基于物联网和无功功率补偿装置的智能电网监控系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电网监控及无功功率补偿技术领域，具体是一种基于物联网和无功功率补偿装置的智能电网监控系统。
【背景技术】
[0002]电能是我国的主要二次能源，随着国民经济的不断发展，节点降耗，安全生产，降低成本是企业追逐的目标。在电力系统中，由于大量非线性负荷的使用使得电网的功率因数下降，严重影响电网的供电质量和电能损耗的增加。无功补偿对国家和社会的效益显而易见，国家电力行业采取鼓励补偿的政策，按用电单位的功率因数制定不同电价标准。因此，如何对配电网进行无功功率补偿，提高电网的功率因数，已成为电力系统自动化领域所面临的一个重大课题。
[0003]目前，大部分低压无功补偿装置没有远程数据传输功能，因而不能远程监控电网的运行状态。另外，重要数据远程监控必须使用人力，不但效率低下，容易出错，而且浪费大量人力物力。准确地测得电网实时参数以及合理配置无功补偿装置，包括何时投切电容器，投切电容器个数，是无功补偿装置对电网实施精确补偿的基础。
[0004]随着物联网技术的出现，以其独特的优势能在多种场合满足智能化电网发、输、变、配、用等重要环节上信息获取的实时性、准确性、全面性的需求。物联网技术可全方位提高智能电网各环节信息感知的深度和广度，有助于提升电网系统的分析、预警、调度指挥、电网自愈能力。物联网作为推动智能电网发展的信息感知和“物物互联”重要技术手段，已经在电力设备状态监测、智能巡检、用电信息采集、智能用电等方面得到一定范围的应用。
[0005]无功功率补偿装置这一对象，在工业级用电质量，电网功率因数，用电降损安全等方面，都承担着重要的任务。运用物联网技术，从感知采集电网运行信息，通过网络传输给应用层进行数据实时监控、自动补偿、预警判断、计量考核等功能。这些技术与应用对实现基于无功功率补偿器的智能电网有着重要的意义。
【发明内容】
[0006]为了解决上述现有技术存在的缺陷，本实用新型提供了一种基于物联网和无功功率补偿装置的智能电网监控系统，将面向无功功率补偿装置的物联网分为感知层、网络层和应用层三层网络体系架构，能够满足不同的应用需求。
[0007]本实用新型采用的技术方案:一种基于物联网和无功功率补偿装置的智能电网监控系统，该系统包括用于采集电网信息的感知层，用于处理信息的应用层和用于在感知层和应用层之间进行双向通讯的网络层;所述的感知层包括ZigBee模块，所述的ZigBee模块连接有无功功率补偿装置和电源模块;所述的网络层包括多个协调器节点，每个协调器节点包括GPRS模块和存储模块;所述的应用层包括多个服务器;所述的ZigBee模块与GPRS模块连接，GPRS模块与服务器连接;所述的服务器连接用户终端;所述的无功功率补偿装置包括用于测量三相电能数据的无线传感器和用于无功功率补偿的晶闸管、电容器组。
[0008]优选的，所述的ZigBee模块采用基于CC2530芯片的ZigBee模块。
[0009]优选的，所述的GPRS模块采用内置TCP/IP协议的SB1100模块。
[0010]优选的，所述的每个协调器节点均设有固定的IP地址。
[0011]优选的，所述的无线传感器包括用于采集电流信号的霍尔传感器和用于采集电压信号的电压互感器。
[0012]优选的，所述的用户终端包括个人电脑和移动设备。
[0013]本实用新型的有益效果:本实用新型利用物联网技术，可实时了解无功功率补偿装置的运行情况和电网技术指标与参数，从而提高电网状态监测水平。此外，还可以提高对功率补偿器设备的感知能力，很好的结合信息通信网络，实现对补偿装置及电网整体运行参数的联合处理、数据远程传输、综合判断实时功率因数、无功功率消耗等电能质量进行用电计量考核，全面提高无功功率补偿的技术水平和电网智能化水平。
【附图说明】
[0014]图1是本实用新型的原理框图；
[0015]图2是本实用新型的物联网功能框架图。
【具体实施方式】
[0016]如图1所示，一种基于物联网和无功功率补偿装置的智能电网监控系统，该系统包括用于采集电网信息的感知层，用于处理信息的应用层和用于在感知层和应用层之间进行双向通讯的网络层;所述的感知层包括ZigBee模块，所述的ZigBee模块连接有无功功率补偿装置和电源模块;所述的网络层包括多个协调器节点，每个协调器节点包括GPRS模块和存储模块;所述的应用层包括多个服务器;所述的ZigBee模块与GPRS模块连接，GPRS模块与服务器连接;所述的服务器连接用户终端;所述的无功功率补偿装置包括用于测量三相电能数据的无线传感器和用于无功功率补偿的晶闸管、电容器组。
[0017]本实施例中，所述的ZigBee模块采用基于CC2530芯片的ZigBee模块，该模块功耗极小，同时拥有极高的接收灵敏度和抗干扰能力。
[0018]所述的GPRS模块采用内置TCP/IP协议的S頂100模块，通过AT指令控制S頂100接入GPRS0
[0019]所述的每个协调器节点均设有固定的IP地址，根据IP地址实现精确的定位，保证数据传输不会出错。
[0020]所述的无线传感器包括用于采集电流信号的霍尔传感器和用于采集电压信号的电压互感器，这两种传感器是利用电磁感应采集电流电压信号，解决了常规的采样模块安装不方便、需要断开线路穿线，二次引线到控制器的麻烦。
[0021]所述的用户终端包括个人电脑(企业级终端)和移动设备(用户级终端)，运用Niagara AX Supervis1n作为终端人机交互平台的软件，它是一种通用的且具有丰富功能的系统集成式平台，根据企业级和用户级终端，在Niagara集成式软件平台进行不同的可视化和图像化配置，设计面向无功功率补偿装置的智能电网系统。
[0022]用户可以通过用户终端控制的参数对象如下:回路数；电压高限值；电压低限值；延时时间；功率因数上、下限值;软件闭锁功能;输出回路设置功能;工作模式;十路电容值；显示修正值;每路均可设置其补偿方式及控制参数。应用层以功率因数控制为基础，无功功率控制避免投切振荡，电网电压上限值和负载电流下限值作为控制电容器组投切的约束条件，用晶闸管投切电容器进行无功功率自动补偿，实现电容器组的智能综合控制。
[0023]工作时，无线传感器安装于三相线路旁侧，采集电网运行时的参数:电流电压、有功功率、无功功率和功率因数。ZigBee模块建立无线自组网络，收集传感器采集的参数数据和其他调节器节点进行通信。ZigBee自组网将数据打包整理后发送给你协调器节点，由GPRS网关对协调器节点的IP地址进行动态分配，通信时由协调器节点发出请求，GPRS应答来建立两者之间的通信。当应用层发出无功功率补偿控制指令，sm10接收该数据，通过串口传送给ZigBee模块。ZigBee模块驱动无功功率补偿装置，形成网络层对感知层和应用层的双向通信。
[0024]本实用新型利用物联网技术，可实时了解无功功率补偿装置的运行情况和电网技术指标与参数，从而提高电网状态监测水平。此外，还可以提高对功率补偿器设备的感知能力，很好的结合信息通信网络，实现对补偿装置及电网整体运行参数的联合处理、数据远程传输、综合判断实时功率因数、无功功率消耗等电能质量进行用电计量考核，全面提高无功功率补偿的技术水平和电网智能化水平。
【主权项】
1.一种基于物联网和无功功率补偿装置的智能电网监控系统，其特征在于:该系统包括用于采集电网信息的感知层，用于处理信息的应用层和用于在感知层和应用层之间进行双向通讯的网络层;所述的感知层包括ZigBee模块，所述的ZigBee模块连接有无功功率补偿装置和电源模块;所述的网络层包括多个协调器节点，每个协调器节点包括GPRS模块和存储模块;所述的应用层包括多个服务器;所述的ZigBee模块与GPRS模块连接，GPRS模块与服务器连接;所述的服务器连接用户终端;所述的无功功率补偿装置包括用于测量三相电能数据的无线传感器和用于无功功率补偿的晶闸管、电容器组。2.根据权利要求1所述的基于物联网和无功功率补偿装置的智能电网监控系统，其特征在于:所述的ZigBee模块采用基于CC2530芯片的ZigBee模块。3.根据权利要求1所述的基于物联网和无功功率补偿装置的智能电网监控系统，其特征在于:所述的GPRS模块采用内置TCP/ IP协议的S頂10模块。4.根据权利要求1所述的基于物联网和无功功率补偿装置的智能电网监控系统，其特征在于:所述的每个协调器节点均设有固定的IP地址。5.根据权利要求1所述的基于物联网和无功功率补偿装置的智能电网监控系统，其特征在于:所述的无线传感器包括用于采集电流信号的霍尔传感器和用于采集电压信号的电压互感器。6.根据权利要求1所述的基于物联网和无功功率补偿装置的智能电网监控系统，其特征在于:所述的用户终端包括个人电脑和移动设备。
【专利摘要】一种基于物联网和无功功率补偿装置的智能电网监控系统，该系统包括用于采集电网信息的感知层，用于处理信息的应用层和用于在感知层和应用层之间进行双向通讯的网络层；所述的感知层包括ZigBee模块，所述的ZigBee模块连接有无功功率补偿装置和电源模块；所述的网络层包括多个协调器节点，每个协调器节点包括GPRS模块和存储模块；所述的应用层包括多个服务器；所述的ZigBee模块与GPRS模块连接，GPRS模块与服务器连接；所述的服务器连接用户终端；所述的无功功率补偿装置包括用于测量三相电能数据的无线传感器和用于无功功率补偿的晶闸管、电容器组。
【IPC分类】H02J13/00, H02J3/18
【公开号】CN205178516
【申请号】CN201520927023
【发明人】王亚刚
【申请人】王亚刚
【公开日】2016年4月20日
【申请日】2015年11月19日