一种动态均衡的3相智能化配电系统的制作方法_2

文档序号:8414716阅读:来源:国知局
相线之间的挂接根据各种条件而不同,同样的一个负载,在不同的条件下,可以挂接于不同的相线;
系统具备网络接口,能够接受上级或者更高级别的电网管理指令,将指定的负载挂接于指定的相线下;
系统能够精确的采集3根相线以及中线的电压、电流信号,通过网络接口将数据发送到上级网络,以云计算等方式,迅速确定负载对网络的干扰程度,从而启动就近的分布式抗干扰组件;
系统能够通过数据分析,获得每个负载的用电特征,通过不同时间的数据分析,获悉不同负载的工作状态并且能够将变化特征上报。
[0021]【附图说明】。
[0022]图1:当前的智能配电柜原理图
图2:动态均衡的3相配电终端系统原理图图3:内部模组结构图4:驱动模组与开关组合图5:办公区域用电示例图6:无随机负载接入下的3相均衡图7:部分区域负载变化后的3相挂载图8:负载接入时间对相线负载挂接的影响图9:单个随机负载的接入图10:多个随机负载的非连续接入图11:提高过零点检测精度的算法原理。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步的详述。
[0024]如图3所示内部模组结构,连接关系为:3根相线分别接入开关,开关的输出连接在一起后经过I互感器I和V互感器1,然后与负载连接;相同的连接有3组,分别与3个负载连接;3个负载的输出连接在一起后,经过I互感器与V互感器与中线连接;所有的I互感器输出和V互感器输出分别与电量计芯片(如图中所示芯片ADE7878)以及高速高精度ADC芯片(如图中所示ADS130/130)连接,电量计芯片使用I2C总线与MCU通信,高速高精度ADC芯片使用SPI总线与MCU通信,MCU通过Ethernet接口与MAC/PHY芯片连接后使用网口与外界通信,MCU使用54个GP1接口 GP10[1:54]与分组驱动模组连接,分组驱动模组的输出分组驱动总线[I:54]分为18个驱动接口,每个接口 3个驱动信号,其中3个接口如图所示连接,分组驱动[I:3]连接开关1,分组驱动[I:3]连接开关2,分组驱动[I:3]连接开关3,系统使用电源模组供电。
[0025]工作原理为:MCU通过网口,获得接入负载的地点信息,通过历史数据或者其他智能化手段,获得相关负载的具体数据,根据目前已经挂载负载信息,决定使用哪一根相线接入。MCU发出指令,通过驱动模组控制相应的开关导通,将指定的相线与负载连通。
[0026]相线与负载连接后,通过相线的I互感器和V互感器,以及中线的I互感器和V互感器,检测得到负载的功率(用电的电量消耗)数据;通过高速高精度的ADC,获得负载的实时运转信息,通过对信息的分析以及历史数据的挖掘,能够得到相应负载的用电特征以及跟随时间变化的负载老化特性;通过云计算中心与其他类似设备的数据挖掘,能够预报设备故障的发生以及及时维护的需求。
[0027]系统能够从历史数据挖掘中得到动态3相均衡的优化方案,针对多个用户的不同的用电习惯以及接入负载的大小,下发相关参数对负载的接入进行关联配置。如收集1000个用户使用的类似电饭煲负载的习惯,例如负载的接入时间和负载工作的时长等,通过下发参数到MCU内,根据实时负载接入状况,设定其余负载接入的配置参数,从而在规定的时间段内,达到接入负载在3根相线之间的总体均衡的最优化配置。
[0028]为了获得负载以及电网的详细数据,需要采集电压与电流信号,本专利采用高速高精度的ADC达到此目标,在商业应用中,每个通道的信号采用16比特8KSPS的ADC器件,在工业应用中,每个通道的信号采用24比特64KSPS的ADC器件。由于针对3根相线以及一根中线的电压以及电流信号进行采集,因此在三个220VAC输出中总共需要8个通道,商业级别的通信速率最小为16*8*8=1MBPS,工业级别的通信速率最小为24*64*8=12MBPS。
[0029]如图6所示驱动模组与开关组合,联结关系为:相线I分别与继电器RY1、RY4、RY7输入端连接,相线2分别与继电器RY2、RY5、RY8输入端连接,相线3分别与继电器RY3、RY6、RY输入端连接,负载区域3与继电器RY1、RY2、RY3输出端联结,负载区域2与继电器RY4、RY5、RY6输出端联结,负载区域I与继电器RY7、RY8、RY9输出端联结,继电器控制端上端口于24VDC连接,继电器RY1、RY2、RY3、RY4、RY5、RY6、RY7、RY8、RY9控制端下端口分别与三极管Tl、T2、T3、T4、T5、T6、T7、T8、T9的集电极连接,三极管的射极分别与电阻Rll、Rl2、R13、R14、R15、R16、R17、R18、R19连接后接入地线,三极管的基极分别与电阻RU R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9 连接后与 MCU 输出端口 GP1l、GP102、GP103、GP104、GP105、GP106、GP107、GP108、GP109 连接。
[0030]工作原理为:当MCU输出端口 GP1l为“O”时,对应的三极管Tl不会导通,因此继电器RYl的控制端没有电流,因此相线I不会被接入到负载区域3 ;当MCU输出端口 GP1l为“I”时,对应的三极管Tl导通,因此继电器RYl的控制端有电流流过,因此相线I被接入到负载区域3。
[0031]其他GP1的输出与相应继电器类似操作。
[0032]以下简要介绍本发明如何利用软件实现3相动态均衡,以一个商业办公环境为例。
[0033]如图7所示办公区域用电示例,负载可以被划分为3类:固定挂接负载、群组移动挂接负载、随机挂接负载。
[0034]固定挂接负载是指一旦上电运行就不再断电的设备,在办公场所,机房中的设备以及相应的照明设施、路由器等属于此类负载。为了负载均衡,需要在上电前将此类负载划分为3个功率基本相等的部分,每一部分挂接在不同的相线下。
[0035]群组移动挂接负载是指为了达到均衡的目标而设定的最小的功耗单元,这些单元是在一个区域内的多台设备组成。办公区域中上电后持续工作的设备是电脑和照明系统,以及其他IT设备,如图中将照明以及电脑各自划分为6个区:办公区照明1、办公区照明2、办公区照明3、办公区照明4、办公区照明5、办公区照明6和办公区电脑族群1、办公区电脑族群2、办公区电脑族群3、办公区电脑族群4、办公区电脑族群5、电脑+IT设备族群6。
[0036]随机挂接负载是指通过插座等随机接入的负载,他们是非连续工作的,如吸尘器等。如图有6个:非连续独立设备1、非连续独立设备2、非连续独立设备3、非连续独立设备4、非连续独立设备5、非连续独立设备6。
[0037]如图6所示无随机负载接入下的3相均衡。通过第一次将各种设备接入工作后,系统会获得各个分类负载的功率大小,从而能够在第二次接入时,按照负载误差最小原则,将各个负载接入到不同的相线下。
[0038]固定挂接负载按照规划不变,群组移动挂接负载按照分区4、5接入相线1,分区3、6接入相线2,分区1、2接入相线3,此时相线I的全额负载为9.9KW,相线2负载9.95KW,相线3负载9.95KW。因此正常状态下,3相负载均衡误差仅为50W。
[0039]在此情况下,当增加或者减少固定负载时,群组移动挂接负载的配置会有变化;每天在上班以及下班过程中,电脑以及相应照明设备的开关都是逐步达到满功率负荷的。但是这些变化都会在较短时间内完成,最终达到稳定状态。
[0040]如图7所示部分区域负载变化后的3相挂载。办公区域2最近有2名同事出差,因此区域2的电脑族群功耗降低,在系统第二次开启后,办公区域中的12个分类负载会变化它们在相线下的挂接配置。
[0041]相线I的负载保持分区4、5不变,相线2的负载为分区3、2,相线3的负载为分区1、6。此时相线I的负载为9.9KW,相线2的负载9.7KW,相线3的负载9.75KW,3根相线动态均衡下的负载误差为200W。
[0042]在动态配置负载模式下,需要系统的MCU以
当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1