基于物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電網(wǎng)監(jiān)控及無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種基于物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]電能是我國(guó)的主要二次能源，隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，節(jié)點(diǎn)降耗，安全生產(chǎn)，降低成本是企業(yè)追逐的目標(biāo)。在電力系統(tǒng)中，由于大量非線性負(fù)荷的使用使得電網(wǎng)的功率因數(shù)下降，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量和電能損耗的增加。無(wú)功補(bǔ)償對(duì)國(guó)家和社會(huì)的效益顯而易見(jiàn)，國(guó)家電力行業(yè)采取鼓勵(lì)補(bǔ)償?shù)恼?，按用電單位的功率因?shù)制定不同電價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。因此，如何對(duì)配電網(wǎng)進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)，已成為電力系統(tǒng)自動(dòng)化領(lǐng)域所面臨的一個(gè)重大課題。
[0003]目前，大部分低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置沒(méi)有遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸功能，因而不能遠(yuǎn)程監(jiān)控電網(wǎng)的運(yùn)行狀態(tài)。另外，重要數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程監(jiān)控必須使用人力，不但效率低下，容易出錯(cuò)，而且浪費(fèi)大量人力物力。準(zhǔn)確地測(cè)得電網(wǎng)實(shí)時(shí)參數(shù)以及合理配置無(wú)功補(bǔ)償裝置，包括何時(shí)投切電容器，投切電容器個(gè)數(shù)，是無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)電網(wǎng)實(shí)施精確補(bǔ)償?shù)幕A(chǔ)。
[0004]隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的出現(xiàn)，以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)能在多種場(chǎng)合滿(mǎn)足智能化電網(wǎng)發(fā)、輸、變、配、用等重要環(huán)節(jié)上信息獲取的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、全面性的需求。物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)可全方位提高智能電網(wǎng)各環(huán)節(jié)信息感知的深度和廣度，有助于提升電網(wǎng)系統(tǒng)的分析、預(yù)警、調(diào)度指揮、電網(wǎng)自愈能力。物聯(lián)網(wǎng)作為推動(dòng)智能電網(wǎng)發(fā)展的信息感知和“物物互聯(lián)”重要技術(shù)手段，已經(jīng)在電力設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測(cè)、智能巡檢、用電信息采集、智能用電等方面得到一定范圍的應(yīng)用。
[0005]無(wú)功功率補(bǔ)償裝置這一對(duì)象，在工業(yè)級(jí)用電質(zhì)量，電網(wǎng)功率因數(shù)，用電降損安全等方面，都承擔(dān)著重要的任務(wù)。運(yùn)用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，從感知采集電網(wǎng)運(yùn)行信息，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳輸給應(yīng)用層進(jìn)行數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)監(jiān)控、自動(dòng)補(bǔ)償、預(yù)警判斷、計(jì)量考核等功能。這些技術(shù)與應(yīng)用對(duì)實(shí)現(xiàn)基于無(wú)功功率補(bǔ)償器的智能電網(wǎng)有著重要的意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本實(shí)用新型提供了一種基于物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，將面向無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的物聯(lián)網(wǎng)分為感知層、網(wǎng)絡(luò)層和應(yīng)用層三層網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，能夠滿(mǎn)足不同的應(yīng)用需求。
[0007]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案:一種基于物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于采集電網(wǎng)信息的感知層，用于處理信息的應(yīng)用層和用于在感知層和應(yīng)用層之間進(jìn)行雙向通訊的網(wǎng)絡(luò)層;所述的感知層包括ZigBee模塊，所述的ZigBee模塊連接有無(wú)功功率補(bǔ)償裝置和電源模塊;所述的網(wǎng)絡(luò)層包括多個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)包括GPRS模塊和存儲(chǔ)模塊;所述的應(yīng)用層包括多個(gè)服務(wù)器;所述的ZigBee模塊與GPRS模塊連接，GPRS模塊與服務(wù)器連接;所述的服務(wù)器連接用戶(hù)終端;所述的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置包括用于測(cè)量三相電能數(shù)據(jù)的無(wú)線傳感器和用于無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)木чl管、電容器組。
[0008]優(yōu)選的，所述的ZigBee模塊采用基于CC2530芯片的ZigBee模塊。
[0009]優(yōu)選的，所述的GPRS模塊采用內(nèi)置TCP/IP協(xié)議的SB1100模塊。
[0010]優(yōu)選的，所述的每個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)均設(shè)有固定的IP地址。
[0011]優(yōu)選的，所述的無(wú)線傳感器包括用于采集電流信號(hào)的霍爾傳感器和用于采集電壓信號(hào)的電壓互感器。
[0012]優(yōu)選的，所述的用戶(hù)終端包括個(gè)人電腦和移動(dòng)設(shè)備。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果:本實(shí)用新型利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可實(shí)時(shí)了解無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的運(yùn)行情況和電網(wǎng)技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)，從而提高電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)水平。此外，還可以提高對(duì)功率補(bǔ)償器設(shè)備的感知能力，很好的結(jié)合信息通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)補(bǔ)償裝置及電網(wǎng)整體運(yùn)行參數(shù)的聯(lián)合處理、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、綜合判斷實(shí)時(shí)功率因數(shù)、無(wú)功功率消耗等電能質(zhì)量進(jìn)行用電計(jì)量考核，全面提高無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)水平和電網(wǎng)智能化水平。
【附圖說(shuō)明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型的原理框圖；
[0015]圖2是本實(shí)用新型的物聯(lián)網(wǎng)功能框架圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]如圖1所示，一種基于物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于采集電網(wǎng)信息的感知層，用于處理信息的應(yīng)用層和用于在感知層和應(yīng)用層之間進(jìn)行雙向通訊的網(wǎng)絡(luò)層;所述的感知層包括ZigBee模塊，所述的ZigBee模塊連接有無(wú)功功率補(bǔ)償裝置和電源模塊;所述的網(wǎng)絡(luò)層包括多個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)包括GPRS模塊和存儲(chǔ)模塊;所述的應(yīng)用層包括多個(gè)服務(wù)器;所述的ZigBee模塊與GPRS模塊連接，GPRS模塊與服務(wù)器連接;所述的服務(wù)器連接用戶(hù)終端;所述的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置包括用于測(cè)量三相電能數(shù)據(jù)的無(wú)線傳感器和用于無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)木чl管、電容器組。
[0017]本實(shí)施例中，所述的ZigBee模塊采用基于CC2530芯片的ZigBee模塊，該模塊功耗極小，同時(shí)擁有極高的接收靈敏度和抗干擾能力。
[0018]所述的GPRS模塊采用內(nèi)置TCP/IP協(xié)議的S頂100模塊，通過(guò)AT指令控制S頂100接入GPRS0
[0019]所述的每個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)均設(shè)有固定的IP地址，根據(jù)IP地址實(shí)現(xiàn)精確的定位，保證數(shù)據(jù)傳輸不會(huì)出錯(cuò)。
[0020]所述的無(wú)線傳感器包括用于采集電流信號(hào)的霍爾傳感器和用于采集電壓信號(hào)的電壓互感器，這兩種傳感器是利用電磁感應(yīng)采集電流電壓信號(hào)，解決了常規(guī)的采樣模塊安裝不方便、需要斷開(kāi)線路穿線，二次引線到控制器的麻煩。
[0021]所述的用戶(hù)終端包括個(gè)人電腦(企業(yè)級(jí)終端)和移動(dòng)設(shè)備(用戶(hù)級(jí)終端)，運(yùn)用Niagara AX Supervis1n作為終端人機(jī)交互平臺(tái)的軟件，它是一種通用的且具有豐富功能的系統(tǒng)集成式平臺(tái)，根據(jù)企業(yè)級(jí)和用戶(hù)級(jí)終端，在Niagara集成式軟件平臺(tái)進(jìn)行不同的可視化和圖像化配置，設(shè)計(jì)面向無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的智能電網(wǎng)系統(tǒng)。
[0022]用戶(hù)可以通過(guò)用戶(hù)終端控制的參數(shù)對(duì)象如下:回路數(shù)；電壓高限值；電壓低限值；延時(shí)時(shí)間；功率因數(shù)上、下限值;軟件閉鎖功能;輸出回路設(shè)置功能;工作模式;十路電容值；顯示修正值;每路均可設(shè)置其補(bǔ)償方式及控制參數(shù)。應(yīng)用層以功率因數(shù)控制為基礎(chǔ)，無(wú)功功率控制避免投切振蕩，電網(wǎng)電壓上限值和負(fù)載電流下限值作為控制電容器組投切的約束條件，用晶閘管投切電容器進(jìn)行無(wú)功功率自動(dòng)補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)電容器組的智能綜合控制。
[0023]工作時(shí)，無(wú)線傳感器安裝于三相線路旁側(cè)，采集電網(wǎng)運(yùn)行時(shí)的參數(shù):電流電壓、有功功率、無(wú)功功率和功率因數(shù)。ZigBee模塊建立無(wú)線自組網(wǎng)絡(luò)，收集傳感器采集的參數(shù)數(shù)據(jù)和其他調(diào)節(jié)器節(jié)點(diǎn)進(jìn)行通信。ZigBee自組網(wǎng)將數(shù)據(jù)打包整理后發(fā)送給你協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，由GPRS網(wǎng)關(guān)對(duì)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)的IP地址進(jìn)行動(dòng)態(tài)分配，通信時(shí)由協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)發(fā)出請(qǐng)求，GPRS應(yīng)答來(lái)建立兩者之間的通信。當(dāng)應(yīng)用層發(fā)出無(wú)功功率補(bǔ)償控制指令，sm10接收該數(shù)據(jù)，通過(guò)串口傳送給ZigBee模塊。ZigBee模塊驅(qū)動(dòng)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，形成網(wǎng)絡(luò)層對(duì)感知層和應(yīng)用層的雙向通信。
[0024]本實(shí)用新型利用物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，可實(shí)時(shí)了解無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的運(yùn)行情況和電網(wǎng)技術(shù)指標(biāo)與參數(shù)，從而提高電網(wǎng)狀態(tài)監(jiān)測(cè)水平。此外，還可以提高對(duì)功率補(bǔ)償器設(shè)備的感知能力，很好的結(jié)合信息通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)對(duì)補(bǔ)償裝置及電網(wǎng)整體運(yùn)行參數(shù)的聯(lián)合處理、數(shù)據(jù)遠(yuǎn)程傳輸、綜合判斷實(shí)時(shí)功率因數(shù)、無(wú)功功率消耗等電能質(zhì)量進(jìn)行用電計(jì)量考核，全面提高無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)水平和電網(wǎng)智能化水平。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括用于采集電網(wǎng)信息的感知層，用于處理信息的應(yīng)用層和用于在感知層和應(yīng)用層之間進(jìn)行雙向通訊的網(wǎng)絡(luò)層;所述的感知層包括ZigBee模塊，所述的ZigBee模塊連接有無(wú)功功率補(bǔ)償裝置和電源模塊;所述的網(wǎng)絡(luò)層包括多個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)包括GPRS模塊和存儲(chǔ)模塊;所述的應(yīng)用層包括多個(gè)服務(wù)器;所述的ZigBee模塊與GPRS模塊連接，GPRS模塊與服務(wù)器連接;所述的服務(wù)器連接用戶(hù)終端;所述的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置包括用于測(cè)量三相電能數(shù)據(jù)的無(wú)線傳感器和用于無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)木чl管、電容器組。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的ZigBee模塊采用基于CC2530芯片的ZigBee模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的GPRS模塊采用內(nèi)置TCP/ IP協(xié)議的S頂10模塊。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的每個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)均設(shè)有固定的IP地址。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的無(wú)線傳感器包括用于采集電流信號(hào)的霍爾傳感器和用于采集電壓信號(hào)的電壓互感器。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于:所述的用戶(hù)終端包括個(gè)人電腦和移動(dòng)設(shè)備。
【專(zhuān)利摘要】一種基于物聯(lián)網(wǎng)和無(wú)功功率補(bǔ)償裝置的智能電網(wǎng)監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括用于采集電網(wǎng)信息的感知層，用于處理信息的應(yīng)用層和用于在感知層和應(yīng)用層之間進(jìn)行雙向通訊的網(wǎng)絡(luò)層；所述的感知層包括ZigBee模塊，所述的ZigBee模塊連接有無(wú)功功率補(bǔ)償裝置和電源模塊；所述的網(wǎng)絡(luò)層包括多個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)，每個(gè)協(xié)調(diào)器節(jié)點(diǎn)包括GPRS模塊和存儲(chǔ)模塊；所述的應(yīng)用層包括多個(gè)服務(wù)器；所述的ZigBee模塊與GPRS模塊連接，GPRS模塊與服務(wù)器連接；所述的服務(wù)器連接用戶(hù)終端；所述的無(wú)功功率補(bǔ)償裝置包括用于測(cè)量三相電能數(shù)據(jù)的無(wú)線傳感器和用于無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)木чl管、電容器組。
【IPC分類(lèi)】H02J13/00, H02J3/18
【公開(kāi)號(hào)】CN205178516
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520927023
【發(fā)明人】王亞剛
【申請(qǐng)人】王亞剛
【公開(kāi)日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年11月19日