一种水泵电机智能调节装置、调节方法以及云平台控制方法

技术领域

本发明涉及水泵调节装置领域，具体涉及一种水泵电机智能调节装置、调节方法以及云平台控制方法。

背景技术

农电网系统一般如图1所示，分为：1、上级主变压器2、供电线路3、现场变压器4、最终用户端水泵。供电系统的向量关系如图2所示，其中U0为主变出口电压，Ue为现场变压器进口电压，Uxr为线路的阻性电压分量，Uxl为线路的感性电压分量(由于供电较长故在线路就存在一定的线路阻抗，线路越长线路阻抗就越大，线路阻抗中又可以分为：阻抗的阻性分量与阻抗的感性分量)。从图2中可以看出由于线路压降比较大就会造成Ue电压要大大小于U0造成用户用电压过低。

现有技术中针对此问题大体有三种解决方式：

1、使用调压装置(如可调变压器抽头等装置)来提升用户端电压，其向量图如图3所示，Ut为提升的电压。这种解决方法虽然解决了用户端电压低的问题但并没有从根本上解决问题，其仍然存在以下问题：(1)耗能的问题：此方法是吸收一部分电网中的能量从而提升用户端电压，这样会增大线路中的电流，线路损耗也将加大。(2)电网波动的问题：为了防止电网波动过大，一般采用动态有级调节的方式来提升电压，但随之而来的是设备可靠性等一些问题。

2、用并联补偿的方法来提升电压，此种方法也存在以下问题：电压提升范围问题：此方法只能将用户端功率因数尽可能的提升从而减小回路中的电流降低线路压降，但减小量非常有限，故无法根本解决用户端电压低的问题。

3、用串联补偿的方法来提升电压，虽然此种方法可从根本解决用户端电压低的问题，但也存在以下问题：(1)设备可靠性问题：此方法一般是将电容器直接串联入供电回路，这样一来就对电容器本身及其配套的绝缘件等元件要求就要非常高，装置中如有元件存在问题很可能造成整套设备损坏甚至导致供电网络崩溃。(2)电网稳定性问题：因为在线路中及负载均存在一定量感抗，这样此感抗与串入电容就极有可能在电网或负载有所波动时产生谐振，装置又无调节功能故无法通过调节来规避及衰减此谐振，整个电网稳定性受到极大的威胁。

发明内容

本发明的一个目的是解决现有技术中的调节装置难以在保障设备可靠性和电网稳定性基础上提高用户端电压的缺陷。

根据本发明的第一方面，提供了一种水泵电机智能调节装置，包括：物联控制器、供电调节器、储能控制器、太阳能板；其中供电调节器接入配电网线路后连接水泵电机；储能控制器用于将太阳能板获取到的光能进行存储，并为供电调节器提供电能；物联控制器能够根据获取到供电输入侧电压判断供电电压是否达到预设值，若未达到则通过供电调节器调节水泵电机的电压和频率，直至满足预设值。

优选地，所述物联控制器还能够将采集到的当前配电网线路的电参数上传至云平台；还用于从所述云平台接收控制指令，并根据所述控制指令在指定的时间使水泵电机达到预设的电压和频率。

优选地，当物联控制器与云平台能够完成通讯时，物联控制器将采集到的当前配电网线路的电参数上传至云平台，云平台计算出能够使水泵电机达到最佳状态的调节值并发送给物联控制器；当物联控制器与云平台不能完成通讯时，物联控制器根据采集到的当前配电网线路的电参数调节水泵电机达到最佳状态。

优选地，云平台能够根据多个配电网线路的电网容量以及采集到的电参数为每个配电网线路计算与其匹配的调节值，并发出控制指令使物联控制器根据所述调节值对水泵电机的电压和频率进行调整。

根据本发明的第二方面，提供一种水泵电机智能调节方法，包括：采集供电输入侧电压，判断供电电压是否达到预设值，若未达到，则调节水泵电机的电压和频率，直至供电电压达到预设值。

优选地，水泵电机智能调节方法还包括：将采集到的当前配电网线路的参数上传至云平台；以及从所述云平台接收控制指令，并根据所述控制指令在指定的时间使水泵电机达到预设的电压和频率。

优选地，水泵电机智能调节方法还包括：判断是否能够与云平台完成通讯，若能，则将采集到的当前配电网线路的参数上传至云平台；若不能，则根据采集到的当前配电网线路的参数调节水泵电机的电压以及频率使水泵电机能够在当前配电网线路下稳定运行。

根据本发明的第三方面，提供一种水泵电机云平台控制方法，包括：接收来自多个配电网线路的电参数；根据多个配电网线路的电网容量以及采集到的电参数为每个配电网线路计算与其匹配的调节值，并发出控制指令使物联控制器根据所述调节值对水泵电机的电压和频率进行调整。

本发明的有益效果是：利用太阳能存储组件达到减小电网负荷、增大发动机起动能量的目的，不会增加线路损耗。在无需配套补偿电容的情况下提高功率因数，减少线路损耗，使配电网安全稳定运行。结合云平台集中根据配电网情况调节负载配载状态，实现整个配电网的错避峰控制，减轻电网运行压力提升电网运行稳定性。

通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

被结合在说明书中并构成说明书的一部分的附图示出了本发明的实施例，并且连同其说明一起用于解释本发明的原理。

图1为现有技术中农电网系统的示意图；

图2为供电系统向量关系示意图；

图3为现有技术中使用调压装置提升用户端电压的示意图；

图4为本发明一个实施例的结构示意图。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。

以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

在这里示出和讨论的所有例子中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它例子可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

<实施方式一>

本实施方式提供一种水泵电机智能调节装置，如图4所示，包括：物联控制器、供电调节器、储能控制器、太阳能板；其中供电调节器接入配电网线路后连接水泵电机；储能控制器用于将太阳能板获取到的光能进行存储，并为供电调节器提供电能；物联控制器能够根据获取到供电输入侧电压判断供电电压是否达到预设值，若未达到则通过供电调节器调节水泵电机的电压和频率，直至满足预设值。

本实施方式与现有技术的不同之处在于，没有从电网中吸收能量用来提升电压，而是利用采集到的太阳能，因此不会增加线路损耗。并且采用无级调节方式，不会造成过大的电压波动。也未将电容串联接入供电回路，不会引起设备可靠性和电网稳定性的问题。

供电调节器的工作原理是，调节水泵电机的电压及频率，使电机在此电网供电条件下最佳状态运行，进而保护设备、稳定电网。最佳状态可以是一个区间，确定最佳状态的方式可以是根据技术领域提供的算法计算出在给定的电网参数条件下最合适的电机电压和频率。

本实施方式中的供电调节器接入配电网线路的方式是：将供电调节器串联接入原配电网终端负荷的供电变压器低压侧与电机端之间。即将原有变压器与电机中间电缆断开，分别接入供电调节器的输入、输出端。图4中示出了一种实施例，可以看出接入时增加了三个交流接触器1KM，2KM及3KM，可控制1KM、3KM合闸、分闸操作实现本实施方式装置的投入与切除。而当配电网线路无需进行调节、装置检修或者出现故障时，可以将1KM、3KM分闸并且将2KM合闸，使电网直接为水泵电机供电，实现旁路运行状态，进而使负载无需因为本实施方式装置的原因而断电停止运行。

在一个实施例中，物联控制器还能够将采集到的当前配电网线路的电参数上传至云平台；还用于从所述云平台接收控制指令，并根据所述控制指令在指定的时间使水泵电机达到预设的电压和频率。本例实现的是云平台错避峰功能，即物联控制器将电压、频率、功率等参数通过无线方式发送至云平台，由云平台判断在当前时间段水泵电机处于何种电压和频率状态时能够保障电网和设备稳定运行。

在另一个实施例中，物联控制器还能够识别自身处于离线状态还是在线状态。当物联控制器与云平台能够完成通讯时，物联控制器将采集到的当前配电网线路的电参数上传至云平台，云平台计算出能够使水泵电机达到最佳状态的调节值并发送给物联控制器；当物联控制器与云平台不能完成通讯时，物联控制器根据采集到的当前配电网线路的电参数调节水泵电机达到最佳状态。即当本例的装置处于在线状态时，可以根据云平台发出的控制指令进行调节，当装置处于离线状态时，根据预先存储的控制逻辑判断水泵电机在当前配电网线路中在何种电压和频率下能够达到最佳运行状态。调节值为表征电压和频率应如何调节的量，物联控制器可以根据接收到的调节值对水泵电机的电压和频率进行准确调节。

进一步地，云平台能够根据多个配电网线路的电网容量以及采集到的电参数为每个配电网线路计算与其匹配的调节值，并发出控制指令使物联控制器根据所述调节值对水泵电机的电压和频率进行调整。即云平台可以根据不同配电网线路的运行状态为不同线路中的负载指定不同的电压和频率，以使整个配电网络正常运行。

<实施方式二>

本实施方式提供一种水泵电机智能调节方法，是基于实施方式一的装置实现的，包括：采集供电输入侧电压，判断供电电压是否达到预设值，若未达到，则调节水泵电机的电压和频率，直至供电电压达到预设值。

本实施方式的方法可以进一步包括：将采集到的当前配电网线路的参数上传至云平台；以及从所述云平台接收控制指令，并根据所述控制指令在指定的时间使水泵电机达到预设的电压和频率。

本实施方式的方法还可以包括：判断是否能够与云平台完成通讯，若能，则将采集到的当前配电网线路的参数上传至云平台；若不能，则根据采集到的当前配电网线路的参数调节水泵电机的电压以及频率使水泵电机能够在当前配电网线路下稳定运行。

本实施方式的方法是由物联控制器执行的，在一个实施例中，本发明的方法能够以指令的方式存储在物联控制器中，由物联控制器进行电压检测、数据上传以及通过供电调节器进行电压和频率调节的功能。

<实施方式三>

本实施方式提供一种水泵电机云平台控制方法，包括：接收来自多个配电网线路的电参数；根据多个配电网线路的电网容量以及采集到的电参数为每个配电网线路计算与其匹配的调节值，并发出控制指令使物联控制器根据所述调节值对水泵电机的电压和频率进行调整。

本实施方式是由云平台执行的，云平台搭载在服务器上，自身存储了所有配电网线路的基础参数信息，还能够通过无线方式接收各个时段配电网的运行状态信息，并以此计算出各个配电线路的最佳负载配载状态，将计算结果发送给各个配电线路的物联控制器，由各个物联控制器通过供电调节装置使电机的电压、频率发生变化，进而使线路电压达到预设值。

<实施例>

本实施例的装置如图4所示。其中额定电压：AC 380V/DC 12V；输入电压范围：230V-420V；最大控制容量：100kVA；通讯方式：2G/3G/4G网络；控制模式：手动/自动/远程；平台操作模式：电脑端/网页端/手机端。本实施例的目的是为了使配电网线路在用户抽水高峰即用电负荷高时合理利用现有配电网线路条件，使用智能互联电机调节、节能装置，使整条线路的主要用电设备水泵实现物联互通，平台集中根据配电网情况集中控制合理输出，实现整个配电网的错避峰控制，减轻电网运行压力提升电网运行稳定性。并配以即插即用的辅助太阳能储能组件达到适时减小电网负荷、增大电机起动能量的目的，同时在无需配套补偿电容的情况下提高功率因数，减少线路损耗，使配电网安全稳定运行。设备选型方面，储能控制器可以选用SCC01，物联控制器选用SDTU01，供电调节器选用SBC01。

图4所示的供电调节装置接入电网后连接水泵电机，利用云平台合理控制水泵的供电输出同时稳定整个配网线路，在满足用户抽水需求同时达到配网稳定安全运行的目的。本实施例通过对供电输入侧电压通过电压变送器进行数据快速采集与检测，供电电压达不到水泵电机正常运行的电压时如直接给电机供电会造成电机无功大大增加、电流变大、出水量不足等问题造成水泵设备损坏、影响电网质量等故障。通过供电控制器结合此时电网供电情况控制调节供电机电压及频率，使电机在此电网供电条件下最佳状态运行，保护设备、稳定电网。

采用供电调节器实现电机输出控制，并在供电调节器接入即插即用的太阳能储能组件进行电能的补充达到减小电网高峰负荷及增大电机起动输出的目的，利用智能物联控制器对整个装置各部分进行监测、控制并与云端平台进行数据通讯。本实施例系统的核心为供电调节器、太阳能储能组件、物联控制器和云端平台。下面具体说明各部件的主要作用。

供电调节器：在输入电压质量达不到预设要求时利用供电调节器对输出供电质量进行调整达到水泵运行要求，减小水泵电机发热以保护电机，提高功率因数并稳定电网，采集水泵运行相关供电数据传输至智能物联控制器，实时监测供电情况，保证供电稳定性。

太阳能储能组件：即插即用的辅助太阳能储能组件达到适时减小电网负荷、增大电机起动能量。采用储能控制器分别连接太阳能电池板、蓄电池。本实施例使用的太阳能组件为48V、360W，通过快速工业插头实现即插即用式太阳能组件。

智能物联控制器：智能物联控制器实时与供电调节器、太阳能储能组件等进行通信采集数据并逻辑运算将数据上传至云端平台，云平台发出控制指令对所连接的部件进行控制。在平台通讯不畅的情况下可以独立完成基本的智能控制，最大程度的达到稳定电网、保护供电设备的目的。

云端平台：利用云组态技术实现云端平台建设，云组态是一个可以一站式完成终端设备数据采集、实时控制、报警推送、分组管理、组态设计等功能的物联网系统。

本实施例提供设备的全面监控，可通过二维码添加设备，可以对设备进行实时数据采集、实时控制、报警推送、分组管理等功能。本实施例还能够实现：

1)成熟的设备模板功能与终端设备数据一一对应，无需开发，直接配置应用。

2)提供设备上下线变更通知服务，方便实时获取设备状态。

3)提供存储能力，方便用户海量设备数据的存储及实时访问。

虽然已经通过例子对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上例子仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改。本发明的范围由所附权利要求来限定。