一种智能配电柜和低压配电系统的制作方法

1.本发明涉及智能电网技术领域，具体涉及一种智能配电柜和低压配电系统。


背景技术：

2.在0.4kv电压等级的低压配电网中，开关柜/配电柜是开关设备的主要工作形态之一，它是以开关为主的成套电路，主要通过断路器、接触器、热继电器、熔断器、控制继电器、主令开关、互感器、各类仪表等组合成低压开关柜来实现配电、控制、监视等功能。传统的开关柜配有数十个或更多的仪表等盘装元器件，给生产、运输、维修带来极大不便，并且以人工直接操作为主，无法实现计算机智能管理，对于较为复杂的控制逻辑实现起来比较困难。
3.目前，在低压配电系统中大多采用定期巡检或故障用户主动反映的方式对运行中的设备进行集中监视和维护。这不仅造成工作效率低下，而且给生产生活也造成了极大的安全隐患。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的上述技术问题，本发明提供一种智能配电柜和低压配电系统，对各个抽屉单元的供电情况进行实时监测。
5.本发明公开了一种智能配电柜，包括进线柜和出线柜，所述进线柜内设置有第一断路器，出线柜内有多个间隔设置的抽屉单元；所述抽屉单元包括第一接插件和第四断路器；所述第一接插件的接插组件包括多个相线连接件，所述相线连接件两端分别设置有取电端和连接端，所述相线连接件上设置有以下任一检测件或它们的组合：温度传感器、电流互感器和电压检测电路；所述第一断路器的输出端与所述取电端连接，所述连接端通过第四断路器与所述出线接插件连接。通过第一接插件实时检测抽屉单元的电能数据，实时掌握设备状态数据，减轻巡检人员的劳动强度，提高低压供电系统的安全性。
6.所述相线连接件内设置有连接铜排，电流互感器设置在所述连接铜排上，温度传感器安装在连接铜排一侧；所述接插组件一侧设置有控制组件；所述控制组件包括主控制器，所述主控制器与所述检测件连接。第一接插件还包括检测控制器、隔离芯片和隔离辅助电源，电流互感器通过信号处理电路与检测控制器连接，所述检测控制器通过隔离芯片与主控制器连接；温度传感器与检测控制器连接；所述隔离辅助电源与所述检测控制器连接。第一接插件还包括与主控制器连接的电源管理模块、通讯模块和开关量模块；所述通讯模块设置有通讯连接端子，所述开关量模块设置有开关量连接端子；连接铜排一侧设置有电源连接件，所述电源连接件与所述电源管理模块连接。所述取电端设置有取电件，所述取电件包括取电件外壳和取电夹，所述取电件外壳安装在相线连接件的连接铜排外侧，所述取电件外壳一端设置有固定框，所述取电夹设置在所述固定框内，所述取电夹的根部与连接铜排电连接。实现第一接插件的模块化、安全性能和电源供应。
7.所述进线柜还设置有接线排、第二电流互感器和控制主机，所述接线排与第二电流互感器连接，所述第二电流互感器与第一断路器的输入端连接；所述控制主机与第二电
流互感器连接，并且与所述第一接插件的通讯模块连接。智能配电柜的上侧设置有相隔离的接线通道和弱电通道，所述接线排设置在所述接线通道内，所述通讯模块与控制主机的连接线等弱电布置在所述弱电通道内；所述出线柜在抽屉单元的后侧设置有出线安装空间。补偿柜内设置有第二断路器、无功补偿装置和电容；所述第一断路器的输出端与第二断路器的一端连接，第二断路器的另一端分别与无功补偿装置和电容连接；所述进线柜内还设置有浪涌保护器、变压器、电涌后备保护器、以及发电车接口。控制主机与所述第一断路器、第二断路器和第四断路器的控制端、以及多个抽屉单元的第一接插件的通讯模块连接；所述智能配电柜内还设置有与所述控制主机连接的测温主机、水位传感器、水浸传感器、烟感探测器和温湿度采集器。实现对供电、用电等各个用电参数的检测，以及环境状态的检测。
8.其中，控制主机为现有技术，可以采用普通的台式电脑或一体化电脑，但不限于此。
9.本发明还提供一种采用上述智能配电柜的低压配电系统。
10.与现有技术相比，本发明的有益效果为：通过第一接插件实时检测抽屉单元的电能数据，实时掌握设备状态数据，减轻巡检人员的劳动强度，提高低压供电系统的安全性。
附图说明
11.图1是第一接插件的结构示意图；
12.图2是第一接插件的剖示图；
13.图3是接插组件的结构示意图；
14.图4是第一接插件的逻辑框图；
15.图5是智能配电柜的结构示意图；
16.图6是出线柜的侧面剖示图；
17.图7是抽屉单元的结构示意图；
18.图8是智能配电柜的电路示意图；
19.图9是智能配电柜的监测逻辑图。
20.图中标记：1第一接插件，2控制组件，21控制壳体，22通讯模块，23开关量模块，24电源管理模块，25电源连接件，26主控制器，27主电路板，211相线检测模块，212检测控制器，213第一电流互感器，214温度传感器，215信号处理电路，216隔离辅助电源，219隔离芯片；221电压检测电路，231通讯连接端子，232开关量连接端子，233隔离板，
21.3接插组件，31接插壳体，33散热孔，32相线连接件，321连接端，322取电件/取电端，323取电件外壳，324连接铜排，325取电夹，326弹片，327固定框，328隔离凸台；
22.4进线柜，41第一断路器，42控制主机，43显示屏，44接线通道，45接线排，46弱电通道，47第二电流互感器，48隔板，
23.5补偿柜，51第二断路器，52第三电流互感器，53无功补偿装置，54第一电容器组，55第二电容器组，
24.6出线柜，61出线安装空间，62抽屉单元，63第四断路器，64出线接插件。
具体实施方式
25.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.下面结合附图对本发明做进一步的详细描述：
27.一种智能配电柜，如图5-8所示，包括间隔设置的进线柜4、补偿柜5和出线柜6，这些柜体之间设置有隔板48。进线柜5用于与母线连接，主要设置有第一断路器41作为供电的总开关、设置有第二电流互感器47，对供电电流进行检测。补偿柜5主要设置有第二断路器51、第三电流互感器52、无功补偿装置53和多个电容，用于无功补偿。出线柜6主要设置有多个抽屉单元62，用于为各个用电单元提供出线，抽屉单元62主要设置有第一接插件1、第四断路器63和出线接插件64。
28.如图1-4，第一接插件1包括控制组件2和接插组件3，接插组件3包括多个相线连接件32，相线连接件32两端分别设置有取电端322和连接端321，相线连接件32上设置有以下任一检测件或它们的组合：温度传感器214、电流互感器213和电压检测电路221；温度传感器214和电流互感器213构成相线检测模块211。第一断路器41的输出端与取电端322连接，连接端321通过第四断路器63与出线接插件64连接。
29.通过第一接插件实时检测抽屉单元的电能数据，实时掌握设备状态数据，减轻巡检人员的劳动强度，提高低压供电系统的安全性。
30.具体的，如图3，相线连接件32内设置有连接铜排324，电流互感器213设置在连接铜排324上，温度传感器214安装在连接铜排324一侧。电压检测电路221与所述相线连接件连接，用于检测供电压。图4还示出了控制组件2，控制组件2具有控制壳体21，控制壳体21内的主控制器26与相线检测模块211和电压检测电路221连接。
31.其中，相线检测模块211还包括检测控制器212、隔离芯片219和隔离辅助电源216，电流互感器213通过信号处理电路215与检测控制器212连接，检测控制器212通过隔离芯片219与主控制器26连接；温度传感器214与检测控制器212连接。隔离辅助电源216与检测控制器212连接，用于供电。
32.控制组件2还包括与主控制器26连接的电源管理模块24、通讯模块22和开关量模块23；通讯模块22设置有通讯连接端子231，开关量模块23设置有开关量连接端子232；连接铜排324一侧设置有电源连接件25，电源连接件25与电源管理模块24连接，用于引出电源。其中，通讯模块22可包括rs485模块或无线模块，用于与上位机连接。具体的，主控制器26和检测控制器212设置在控制组件2内的主电路板27上。
33.图1-3示出了智能接插件的结构。取电端设置有取电件322，取电件322包括取电件外壳323和取电夹325，取电件外壳323安装在连接铜排324外侧，取电件外壳323一端设置有固定框327，取电夹325设置在固定框327内，取电夹325的根部与连接铜排324电连接。固定框327内设置有与取电夹325相配合的弹片326。
34.在具体的实施例中，接插组件3/接插壳体31的散热孔33靠近取电夹325的根部。图1中示出了三个相互隔离的相线连接件32，用于连接三相电，但不限于此。相邻连接端之间设置有隔离板233，取电件外壳323一端设置有取电夹325的隔离凸台328。控制组件的上端
面还可以设置有数显表。
35.在一个具体的应用中，本发明的智能接插件的取电端与主电路连接、连接端与抽屉柜单元连接，用于为抽屉框供电，同时完成三相电电能参数的检测：电流、电压、接点温度、功率因数、有功、无功、视在功率等；通过主控制器26对相关数据进行采集、计算和分析；通过无线或rs485的方式与上位机/客户端通讯，实现实时监测和预警功能。其中，智能接插件的主要技术参数参见表1。
36.表1
[0037][0038][0039]
进线柜4还设置有接线排45和控制主机42，接线排45与第二电流互感器47连接，第二电流互感器47与第一断路器41的输入端连接；控制主机42分别与第二电流互感器47、以及第一接插件1的通讯模块22连接。控制主机42在进线柜的前端可设置有触摸显示屏43。智能配电柜的上侧设置有相隔离的接线通道44和弱电通道46，接线排45设置在接线通道44内；通讯模块与控制主机42的连接线等弱电线布置在所述弱电通道内。进线柜4内还可设置有浪涌保护器、变压器、电涌后备保护器、以及发电车接口。
[0040]
如图6，出线柜6在抽屉单元62的后侧设置有出线安装空间61，提高供电单元的接线便利性。其中，智能配电柜的上侧可以设置有封板，用于封闭出线械，所述封板上侧可以设置有通风窗、空气过滤器和风机，用于智能配电柜内空气循环。
[0041]
第一断路器41的输出端与在补偿柜5内第二断路器51的一端连接，第二断路器51的另一端分别与无功补偿装置53和电容连接。其中，补偿柜5内设置有第一电容器组54和第二电容器组55，第一电容器组54中3个电容相串联的电容，第二电容器55中包含3个相并联的电容。
[0042]
图9示出了本发明的智能配电柜的监测逻辑。控制主机26与第一断路器41、第二断路器51和第四断路器63的控制端或辅助触点连接、以及与多个抽屉单元62的第一接插件1的通讯模块22连接。智能配电柜内还可设置有与控制主机26连接的测温主机、水位传感器、水浸传感器、烟感探测器和温湿度采集器，用于实时掌握设备环境状态。
[0043]
本发明还提供一种应用上述智能配电柜的低压配电系统。
[0044]
在一个具体实施例中，本发明一方面可实现配电网络的智能管理：实时采集各项、
节点电能数据，云端存储分析，精准掌握用电状况；实时掌握设备状态数据，云端存储分析，精准掌握设备变化趋势；实时掌握设备环境状态，远程指导辅助设备启动保证设备环境；综合分析客户采集信息，提供周期诊断报告，指导优化改进措施。另一方面提高设备可靠性：智能配电柜的管理平台，保证信息安全和服务稳定性，有利数据融合；对各项设备运行关键指标设置变量阀值，预警管理确保高可靠性；具备远程和本地遥控功能，大大提升操作安全性和管理效率；远程、本地数据双发、双系统运行，应用分级保证管理可靠性。再一方面，通过磁传导多功能采集插件，实现配电系统的模块化；现场设备、元件状态数据集成数控触摸屏，提升人机交互功能；二次接线大大简化，提升生产效率，改善现场标准化作业；数据判断替代经验判断，远程研判代替现场管理，革新管理模式。
[0045]
只需在进线柜4的显示屏43上进行简单的操作即可掌握各回路单元的实时工作状态、电气量、环境量及实现对各回路开关的合分闸操作；实时对开关的运行状态、保护动作等开关量进行监视，实时显示和自动报警，并对各柜内开关的状态、事故跳闸、过流、速断、温度等动作进行实时监测；同时还可以通过远程进行遥控，实现配电柜一体化监控、大数据分析和主动运维。
[0046]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种智能配电柜，其特征在于，包括进线柜和出线柜，所述进线柜内设置有第一断路器，所述出线柜内有多个间隔设置的抽屉单元；所述抽屉单元包括第一接插件和第四断路器；所述第一接插件的接插组件包括两个或多个相线连接件，所述相线连接件两端分别设置有取电端和连接端，相线连接件上设置有以下任一检测件或它们的组合：温度传感器、电流互感器和电压检测电路；所述第一断路器的输出端与所述取电端连接，所述连接端通过第四断路器与所述出线接插件连接。2.根据权利要求1所述的智能配电柜，其特征在于，所述相线连接件内设置有连接铜排，电流互感器设置在所述连接铜排上，温度传感器安装在连接铜排一侧；所述接插组件一侧设置有控制组件；所述控制组件包括主控制器，所述主控制器与所述检测件连接。3.根据权利要求2所述的智能配电柜，其特征在于，所述第一接插件还包括检测控制器、隔离芯片和隔离辅助电源，电流互感器通过信号处理电路与检测控制器连接，所述检测控制器通过隔离芯片与主控制器连接；温度传感器与检测控制器连接；所述隔离辅助电源与所述检测控制器连接。4.根据权利要求3所述的智能配电柜，其特征在于，所述第一接插件还包括与主控制器连接的电源管理模块、通讯模块和开关量模块；所述通讯模块设置有通讯连接端子，所述开关量模块设置有开关量连接端子；连接铜排一侧设置有电源连接件，所述电源连接件与所述电源管理模块连接。5.根据权利要求1所述的智能配电柜，其特征在于，所述取电端设置有取电件，所述取电件包括取电件外壳和取电夹，所述取电件外壳安装在相线连接件的连接铜排外侧，所述取电件外壳一端设置有固定框，所述取电夹设置在所述固定框内，所述取电夹的根部与连接铜排电连接。6.根据权利要求1所述的智能配电柜，其特征在于，所述进线柜还设置有接线排、第二电流互感器和控制主机，所述接线排与第二电流互感器连接，所述第二电流互感器与第一断路器的输入端连接；所述控制主机与第二电流互感器连接，并且与所述第一接插件的通讯模块连接。7.根据权利要求6所述的智能配电柜，其特征在于，智能配电柜的上侧设置有相隔离的接线通道和弱电通道，所述接线排设置在所述接线通道内；所述通讯模块与控制主机的连接线布置在所述弱电通道内；所述出线柜在抽屉单元的后侧设置有出线安装空间。8.根据权利要求6所述的智能配电柜，其特征在于，还包括补偿柜，所述补偿柜内设置有第二断路器、无功补偿装置和电容；所述第一断路器的输出端与第二断路器的一端连接，第二断路器的另一端分别与无功补偿装置和电容连接；所述进线柜内还设置有浪涌保护器、变压器、电涌后备保护器、以及发电车接口。
9.根据权利要求8所述的智能配电柜，其特征在于，所述控制主机与所述第一断路器、第二断路器和第四断路器的控制端、以及多个抽屉单元的第一接插件的通讯模块连接；所述智能配电柜内还设置有与所述控制主机连接的测温主机、水位传感器、水浸传感器、烟感探测器和温湿度采集器。10.一种配电系统，其特征在于，采用如权利要求1-9任一项所述的智能配电柜。

技术总结
本发明公开了一种智能配电柜和低压配电系统，属于智能电网技术领域，智能配电柜包括进线柜和出线柜，所述进线柜内设置有第一断路器，出线柜内有多个间隔设置的抽屉单元；所述抽屉单元包括第一接插件和第四断路器；所述第一接插件的接插组件包括多个相线连接件，所述相线连接件两端分别设置有取电端和连接端，所述相线连接件上设置有以下任一检测件或它们的组合：温度传感器、电流互感器和电压检测电路；所述第一断路器的输出端与所述取电端连接，所述连接端通过第四断路器与所述出线接插件连接。通过第一接插件实时检测抽屉单元的电能数据，实时掌握设备状态数据，减轻巡检人员的劳动强度，提高低压供电系统的安全性。提高低压供电系统的安全性。提高低压供电系统的安全性。


技术研发人员：姚敏 袁均祥 包伟峰 黄国良 王冬林 范云涛 钱斌 范炜杰
受保护的技术使用者：国网浙江省电力有限公司嘉兴供电公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/9/14