一种基于配电台区的配电补偿一体化装置及配电台区的制作方法

本发明属于电网设备技术领域，具体涉及一种基于配电台区的配电补偿一体化装置及配电台区。

背景技术：

配电台区，一般指电力系统中一台变压器的供电范围或区域。配电台区作为单台配电变压器到用户的供电区域，能够实现电能分配，持续提供电给用户，保证一个区域的正常用电。

配电台区内一般包括变压器和配电补偿一体化装置。例如，授权公告号为cn206041292u的中国实用新型专利公开了一种柱上式一体化智能配电台区，该柱上式一体化智能配电台区包括变压器和低压配电箱(即配电补偿一体化装置)，低压配电箱包括无功补偿单元、进线单元、多个出线单元、电能计量单元、电压/电流监测模块等多个模块/单元。而且，各个省区为响应节能减排、低碳环保的号召，对农网及老城区实施了台区改造，改造项目主要包括配电部分的升级及加装三相不平衡治理单元，这无疑增加了配电台区的配电补偿一体化装置中的设备的种类和数量。

由于设备数量较多，安装分散、凌乱，布置无规则，随意布置，在配电台区出现问题或故障时不便于查找问题所在，不便于维护。

技术实现要素：

本发明提供了一种基于配电台区的配电补偿一体化装置及配电台区，用以解决现有技术中的配电台区中的配电补偿一体化装置由于设备布置无规则造成的不便于维护的问题。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案和有益效果为：

本发明的一种基于配电台区的配电补偿一体化装置，包括壳体，所述壳体内部划分为四个区域，分别为：进线区、负荷出线区、电能治理区和能量管理区；所述进线区中设置有进线开关，用于与变压器二次侧相连；所述负荷出线区中设置有出线开关，用于与台区内对应的负载相连以为负载供电；所述电能治理区中设置有电能质量调节设备，所述电能质量调节设备包括三相不平衡治理单元、谐波治理单元和无功补偿单元；所述能量管理区中设置有数据采集模块与控制器；所述数据采集模块包括设置在进线开关所在进线线路上、出线开关所在各出线支路上的电流传感器和电压传感器；所述控制器采样连接所述数据采集模块，控制连接所述电能质量调节设备、进线开关和出线开关，还具有用于与各个负载、主站进行数据交互的通信接口。

本发明的一种配电台区，包括变压器和基于配电台区的配电补偿一体化装置，所述基于配电台区的配电补偿一体化装置包括壳体，所述壳体内部划分为四个区域，分别为：进线区、负荷出线区、电能治理区和能量管理区；所述进线区中设置有进线开关，与变压器二次侧相连；所述负荷出线区中设置有出线开关，用于与台区内对应的负载相连以为负载供电；所述电能治理区中设置有电能质量调节设备，所述电能质量调节设备包括三相不平衡治理单元、谐波治理单元和无功补偿单元；所述能量管理区中设置有数据采集模块与控制器；所述数据采集模块包括设置在进线开关所在进线线路上、出线开关所在各出线支路上的电流传感器和电压传感器；所述控制器采样连接所述数据采集模块，控制连接所述电能质量调节设备、进线开关和出线开关，还具有用于与各个负载、主站进行数据交互的通信接口。

其有益效果：本发明的基于配电台区的配电补偿一体化装置及配电台区，在基于配电台区的配电补偿一体化装置内部按照各个设备/模块的功能来进行电气布局安装，装置内部划分为四个区域，分别为进线区、负荷出线区、电能治理区和能量管理区，使该基于配电台区的配电补偿一体化装置内部整体分区和结构清晰，方便工作人员使用操作，在配电台区出现问题或故障时便于查找问题所在，利于后期维护。

作为装置及台区的进一步改进，为了采集电能数据以提高电能质量，所述数据采集模块还包括设置在各出线支路上的电能计量单元。

作为装置及台区的进一步改进，为了可靠实现控制器与主站之间的通信，所述控制器与主站之间采用以太网或gprs通信方式。

作为装置的进一步改进，为了可靠实现控制器与电能质量调节设备、负载之间的通信，所述控制器与电能质量调节设备之间、控制器与各个负载之间均采用有线通信方式或者无线通信方式。

作为装置的进一步改进，所述无线通信方式为lora通信方式。

作为装置的进一步改进，所述控制器与主站之间采用以太网或gprs通信方式。

作为台区的进一步改进，为了可靠实现控制器与电能质量调节设备、负载之间的通信，所述控制器与电能质量调节设备之间、控制器与各个负载之间均采用hplc或lora通信方式。

附图说明

图1是本发明的配电台区的电气连接示意图；

图2是本发明的配电补偿一体化装置的分区示意图；

图3是本发明的数据采集模块与控制器连接示意图；

图4是本发明的控制器与负载连接示意图；

图5是本发明的控制器与主站连接示意图；

图6-1是本发明的配电台区的其中一种安装方式示意图；

图6-2是本发明的配电台区的另一种安装方式示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚，下面结合附图及实施例，对本发明作进一步的详细说明。

配电台区实施例：

该实施例提供了一种配电台区，该配电台区的电气连接示意图如图1所示，配电台区包括变压器、进线开关、出线开关和电能质量调节设备(包括svg)等。将除了变压器以外的其他设备均设置在基于配电台区的配电补偿一体化装置中。

基于配电台区的配电补偿一体化装置(下简称配电补偿一体化装置)包括壳体，将各个设备布设在壳体内部。依据其内部设备的主要功能将壳体内部划分四个区域，如图2所示，分别为进线区、负荷出线区、电能治理区和能量管理区。图中所示的前、后、左、右方向为工作人员面向配电补偿一体化装置时工作人员的前、后、左、右方向。

进线区内布设有进线开关，进线开关设置在进线线路上，用于与变压器二次侧相连。负荷出线区内布设有出线开关，出线开关包括多个出线分支开关，各出线分支开关设置在对应的出线支路上，出线分支开关与台区支路相连，为对应的负载供电。进线区和负荷出线区主要满足台区配电功能。

电能治理区内布设有电能质量调节设备，电能质量调节设备包括svg(无功补偿单元)、三相不平衡治理单元、谐波治理单元等，用于对台区内功率因数低、三相不平衡、谐波进行治理以提高电能质量。

能量管理区内布设有数据采集模块与控制器，如图3所示，基于泛在物联网技术，数据采集模块与控制器之间通过有线或者无线的方式连接，实现了系统能量分析与设备控制功能。数据采集装置包括设置在进线线路上的电压传感器和电流传感器、各出线支路上的电压传感器和电流传感器、以及设置在各出线支路上的电能计量单元，用于采集台区内电压、电流和电量等信息，并将采集的信息发送给控制器。

控制器可根据数据采集装置采集的信息进行分析计算，得到系统内功率、功率因数、有功电量、无功电量、三相电压不平衡度、电压合格率统计、台区变负载率、电压偏差、频率偏差等信息。这些数据可根据需求上传至主站给工作人员作为数据参考。

而且，控制器还通过有线或无线通信方式连接进线开关和出线开关，还连接电能质量调节设备，以根据分析计算结果控制电能质量调节设备工作，提高电能质量，以提高系统效率，降低系统损耗。

另外，控制器还具有与负载(包括充电桩、储能及光伏等)进行数据交互的通信接口，如图4所示，使控制器能够读取以上各负载的功率信息以及运行状态等，同时，将控制器获取的信息或者计算分析得到的信息汇总以光纤或gprs方式通过云平台上送至主站，如图5所示。

其中，上述提到的有线通信方式可采用低压电力线高速载波通信技术(hplc)，该通信技术为系统提供了基础支撑，利用hplc通信技术的频带宽、速率快等优点，通过其并发抄读机制(afn＝f1，f1并发抄读方式)可实现电压、电流、电量的15min冻结数据采集，或者电压、电流、电量15min实时数据采集。15min冻结数据取电表的电压、电流、电量负荷曲线(负荷记录)。考虑到电表(电能计量单元)定义负荷记录为15min，如要实行进一步的分钟级召测，需对实时数据进行召测。如台区环境良好，理论上可以达到每分钟的单点数据召测。当然，还可采用现有的其他成熟的有线通信方式。

控制器与台区内设备之间的无线通信方式可采用lora通信方式。lora是lpwan通信技术中的一种，是美国semtech公司采用和推广的一种基于扩频技术的超远距离无线传输方案。这一方案改变了以往关于传输距离与功耗的折衷考虑方式，为用户提供一种简单的能实现远距离、长电池寿命、大容量的系统，进而扩展传感网络，其最大功率可达1w，最远通讯距离可达10km左右，完全满足台区的实际应用。当然，还可采用现有的其他成熟的无线通信方式。

控制器与主站之间支持以太网/gprs通信方式。其中，gprs通信方式支持2g/3g/4g方式，通过gprs无线组网技术与云平台对接，将信息传输至主站。

而且，该配电补偿一体化装置为一体式装置，出厂前内部电器元件安装与接线已完成，因此设备运至现场进行接线操作时，仅需连接变压器二次侧的进线以及负荷连接的出线即可。所安装的环境可如图6-1或6-2所示，为h杆安装。

基于配电台区的配电补偿一体化装置实施例：

该实施例提供了一种基于配电台区的配电补偿一体化装置，该装置已在配电台区实施例中做了详细介绍，这里不再赘述。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。