一种分散式电网友好型柔性负荷监控装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术涉及能源与节能技术领域，具体涉及一种分散式电网友好型柔性负荷监控装置。本装置通过MCU主控单元控制用能计量模块，通讯模块，温湿度测量电路，红外收发电路和输出控制电路，实现了公共楼宇用电负荷的自动化控制，达到降低能耗、减少碳排放、降低系统运行成本的目标。通过负荷的自动化调控整体降耗30%以上，增加了公共楼宇的智能化水平；通过负荷监控装置对用电负荷用电信息的实时监控并结合各类型设备负荷特性在设备故障或者异常时提高报警信息，减少设备维护人员工作量提高工作效率。

A distributed power grid friendly flexible load monitoring device

【技术实现步骤摘要】
一种分散式电网友好型柔性负荷监控装置
本技术涉及能源与节能
，具体涉及一种分散式电网友好型柔性负荷监控装置。
技术介绍
在当前能源资源短缺、气候变化明显、环境污染严重的现状下，大力发展绿色、低碳、可持续、可再生能源已成为世界各国的共识。然而，风能、太阳能等可再生能源固有的波动性、间歇性、反调峰性、低可调度性等“不友好”的特点也给电力系统的安全、经济运行带来了新的挑战，并网难已成为当今大规模可再生能源发电的最大瓶颈。国内外理论研究和实践证明，借助智能用电双向互动运行模式及支撑技术，动态整合用户侧资源是智能电网环境下提高可再生能源消纳能力的有效途径。与传统用电需求需随时被满足、近乎刚性的负荷相比，未来的智能电网将出现一类可在一定范围内调整其用电行为的负荷，通过主动改变其用电时间及用电量大小，它们将可参与电网的运行控制，该类负荷称为柔性负荷。柔性负荷的调度是缓解供需侧矛盾的有效措施,将柔性负荷有效地纳入常态化的电力系统运行调度具有重要意义。柔性负荷（FlexibleLoad，FL）包括可激励负荷和中断负荷。激励负荷出于对电价的考虑，可以将用电行为从电价较高时刻转移到电价较低时刻。可中断负荷是指那些在特定时段允许有条件停电，并给予一定补偿的特殊负荷。一般说来，这些负荷本身对供电可靠性的要求不是太高，在一定的经济补偿下，对小概率的停电事故可以容忍。传统的可中断负荷研究主要集中于系统调峰备用、阻塞管理等方面，随着新技术的研发，其概念得到了外延与扩充，如温度负荷及移动负荷等。激励负荷的调控基于激励政策，用户的响应配合情况直接影响调控的效果，往往不能准确达到调控预期目标。目前国内关于需求响应的电价及激励政策相对缺失，基于电价或激励等方式引导负荷主动参与电网互动尚不具备可行性。本申请基于上述背景，对公共楼宇负荷参与电网调峰进行了思考，通过对公共楼宇负荷进行刚性/柔性组合控制，提出了公共楼宇负荷参与电网虚拟调峰的总体思路、实现方式和运行方式，为电力需求侧管理探索新的途径。对此，需要设计一种装置能够将公共楼宇非工负荷，尤其是空调负荷纳入精细调控有序用电的范畴，建立起学期侧与电力公司数据交换的桥梁，对上实现与电力公司削峰平台实时通讯，对下能够实现负荷用能信息采集、并能对多种柔性负荷的工作模式参数进行调节。
技术实现思路
为了解决上述问题，本技术提供了一种分散式电网友好型柔性负荷监控装置，具体技术方案如下：一种分散式电网友好型柔性负荷监控装置，包括供电电源模块、MCU主控单元、数据存储器及实时时钟模块，还包括分别与所述MCU主控单元相连接的用能计量模块，通讯模块，温湿度测量电路，红外收发电路和输出控制电路；所述用能计量模块包括电压电流取样电路和计量芯片，所述电压电流取样电路的输入端采集用电设施的电压、电流数据，输出端连接所述计量芯片的输入端，计量芯片的输出端连接MCU主控单元的信号输入端；所述电压电流取样电路包括电压取样电路和电流取样电路，所述电压取样电路的电压采样采用电阻分压方式，被测量电压经电阻分压网络分压后输送至计量芯片的电压输入通道，所述电流取样电路的电流采样采用电流互感器隔离输入方式，感应出的电流信号经精密电阻转换成相应的电压信号并送至计量芯片的电流测量通道引脚；所述温湿度测量电路用于采集环境温湿度参数并将采集的参数信号发送给MCU主控单元，所述红外收发电路和输出控制电路用于接收MCU主控单元的指令对用电设施实施红外遥控以及供电回路的断送电控制。优选地，所述供电电源模块采用LH05-10D0524-1开关电源模块，可交直流电源供电，该模块提供两路电气隔离电源，一路DC5V，一路DC24V；DC5V经ASM1117-3.3稳压成DC3.3V；其中DC5V为LON智能收发模块收送数据提供电源，DC3.3V为MCU主控单元，计量芯片、铁电存储器以及相关外围芯片电路提供电源；另外还设有纽扣电池用于掉电后的时钟供电；DC24V用于驱动输出控制电路中继电器输出控制。优选地，所述MCU主控单元采用基于ARMCortex-M内核的STM32F103RCT6单片机，所述STM32F103RCT6单片机通过其SPI接口与计量芯片进行通信。优选地，所述电压取样电路包括三路相同的电压取样电路，分别用于采集A，B，C三相电路的电压；所述电流取样电路包括三路相同的电流取样电路，分别用于采集A，B，C三相电路的电流。优选地，所述电压取样电路包括电压互感器PT1、电压互感器PT2和电压互感器PT3，所述电压互感器PT1、电压互感器PT2和电压互感器PT3的输入侧分别连接A，B，C三相电路，且在输入侧还分别设有分压电阻R33、分压电阻R34和分压电阻R35，电压互感器PT1、电压互感器PT2和电压互感器PT3的输出侧分别经过抗混叠滤波器电路后与所述计量芯片的输入端相连接；所述电流取样电路包括电流互感器CT1、电流互感器CT2和电流互感器CT3，所述电流互感器CT1、电流互感器CT2和电流互感器CT3的输入侧分别用于检测A，B，C三相电路上的电流，电流互感器CT1、电流互感器CT2和电流互感器CT3的输出侧分别经过抗混叠滤波器电路后与所述计量芯片的输入端连接。优选地，所述计量芯片采用多功能高精度三相电能专用计量芯片ATT7022E，所述计量芯片ATT7022E的管脚3和管脚4分别连接电流互感器CT1的输出端，计量芯片ATT7022E的管脚13和管脚14分别连接电压互感器PT1的输出端，计量芯片ATT7022E的管脚6和管脚7分别连接电流互感器CT2的输出端，计量芯片ATT7022E的管脚16和管脚17分别连接电压互感器PT2的输出端，计量芯片ATT7022E的管脚9和管脚10分别连接电流互感器CT3的输出端，计量芯片ATT7022E的管脚19和管脚20分别连接电压互感器PT3的输出端。优选地，所述通讯模块包括Lonworks智能收发器模块电路、以太网通信电路、RS485通信电路、WIFI通信电路以及GPRS通信电路。优选地，所述Lonworks智能收发器模块电路采用FT5000双绞线智能收发器，所述以太网通信电路采用工业温度单端口以太网收发器DP83848K，所述RS485通信电路采用一体化的485收发器，所述WIFI通信电路采用基于ESP8266开发的ESP-12SWiFi模块，所述GPRS通信电路采用SIM800模块。优选地，所述温湿度测量电路包括DH11数字温湿度传感器。优选地，所述红外收发电路用于接收和发送学习到的红外指令，其红外接收采用SBX8035-F红外线接收器，红外发送时由PWM引脚产生38K调制信号，由FR_TX引脚输出相应的红外编码信息。进一步的，所述输出控制电路采用继电器输出控制，并选用60A触电切换能力的磁保持继电器。本技术的有益效果是：本装置通过MCU主控单元控制用能计量模块，通讯模块，温湿度测量电路，红外收发电路和输出控制电路，实现了公共楼宇用电负荷的自动化控制，达到降低能耗、减少碳排放、降低系统运行成本的目标。通过负荷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种分散式电网友好型柔性负荷监控装置，其特征在于：包括供电电源模块、MCU主控单元、数据存储器及实时时钟模块，还包括分别与所述MCU主控单元相连接的用能计量模块、通讯模块、温湿度测量电路、红外收发电路和输出控制电路；所述用能计量模块包括电压电流取样电路、计量芯片，所述电压电流取样电路的输入端采集用电设施的电压、电流数据，输出端连接所述计量芯片的输入端，所述计量芯片的输出端连接MCU主控单元的信号输入端；所述电压电流取样电路包括电压取样电路和电流取样电路，所述电压取样电路的电压采样电阻分压方式，被测量电压经电阻分压网络分压后输送至计量芯片的电压输入通道，所述电流取样电路的电流采样采用电流互感器隔离输入方式，感应出的电流信号经精密电阻转换成相应的电压信号并送至计量芯片；所述温湿度测量电路用于采集环境温湿度参数并将采集的参数信号发送给MCU主控单元，所述红外收发电路和输出控制电路用于接收MCU主控单元的指令对用电设施实施红外遥控以及供电回路的断送电控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种分散式电网友好型柔性负荷监控装置，其特征在于：包括供电电源模块、MCU主控单元、数据存储器及实时时钟模块，还包括分别与所述MCU主控单元相连接的用能计量模块、通讯模块、温湿度测量电路、红外收发电路和输出控制电路；所述用能计量模块包括电压电流取样电路、计量芯片，所述电压电流取样电路的输入端采集用电设施的电压、电流数据，输出端连接所述计量芯片的输入端，所述计量芯片的输出端连接MCU主控单元的信号输入端；所述电压电流取样电路包括电压取样电路和电流取样电路，所述电压取样电路的电压采样电阻分压方式，被测量电压经电阻分压网络分压后输送至计量芯片的电压输入通道，所述电流取样电路的电流采样采用电流互感器隔离输入方式，感应出的电流信号经精密电阻转换成相应的电压信号并送至计量芯片；所述温湿度测量电路用于采集环境温湿度参数并将采集的参数信号发送给MCU主控单元，所述红外收发电路和输出控制电路用于接收MCU主控单元的指令对用电设施实施红外遥控以及供电回路的断送电控制。


2.根据权利要求1所述的一种分散式电网友好型柔性负荷监控装置，其特征在于：所述供电电源模块采用LH05-10D0524-1开关电源模块。


3.根据权利要求1所述的一种分散式电网友好型柔性负荷监控装置，其特征在于：所述MCU主控单元采用基于ARMCortex-M内核的STM32F103RCT6单片机。


4.根据权利要求1所述的一种分散式电网友好型柔性负荷监控装置，其特征在于：所述电压取样电路包括三路相同的电压取样电路，分别用于采集A，B，C三相电路的电压；所述电流取样电路包括三路相同的电流取样电路，分别用于采集A，B，C三相电路的电流。


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【专利技术属性】
技术研发人员：韩帅，郭小璇，秦丽娟，杨艺云，吴宛潞，林溪桥，孙乐平，肖静，张旻钰，杨春燕，吴宁，冯玉斌，
申请(专利权)人：广西电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：新型
国别省市：广西;45