CN113690886A - 一种基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统 - Google Patents

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刘杨
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Abstract

本发明提出了一种基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统，首先在供电输入端把动力负载供电系统和照明负载供电系统分开连接，分别给动力负载和照明负载供电；在照明负载供电系统中设置可调输出电压；然后使用一个电磁平衡智能节电装置来根据动力负载供电系统的输出电流控制照明负载供电系统的输出电压，在动力负载电流小的时候适当调低照明负载输出电压，该系统首先把动力负载和照明负载分开连接，在照明负载部分设置可调输出电压；然后使用一个电磁平衡智能节电装置来检测动力负载部分的输出电流，并使用该输出电流检测结果来控制照明负载部分的输出电压；在动力负载电流小的时候调低照明负载输出电压，以达到节能的效果。

Description

一种基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统
技术领域
本发明涉及电力电子领域，特别是一种基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统。
背景技术
节能减排是人类保护环境、建设可持续发展现代化社会的重要内容，而通过各种智能节电技术进行集约化控制节电是其中的一个重要主题。各种节电技术层出不穷，包括变频器式、电路瞬变抑制式、相控调压起式、电容移相式、计算机中央调控管理式和电磁平衡式，等等。其中电磁平衡技术主要通过电磁调压、电磁移相、电磁平衡等技术起到切除过剩电压、抑制谐波、改善功率因数等效果，达到节电目的，是节电技术中的佼佼者。
电磁平衡技术的一个重要内容就是调整三相供电电压，是设备在额定电压运行。本发明就旨在利用电抗平衡三相电流，使用点设备在额定电压运行，去除无效电量流入，以达到节电的目的。
动力和照明混合负载是实际使用中最常见的负载模式，对于该类系统，一个常见的电能浪费现象就是在夜间因为其他负载主要是动力负载关闭，因而变压器负载减轻，导致在照明负载部分输出电压升高，往往超过额定电压。现有技术针对此现象所作的一个节电措施就是所谓“分段降压(定时控制)”。通常设置照明电压调节系统(可使用多抽头变压配电系统来实现)，定时调节照明输出电压，在夜间降低输出电压，白天再调高，以达到节电目的。
典型的分段降压(定时控制)将受电器分2～4段电压，例如，100％、95％、90％、85％，按工作的不同时间段主动切换电压，实现降压节电，避免深夜出现过电压烧坏灯泡，或缩短其使用寿命，从而达到节电的目的。这种方式主要用于路灯的节电，不少城市安装了此类节电器，节电率在15％～30％，对日光灯、汞灯、钠灯、卤素灯等效果非常显著。一般起动时电压100％，降压对照度影响＜5％，一般不影响正常使用要求。
显然，该方法的主要问题在于：完全根据时间来机械地确定输出电压大小，并不是真正的智能调节方法，在实际中也会有很多该调节而不调节或者不该调节而调节的时候。
发明内容
本发明提出了一种基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统，通过自动调节动力照明混合配电系统的照明部分输出电压来实现智能节电技术，可以有效地根据负载情况自动调节输出电压，达到智能节电的目的。
实现本发明的技术解决方案为：主要面向动力和照明混合负载的配电系统，包括供电输入端,、动力负载供电系统、照明负载供电系统、动力负载、照明负载和电磁平衡智能节电装置，首先把动力负载供电系统和照明负载供电系统分开，在照明负载供电系统部分设置可调节的输出电压；然后使用一个电磁平衡智能节电装置来检测动力负载部分的输出电流，并使用该输出电流检测结果来控制照明负载部分的输出电压；该电磁平衡智能节电装置包括一个用于检测动力负载部分的输出电流的电流检测装置、一个自动控制驱动装置和一个抽头选择连接装置，根据该电流检测装置的检测结果控制照明负载部分的多抽头选择，在动力负载电流小的时候适当调低照明负载输出电压，以达到节能的效果。
优选地，在照明负载供电系统部分使用多抽头选择系统来实现输出电压可调。
优选地，该电磁平衡智能节电装置包括：一个电流检测装置，一个滤波和延时装置，一个自动控制驱动装置，一个抽头选择连接装置。
优选地，所述电流检测装置为一个互感式线圈，该线圈可以直接耦合检测动力负载部分的输出电流，并从中获得整个电磁平衡智能节电装置所需的工作功率。
优选地，所述滤波和延时装置可以滤除动力负载部分的瞬间浪涌电流和高次谐波等，并提供一定的延时和平滑滤波，以避免过度频繁的调节。优选地，该滤波和延时装置采用商用LC带通滤波器来实现，其带通中心频率为动力负载运转的工作频率。
优选地，所述自动控制驱动装置包括驱动电机、传动机构箱和分接选择器，该装置从电流检测装置获取驱动功率驱动电机，带动传动机构，并根据所获得功率的大小来自动带动分接选择器，选择连接抽头选择器的高低档位，实现自动控制调节。
优选地，该自动控制驱动装置有一个可以人工调节设置的控制系数，用于调节动力负载输出电流到照明负载输出电压的系数大小；优选地，该控制系数可以用变速齿轮来实现和调节。
优选地，所述抽头选择连接装置为具有多个移动触点的抽头选择器。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：
1)本发明摒弃了根据时间等刻板地进行输出电压调节的做法，根据动力负载的输出功率自动调节照明负载的输出电压，实现了真正的智能节电；
2)本发明使用电流检测线圈为智能节电装置供电，无需额外供电，直接驱动抽头选择连接装置，可靠性高，环境适应能力强，不引入高频分量污染电网；
3)本发明在实现全自动智能节电的基础上，允许操作人员根据实际情况调节控制系数，对输出电压调节范围进行适当调整，增加了使用灵活性；
4)整个系统设计中没有反馈回路，不会对供电端和负载端造成反馈干扰，系统鲁棒性高。
附图说明
图1为使用本智能节电技术的系统连接示意图，包括了电磁平衡智能节电装置的设计示意图。
1-供电输入端；2-动力负载供电系统；3-照明负载供电系统；4-动力负载；5-照明负载；6-电磁平衡智能节电装置；7-电流检测装置；8-滤波和延时装置；9-自动控制驱动装置；10-抽头选择连接装置。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
实施例1
一种如图1所示的基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统，包括供电输入端1、动力负载供电系统2、照明负载供电系统3、动力负载4、照明负载5和电磁平衡智能节电装置6，首先在供电输入端1把动力负载供电系统2和照明负载供电系统3分开连接，分别给动力负载4和照明负载5供电；在照明负载供电系统3中设置多抽头输出以便调节电压，然后使用电磁平衡智能节电装置6来根据动力负载供电系统2的输出电流控制照明负载供电系统3的输出电压，在动力负载4电流小的时候适当调低照明负载5输出电压，以达到节能的效果。
其中，电磁平衡智能节电装置6包括一个用于检测动力负载部分的输出电流的电流检测装置7，一个滤波和延时装置8，一个自动控制驱动装置9，一个抽头选择连接装置10；电流检测装置7使用一个互感式小线圈从动力负载供电系统2耦合取电，并根据实际系统需要合理设计线圈参数以确定所取得的电压和功率范围。该线圈输出的电压经过滤波和延时装置8进行滤波和延时，去除高频谐波分量和削弱瞬间浪涌电流后，提供较为稳定的电压和功率来驱动自动控制驱动装置9，所述滤波和延时装置8可以采用常见的商用LC带通滤波电路来实现，其中心频率为动力系统正常工作时的工作频率。自动控制驱动装置9包括驱动电机、传动机构箱和分接选择器，由电机带动传动机构，并根据所获得功率的大小来自动带动分接选择器到达合适的档位，从而选择连接照明负载供电系统3中的抽头选择器的高低档位，实现自动控制调节。控制参数可以人工调节变速齿轮来进行调节。控制调节输出电压的原则是：当在动力负载电流小的时候选择抽头选择器的低档位，调低照明负载输出电压，以达到节能的效果。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统，其特征在于：包括供电输入端(1)、动力负载供电系统(2)、照明负载供电系统(3)、动力负载(4)、照明负载(5)和电磁平衡智能节电装置(6)，首先在所述供电输入端(1)把所述动力负载供电系统(2)和所述照明负载供电系统(3)分开连接，分别给所述动力负载(4)和所述照明负载(5)供电；在所述照明负载供电系统(3)中设置可调输出电压；然后使用所述电磁平衡智能节电装置(6)来根据所述动力负载供电系统(2)的输出电流控制调节所述照明负载供电系统(3)的输出电压，在所述动力负载(4)电流小的时候适当调低所述照明负载(5)输出电压，以达到节能的效果。
2.根据权利要求1所述的一种基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统，其特征为：所述照明负载供电系统(3)中的可调输出电压通过设置多抽头选择系统来调节。
3.根据权利要求1所述的一种基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统，其特征在于，所述电磁平衡智能节电装置(6)包括用于检测动力负载部分的输出电流的电流检测装置(7)、滤波和延时装置(8)、自动控制驱动装置(9)和抽头选择连接装置(10)，根据该电流检测的结果控制所述照明负载供电系统(3)的多抽头选择。
4.根据权利要求3所述的一种基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统，其特征在于，所述电流检测装置(7)使用互感式线圈来进行电流检测，并从中获得整个电磁平衡智能节电装置所需的工作功率。
5.根据权利要求3所述的一种基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统，其特征在于：所述滤波和延时装置(8)可以滤除动力负载部分的瞬间浪涌电流和高次谐波等，并提供一定的延时和平滑滤波，以避免过度频繁的调节，最终取得较为稳定的输出电压，用于驱动所述自动控制驱动装置(9)。
6.根据权利要求3所述的一种基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统，其特征在于：所述滤波和延时装置(8)采用商用LC带通滤波器来实现，其带通中心频率为动力负载运转的工作频率。
7.根据权利要求3所述的一种基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统，其特征在于：所述自动控制驱动装置(9)包括驱动电机、传动机构箱和分接选择器，所述自动控制驱动装置(9)从所述电流检测装置(7)获取驱动功率驱动所述电机，带动所述传动机构箱的传动机构，并根据所获得功率的大小来自动带动所述分接选择器，选择连接所述抽头选择连接装置(10)的高低档位，实现自动控制调节。
8.根据权利要求3所述的一种基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统，其特征在于：所述自动控制驱动装置(9)有一个可以人工调节设置的控制系数，用于调节所述动力负载(4)输出电流到所述照明负载(5)输出电压的系数大小。
9.根据权利要求3所述的一种基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统，其特征在于：所述动控制驱动装置(9)用变速齿轮来实现和调节控制系数的大小。
10.根据权利要求3所述的一种基于电磁平衡的动力照明混合配电智能节电系统，其特征在于：所述抽头选择连接装置(10)为具有多个移动触点的抽头选择器。
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