一種智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，包括多個電源或負(fù)載輸入端口，還包括單片機(jī)及其電連接的用于檢測所有輸入電源的電流電壓采樣單元、用于選通任一電源或負(fù)載輸入端口的繼電器單元(KM1、KM2、KM3)和對應(yīng)各電源或負(fù)載輸入端口的繼電器開/關(guān)狀態(tài)檢測單元；所述智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還設(shè)置與所述單片機(jī)電連接的對外通訊端口。這種智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)能對配電網(wǎng)、儲能變流器、分布式電源、負(fù)荷、無功補(bǔ)償裝置、電能質(zhì)量裝置及其它智能設(shè)備進(jìn)行實(shí)時數(shù)據(jù)的采集、處理，通過以太網(wǎng)與微網(wǎng)中央控制器通訊，用于微電網(wǎng)的運(yùn)行控制和能量管理。
【專利說明】-種智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及微電網(wǎng)技術(shù)，具體涉及一種微電網(wǎng)中的智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)。

【背景技術(shù)】
[0002] 微電網(wǎng)是由分布式電源、儲能裝置、能量變換裝置、相關(guān)負(fù)荷和監(jiān)控、保護(hù)裝置匯 集而成的小型發(fā)配電系統(tǒng)，是能夠?qū)崿F(xiàn)自我控制，保護(hù)和管理的自治系統(tǒng)，在解決能源枯 竭、環(huán)保問題和電能質(zhì)量方面具有極大潛能。作為電網(wǎng)的有益補(bǔ)充和分布式發(fā)電的有效利 用形式，微電網(wǎng)在大規(guī)模利用可再生能源、改善環(huán)境質(zhì)量、提高電網(wǎng)安全可靠性和減小建設(shè) 投資風(fēng)險等方面具有重要作用，將成為未來電力系統(tǒng)的重要發(fā)展方向。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中分布式發(fā)電接入形成的微電網(wǎng)并網(wǎng)時對大電網(wǎng)的電壓、頻率和諧波會 產(chǎn)生影響，在微電網(wǎng)能量管理、控制、保護(hù)方面存在一系列問題。如何實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)信息 的采集、分析、呈現(xiàn)是微電網(wǎng)的關(guān)鍵【技術(shù)領(lǐng)域】。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0004] 本實(shí)用新型需要解決的技術(shù)問題是，如何提供一種智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，能夠?qū)崟r監(jiān) 測微電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)信息、及時控制微電網(wǎng)節(jié)點(diǎn)通斷。
[0005] 本實(shí)用新型的上述技術(shù)問題這樣解決，構(gòu)建一種智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，包括多個電源 或負(fù)載輸入端口，其特征在于，還包括單片機(jī)及其電連接的用于檢測所有輸入電源的電流 電壓采樣單元、用于選通任一電源或負(fù)載輸入端口的繼電器單元和對應(yīng)各電源或負(fù)載輸入 端口的繼電器開/關(guān)狀態(tài)檢測單元；所述智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還設(shè)置與所述單片機(jī)電連接的對 外通訊端口。
[0006] 按照本實(shí)用新型提供的智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，該智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還包括與所述單片機(jī) 電連接的人機(jī)交換單元。
[0007] 按照本實(shí)用新型提供的智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，所述人機(jī)交換單元包括顯示屏、觸摸屏 或控制按鍵。
[0008] 按照本實(shí)用新型提供的智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，每個電源或負(fù)載輸入端口設(shè)置用于速斷 保護(hù)的保護(hù)開關(guān)。
[0009] 按照本實(shí)用新型提供的智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，所述保護(hù)開關(guān)包括但不限制于是空氣隔 尚開關(guān)、保險絲等。
[0010] 按照本實(shí)用新型提供的智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，該智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還包括串接在所述單 片機(jī)與繼電器單元之間的手動開關(guān)。
[0011] 按照本實(shí)用新型提供的智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，該智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還包括與所述單片機(jī) 電連接的遠(yuǎn)程控制屏蔽/允許開關(guān)；多個智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)外部通訊連接微網(wǎng)中央控制器； 該遠(yuǎn)程控制屏蔽/允許開關(guān)可以是軟開關(guān)或硬開關(guān)。
[0012] 按照本實(shí)用新型提供的智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，所述對外通訊端口包括但不限制于是網(wǎng) 絡(luò)端口、總線端口或無線端口。
[0013] 按照本實(shí)用新型提供的智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，所述電源或負(fù)載輸入端口優(yōu)選二個或三 個。
[0014] 按照本實(shí)用新型提供的智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，所述智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)包括獨(dú)立電源模 塊；所述獨(dú)立電源模塊的電源輸入端通過一一對應(yīng)的變壓器和整流電路向本智能型微網(wǎng)網(wǎng) 關(guān)的每個電源輸入端口取電。
[0015] 本實(shí)用新型提供的智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)勢：
[0016] 1、智能網(wǎng)關(guān)在微電網(wǎng)系統(tǒng)節(jié)點(diǎn)和公共連接點(diǎn)（PCC)處作為智能開關(guān)使用，是微電 網(wǎng)控制領(lǐng)域的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)?？蓪?shí)現(xiàn)對配電網(wǎng)、儲能變流器、分布式電源、負(fù)荷、無功補(bǔ)償裝 置、電能質(zhì)量裝置及其它智能設(shè)備實(shí)時數(shù)據(jù)的采集、處理，通過以太網(wǎng)與微網(wǎng)中央控制器通 訊，用于微電網(wǎng)的運(yùn)行控制和能量管理。
[0017] 2、分布式電源并網(wǎng)時，由于大量電力電子器件的應(yīng)用，不可避免地給系統(tǒng)帶來大 量諧波，智能網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)可以監(jiān)測基波到50次諧波的信息，提供給微網(wǎng)中心控制器（MGCC)進(jìn) 行電能質(zhì)量管理；
[0018] 3、微網(wǎng)進(jìn)行調(diào)度管理時，可根據(jù)智能網(wǎng)關(guān)提供的數(shù)據(jù)，在適當(dāng)?shù)臅r刻，對網(wǎng)關(guān)的端 口進(jìn)行投切控制；
[0019] 4、在微網(wǎng)預(yù)同步時，網(wǎng)關(guān)采樣公共連接點(diǎn)（PCC)兩端電壓幅值和相位，發(fā)送給微 網(wǎng)逆變器，幫助微網(wǎng)實(shí)現(xiàn)和大電網(wǎng)的預(yù)同步。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例進(jìn)一步對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0021] 圖1是本實(shí)用新型智能微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)在微電網(wǎng)中應(yīng)用的示意圖；
[0022] 圖2是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的智能微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)中主電路接線示意圖；
[0023] 圖3是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的智能微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024] 圖4是本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例的智能微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)中的供電方式的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中的智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)應(yīng)用于微電網(wǎng)的節(jié)點(diǎn)處，具體如圖1 所示，作為智能開關(guān)使用。圖1中只畫出2個端口示意智能開關(guān)可以連接的種類，實(shí)際工程 應(yīng)用中智能網(wǎng)關(guān)3個端口可根據(jù)需要任意與配電網(wǎng)、儲能變流器、分布式電源、負(fù)荷、無功 補(bǔ)償裝置、電能質(zhì)量裝置及其它智能設(shè)備連接，也可進(jìn)行多個智能網(wǎng)關(guān)的串聯(lián)，并將采集到 的信息通過以太網(wǎng)與微網(wǎng)中央控制器進(jìn)行通訊。微網(wǎng)中央控制器根據(jù)智能網(wǎng)關(guān)提供的數(shù) 據(jù)，作出各個端口開關(guān)動作指令，通過通訊下發(fā)給網(wǎng)關(guān)進(jìn)行控制。在微網(wǎng)預(yù)同步時，網(wǎng)關(guān)采 樣PCC點(diǎn)兩端電壓幅值和相位，發(fā)送給微網(wǎng)逆變器，幫助微網(wǎng)實(shí)現(xiàn)和大電網(wǎng)的預(yù)同步，提高 微網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全性。
[0026] 本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中的智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，主電路接線如圖2所示，其主電路 三端口為對稱結(jié)構(gòu)，A端口、B端口和C端口為智能網(wǎng)關(guān)開關(guān)柜的接口，可以任意與配電網(wǎng)、 儲能變流器、分布式電源、負(fù)荷、無功補(bǔ)償裝置、電能質(zhì)量裝置及其它智能設(shè)備連接。如圖2 所示，3個端口內(nèi)部首先連接3個空氣隔離開關(guān)ΚΙ、K2、K3,用于發(fā)生過壓、過流等極限故障 的速斷保護(hù)，系統(tǒng)出現(xiàn)過壓、過流等極限故障時，K1、K2、K3自動斷開，保護(hù)系統(tǒng)，并通過單片 機(jī)控制系統(tǒng)將故障碼發(fā)送給上位機(jī)；然后連接3個交流繼電器KM1、KM2、KM3,由單片機(jī)控制 系統(tǒng)控制其通斷；在KM1、KM2、KM3的另一端，三個端口連接在一起；空氣隔離開關(guān)和交流繼 電器之間接有12個電流傳感器，用于各端口電流信息的實(shí)時采集，并在此處對三端口的電 壓進(jìn)行采樣，電壓和電流采樣單元連接到單片機(jī)控制系統(tǒng)的模數(shù)轉(zhuǎn)換（ADC)模塊，進(jìn)行數(shù) 據(jù)分析、處理和呈現(xiàn)。
[0027] 如圖2所示，電源模塊與單片機(jī)控制系統(tǒng)直接控制的交流繼電器KM1、KM2、KM3連 接，再與繼電器線包J2B、J3B、J4B連接最后串聯(lián)一個手動按鈕SB1接地，當(dāng)SB1與J2B都 閉合或SB1與J3B都閉合或SB1與J3B都閉合時，KM1/KM2/KM3才會閉合，并且可手動斷開 SB1來斷開電路，提高了系統(tǒng)的安全性。
[0028] 如圖2所示，電源模塊與交流繼電器KM1/KM2/KM3的輔助觸點(diǎn)連接，再與指示燈連 接后接地，用來顯示和檢測各端口開關(guān)狀態(tài)和系統(tǒng)故障狀態(tài)。
[0029] 本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中的智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，各部分具體結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中： 電壓和電流采樣單元連接到單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)控制系統(tǒng)完成數(shù)據(jù)的處理：捕獲各端 口電壓的相位和頻率，計算得到需要監(jiān)控的基本參數(shù)，運(yùn)用傅立葉（FFT)計算得到基波到 50次諧波的電壓有效值、電流有效值、有功功率、無功功率、視在功率、功率因數(shù)、電壓諧波 失真和電流諧波失真，用于電能質(zhì)量分析。
[0030] 如圖3所示，單片機(jī)控制系統(tǒng)與繼電器線包連接，可以直接控制圖2中繼電器線包 J2B、J3B、J4B的通斷，從而控制繼電器KM1、KM2、KM3的通斷。
[0031] 如圖3所示，單片機(jī)控制系統(tǒng)與人機(jī)交互單元連接，將處理后的數(shù)據(jù)送到觸摸屏 進(jìn)行顯示，觸摸屏可以實(shí)時顯示網(wǎng)關(guān)的工作狀態(tài)，監(jiān)測網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的故障，也可以監(jiān)視和控制 網(wǎng)關(guān)的開關(guān)狀態(tài)，具有良好的人機(jī)受互性。
[0032] 按圖3連接的作為人機(jī)交互單元的觸摸屏具有示波功能，單片機(jī)將采樣得到的電 壓、電流數(shù)據(jù)送到觸摸屏以波形方式實(shí)時顯示。用戶可以直觀地查看系統(tǒng)的狀態(tài)。
[0033] 按圖3連接的作為人機(jī)交互單元的觸摸屏具有錄波功能，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，網(wǎng) 關(guān)會將故障前后10個周波的電壓、電流采樣數(shù)據(jù)存儲，用戶可通過觸摸屏查看故障前后的 波形，用戶可根據(jù)錄波波形分析故障原因。
[0034] 按圖3連接的作為人機(jī)交互單元的觸摸屏可以選擇遠(yuǎn)程屏蔽/允許功能，屏蔽/ 允許微網(wǎng)中央控制器的控制，防止發(fā)生誤操作。當(dāng)選擇遠(yuǎn)程屏蔽時，會屏蔽微網(wǎng)中央控制 器的控制，用戶通過觀察觸摸屏顯示的電壓相位、幅值、頻率來判斷是否符合閉合條件，當(dāng) 滿足閉合條件時，操作觸摸屏的按鈕來閉合交流繼電器KM1/KM2/KM3 ;關(guān)斷也是由觸摸屏 按鈕來控制。當(dāng)選擇遠(yuǎn)程允許時，允許微網(wǎng)中央控制器的控制，觸摸屏控制失效，智能網(wǎng)關(guān) 將數(shù)據(jù)發(fā)送給微網(wǎng)中央控制器，由微網(wǎng)中央控制器來判斷是否滿足閉合條件以及控制KM1/ KM2/KM3的閉合。關(guān)斷也是由微網(wǎng)中央控制器來控制。
[0035] 如圖3所示，單片機(jī)控制系統(tǒng)具有以太網(wǎng)接口，可以快速地將數(shù)據(jù)傳送給微網(wǎng)中 央控制器，實(shí)現(xiàn)對多個網(wǎng)關(guān)的集中和遠(yuǎn)程監(jiān)控。
[0036] 如圖3所示，智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)由專門的電源模塊供電。
[0037] 本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施例中的智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其供電方式具體如圖4所示，該智 能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)從三個端口分別接線經(jīng)3個電源開關(guān)接至變壓器，經(jīng)過變壓器進(jìn)行電壓變換 后再分別接至整流模塊，從整流模塊出來之后并聯(lián)接至DC-DC開關(guān)電源模塊，得到所需要 的直流電壓。如圖4所示，智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)的電源模塊從三端口取電，只要任意一個端 口為有源端，即可為整個網(wǎng)關(guān)系統(tǒng)供電，無需外接電源，增強(qiáng)了網(wǎng)關(guān)的靈活性。
[0038] 以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例，凡依本實(shí)用新型權(quán)利要求范圍所做的均 等變化與修飾，皆應(yīng)屬本實(shí)用新型權(quán)利要求的涵蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，包括多個輸入端口，其特征在于，還包括單片機(jī)及其電連接的 用于檢測所有輸入電源的電流電壓采樣單元、用于選通任一輸入端口的繼電器單元（KM1、 KM2、KM3)和對應(yīng)各輸入端口的繼電器開/關(guān)狀態(tài)檢測單元；所述智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還設(shè)置與 所述單片機(jī)電連接的對外通訊端口；所述輸入端口是電源輸入端口或負(fù)載輸入端口。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于，該智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還包括與所 述單片機(jī)電連接的人機(jī)交換單元。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述人機(jī)交換單元包括顯示屏、 觸摸屏或控制按鍵。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于，每個輸入端口設(shè)置用于速斷保 護(hù)的保護(hù)開關(guān)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述保護(hù)開關(guān)是空氣隔離開關(guān) (K1、K2、K3)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于，該智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還包括串接 在所述單片機(jī)與繼電器單元之間的手動開關(guān)（SB1)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2所述智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于，該智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)還包括與所 述單片機(jī)電連接的遠(yuǎn)程控制屏蔽/允許開關(guān)；多個智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)外部通訊連接微網(wǎng)中央 控制器。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述對外通訊端口是網(wǎng)絡(luò)端口、 總線端口或無線端口。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述輸入端口是二個或三個。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)，其特征在于，所述智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān) 包括獨(dú)立電源模塊；所述獨(dú)立電源模塊的電源輸入端通過一一對應(yīng)的變壓器和整流電路向 本智能型微網(wǎng)網(wǎng)關(guān)的每個電源輸入端口取電。
【文檔編號】H02J13/00GK203883553SQ201420231714
【公開日】2014年10月15日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】郝新星, 孫博, 徐海波, 施永, 蘇建徽 申請人:廣東易事特電源股份有限公司