CN106683851A - 一种安全与能效型系统变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种安全与能效型系统变压器，具有传统变压器功能，旨在解决电能质量、电磁干扰及设备启停所引发的冲击对户配电系统内设备的运行安全干扰比较严重的问题。一种安全与能效型系统变压器包括安全能效型变压器；安全能效型变压器包括主线圈和副线圈，副线圈包括变压线圈和电抗滤波线圈；变压线圈和电抗滤波线圈均连接在市电供电线路上，电抗滤波线圈连接在变压线圈与市电供电线路的负载之间。安全能效型变压器内设有电抗滤波线圈，在实现配供电的同时可以有效地整治用电网络内外的电污染，减少了配电系统内发烫发热、震动、摩擦、线损、铜损、铁损、噪声、变压器的损耗，实现了对配电系统内所有设备、仪器仪表、线路、开关等系统节能。

Description

一种安全与能效型系统变压器

技术领域

本发明涉及一种安全与能效型系统变压器。

背景技术

在电能消费端的各种各样配电系统中，信息化、自动化、智能化、数字化的非线性污染型设备，所占比例越来越高，涉及范围越来越广。这些价值不菲的高精尖设备，一方面对电能质量、电磁干扰和功率因数偏低十分敏感，对开启和停止所引发冲击的抵抗能力弱，对动态电能质量的需求达到微秒级，甚至纳秒级水平，电能质量与电能污染对它们的影响危害极大；另一方面它们又是世界公认的“污染源”，在运行过程中产生瞬流、浪涌、谐波等多种电能污染，这些来自用户配电系统内部的电能污染与供电电网外部的电能污染相互叠加，在配电系统内窜来窜去，不仅威胁、影响用户配电系统内设备的安全与能效，而且对公共电网的平稳运行构成严重影响。

常见的电污染来源及其浪费通常有两种，一种是外部电污染，是指市电供电电网引起的电污染，包括：雷达波、无线电波、闪电、雷击、用电客户设备开启所产生的谐波干扰、电压波动、电压闪烁等。第二种是内部电污染，是指用电单位配电系统内部因相位不平衡、功率因数不足、设备开启频繁、谐波干扰、超载、线路和设备老化等产生的大量“瞬流”、“浪涌”和“谐波”等，所形成的局域电网内的电流迂回徘徊现象，所产生的大量电力浪费。

电能污染不仅产生大量的电能浪费，还有如下危害：第一，降低用户设备、仪器、仪表和发电方、输电方、用电方设备的效率和使用寿命，导致精密加工、精密制造的合格率降低、废品率增加。第二，导致自动化、智能化、数字化、信息化设备的误动作，引发电器测量仪器仪表的计量不准，引发科研监测系统误差、医院体检的误差，从而导致有关科研人员与医生的误判。第三，引发机械振动、噪声、过电压和欠电压等问题，导致变压器、负载设备、输电线路等局部过热，损耗增加，导致安全隐患升高并且造成电能浪费。第四，导致电能污染的电容器、电缆等设备过热、集肤效应严重、绝缘老化、寿命缩短，甚至软硬件损坏。第五，导致公用电网中局部并联谐振、串联谐振，放大电能污染，扩大电能污染的危害性，甚至引起严重事故。第六，当电压严重不平衡时，对于电压零点有严格要求的某些直流电机引发故障。第七，当电力线路中电能污染严重时，会产生相应的电场和磁场，对邻近的通信系统造成明显的杂音干扰，降低通信质量。第八，导致电能污染的继电保护装置温度升高、损耗增加，还会导致继电保护装置动作特性改变，以致造成继电保护装置的拒动作和误动作。目前已知的电力变压器仅有变压功能，对用户的整个配电系统无安全保护功能，自身损耗较大，温升较高，噪声较大，对配电系统内设备、开关、线路、仪器仪表没有安全保护功能，难以满足工艺4.0、中国制造2025时代的市场需求。另一方面，现有的变压器虽然具有远程监测系统，但未汇集手机、座机、短信和互联网四大途径，无法对变压器的运行结果进行准确地随时随地365天全天候远程监测，容易造成用户无法对变压器整个配电系统的运行情况的了解和掌握，更无法建立起人机结合的电能消耗双管控模式，不便于进行有效地管控。

发明内容

本发明提供了一种具有传统变压器功能，旨在解决电能质量(电污染)、电磁干扰及设备启停所引发的冲击对户配电系统(指变压器与所连接的所有负载的整体)内设备的运行安全干扰比较严重的问题。

为了解决以上技术问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种安全与能效型系统变压器，包括安全能效型变压器；安全能效型变压器包括主线圈和副线圈，副线圈包括变压线圈和电抗滤波线圈；变压线圈和电抗滤波线圈均连接在市电供电线路上，电抗滤波线圈连接在变压线圈与市电供电线路的负载之间。

进一步，副线圈还包括调压线圈，调压线圈与电抗滤波线圈串联，调压线圈连接在变压线圈输出端与负载之间。可以调节调压线圈输出电压。

进一步，变压线圈输出端与负载之间设有可调触头K；通过可调触头K，变压线圈与负载直接相连或者通过电抗滤波线圈与负载间接相连。根据需要，可以通过可调触头K使电抗滤波线圈与负载直接相连，或者通过电抗滤波线圈与负载相连。

进一步，副线圈还包括闭环控制线圈，闭环控制线圈一端与变压线圈输出端相连，闭环控制线圈的另一端连接在变压线圈上。闭环控制线圈通过监测系统变压线圈输出端的电压，根据监测系统的电压，闭环控制线圈可以通过控制磁通量改变来调节调压变压线圈电压。

进一步，市电供电线路为一相、二相或三相。

进一步，市电供电线路为三相。

进一步，副线圈还包括连接在市电供电线路上的电流均流线圈。

进一步，电流均流线圈与负载之间设有可选触点K1、K2和K3，可选触点K1、K2和K3分别连接在三根相线上。

进一步，安全与能效型系统变压器还包括监测系统；监测系统包括信号采集系统、数据处理系统和数据服务器；数据处理系统上连有控制单元、输入单元、显示单元和数据传输接口；信号采集系统与数据处理系统相连，数据服务器和数据处理系统通过数据传输接口相连。手机、电脑等终端设备可以与数据库实现信息交互，从而实现远程监控；设置显示单元和控制单元，可以实现近距离的监控。

进一步，信号采集单元包括传感器组，传感器组包括电流传感器和电压传感器，电流传感器用于测量市供电线路上的电流，电压传感器用于测量市供电线路上的电压。市供电线路上的频率可以通过电流传感器和电压传感器测得的数据计算获得，信号采集单元内同时包含该计算模块。

与现有技术相比本发明的优点是：

本发明中，安全能效型系统变压器内设有电抗滤波线圈，在实现配供电的同时可以有效地整治用电网络内外的电污染，减少了配电系统内发烫发热、震动、摩擦、线损、铜损、铁损、噪声、变压器的损耗，实现了对配电系统内所有设备、仪器仪表、线路、开关等的系统节能；通过滤除、抑制、吸收电污染，实现了对配电系统内所有设备、仪器仪表、线路、开关等的系统保护。改善了电力品质，提高了电能利用率，实现节能降耗减排保护。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它相关的附图。

图1为本发明的系统原理示意图。

图2为本发明中电抗滤波线圈采用Z型连接的原理示意图。

图3为本发明中监测系统的原理示意图。

图4为本发明中数据服务器的原理示意图。

具体实施方式

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参阅图1，一种安全与能效型系统变压器，包括安全能效型变压器。安全能效型变压器包括主线圈和副线圈，副线圈包括变压线圈L1和电抗滤波线圈L2；变压线圈和电抗滤波线圈均连接在市电供电线路上，电抗滤波线圈连接在变压线圈与市电供电线路的负载之间。

副线圈还包括调压线圈，调压线圈与电抗滤波线圈串联，调压线圈连接在变压线圈输出端与负载之间。调压线圈在图中未示出。

变压线圈输出端与负载之间设有可调触头K；通过可调触头K，变压线圈与负载直接相连或者通过电抗滤波线圈与负载间接相连。

副线圈还包括闭环控制线圈，闭环控制线圈一端与变压线圈输出端相连，闭环控制线圈的另一端连接在变压线圈上。

本实施例中市电供电线路采用三相。副线圈还包括连接在市电供电线路上的均流线圈/电流均流线圈。

电流均流线圈与负载之间设有可选触点K1、K2和K3，可选触点K1、K2和K3分别连接在三根相线上。

参阅图1和图2，电抗滤波线圈采用Z型连接；主线圈和电抗滤波线圈组成三个线圈组，每个线圈组包括一个主线圈和至少一个电抗滤波线圈，磁芯有三根，三根磁芯相互平行且呈三角形分布；每个线圈组的主线圈和电抗滤波线圈分别绕接在相邻的两根磁芯上，每根磁芯上均套接有一个主线圈和至少一个电抗滤波线圈且主线圈和电抗滤波线圈不是来自同一组线圈。

实施例二：

参阅图3，在实施例一的基础上，安全与能效型系统变压器还包括监测系统；监测系统包括信号采集系统、数据处理系统和数据服务器；数据处理系统上连有控制单元、输入单元、显示单元和数据传输接口；信号采集系统与数据处理系统相连，数据服务器和数据处理系统通过数据传输接口相连，数据传输接口可以采用I/O接口单元等接口。参阅图1，数据处理系统上还连有RAM单元，用于缓存数据，防止数据丢失。

信号采集单元包括传感器组，传感器组包括电流传感器和电压传感器，每根相线上均对应一个电流传感器和一个电压传感器；电流传感器用于测量市供电线路上的电流，电压传感器用于测量市供电线路上的电压。市供电线路上的频率可以通过电流传感器和电压传感器测得的数据计算获得，信号采集单元内同时包含该计算模块。

监测系统还包括滤波器和信号放大器，传感器组依次通过滤波器和信号放大器与控制单元相连。可以提高监测系统准确度。

监测系统还包括电源模块，电源模块包括与控制单元相连的工业电源和与工业电源相连的断路器。

参阅图4，监测系统还包括与数据服务器连接的WEB服务器、SMS短信服务器和IVR服务器，IVR服务器连有PABX分组交换机。可以实现多种方式的远程监控。

通过传感器组对三相供电线路进行实时数据监测，经控制单元处理后由近端和远端两类显示单元将简单直观的数据结果反馈给用户，便于用户直接进行电力使用管控。本发明中采用WEB服务器、SMS短信服务器和IVR服务器的多服务器结合，将互联网、短信网、移动网和固话网四网合一，并生成每个安全能效型变压器所对应的唯一的数字编码，让用户使用该数字编码能够通过互联网、短信、座机和手机四种方式中的任意一种并可以在任意地区位置随时对其对应的安全能效型变压器进行电能运行效率信息的掌控，方便快捷。

本发明的监测系统采用多个传感器对三相供电线路的每一相线路均进行各项数据的监测系统，经控制单元对比处理后更能提高数据监测系统的准确性和全面性。

本发明可通过监测系统一方面通过显示单元直观地将运行状况反馈给用户，使用户能够在云端直接进行掌控，另一方面通过数据传输接口与智能查询平台连接，将其运行状况的数据传输至数据服务器保存，使用户可以在任何地方随时进行掌控，便于实行人机结合的双管控节电管理，将人为造成的电力资源浪费将至最低，进一步提高电效水平，并减少停电、停机、停产和设备损坏，消除安全隐患，由此也能够延长设备仪器仪表的使用寿命，特别是价格昂贵的精密仪器仪表的使用期限。

本发明中监测系统的电源也可以采用工业电源，也可采用安全能效型变压器供给其电源，保证电力状况的时效性。

本发明在使用中不仅可以整体提升用电单位的功率因数，使其免遭市电供电部门的经济处罚，节省电费，而且可以减少设备、仪器、仪表、开关等的维修成本，降低设备更新率；其安装简单，使用方便，用电单位并不需改变用电习惯和原有线路即可实现电力净化升级。

用户可以通过座机、手机、短信和互联网四种方式随时随地365天全天候进行信息获取，进行远程监测，掌握用电状况和节能情况最新最准确的数据。

其中，手机和座机声讯、短信文字远程监测的内容有：实时功率因数、实时功率、今日耗电量、本月耗电量、今日电费额、本月电费累计额、实时三相电流、实时三相电压。短信回复时间在移动网和短信网正常的条件下，最长不超过3秒钟。声讯反馈时间在移动网或固话网正常的条件下，最长不超过5秒钟。

互联网远程监测的内容为：除手机和座机声讯、短信文字远程监测的内容外，还有：实时功率因数全天分布图、实时电流全天分布图、实时电压全天分布图、实时功率全天分布图、每日耗电量分布图、每日电费分布图。

以上所述仅为本发明的具体实施例，但本发明的技术特征并不局限于此，任何本领域的技术人员在本发明的领域内，所作的变化或修饰皆涵盖在本发明的专利范围之中。

Claims (10)

1.一种安全与能效型系统变压器，其特征是：包括安全能效型变压器；

安全能效型变压器包括主线圈和副线圈，副线圈包括变压线圈和电抗滤波线圈；变压线圈和电抗滤波线圈均连接在市电供电线路上，电抗滤波线圈连接在变压线圈与市电供电线路的负载之间。

2.根据权利要求1所述的一种安全与能效型系统变压器，其特征是：副线圈还包括调压线圈，调压线圈与电抗滤波线圈串联，调压线圈连接在变压线圈输出端与负载之间。

3.根据权利要求1所述的一种安全与能效型系统变压器，其特征是：

变压线圈输出端与负载之间设有可调触头K；通过可调触头K，变压线圈与负载直接相连或者通过电抗滤波线圈与负载间接相连。

4.根据权利要求1所述的一种安全与能效型系统变压器，其特征是：副线圈还包括闭环控制线圈，闭环控制线圈一端与变压线圈输出端相连，闭环控制线圈的另一端连接在变压线圈上。

5.根据权利要求1至4任一所述的一种安全与能效型系统变压器，其特征是：市电供电线路为一相、二相或三相。

6.根据权利要求5所述的一种安全与能效型系统变压器，其特征是：市电供电线路为三相。

7.根据权利要求6所述的一种安全与能效型系统变压器，其特征是：副线圈还包括连接在市电供电线路上的电流均流线圈。

8.根据权利要求7所述的一种安全与能效型系统变压器，其特征是：电流均流线圈与负载之间设有可选触点K1、K2和K3，可选触点K1、K2和K3分别连接在三根相线上。

9.根据权利要求1所述的一种安全与能效型系统变压器，其特征是：安全与能效型系统变压器还包括监测系统；监测系统包括信号采集系统、数据处理系统和数据服务器；数据处理系统上连有控制单元、显示单元和数据传输接口；信号采集系统与数据处理系统相连，数据服务器和数据处理系统通过数据传输接口相连。

10.根据权利要求9所述的一种安全与能效型系统变压器，其特征是：信号采集单元包括传感器组，传感器组包括电流传感器和电压传感器，电流传感器用于测量市供电线路上的电流，电压传感器用于测量市供电线路上的电压。