧加以固定，改变传统计量箱线缆进线口、出线口大小固定、穿线后空余空间较大的弊端，既防小动物进入，又有效防范用户私自穿线。
[0026]实施例2
如图5所示，智能光伏发电并网计量装置，包括箱体I，以及设置在箱体I内的浪涌保护器2、进线开关3、计量表计4、采集器5、出线隔离闸刀6、进线侧互感器7A、出线侧互感器7B、指示模块8和控制模块9。其中，所述箱体I分为3个舱室，分别为安装计量表计4和采集器5的表计仓11，安装浪涌保护器2、进线开关3、进线侧互感器7A的进线仓12，以及安装出线隔离闸刀6、出线侧互感器7的出线仓13，控制模块9可根据实际空间分布安装在表计仓11、进线仓12或者出线仓13。在本实例中，所述控制模块9安装在出线仓13中。箱体I采用阻燃ABS材料，采用阻燃ABS材料制成的箱体，具有良好的绝缘阻燃、耐漏电起痕、抗老化、耐紫外线照射、密封防水和机械强度等优点。
[0027]为保证箱体I内部各个元器件的安全性，所述箱体I上设有透明的箱盖10，箱盖10采用优质聚碳酸酯(PC)，透明性好，确保一定时间内不开裂，不模糊，能清楚地进行表计读数。在不打开箱盖10的情况下可以观察到箱体I内的各元器件状态。所述箱体I与箱盖10通过卡扣的配合，相互安装，同时通过封印进行进一步固定。所述箱体I与箱盖10通过卡扣的配合，相互安装，同时通过封印进行进一步固定。所述箱体I与箱盖10相接触的边沿设有数个感应器16，感应器16与控制模块9相连，当箱盖10离开箱体I时，感应器16将对应的感应信号发送给控制模块9，控制模块通过采集器5发送给外界设备，实现报警提示。
[0028]光伏组件的电流经过逆变器后输入到箱体I内，进线的火线L经过进线侧互感器7A输入到浪涌保护器2、进线开关3，进线的地线Pe直接与浪涌保护器2相连，进线的零线N与浪涌保护器2、进线开关3相连;进线电流经过进线侧互感器7A、浪涌保护器2、进线开关3后再依次经过计量表计4、出线隔离闸刀6和进线侧互感器7A，最后输出到箱体I外的电网并网系统或用户。所述采集器5与计量表计4相连，用于采集电能数据，并将相关数据发送给外界设备。进线端安装浪涌保护器2，有效防护雷击过电压侵入。在本实施例中，所述出线隔离闸刀6采用型号为iDPNK2-40A的隔离闸刀。出线端安装具有明显断开点并具备防误送闭锁功能的隔离闸刀，满足配网设备检修安全要求。所述进线开关3采用微型断路器。
[0029]如图6所示，所述控制模块9分别与计量表计4、采集器5、进线开关3、出线隔离闸刀
6、进线侧互感器7A、出线侧互感器7B、指示模块8和光伏逆变器相连，计量表计4的相关电能参数、进线开关3的开关信号、出线隔离闸刀6的开关信号均通过控制模块9输送给采集器5，再通过采集器5发送给外界设备，进线侧互感器7A、出线侧互感器7B将采集到的电流信息发送给控制模块9，控制模块经过分析处理后，通过指示模块8进行提示。控制模块9采用单片机控制。
[0030]在本实施例中，所述指示模块8采用LED指示灯，如图2所示，指示灯的两个引脚分别与进线侧互感器7A、出线侧互感器7B相连，当进线侧互感器7A、出线侧互感器7B的感应电流一致时，指示灯两端无电压差，灯不亮；当进线侧互感器7A、出线侧互感器7B感应电流不同时，指示灯两端会产生电压差，灯亮。通过指示灯的亮和灭，可以反映出进线侧和出线侧之间是否存在分流，即箱体I内是否有窃电行为发生。
[0031]所述箱盖10与进线仓12、出线仓13对应的位置进一步设有独立的进线仓盖101和出线仓盖102，所述进线仓盖101、出线仓盖102—端均枢接在箱盖10上，另一端通过封印固定在箱盖10上;箱盖10与浪涌保护器2、进线开关3、出线隔离闸刀6对应的位置均开设有动作窗103，且所述动作窗103仅露出浪涌保护器2、进线开关3、出线隔离闸刀6的手动推拨部位，浪涌保护器2、进线开关3、出线隔离闸刀6的接线粧及螺丝均隐藏在箱盖10内。动作窗103的设置，便于工作人员只需单独打开进线仓盖101和/或出线仓盖102，就可以通过动作窗103拨动舱室内的开关器件，无须打开整个箱盖10。
[0032]所述箱盖10与计量表计4、采集器5按钮对应的位置分别设有计量表计活动盖104和采集器活动盖105，所述计量表计活动盖104和采集器活动盖105—端枢接在箱盖10上，另一端卡接在箱盖10上。通过各自活动盖，工作人员可以对计量表计4、采集器5进行相应的操作。
[0033]所述进线仓12和出线仓13上分别设有进线口14和出线口 15，用于电流的输入和输出。在本实施例中，所述出线口、进线口结构与实施例1基本一致。
[0034]本实施例所述的智能光伏发电并网计量装置，通过控制模块9实现箱盖开盖信息、并网开关状态信息、逆变器工作状态等采样、处理、传输与远程监控功能。
[0035]上述实施例和图式并非限定本发明的产品形态和式样，任何所属技术领域的普通技术人员对其所做的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。
【主权项】
1.智能光伏发电并网计量装置，其特征在于:包括箱体，以及设置在箱体内的浪涌保护器、进线开关、计量表计、采集器、出线隔离闸刀、进线侧互感器、出线侧互感器和指示模块，光伏组件的电流经过逆变器后输入到箱体内，依次经过进线侧互感器、浪涌保护器、进线开关、计量表计、出线隔离闸刀和出线侧互感器后输出到电网并网系统或用户;所述采集器与计量表计相连，采集电能数据;所述指示模块分别与进线侧互感器、出线侧互感器相连，指示进线侧互感器、出线侧互感器是否存在电流差。2.如权利要求1所述的智能光伏发电并网计量装置，其特征在于:所述指示模块为LED指示灯，所述指示灯的两个引脚分别与进线侧互感器、出线侧互感器相连，进线侧互感器、出线侧互感器的感应电流一致时，指示灯不亮;进线侧互感器、出线侧互感器感应电流不同时，指不灯壳。3.如权利要求1所述的智能光伏发电并网计量装置，其特征在于:所述箱体内进一步设有控制模块，所述控制模块分别与计量表计、采集器、进线开关、出线隔离闸刀、进线侧互感器、出线侧互感器和指示模块相连，计量表计的相关电能参数、进线开关的开关信号、出线隔离闸刀的开关信号均通过控制模块输送给采集器，再通过采集器发送给外界设备，进线侧互感器、出线侧互感器将采集到的电流信息发送给控制模块，控制模块经过分析处理后，通过指示模块进行提示。4.如权利要求1所述的智能光伏发电并网计量装置，其特征在于:所述箱体采用阻燃ABS材料，内部设有3个舱室，分别为安装计量表计和采集器的表计仓，安装浪涌保护器、进线开关、进线侧互感器的进线仓，以及安装出线隔离闸刀、出线侧互感器的出线仓。5.如权利要求4所述的智能光伏发电并网计量装置，其特征在于:所述箱体上设有透明的箱盖。6.如权利要求5所述的智能光伏发电并网计量装置，其特征在于:所述箱盖与进线仓、出线仓对应的位置进一步设有独立的进线仓盖和出线仓盖，所述进线仓盖、出线仓盖一端均枢接在箱盖上，另一端通过封印固定在箱盖上;箱盖与浪涌保护器、进线开关、出线隔离闸刀对应的位置均开设有动作窗，且所述动作窗仅露出浪涌保护器、进线开关、出线隔离闸刀的手动推拨部位，浪涌保护器、进线开关、出线隔离闸刀的接线粧及螺丝均隐藏在箱盖内。7.如权利要求5所述的智能光伏发电并网计量装置，其特征在于:所述箱盖与计量表计、采集器按钮对应的位置分别设有计量表计活动盖和采集器活动盖，所述计量表计活动盖和采集器活动盖一端枢接在箱盖上，另一端卡接在箱盖上。8.如权利要求4所述的智能光伏发电并网计量装置，其特征在于:所述进线仓和出线仓上分别设有进线口和出线口，其中，所述进线口和出线口均包括大口径端和小口径端，进线口和出线口内侧的箱体壁上设有可移动的挡板，所述挡板设有弧形口，通过挡板弧形口的移动，调整进线口和出线口的大小。9.如权利要求8所述的智能光伏发电并网计量装置，其特征在于:所述进线口包括大口径端和小口径端，进线口内侧的箱体壁上设有I块可移动的挡板，所述挡板设有长条形的滑动槽和弧形口，根据电缆口径的大小，选择挡板的安装方向，当线缆较细时，挡板弧形口朝向小口径端，螺母穿过滑动槽后螺接在箱体壁上，滑动挡板，调整进线口的口径大小;反之，当线缆较粗时，挡板弧形口朝向大口径端，滑动挡板，调整进线口的口径大小;所述出线口与进线口结构一致。10.如权利要求5所述的智能光伏发电并网计量装置，其特征在于:所述箱体与箱盖通过卡扣的配合，相互安装，同时通过封印进行进一步固定，所述箱体与箱盖相接触的边沿设有数个感应器，感应器与控制模块相连，当箱盖离开箱体时，感应器将对应的感应信号发送给控制模块，控制模块通过采集器发送给外界设备，实现报警提示。
【文档编号】H02B1/48GK105826945SQ201610283927
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年4月29日
【发明人】陈根奇, 王伟明, 车浩军, 陶涛, 叶海强
【申请人】国网浙江省电力公司绍兴供电公司, 国家电网公司, 绍兴电力设备成套公司, 国网浙江省电力公司