小動力負荷智能控制系統及控制方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種小動力負荷智能控制系統及控制方法，用于對小動力負荷進行監視、管理和控制，本發明能夠有效保護配電設備，解決遠程監測及調度等問題，從而提高配電設備的安全性、可靠性和經濟性，為合理規劃配電設施設備提供數據支持，屬于電力系統技術領域。
[0002]
【背景技術】
[0003]由于城郊結合區域獨特的地理優勢和經濟作用催生了大量的小工業和家庭作坊。這些家庭作坊和小工業的存在使這一地區的配電網具備了既不同于農網，也不同于城市中心的配電網的特性。
[0004]農網供電半徑長，單個用戶的功率相對較小；城市中心配電網供電半徑相對較小，負荷相對比較集中。而城郊結合部集結著大量的小工業及家庭作坊，故決定了此區域的配電網供電半徑相對較大且單個用戶輸送功率相對較大，但總體屬于小動力負荷，且負荷波動較大的特性，同時也存在不定時的用電高峰超容問題。
[0005]由于這些用戶的電力負荷不穩定，或因市場變化后要求增加用電量和增加大量的電力設備；同時為減少費用支出及嫌辦理用電批復手續的麻煩，這些用戶往往不經電力公司允許的情況下直接增加電力設備負荷，導致用戶所在區域的配電變壓器容量不夠，為用戶提供的電力能源質量下降。同時因大量設備的使用，原有的線路設備也不能滿足用電要求，增加了配電的安全風險和隱患。大量用戶的同時使用，加上這些區域配電網一般投資少、設備功能簡單等原因，導致了這一區域故障頻發，頻繁出現斷電事故，嚴重影響其它居民的正常用電，使得供電系統的服務質量下降。有關方面的數據表明，城鄉結合部、城中村的配電網故障發生幾率已經遠遠超出了其他區域。可見加強對這一區域配電網的安全經濟運行研究，加強對這一區域配電網的監控和管理已經到了刻不容緩的態勢。
[0006]

【發明內容】

[0007]針對現有技術存在的上述不足，本發明提供一種小動力負荷智能控制系統及控制方法，本發明具有設備故障自檢報警功能，能根據用戶預期的電力負荷大小數據進行在線實時對用戶電力負荷進行監測，避免因小動力用戶的過載引起其它用戶電能質量下降。
[0008]為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案:
小動力負荷智能控制系統，包括中央處理器、GSM短信/GPRS通信模塊、電能計量模塊、計量電流互感器、驅動機構、合/分閘執行機構和指示燈；
計量電流互感器用于采集負荷電流并送電能計量模塊，電能計量模塊用于根據計量電流互感器的輸出計算用戶電能數據并輸出到中央處理器；
所述中央處理器雙向連接GSM短信/GPRS通信模塊，GSM短信/GPRS通信模塊通過無線網絡系統接后臺管理系統，GSM短信/GPRS通信模塊用于根據用戶電能數據向預先設定對象發送遠程報警提示信息，或者接受預先設定對象的遠程控制指令及參數設置；中央處理器的另外兩路輸出分別接驅動機構和指示燈，驅動機構接合/分閘執行機構，以在需要時對用戶進行斷電或送電；指示燈用于顯示用戶送電及斷電狀態，并在過載后進行相應的提示功能。
[0009]其中，所述電能計量模塊上設有通訊模塊，通訊模塊通過通訊網絡連接中央處理器。
[0010]進一步地，所述計量電流互感器將采集到的負荷電流進行量程轉換，以適應不同的電流等級，得到統一標準后再送電能計量模塊。
[0011]所述GSM短信/GPRS通信模塊通過無線網絡接云平臺，后臺管理系統再接入云平臺。
[0012]小動力負荷智能控制方法，包括如下過程，
1)由計量電流互感器實時采集負荷電流并送至電能計量模塊，電能計量模塊由此計算出用戶實際電能數據；
2)電能計量模塊將用戶實際電能數據上傳到中央處理器；
3)中央處理器將用戶實際電能數據與預先設定的用戶用電負荷限值進行比較，以判斷用戶是否用電過載；如果過載，執行后面步驟，否則重復步驟1) -3);
4)如果過載時間超過設定值，中央處理器通過驅動機構使合/分閘執行機構對用戶斷電；同時通過GSM短信/GPRS通信模塊向預先設定對象發送遠程報警或者提示信息。
[0013]所述中央處理器的一路輸出接指示燈，指示燈用于顯示用戶送電及斷電狀態，并在過載后進行相應的提示。
[0014]所述中央處理器通過GSM短信/GPRS通信模塊接受預先設定對象的遠程控制指令及參數設置。
[0015]進一步地，如果用戶因過載斷電后，一旦滿足通電條件，預先設定對象即通過GSM短信/GPRS通信模塊向中央處理器發送恢復通電的控制指令，中央處理器再通過驅動機構使合/分閘執行機構動作以對用戶通電。
[0016]對電能計量模塊實時進行狀態檢測，當檢測到電能計量模塊通信不正常時，即自動報警，提醒工作人員對相關設備進行檢查。
[0017]相比現有技術，本發明具有如下有益效果，
1、本發明能降低電力設備和線路的安全隱患，提高配電線路的安全性、可靠性和經濟性，能有效提高對用戶電力負荷的管理，提升電力公司的管理能力，提高供電質量，減少因部份小動力負荷造成的大面積(變壓器臺區)的停電影響。
[0018]2、參數可遠程設置，降低了維護人員的工作難度，提高了工作效率。
[0019]3、支持短信報警，同時撥打接收人手機，可以提高對設備監控實時性。
[0020]4、合/分閘機構本身自帶短路、過載保護等功能，可大大提高供電系統的安全性和可靠性，保證用戶的電力設備正常使用。
[0021]5、系統使用軟件保護，可進一步降低硬件設備的二次投入，當用戶的電力負荷改變時，僅通過修改軟件實現控制，降低了硬件的修改和接線等工作。
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【附圖說明】
[0023]圖1-本發明系統方框圖。
[0024]圖2_本發明系統整體流程圖。
[0025]圖3-本發明過載檢測及處理流程圖。
[0026]圖4-本發明系統示意圖。
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【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發明作進一步詳細說明。
[0029]如圖1所示，本發明小動力負荷智能控制系統，包括中央處理器、GSM短信/GPRS通信模塊、電能計量模塊、計量電流互感器、驅動機構、合/分閘執行機構和指示燈。中央處理器作為整個系統的控制中心，負責整個裝置的運行控制；GSM短信/GPRS通信模塊用于發送遠程短信報警及接受遠程控制指令；電能計量模塊用于采集用戶電能數據(同時具備數據保護功能及數據轉發功能)。
[0030]其中，計量電流互感器用于采集負荷電流并送電能計量模塊，電能計量模塊用于根據計量電流互感器的輸出計算用戶電能數據并通過通信接口輸出到中央處理器。
[0031]所述中央處理器雙向連接GSM短信/GPRS通信模塊，GSM短信/GPRS通信模塊通過無線網絡系統接后臺管理系統，GSM短信/GPRS通信模塊用于根據用戶電能數據向預先設定對象發送遠程報警提示信息，或者接受預先設定對象的遠程控制指令及參數設置。中央處理器的另外兩路輸出分別接驅動機構和指示燈，驅動機構接合/分閘執行機構，以在需要時對用戶進行斷電或送電。指示燈用于顯示用戶送電及斷電狀態，并在過載后進行相應的提示功能。
[0032]本發明中央處理器、GSM短信/GPRS通信模塊、驅動機構和通信接口構成系統的主控制器，用于接收相應的數據輸入和輸出相應信號或指令。本系統還包括UPS電源，以為整個裝置提供不間斷的工作電源。
[0033]所述電能計量模塊上設有通訊模塊，通訊模塊通過通訊網絡連接中央處理器。
[0034]所述計量電流互感器將采集到的負荷電流進行量程轉換，以適應不同的電流等級，得到統一標準后再送電能計量模塊。也就是說，本發明采用相同的電能計量模塊，如果用戶的電流負荷不同，則需要轉換為統一標準，以便于后續處理。
[0035]所述GSM短信/GPRS通信模塊通過無線網絡接云平臺，后臺管理系統再接入云平臺。通過云平臺，更便于數據的存儲和獲取，且成本低，開發難度降低。
[0036]為保證設備安全，防止非法進入并進行操作，本發明主控制器被整體安裝在箱體內并設置有相應的防撬檢測模塊(如感應器、非法打開則斷開的信號線等)，防撬檢測模塊通過外部接口連接中央處理器。當箱體被非法打開后則要進行報警，防止非授權人員打開操作。同時，與每個用戶對應的計量電流互感器、電能計量模塊和合/分閘執行機構也被整體安裝在另外的箱體內并設置有相應的打開檢測模塊，當該箱體被非法打開后同樣要進行報警，防止非授權人員打開操作。
[0037]本發明為減少成本，連片的用戶可以通過主控制器進行功能擴展，即主控制器可以控制多個用戶，最多可擴展到控制16個用戶。每個用電用戶設置有一一對應的計量電流互感器、電能計量模塊、合/分閘執行機構，它們分別按單用戶連接方式與中央處理器連接。這樣只需要一臺主控制器并安裝在某一用戶處，多個計量模塊通過RS485接口、MODBUS通信規約采集數據，合/分閘執行機構及防撬檢測模塊通過數字量DI/DO功能模塊實現，不占用主控制器本身的DI/DO。均通過通信方式實現數據交換，減少初期安裝成本。
[0038]另外，計量模塊本身帶雙通信，不影響原營售管理平臺，可有效的實現電能數據采集及計費管理。
[0039]小動力負荷智能控制方法，包括如下