一种基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱论文和设计-范强

全文摘要

本实用新型公开了一种基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱，它包括进线开关，进线开关与出线开关之间设置有进线电流互感器，进线电流互感器的输出端与无功补偿控制器进线电流输入端连接，无功补偿控制器进线电压输入端和无功补偿单元的电压端分别接在进线开关与出线开关之间；出线电流互感器与无功补偿控制器的出线电流输入端连接；无功补偿控制器的出线电压输入端接在出线开关输出端上；无功补偿单元与无功补偿控制器连接；无功补偿控制器与基于内置e‑SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元连接；解决了采用4G或GPRS无线公网网络传输数据的通信方式，存在无线公网网络传输数据的通信可靠性、稳定性较差等问题。

主设计要求

1.一种基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱，它包括进线端，进线端与进线开关输入端连接，进线开关输出端和出线开关输入端与母线连接；其特征在于：进线开关与出线开关之间设置有进线电流互感器，进线电流互感器的输出端与无功补偿控制器进线电流输入端连接，无功补偿控制器进线电压输入端和无功补偿单元的电压端分别接在进线开关与出线开关之间；出线开关输出端与出线端子之间设置有出线电流互感器，出线电流互感器与无功补偿控制器的出线电流输入端连接；无功补偿控制器的出线电压输入端接在出线开关输出端上；无功补偿单元与无功补偿控制器连接；无功补偿控制器与基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元连接。

设计方案

2.根据权利要求1所述的一种基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱，其特征在于：基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元包括：通信装置核心微控制器，所述通信装置核心微控制器分别与用户操作面板、存储单元和数据采集模块导线连接；所述通信装置核心微控制器与内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块导线连接。

3.根据权利要求2所述的一种基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱，其特征在于：通信装置核心微控制器与GPS无线模块导线连接。

4.根据权利要求2所述的一种基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱，其特征在于：它还包括主供电电源模块和备用电源模块，所述主供电电源模块和备用电源模块分别与通信装置电源检测和切换模块导线连接；通信装置电源检测和切换模块与通信装置核心微控制器导线连接。

5.根据权利要求2所述的一种基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱，其特征在于：数据采集模块与外部通信接口模块导线连接。

6.根据权利要求2所述的一种基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱，其特征在于：GPS无线模块配置有硬件对时接口。

7.根据权利要求2所述的一种基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱，其特征在于：内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块与智能低压综合配电箱管理系统主站无线连接。

设计说明书

技术领域

本实用新型属于智能电网通信技术，尤其涉及一种基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱。

背景技术

近年来，经济的快速发展对我国电力工业的发展提出了更高的要求，提供更多的电能，具备更高的供电可靠性，更小的线路损耗，更长的使用寿命，更少的维护工作等等。针对上述要求，国家对电网进行“城网农网改造”，进一步优化电网结构，减少线损，在变配电所实行配网综合自动化，提高可靠性，进而达到无人值守，就需要对低压综合配电箱运行状态进行监控，因此传统的开关柜与现代通信技术相结合的智能低压综合配电箱应运而生，它一方面满足传统开关柜的基本功能要求，另一方面将通信技术引进柜内，实现实时运行数据的采集和传输，以满足配电网综合自动化的需要。

目前这种智能低压综合配电箱，大多采用4G或GPRS无线公网网络传输数据的通信方式，存在移动型实体SIM卡被盗、监管效率低、产品体积大、无线公网网络传输数据的通信可靠性、稳定性较差等问题。而且由于智能低压综合配电箱多布置于电网薄弱区域或者偏远地区，运行环境条件差，无法采用4G或GPRS无线公网网络传输数据的通信方式，存在需要人力进行巡查巡检，耗费大量人力物力且不能保证检查到位，也不能对设备的工况进行实时监测等问题。

实用新型内容：

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱，以解决现有技术的智能低压综合配电箱存在的移动型实体SIM卡被盗、监管效率低、产品体积大、无线公网网络传输数据的通信可靠性、稳定性较差等问题；由于智能低压综合配电箱多布置于电网薄弱区域或者偏远地区，运行环境条件差，无法采用4G或GPRS无线公网网络传输数据的通信方式，存在需要人力进行巡查巡检，耗费大量人力物力且不能保证检查到位，也不能对设备的工况进行实时监测等问题

本实用新型的技术方案：

一种基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱，它包括进线端，进线端与进线开关输入端连接，进线开关输出端和出线开关输入端与母线连接；进线开关与出线开关之间设置有进线电流互感器，进线电流互感器的输出端与无功补偿控制器进线电流输入端连接，无功补偿控制器进线电压输入端和无功补偿单元的电压端分别接在进线开关与出线开关之间；出线开关输出端与出线端子之间设置有出线电流互感器，出线电流互感器与无功补偿控制器的出线电流输入端连接；无功补偿控制器的出线电压输入端接在出线开关输出端上；无功补偿单元与无功补偿控制器连接；无功补偿控制器与基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元连接。

基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元包括：通信装置核心微控制器，所述通信装置核心微控制器分别与用户操作面板、存储单元和数据采集模块导线连接；所述通信装置核心微控制器与内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块导线连接。

通信装置核心微控制器与GPS无线模块导线连接。

它还包括主供电电源模块和备用电源模块，所述主供电电源模块和备用电源模块分别与通信装置电源检测和切换模块导线连接；通信装置电源检测和切换模块与通信装置核心微控制器导线连接。

数据采集模块与外部通信接口模块导线连接。

GPS无线模块配置有硬件对时接口。

内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块与智能低压综合配电箱管理系统主站无线连接。

本实用新型有益效果：

本实用新型利用基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的稳定性强、抗干扰性强、体积小、能耗低、定位精准、可实时监测、e-SIM卡物联网芯片内嵌式一体化设计等优势特点，以解决采用4G或GPRS无线公网网络传输数据的通信方式，存在无线公网网络传输数据的通信可靠性、稳定性较差等问题。而且在农网或者一些电网薄弱区域，可以通过基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱的物联网芯片无线通信模块，组建专用于管理智能低压综合配电箱的灵活性强、高稳定性、高可靠性的物联网专用通信网，确保能够利用物联网专网实现智能低压综合配电箱实时数据的采集和监测。

附图说明：

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元结构示意图。

具体实施方式：

一种基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱，它包括进线端子、进线开关、进线电流互感器、母线、出线开关、出线电流互感器、出线端子、无功补偿单元、无功补偿控制器、进线电压端子、出线电压端子、基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元。

配电变压器与进线端子连接，作为智能低压综合配电箱的进线电源。

进线开关与进线端子相连，进线开关分合用于实现进线电源的控制；

进线电流互感器与进线开关相连，用于将电源侧进线电流I1引入无功补偿控制器；

进线电压端子与母线相连，用于将电源侧进线电压V1引入无功补偿控制器；

出线开关与母线相连，出线开关分合用于实现出线的控制；本实用新型中出线部分只选用一条出线作为示意，出线数量可以根据需求进行配置。

出线电流互感器与出线开关相连，用于将负荷侧出线电流I2引入无功补偿控制器；

出线电压端子与出线电流互感器、出线端子，用于将负荷侧出线电压V2引入无功补偿控制器；

出线端子与负荷相连，用于给负荷供电。

无功补偿单元与母线及其出线相连，用于实现在无功补偿单元的额定容量范围内，控制无功补偿单元进行自动投切，使被补偿后的功率因数满足电网运行标准要求。

无功补偿控制器与无功补偿单元相连，用于根据采集的进线电流I1、进线电压V1、出线电流I2、出线电压V2以及计算得到的有功功率、无功功率、零线电流、三相不平衡度、功率因数等运行参数，对无功补偿单元进行自动投切。

基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元与无功补偿控制器相连，用于实现将智能低压综合配电箱采集到的进线电流I1、进线电压V1、出线电流I2、出线电压V2以及计算得到的有功功率、无功功率、零线电流、三相不平衡度、功率因数等运行参数，通过基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元传输给智能低压综合配电箱管理系统。

进线端子、进线开关、进线电流互感器、母线、出线开关、出线电流互感器、出线端子、无功补偿单元、进线电压端子、出线电压端子之间采用包绝缘材料的铜排或铜质多股绝缘软导线连接。

出线电流互感器、出线端子、进线电压端子、出线电压端子与无功补偿控制器之间采用绝缘铜芯线相连。

无功补偿控制器与基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元之间可采用RS232或RS485数据线相连。

基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元主要包括GPS无线模块，外部通信接口模块，主集、分集天线模块，数据采集模块，通信单元核心微控制器，通信单元电源检测和切换模块，主供电源模块，备用电源模块，存储单元，内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块，用户操作面板。

GPS无线模块与通信单元核心微控制器相连，用于接收智能低压综合配电箱管理系统的GPS系统对时信息，实现统一的网络对时。同时，为保证时钟的精确性，GPS无线模块配有统一的硬件对时接口，可接受差分秒脉冲、分脉冲、IRIG-B对时等。

外部通信接口模块与无功补偿控制器相连，用于实现基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元的外部通信接口模块与无功补偿控制器之间进行数据信息交互。同时，外部通信接口模块与数据采集模块相连，用于将无功补偿控制器的数据信息传输给数据采集模块。

主集、分集天线模块与内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块相连，用于发送和接收内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块的射频信号。

数据采集模块与通信单元核心微控制器相连，用于将采集到的数据信息传输给通信单元核心微控制器进行数据处理。

通信单元核心微控制器采用配置大容量高速内存的高性能32位工业级网络处理器，与数据采集模块，通信单元电源检测和切换模块，存储单元，内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块，用户操作面板相连，用于处理和校核发送和接受的数据信息，能够满足配网自动化系统对数据处理速度的要求。

通信单元电源检测和切换模块，与主供电源模块，备用电源模块相连。用于检测主供电源模块和备用电源模块是否有存在直流电源5V\/24V。当主供电源模块失电，无法输出直流电源时，通信单元电源检测和切换模块将直流电源自动切换由备用电源模块供电。当主供电源模块恢复供电后，通信单元电源检测和切换模块将直流电源自动切换由主供电源模块供电。

其中，主供电源模块，用于提供基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元的主供电源，通过将一种基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱内的交流电源220V\/380V转换转化为直流电源5V\/24V（根据用户需求确定），在收到通信单元电源检测和切换模块指令后，对通信单元核心微控制器进行供电。

备用电源模块，用于提供基于内置e-SIM卡物联网芯片无线通信模块的通信单元的备用电源，通过配置小型的超级电容提供直流电源5V\/24V（根据用户需求确定），在收到通信单元电源检测和切换模块指令后，对通信单元核心微控制器进行供电。

存储单元采用工业级存储芯片，具有较高的可靠性、抗震性、抗干扰性，与通信单元核心微控制器相连，用于存储无功补偿控制器传输的数据信息。

内置e-SIM卡物联网芯片的无线通信模块与主集、分集天线模块、通信单元核心微控制器相连，用于实现接收主集、分集天线模块采集的数据信息传送给通信单元核心微控制器，以及将通信单元核心微控制器需要传输的数据信息通过主集、分集天线模块发送给智能低压综合配电箱管理系统。

用户操作面板与通信单元核心微控制器相连，从通信单元核心微控制器读取通信单元运行参数、实时数据值、通信单元配置参数，用于实现在就地调阅和查看通信单元信息，同时可以在用户操作面板修改通信单元配置参数，并将其传输给通信单元核心微控制器予以应用。

设计图

一种基于物联网芯片无线通信模块的智能低压综合配电箱论文和设计

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