CN105322538B - 一种安全电力供电系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种安全电力供电系统，属于供电系统领域。包括发电站、输电电网、配电变压器、配电电网、用户变压器、局域电网、降压变压器、防盗电表；发点站连接到输电电网并为其供电，配电变压器的一次侧连接到输电电网、二次侧与配电电网相连；用户变压器的一次侧连接配电电网、二次侧连接局域电网；降压变压器的一次侧连接局域电网、二次侧连接防盗电表，防盗电表包括电表本体、防盗变压器、防盗壳，电表本体与防盗变压器串联后安装入防盗壳体内；防盗电表的输出端为负载供电；所述局域电网的电压高于负载的工作电压；防盗电表的输入电压低于负载的工作电压。在进入电表之前的电压均为家用电器不能够就直接使用的电压，经过防盗电表的转化后，该防盗电表才能够直接作用于负载。

Description

一种安全电力供电系统

技术领域

本发明涉及一种安全电力供电系统，属于供电系统领域。

背景技术

电能表是用来测量电能的仪表，又称电度表，火表，千瓦小时表，指测量各种电学量的仪表。目前使用的电度表。在表外引线上把表内电流线圈短路达到用电而不走字或少走字的作弊效果。这种偷电方式很简便，即在表外用一小节导线将电度表的两个接头短路即可达到目的。这种方法不破坏铅封、表壳、无须另接明线，并易于伪装和应急毁迹，因而被很多用户采用。这是一种潜在的损公肥私、挥霍能源的严重社会现象。基于上述现象，本发明特提出一种防盗电电度表以消除这些不良现象。

现在装的电表，集中安装，并且加上铝封外加盖章封条，接线盒和表身都如此同时有的地方，装电表的箱子要么用锁锁上，要么用螺丝拧上后在螺丝上装上铝封，同时沾上封条如果任意一个东西破损，都属于盗电行为。

现在盗电现象屡禁不止，不仅危害了电网的安全同时为电气设备和人身安全带来了隐患。而且能够进一步实现高压送电，提高高压送电的安全性和节能性，较少电能在传输过程中的损耗。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种安全电力供电系统，能够具有更高的稳定性和安全性，为负载端提供安全保障，能够避免有人而将电表的短路的盗电行为，盗电行为不仅破坏了电网的安全性同时为人身安全带来了隐患。在进入电表之前的电压均为家用电器不能够就直接使用的电压，经过防盗电表的转化后，该防盗电表才能够直接作用于负载。在防盗电表的输入端采用低于负载工作电压的电压，能够避免电表短路时对设备的损坏，降低短路并发事故的发生率。

本发明采用的技术方案如下：

本发明公开了一种安全电力供电系统，包括发电站、输电电网、配电变压器、配电电网、用户变压器、局域电网、降压变压器、防盗电表；发电站连接到输电电网并为其供电，配电变压器的一次侧连接到输电电网、二次侧与配电电网相连；用户变压器的一次侧连接配电电网、二次侧连接局域电网；降压变压器的一次侧连接局域电网、二次侧连接防盗电表，防盗电表包括电表本体、防盗变压器、防盗壳，电表本体与防盗变压器串联后安装入防盗壳体内；防盗电表的输出端为负载供电；所述局域电网的电压高于负载的工作电压；防盗电表的输入电压低于负载的工作电压。

更进一步，所述降压变压器与防盗电表的距离不大于200m。

更进一步，所述局域电网的电压高于负载的工作电压。

更进一步，所述输电电网的电压等级为110kv、220kv或330kv；所述配电电网的电压为10kv；所述局域电网的电压为500-700v；所述降压变压器的输出电压为110-150v。

更进一步，所述防盗变压器上设置有调节器，该调节器用于调节防盗变压器接入电路部分的线圈匝数比。

由于上述的供电系统，该系统具有防盗电功能，能够防止有人将电表短路的盗电现象，盗电现象不仅破坏了电网的安全性同时为人身安全带来隐患。通过低于工作电压的电压为电表供电，经过防盗电表的升压后，防盗电表的输出电压可直接作用于负载。采用110-150v作为防盗电表的输入电压和采用500-700v作为局域电网的输入电压，能够降低电表短路时，电压对设备的破坏，还能提高熔断器的动作率；在避免盗电的同时，降低电压对人身及设备的危险；同时这种电压范围，能够适用于现有的电路网络，不需要更换电缆，节约了本装置的应用成本。能够避免设备的大面积损坏，该电压对人身的伤害小，能够在防盗的同时实现人身和设备的保护，同时该等级的电压，不需要更换现有已安装的电路，具有更强大推广性，其110-150v的电路长度不大于200m；能够保证传输能耗小和传输安全性高的优点。当局域电网大于700v时，其电压对设备和人身的伤害大大提高，需要更换电缆，增加成本。当降压变压器的输出电压低于110v，或传输距离长于200m时，其传输的能耗和危险性明显增加。

更进一步，所述防盗电表的控制系统包括：

控制单元，包括智能控制器，该智能控制器包括MCU、显示器、及键盘，显示器和键盘分别与MCU相连；

防偷电单元，包括串联在电表本体上的防盗变压器，该防盗变压器用于将负载的非工作电压变为负载的工作电压；在防盗变压器输出端设置有继电器，该继电器的控制端与MCU相连；

电压检测单元，包括设置在配电变压器和用户变压器一、二次侧的两个电压传感器；该电压传感器与MCU电连接，以便于MCU采集配电变压器和用户变压器两侧的电压；

调压单元，包括设置在配电变压器和用户变压器上的调压器，该调压器通过调节该变压器接入电路部分的线圈的匝数比实现输出电压的调节；在配电变压器和用户变压器的一次侧和二次侧的线圈上均设有多个用于控制变压器线圈接入的匝数的调压节点，其二次侧调压节点多于一次侧调压节点，调压节点分别与调压器相连；

通讯单元，包括通讯器和扬声器，通讯器用于通过电网服务器发送信息至绑定的移动终端；扬声器由MCU控制发声；

驱虫单元，包括驱虫装置，驱虫装置包括通过管道串联的驱虫罐、电磁阀、喷头；在驱虫罐内装有杀虫剂，电磁阀控制驱虫装置启闭，在喷头用于喷射杀虫剂；喷头上还设有鼓风机，鼓风机能以20-25m/s的速度吹入半径为5mm的柱状气流；

控制单元分别与防偷电单元、电压检测单元、调压单元、驱虫单元、及通讯单元连接，并用于控制各单元配合动作。

由于上述方法，通过多次测量和数据筛选，提高测量的精确性，保证了供电的质量和稳定性，能够实现装置的稳定测量，提高电表的可用性和适用性，采用优化的数据处理方法，排出错误信号，并将有效信号在MCU中新型快速处理，从而提高测量方法的稳定性，另外，本方法采用合理的抽样间隔时间，能够根据交流电的变化规律，抽取交流电不同波动的位置，从整体上抽检电压，进一步提高结果的准确性。能够实现变压器的精确调控，有利于实现电表的合理输出，能够保护负载设备，进而提高设备的寿命，从而达到最优化的输出，这种对先对线圈匝数更小的一侧进行调节有利于快速变化电压，从而实现电压的快速适应，调节好小匝数线圈接入电路或接入电流部分的位置后，在通过匝数较多的线圈接入电路或接入电流部分的多少，实现输出电压的精确调节。有利于得到更稳定的输出电压。

更进一步，该供电系统的供电方法：

（1）、发电站发电后，经过同期操作后，待发电站的输出电压并入的电压等级为110kv的输电电网，使其为输电电网供电；

（2）、3.5min后，检测输电电网的电压，当输电电网的波动范围小于6%时，将配电变压器接入输电电网中；

（3）、2.5min后，检测配电变压器二次侧的电压的波动范围小于7.4%，则将该配电变压器接入到10kv电压等级的配电电网中；

（4）、1min后，检测配电电网中的电压的波动范围小于8.5%，则将用户变压器接入配电电网中；

（5）、检测用户变压器的输出电压，若该输出电压为500-700v且波动范围小于8.5%，则控制该用户变压器并入局域电网中；

（6）、40s后，将降压变压器连接到局域电网中，然后10s后，将降压变压器与防盗电表连通；

（7）、防盗电表检测到防盗变压器输出端的电压为220v±10%，则控制防盗电表为负载供电。

由于上述方法，对供电的各个阶段均进行检测，使各个线路上的电压稳定后，才接入下一级的电气设备，不仅能够降低装置接入设备时，对电网的冲击更小，恢复平衡的速度更快，进而提高设备的使用寿命，其逻辑清晰、搭配合理，采用110kv的输电电网适用于西南地区的供电环境，能够兼容于现有的供电网络；接入发电站3.5min后检测输电电网的电压并要求其波动小于6%，其目的是减少新加入发电设备对网压的影响，该时间不仅能够加快供电的速度同时兼顾了薄面电网波动对设备的影响；同理，在步骤（3）、（4）、（5）中参数的作用也是为了取得供电效率与降低电压冲击双重效果的平衡。在步骤6中各设备的连通间隔时间，能够有效的降低电压波动，对电气设备的冲击，同时避免电网波动范围进一步增大，加强电网稳定性。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、结构简单，设计新颖，实现了防盗电的目的，提高了电网安全性；采用适当的参数，兼顾了设备的使用寿命和电网的供电效率。

2、这种设计能够提升电表一次侧的传输电压，能够有利于实现电能的远距离传输，减少了电能损耗。

3、这种设计可以直接在原有的电表上进行改装，易于推广和应用，有利于促进设备的安全性，能够实现装置的有效。

4、保证了供电的质量和稳定性，能够实现装置的稳定测量，提高电表的可用性和适用性，采用优化的数据处理方法，排出错误信号，并将有效信号在MCU中新型快速处理，从而提高测量方法的稳定性。

附图说明

图1是本发明中安全电力供电系统主视图；

图中标记：1-用户变压器，2-防盗电表，3-负载，4-配电变压器，5-发电站，6-输电电网，7-配电电网，8-局域电网，9-降压变压器。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明作详细的说明。

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

具体实施例1：

如图1所示，本发明公开了一种安全电力供电系统，包括发电站5、输电电网6、配电变压器4、配电电网7、用户变压器1、局域电网8、降压变压器9、防盗电表2；发电站连接到输电电网6并为其供电，配电变压器4的一次侧连接到输电电网6、二次侧与配电电网7相连；用户变压器1的一次侧连接配电电网7、二次侧连接局域电网8；降压变压器9的一次侧连接局域电网8、二次侧连接防盗电表2，防盗电表2包括电表本体、防盗变压器、防盗壳，电表本体与防盗变压器串联后安装入防盗壳体内；防盗电表2的输出端为负载3供电；局域电网8的电压高于负载3的工作电压；防盗电表2的输入电压低于负载3的工作电压。

工作电压即可用于负载3正常工作的供电的电压，采用非工作电压供电易造成负载3过负荷或过流，或无法正常运行、欠压等情况，工作电压可视为负载3额定电压和允许的电压波动范围。

降压变压器9与防盗电表2的距离不大于200m。

局域电网8的电压高于负载3的工作电压。

输电电网6的电压等级为110kv、220kv或330kv；配电电网7的电压为10kv；局域电网8的电压为500-700v；降压变压器9的输出电压为110-150v。

防盗变压器上设置有调节器，该调节器用于调节防盗变压器接入电路部分的线圈匝数比。

由于上述的供电系统，该系统具有防盗电功能，能够防止有人将电表短路的盗电现象，盗电现象不仅破坏了电网的安全性同时为人身安全带来隐患。通过低于工作电压的电压为电表供电，经过防盗电表2的升压后，防盗电表2的输出电压可直接作用于负载3。采用110-150v作为防盗电表2的输入电压和采用500-700v作为局域电网8的输入电压，能够降低电表短路时，电压对设备的破坏，还能提高熔断器的动作率；在避免盗电的同时，降低电压对人身及设备的危险；同时这种电压范围，能够适用于现有的电路网络，不需要更换电缆，节约了本装置的应用成本。能够避免设备的大面积损坏，该电压对人身的伤害小，能够在防盗的同时实现人身和设备的保护，同时该等级的电压，不需要更换现有已安装的电路，具有更强大推广性，其110-150v的电路长度不大于200m；能够保证传输能耗小和传输安全性高的优点。当局域电网8大于700v时，其电压对设备和人身的伤害大大提高，需要更换电缆，增加成本。当降压变压器9的输出电压低于110v，或传输距离长于200m时，其传输的能耗和危险性明显增加。

具体实施例2：

根据具体实施例1的防盗电表2的控制系统包括：

控制单元，包括智能控制器，该智能控制器包括MCU、显示器、及键盘，显示器和键盘分别与MCU相连；

防偷电单元，包括串联在电表本体上的防盗变压器，该防盗变压器用于将负载3的非工作电压变为负载3的工作电压；在防盗变压器输出端设置有继电器，该继电器的控制端与MCU相连；

电压检测单元，包括设置在配电变压器和用户变压器一、二次侧的两个电压传感器；该电压传感器与MCU电连接，以便于MCU采集配电变压器和用户变压器两侧的电压；

调压单元，包括设置在配电变压器和用户变压器上的调压器，该调压器通过调节该变压器接入电路部分的线圈的匝数比实现输出电压的调节；在配电变压器和用户变压器的一次侧和二次侧的线圈上均设有多个用于控制变压器线圈接入的匝数的调压节点，其二次侧调压节点多于一次侧调压节点，调压节点分别与调压器相连；

通讯单元，包括通讯器和扬声器，通讯器用于通过电网服务器发送信息至绑定的移动终端；扬声器由MCU控制发声；

驱虫单元，包括驱虫装置，驱虫装置包括通过管道串联的驱虫罐、电磁阀、喷头；在驱虫罐内装有杀虫剂，电磁阀控制驱虫装置启闭，在喷头用于喷射杀虫剂；喷头上还设有鼓风机，鼓风机能以20-25m/s的速度吹入半径为5mm的柱状气流；

控制单元分别与防偷电单元、电压检测单元、调压单元、驱虫单元、及通讯单元连接，并用于控制各单元配合动作。

由于上述方法，通过多次测量和数据筛选，提高测量的精确性，保证了供电的质量和稳定性，能够实现装置的稳定测量，提高电表的可用性和适用性，采用优化的数据处理方法，排出错误信号，并将有效信号在MCU中新型快速处理，从而提高测量方法的稳定性，另外，本方法采用合理的抽样间隔时间，能够根据交流电的变化规律，抽取交流电不同波动的位置，从整体上抽检电压，进一步提高结果的准确性。能够实现变压器的精确调控，有利于实现电表的合理输出，能够保护负载3设备，进而提高设备的寿命，从而达到最优化的输出，这种对先对线圈匝数更小的一侧进行调节有利于快速变化电压，从而实现电压的快速适应，调节好小匝数线圈接入电路或接入电流部分的位置后，在通过匝数较多的线圈接入电路或接入电流部分的多少，实现输出电压的精确调节。有利于得到更稳定的输出电压。

具体实施例3：

根据实施例1或实施例2的供电系统的供电方法：

（1）、发电站5发电后，经过同期操作后，待发电站5的输出电压并入的电压等级为110kv的输电电网6，使其为输电电网6供电；

（2）、3.5min后，检测输电电网6的电压，当输电电网6的波动范围小于6%时，将配电变压器4接入输电电网6中；

（3）、2.5min后，检测配电变压器4二次侧的电压的波动范围小于7.4%，则将该配电变压器4接入到10kv电压等级的配电电网7中；

（4）、1min后，检测配电电网7中的电压的波动范围小于8.5%，则将用户变压器1接入配电电网7中；

（5）、检测用户变压器1的输出电压，若该输出电压为500-700v且波动范围小于8.5%，则控制该用户变压器1并入局域电网8中；

（6）、40s后，将降压变压器9连接到局域电网8中，然后10s后，将降压变压器9与防盗电表2连通；

（7）、防盗电表2检测到防盗变压器输出端的电压为220v±10%，则控制防盗电表2为负载3供电。

由于上述方法，对供电的各个阶段均进行检测，使各个线路上的电压稳定后，才接入下一级的电气设备，不仅能够降低装置接入设备时，对电网的冲击更小，恢复平衡的速度更快，进而提高设备的使用寿命，其逻辑清晰、搭配合理，采用110kv的输电电网6适用于西南地区的供电环境，能够兼容于现有的供电网络；接入发电站53.5min后检测输电电网6的电压并要求其波动小于6%，其目的是减少新加入发电设备对网压的影响，该时间不仅能够加快供电的速度同时兼顾了薄面电网波动对设备的影响；同理，在步骤（3）、（4）、（5）中参数的作用也是为了取得供电效率与降低电压冲击双重效果的平衡。在步骤6中各设备的连通间隔时间，能够有效的降低电压波动，对电气设备的冲击，同时避免电网波动范围进一步增大，加强电网稳定性。

具体实施例1-3中涉及的电压均为线电压。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种安全电力供电系统，其特征在于，包括发电站、输电电网、配电变压器、配电电网、用户变压器、局域电网、降压变压器、防盗电表；发电站连接到输电电网并为其供电，配电变压器的一次侧连接到输电电网、二次侧与配电电网相连；用户变压器的一次侧连接配电电网、二次侧连接局域电网；降压变压器的一次侧连接局域电网、二次侧连接防盗电表，防盗电表包括电表本体、防盗变压器、防盗壳，电表本体与防盗变压器串联后安装入防盗壳体内；防盗电表的输出端为负载供电；防盗电表的输入电压低于负载的工作电压；

所述防盗电表的控制系统包括：

控制单元，包括智能控制器，该智能控制器包括MCU、显示器、及键盘，显示器和键盘分别与MCU相连；

防偷电单元，包括串联在电表本体上的防盗变压器，该防盗变压器用于将负载的非工作电压变为负载的工作电压；在防盗变压器输出端设置有继电器，该继电器的控制端与MCU相连；

电压检测单元，包括设置在配电变压器和用户变压器一、二次侧的两个电压传感器；该电压传感器与MCU电连接，以便于MCU采集配电变压器和用户变压器两侧的电压；

调压单元，包括设置在配电变压器和用户变压器上的调压器，该调压器通过调节该变压器接入电路部分的线圈的匝数比实现输出电压的调节；在配电变压器和用户变压器的一次侧和二次侧的线圈上均设有多个用于控制变压器线圈接入的匝数的调压节点，其二次侧调压节点多于一次侧调压节点，调压节点分别与调压器相连；

通讯单元，包括通讯器和扬声器，通讯器用于通过电网服务器发送信息至绑定的移动终端；扬声器由MCU控制发声；

驱虫单元，包括驱虫装置，驱虫装置包括通过管道串联的驱虫罐、电磁阀、喷头；在驱虫罐内装有杀虫剂，电磁阀控制驱虫装置启闭，在喷头用于喷射杀虫剂；喷头上还设有鼓风机，鼓风机能以20-25m/s的速度吹入半径为5mm的柱状气流；

控制单元分别与防偷电单元、电压检测单元、调压单元、驱虫单元、及通讯单元连接，并用于控制各单元配合动作；

所述降压变压器与防盗电表的距离不大于200m；

所述局域电网的电压高于负载的工作电压。

2.根据权利要求1所述的安全电力供电系统，其特征在于，所述输电电网的电压等级为110kv、220kv或330kv；所述配电电网的电压为10kv；所述局域电网的电压为500-700v；所述降压变压器的输出电压为110-150v。

3.根据权利要求2所述的安全电力供电系统，其特征在于，所述防盗变压器上设置有调节器，该调节器用于调节防盗变压器接入电路部分的线圈匝数比。

4.根据权利要求1-3任一项所述的安全电力供电系统，其特征在于，该供电系统的供电方法：

（1）、发电站发电后，经过同期操作后，待发电站的输出电压并入的电压等级为110kv的输电电网，使其为输电电网供电；

（2）、3.5min后，检测输电电网的电压，当输电电网的波动范围小于6%时，将配电变压器接入输电电网中；

（3）、2.5min后，检测配电变压器二次侧的电压的波动范围小于7.4%，则将该配电变压器接入到10kv电压等级的配电电网中；

（4）、1min后，检测配电电网中的电压的波动范围小于8.5%，则将用户变压器接入配电电网中；

（5）、检测用户变压器的输出电压，若该输出电压为500-700v且波动范围小于8.5%，则控制该用户变压器并入局域电网中；

（6）、40s后，将降压变压器连接到局域电网中，然后10s后，将降压变压器与防盗电表连通；

（7）、防盗电表检测到防盗变压器输出端的电压为220v±10%，则控制防盗电表为负载供电。