专利名称：一种智能化配电柜的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种供电设备，尤其是指一种智能化配电拒。
背景技术：
随着科学技术的进步，变频器、开关电源、不间断电源、通信设备、医疗仪器等 用电设备对供电的质量提出了更高的要求，即对供电的可靠性、稳定性、电网电压、
电网的缺相与4斜目、防雷防过载电压、防谐波干4脉电磁兼容等问题,都有严格的要 求。但目前生产的普通变压器综合配电则不具备或不完全具备以上防护功能,输配电
保护大部^l亭留在电磁保护和热保护的水平上。当供电分济u^生故障时反映迟钝动作
不准确。拒动、误动现象较为^i4,给安全供用电留下诸多的隐患。普通配电拒的自
动外hf尝电路由切换电容a^妻触器、自动4M尝控制器、电容、交^y妻触器组成。这种配 电柜向上述用电i殳M电时，由于保护功能不完善所以一但供电质量不能满足要求， 配电拒不能作出有效的a，久而久《^i^用电设备的损坏，甚至影响整个电网的 供电。
实用新型内容
本实用新型需要解决的技术问^A提供一种在^W普通配电柜的差j出上加装智 負fe化功肯財狭而成的智能化配电拒,可实现随时^^则、监控电网的^^贞质量指标,向负 栽端提供安全电能，从而避免用电设备的损坏，进而避免it^整个电网供电质量不稳 定一类事件的n。
为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是
一种智能化配电拒，包括电源引4置、计量采样回路、电負fe计费回路、主开关、 测量采样回路、电流电压监视回路、it^保护回路、馈电保护开关、馈电隔离开关、4M尝回路,其特^^于它还包括置于主开关内部的智能化功能才狭K，智能化功肯^莫 块K包括隔离信号调理电路l、同步信号;f^则电路2、 A/D转换电路3、基准电路4、 具有可编程看门狗的串行E2 PROM电路5 、 CPU电路6 、实时钟电路7 、 I/0扩展电路8 、 键盘9、输出电路IO、 LCD液晶显示电路ll、 RS232和RS485接口电路12和电源供 应电路13,其中
隔离信号调理电路1和基准电路4各与A/D转换电路3相连；
I/O扩展电路8分别与键盘9、输出电路10和实时钟电路7相连；
CPU电路6分别与A/D转换电路3、具有可编程看门狗的串行E7R0M电路5、同 步信号检测电路2、 LCD液晶显示电路ll、 RS232和RS485接口电路12相连。
作为本实用新型的优化，所述^M尝回路为智能无功4W尝回路J，包括智能控制器 14和复合itl^:切开关15。
作为智能无功4M尝回路J的P艮定,所述智能控制器14为WKD-V型智能无功^^尝装 置，所述复合过^W:切开关15为JD-16B型切换开关。
本实用新型的工作原理如下
电源引4置:用于将电网上的电能引入到主开关上；
计量采样回路:利用磁寿給方式采集流过导体内的电流信号，通过导^l叙送到电 負汰；
电能计费回路:将计量采样回路的电流信号转纟械用电量数据,用于核算电费； 主开关:用于接通或分断智能化功育M狭K组成中供电回路13的电源； 测量采样回路:利用电磁^^原理在主开关的出线侧获得一次电流的数据,并利
用传输导线输劇监舰计；
电流电压监视回膝利用测量采样回路E提供的电量数据监视电网的运行状态； iiB/f呆护回膝矛讽无间隙氧化锌避雷器， 一端连接于主开关下口的主回路上,一
^!妄入^i也，用于吸收馈电母线上的雷击过电压或操作过电压；智能无功4M尝回路J:利用智能控制器和先进的复合it^^殳切技术,根据电网的 功率因数，适时的进行自动4M尝；
馈电保护开关:用于对出线回路实现过栽、Mi 各、缺相、漏电等保护，向负载端提
馈电隔离开关:是为保障^^妙而增设的明显断开点； 智能化功f W莫块K:对主开关的运行状态进行监控，其组成中 隔离信号调理电路l，用于对交流电压或电流信号进行隔离、整流、滤波转^^
适宜A/D芯片^T入的直流4言号；
同步信号检测电路2,用于对交流正弦波转换为所需频率的脉沖方波，供;^M
对^4財目序进4亍鉴别；
A/D转换电路3，用于将才對以信号转为数字信号； 基准电路4，用于给A/D转换电路提供电压基准；
具有可编程看门狗的串行E2PR0M电路5，用于监控CPU电路的运行状态，芯片内 的E2PR0M用于存贝i每个时间间隔的电压和电流的最大值和最小值； CPU电路6，是整个智能化功負^狭的核心，肯腿行内部!i&存的牙踏； 实时钟电路7，为系M4^供实时钟信号； I/O扩展电路8，用于提^MJ:接口和输出接口 ； 4tt 9, ^^者可通过皿对系统进行才i^乍；
输出电路10，由继电器干接点和^^乌器构成,提供跳闸控制和报^f言号； LCD液晶显示电路11,能提供给用户直观的数值、报^f言息和才剁乍辅助信息； 接口电路12，使系统具备与上^^it讯的能力，并可多相联网，以组成完善的监 控网络；
电源^^应电if各13向各电鴻供电。
由于采用了上述的技术方案,本实用新型所提供的智能化配电拒具有如下功能① 供电电网电压检测、控制功能；
a. 检测电网电压的即时值并予以显示；
b. 当供电电网电压大于额定值+5%士10°/ (其值由用户按需调整)的时候,延时接通 报警电路，发出声^艮警,提供i^巨离控制干接点或232接口，通知用户及时处理。如 果供电电网电压进一步升高，&训户设定的警戒值(其值与额定值的+5%土20%,由用 户^Jt)自动延时切断电源，并发出声i^艮警干接点和232接口电路通知用户及时处 理断电事故；
c. 当供电电网电压低于额定报警电压，发出声iU艮警，提供i^巨离控制干接点或 232接口，通知用户及时处理。如果供电电网电压进一步下降，达到用户设定的警戒值 (其值为额定值的-5% ~ -25%由用户设幻自动延时切断电源,并发出声^艮警、干接点 报警和232接口电路通知用户及时处理断电事故；
d. 当供电电网电压高于额定值的50%,或低于额定值的50%，则在0. 5秒时间内切 断电源并发出报tf言号；
e. 按时钟整点为准，记录当前及过去24小时内每小时时间段内的最高电压值和 最低电压U^它们出现的准确时间，这些数值可以按需显示,也可以按需打印出来。以 供用户研究供电电网电压质量的变化关jy聿和提供纠正4絲；
f. 才狭内时钟的走时精度每24小时不得大于IO秋且允许才汪误差,重新设定时 间值。内设电池保证断电时走时仍然准确且确实存储的信息不会丢失。
② 配电拒输出电流的^^则和控制功能 a.配电拒输出电流的4&则和控制要求
酉己电拒输出电流的4&则和控制的要求和扭高^a电器，供电变压器的电^i&则 和控制的要求是不相同。配电拒输出电流的检测和控制的要4^决于它的负载,不同 的负载(如恒定负载电流的负载、直接起动的鼠笼型电机负载、非线性的电力电子负 载等)有不同的要求。对恒定负载电流型用电设备而言,工作电流超出诏文值很小的一
6个数值，比方说土5%，就认为有故障，超出土5%可认为用电设备已遭损坏。对直接起动的 鼠笼式交流电动机而言，起动电流可达额定值的7倍左右，电流的枱铡、控制必须对大 电流冲击有一个双曲线型的延时保护棒性，所以具体生产机械的具^求，只能由设 备本身去解决,智能化电鴻4MM乍统一的规定,智能化配电拒对输出电流的检测和控 制功能主要由以下b， c， d三方面的功能
b. ^"测酉己电柜输出电流的即时值并加以显示；
c. 当配电拒的输出电^^出用户^^值的±1%—土5%的时^^时(延时量为1—99分 钟由用户iK)接通声^艮警电i l^供超巨离报警干接点或232接口，通知用户及时 分析原因，酌情处理。
当配电拒的输出电《J1出用户it^值的2—8倍，则延时1—5 ^!中(设定值由用户幻 报警，报警后5分钟内(其值由用户幻没有'1^1到设定值以下则自动切断电源。当配 电拒的输出电*^出用户设定值的10倍以上，则认定用户端出现Mi^故障，立即切断 电源，^H己录断电时间值；
d. 按时钟整点为标准，记录当前及过去24小时内每小时时间段内的最大电^^ 最小电流值以及它们出现的准确时间值，这些凄t值可按需显示出来或打印出来,用户 可根据此分析电网负荷的变化M^和提^^理^^的方法。
③ 供电电网4斜目、断相、^目严重不平衡的^^则和控制
智能化配电拒能够自动识别供电电网的itt^目序,可以检测断相和^目严重不平 衡的故障， 一旦出现4斜目、断相或^目不平衡度大于10%的故障，立即发出声^艮^f言 号通过干接点信号或通过232接口 ，通知用户酌情处理，也可以立即切断电源,该功能 的选择,由用户根据用电设备的M情况捧宜选用最合适的方法。
④ 断电自动记录,来电自动'l^^供电的功能
不论配电拒因何种原因断电，智能化配电拒都必须记录断电的准确时间，电网恢 复正常供电后，智能化电#有自动识别供电电网的供电质量(如电压、相序、有否断
7相、有否严重的^4目不平衡等)，当电网的供电质量符合用户设备的要求，则自动延时
't^^供电，避开电网'l^l供电初瞬的浪涌冲击^i己下十tt供电的准确时间。
综上，本实用新型与现有配电才封目比,所取得的技 步是可实现随时枱铡、监
控供电电网的各项质量指标， 一但供电电网的供电质量降低如电压过高或过低，断相
或错相，谐波量过大等，则随时记录并通过声iy艮警信号或千接点信号或通过232
通if^口通知用户设备不育^c受的时候(^i丈障断相等)，则由智能化电路给出强制
切断供电电源防止故障i^一步扩大化。
本实用新型适用于^目四线的低压电网，集#配电，#用电，节能降寿毛，用
电枱训，用电管理功能于一体，用^t人身触电保护，线路或用电设备的接地故障、
通过电流缺相、断零等故障进行保护。
本实用新型下面将结合附图对本实用新型作进一步详细说明。
图l是本实用新型实施例的电路方框图2是图1中智能化功負^狭K的电原理图3是图2中一路隔离信号调理电路101的原理图4是图2中的一路同步信号检测电路201的原理图5是图2中的A/D转换电路3和基准电路4的原理图6是图2中的具有可编程看门狗的串行EWROM电路5的原理图7是图1中智能无功4hj尝回路J的电原理图。
图中K—智能化功肯^狭,J一智能无功4M尝回路。
1—隔离信号调理电路，2—同步信号4企测电路，3—A/D转换电路，4—基准电 路,5—具有可编程看门狗的串行E2PROM电路，6—CPU电路,7—实时钟电路，8—I/O 扩展电路,9一Mit, 10—输出电路,ll一LCD液晶显示电路,12—RS232和RS485才妄口电 路，13—和电源供应电路,14—智肯g控制器，15—复合过^^:切开关，101--路隔离信号调理电路，201——路同步信号检测电路的原理图，TB—变压器，R1-R20 —电 阻，Dl-D4 —^fel管，IC1A、 IC1B、 IC1C、 IC1D—;改大器，X5045—芯片。 l沐实施方式
以下实施例只用于进一步"i兌明本实用新型，并不限定本实用新型。 实施例
一种智能化配电拒，如图1所示，它包括电源引^置、计量采样回路、电能计费 回路、主开关、测量采样回路、电流电压监视回路、ita保护回路、智能无功4M尝回 路J、馈电保护开关、馈电隔离开关、智能化功育M狭K。
各组成部分的连接关系如下
电源引7^置一端连于电网， 一端连4妄于主开关；
计量采样回路接于主开关的，侧；
电能计费回路于计量采样回路后；
测量采样回^4妄于主开关的出线侧，其后接电流电压监视回路； it^保护回路为无间隙氧化锌避雷器， 一端连接于主开关下口的主回3各上， 一端 接入大地；
智能无功4M尝回路J接于测量采样回路后； 馈电保护开关ii^端与主开关相连，出线端与馈电隔离开关相连； 馈电隔离开关一端与馈电开关相连， 一端与负勤目连；
智能化功負M狭K置于主开关内部。参考图2，它包括隔离信号调理电路1、同步 信号^:则电路2、 A/D转换电路3、基准电路4、具有可编程看门狗的串行E1R0M电 路5、 CPU电路6、实时钟电路7、 1/0扩展电路8、勉9、输出电路IO、 LCD液晶 显示电路11、 RS232和RS485接口电路12和电源供应电路13，其中 隔离信号调理电路1和基准电路4各与A/D转换电路3相连； I/O扩展电路8分别与4錢9、输出电路10和实时钟电路7相连；
9CPU电路6分别与A/D转换电路3、具有可编程看门狗的串行E7R0M电路5、同 步信号检测电路2、 LCD液晶显示电路11、 RS232和RS485接口电路12相连；
参考图7，智能无功州尝回路J包4^曰。能控制器14和复合过^:切开关15，其中 智能控制器14为WKD-V型智能无功4M尝装置，复合it^:切开关15为JD-16B型切换 开关。
智能^f狭电路如图1所示，包括隔离信号调理电路1、同步信号^^则电路2、A/D 转换电路3、基准电路4、具有可编程看门狗的串行E2PROM电路5、 CPU电路6、实 时钟电路7、 I/O扩展电路8、 9、输出电路10、 LCD液晶显示电路11、 RS232 和RS485接口电路12、和电源供应电路13。其中
隔离信号调理电路1和基准电路4各与A/D转换电路3相连； I/O扩展电路8分别与4纽9输出电路10和实时钟电路7相连； CPU电路6分别与A/D转换电路3具有可编程看门狗的串行E2PR0M电路5、同步 信号检测电路2、 LCD液晶显示电路ll、 RS232和RS485接口电路12相连； 电源4^应电路13分别向上ii各电赠供电。
其中，隔离信号调理电路1,包括六路隔离信号调理电路101，电压信号采用变压 器隔离，可根据实际电压范围进行匹配，每相电压信号需一个变压器，此变压器亦是同 步信号^^r测源。电流信号采用5A: 200mA电流互感器隔离，使之可与主回路标准电流互 感器进行匹配。
隔离信号调理电路1对交流电压或电流信号进行隔离、整流、滤波转4械适宜 A/D芯片输入的直流信号。如图3所示，^—路隔离信号调理电路101包括变压器TB、 电阻R1-R9、 二极管D1-D2、以絲用LM324通用器件的放大器IC1A、 IC1B。
进行鉴别。如图4所示，一路同步信号才&则电路201它包括电阻RIO-R17、 ^^及管 D3-D4、以M用LM324通用器件的方丈大器IC1C、 IC1D。如图5所示,A/D转换电路3采用高速串行12位^l碎率A/D芯片TLC2543，最高转 换速率可达200kbps，单电源5V供电；基准电路4包括电阻R18-R20,还包括^^^及管D4， 为可调分流电压稳压器TL431。
具有可编程看门狗(WTG)的串行E2PR0M电路5，用于监控CPU电路的运行状态，片 内的E2PR0M用于存贮每个时间间隔(由用户i殳幻的电压和电流的最大值和最小值。 如图5所示，它采用了具有可编程看门狗的串行E2PR0M芯片X5045，每片X5045具有 512字节的E2PR0M，采用四片可使E2PR0M增加到2K字节。
另外，CPU电路6，是整个智能化功能才狭的核心，育組行内部贮存的程序，采用 Winbond的8位处理器W78E54，配以11. 0592MHz的晶#;
实时钟电路7，为系乡A^供实时钟信号，采用DALLAS的DS12887芯片，内置锂电池， 可为系统提供实时钟信号；
1/0扩展电路8采用INTEL的81C55芯片，可提^M^接口和输出接口；
4纽9采用薄膜4斜建，^^者可通过 对系统进^#^乍；
输出电路10由继电器干接点和^4器构成，提供跳闸控制和报^f言号。
LCD液晶显示电路ll負^是供给用户直观的数值、报^f言息和4剁乍辅助信息。采 用以HD44780芯片为核心的液晶显示才狭，可显示2行16字符；
RS232和RS485接口电路12,其中RS232接口采用MAX232芯片，RS485釆用 75LBC184芯片，接口电路使系统胁与上^4縫讯的能力，并可多相联网，以组成完 善的监控网络。
电源供应电路13采用LM7812、 LM7912和LM7805稳压器分别产生+12、 -12V和 +5V电源。
上述实施例经济岁i^和it^^^^^斤
本产品是在原有老式的配电柜勤出Jii口装智能控制才狭而成，因此生产成本并没 有太大的增加，生产工艺并没有发生改变,原有的工装^殳备仍可满足该产品的生产需
ii要,而产品附力口值却有了较大的提高。该产品^^躺后，^目同负载功率^f牛下，可 降低变压器的安装参量，减少纟^ 各^i殳备的有功损粍增大导线的传输能力。由于具有
十分明显的节能降^^丈果，所以适应国家当前节能、减排的国情要求;另外，该产品还 具有远方通讯功能，可以有^b也降低供电部们的运行管理成本。
综上所述,本产品具有很好的推广^^)价值， 一但^i文市场,必将取得良好的社会 经济舰。
权利要求1、一种智能化配电柜，包括电源引入装置、计量采样回路、电能计费回路、主开关、测量采样回路、电流电压监视回路、过压保护回路、馈电保护开关、馈电隔离开关、补偿回路，其特征在于它还包括置于主开关内部的智能化功能模块(K)，智能化功能模块(K)包括隔离信号调理电路(1)、同步信号检测电路(2)、A/D转换电路(3)、基准电路(4)、具有可编程看门狗的串行E2PROM电路(5)、CPU电路(6)、实时钟电路(7)、I/O扩展电路(8)、键盘(9)、输出电路(10)、LCD液晶显示电路(11)、RS232和RS485接口电路(12)和电源供应电路(13)，其中隔离信号调理电路(1)和基准电路(4)各与A/D转换电路(3)相连；I/O扩展电路(8)分别与键盘(9)、输出电路(10)和实时钟电路(7)相连；CPU电路(6)分别与A/D转换电路(3)、具有可编程看门狗的串行E2PROM电路(5)、同步信号检测电路(2)、LCD液晶显示电路(11)、RS232和RS485接口电路(12)相连。
2、 根据权利要求1所述的智能化配电拒，其特4aL^于:所述^hf尝回路为智能无功 4hj尝回路(J ),包括智能控制器(14 )和复合过^t殳切开关(15 )。
3、 根据权利要求2所述的智能化配电拒，其特^E^于:所述智淑空制器(14)为 WKD-V型智能无功^hj尝装置,所述复合过^t殳切开关(15 )为JD-16B型切换开关。
专利摘要本实用新型公开了一种智能化配电柜，是在现有普通配电柜的基础上加装智能化功能模块而成的，另外还以智能无功补偿回路替代原有的自动补偿回路。该配电柜可实现随时检测、监控电网的各项质量指标，向负载端提供安全电能，从而避免用电设备的损坏，提高整个电网供电质量的稳定性和可靠性，本配电柜具有数据远传，事故及运行状况记录功能，集供电、配电保护、无功补偿、用电监控和用电管理于一体，可有效地提高电网的传输能力，降低线路损耗，减少运行管理成本，适用于农村电网的三相四线制系统中，做为户外变压器侧的输配电设备。
文档编号G01R11/56GK201345506SQ20082022761
公开日2009年11月11日 申请日期2008年12月3日 优先权日2008年12月3日
发明者何彦芬, 燕青志, 郝丽梅 申请人:宁晋县供电有限责任公司