CN220653042U - 一种新型智慧节能装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例公开了一种新型智慧节能装置，包括：与变压器低压侧电连接的第一数据采集模块，所述第一数据采集模块的信号输出端与控制器电连接，所述控制器的控制端与基础调节模块组电连接，所述基础调节模块组连接至三相输电线路，所述基础调节模块组内包括多个基础调节模块。控制器根据采集模块采集到的低压侧变压器负荷确定基础调节模块组中投入的基础调节模块数量，不但能提高功率因数，改善电能质量，还提高了用电设备使用效率，进一步的能降低补偿电容投切频率，使整个系统能长时间保持在理想的功率因数状态下工作，延迟设备使用寿命，同时能有效减少过电压及奇次谐波对用电设备的影响。

Description

一种新型智慧节能装置

技术领域

本申请涉及低压配电技术领域，具体涉及一种新型智慧节能装置。

背景技术

当前低压配电系统主要节能手段是使用功率因数调节/补偿柜，其作用是：利用电容器产生的容性电流来提升线路电压，降低无功损耗。在低压配电系统中，大部分负载为异步电动机。其等效电路可看作电阻和电感的串联电路，其电压与电流的相位差较大，功率因数较低。并联电容器后，电容器的电流将抵消一部分电感电流，使线路中总电流随之减小，电压与电流的相位差变小，使功率因数提高。

常规的低压功率因数调节/补偿柜由柜壳、母线、断路器、隔离开关，热继电器、接触器、电容器、一、二次导线、端子排、盘面仪表等组成。当变压器功率因数变化时，功率因数调节/补偿柜电容组自动投入，过补偿时自动切除，从而降低线路电流，减小线路损耗。

现有功率因数自动补偿控制装置，只能适当提高功率因数，降低线路损耗。但是一般工矿企业负荷不均衡、冲击较大，功率因数也是瞬时变化较大，这种情况下，采用自动补偿控制的功率因数调节柜/电容补偿柜投切频繁，大大降低了元器件使用寿命，同时带来了更大的电流畸变。

实用新型内容

有鉴于此，本申请提供了一种新型智慧节能装置，以利于解决现有技术中的问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种新型智慧节能装置，包括：与变压器低压侧电连接的第一数据采集模块，所述第一数据采集模块的信号输出端与控制器电连接，所述控制器的控制端与基础调节模块组电连接，所述基础调节模块组连接至三相输电线路，所述基础调节模块组内包括多个基础调节模块。

在一种可能的实现方式中，所述基础调节模块包括九个超级电容和六个浪涌保护器，其中，输电线路每相间设置三个超级电容和两个浪涌保护器，所述超级电容采用三角连接方式，所述浪涌保护器并联连接在相线与地线之间。

在一种可能的实现方式中，所述基础调节模块与所述控制器之间设置有可控晶体管开关，所述可控晶体管开关分别与所述控制器的控制端和所述基础调节模块电连接。

在一种可能的实现方式中，所述基础调节模块与三相输电线路之间设置有第二数据采集模块，所述第二数据采集模块分别与所述基础调节模块和所述三相输电线路电连接。

在一种可能的实现方式中，所述第二数据采集模块与所述基础调节模块之间设置有LC滤波器。

本申请实施例提供的一种新型智慧节能装置的控制方法，控制第一方面任一可能实现方式所述的新型智慧节能装置，包括：

第一数据采集模块采集变压器低压侧的数据信息并发送给控制器；

控制器根据所述数据信息确定变压器容量大小及实际使用负荷大小；

根据所述变压器容量大小及实际使用负荷大小确定投入的基础调节模块数量。

在一种可能的实现方式中，所述基础调节模块投入使用后，超级电容产生的容性电流与用电设备的磁场交换减少供电线路电流，进而减少供电线路上的线损；并且超级电容作为储能装置通过大电流实现快速充放电，对用电设备短时负荷变化和频繁启动时进行电量交换，实现稳定电压。

在一种可能的实现方式中，浪涌保护器对超级电容过电压和供电线路的操作过电压进行保护。

在一种可能的实现方式中，所述浪涌保护器对超级电容过电压和供电线路的操作过电压进行保护，包括：浪涌保护器并联在相线与地线之间，其电阻值随着电压的升高而减小，当正常电压时电阻值高；当电压过大超过预设的数值时，内部的电子运动将发生改变，变为较低的电阻值，将过电压对地线释放，同时相线电压恢复正常水平。

在本申请实施例中，控制器根据采集模块采集到的低压侧变压器负荷确定基础调节模块组中投入的基础调节模块数量，不但能提高功率因数，改善电能质量，还提高了用电设备使用效率，进一步的能降低补偿电容投切频率，使整个系统能长时间保持在理想的功率因数状态下工作，延迟设备使用寿命，同时能有效减少过电压及奇次谐波对用电设备的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本申请实施例提供的一种新型智慧节能装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的基础调节模块的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种新型智慧节能装置控制方法流程示意图；

图1-3中，符号表示为：

1-变压器，2-第一数据采集模块，3-控制器，4-基础调节模块组，5-输电线路，6-基础调节模块，7-超级电容，8-浪涌保护器，9-第二数据采集模块，10-LC滤波器，11-可控晶体管开关。

具体实施方式

为了更好的理解本申请的技术方案，下面结合附图对本申请实施例进行详细描述。

应当明确，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本申请保护的范围。

在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。

应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，甲和/或乙，可以表示：单独存在甲，同时存在甲和乙，单独存在乙这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

参见图1，本申请实施例中的新型智慧节能装置，包括：与变压器1低压侧电连接的第一数据采集模块2，所述第一数据采集模块2的信号输出端与控制器3电连接，所述控制器3的控制端与基础调节模块6组4电连接，所述基础调节模块组连接至三相输电线路5，所述基础调节模块6组4内包括多个基础调节模块6。

参见图2，所述基础调节模块6包括九个超级电容7和六个浪涌保护器8，其中，输电线路5每相间设置三个超级电容7和两个浪涌保护器8，所述超级电容7采用三角连接方式，所述浪涌保护器8并联连接在相线与地线之间。所述基础调节模块6与所述控制器3之间设置有可控晶体管开关11，所述可控晶体管开关11分别与所述控制器3的控制端和所述基础调节模块6电连接。

进一步地，所述基础调节模块6与三相输电线路5之间设置有第二数据采集模块9，所述第二数据采集模块9分别与所述基础调节模块6和所述三相输电线路5电连接。所述第二数据采集模块9与所述基础调节模块6之间设置有LC滤波器10。LC滤波器10通过消除系统奇次谐波，平衡相电压，最大程度减少线损和零线损耗。

基础调节模块6的投入切除采用可控晶体管开关11，由控制器3控制。新型智慧节能装置的自动补偿控制，是由第一数据采集模块2和第二数据模块采集的变压器1母排及设备本身的电流、电压、功率、相位的变化等数据，选择投入N个基础调节模块6的数量。N的数量根据变压器1容量大小及实际使用负荷大小确定。例如，500kva-630kva满负荷变压器1投入1组；1000kva满负荷变压器1投入2组；1600kva满负荷变压器1投入3组；2000kva满负荷变压器1投入4组，通过变压器1实际负荷情况来控制投入组数。

本新型智慧节能装置不仅能提高功率因数，还能参与变压器1内部磁场调节，最大程度减少变压器1铜铁损耗。同时，超级电容7参与负载侧瞬时电量交换，响应速度快，削峰填谷，稳定电压电流，提高用电设备运行效率。

本实施例中，超级电容7主要有两方面作用，一是超级电容7产生的容性电流与用电设备的磁场交换减少供电线路电流，相应减少供电线路上的线损，线路损耗＝I²RT，与供电线路流过的电流数值的平方成正比。二是电容作为储能装置，可通过大电流实现快速充放电(高输出密度)，充放电损失小，放电深度无限制。对于用电设备(电机等)短时负荷变化和频繁启动具有稳定电压，进行电量交换，提高设备运行效率，达到节能目的。

浪涌保护元件主要作为超级电容7过电压和供电线路的操作过电压保护。在工作中，特别是大型设备投入切除过程中，电路可能会出现电涌或瞬变电压等情形，电压将瞬间超过额定值，导致用电设备绝缘损坏。浪涌保护元件采用的是热保护金属氧化物变阻器技术。浪涌保护器8并联在相线与地线之间，其电阻值随着电压的升高而减小，当正常电压时，它将具有很高的电阻值；当电压过大超过特定的数值时，它内部的电子运动将发生改变，变为较低的电阻值。将过电压对地线释放，同时相线电压恢复正常水平。只有当电压过高时，金属氧化物变阻器才会发挥其控制阀门的作用，正常用电设备运行不会受到影响。

与上述实施例提供的一种新型智慧节能装置相对应，本申请还提供了一种新型智慧节能装置的控制方法。

参见图3，本实施例中的新型智慧节能装置的控制方法，包括：

S101，第一数据采集模块采集变压器低压侧的数据信息并发送给控制器。

S102，控制器根据所述数据信息确定变压器实际使用负荷大小。

S103，根据所述变压器容量大小及实际使用负荷大小确定投入的基础调节模块数量。

基础调节模块的投入切除采用可控晶体管开关，由控制器控制。新型智慧节能装置的自动补偿控制，是由第一数据采集模块和第二数据模块采集的变压器母排及设备本身的电流、电压、功率、相位的变化等数据，选择投入N个基础调节模块的数量。N的数量根据变压器容量大小及实际使用负荷大小确定。例如，500kva-630kva满负荷变压器投入1组；1000kva满负荷变压器投入2组；1600kva满负荷变压器投入3组；2000kva满负荷变压器投入4组，通过变压器实际负荷情况来控制投入组数。

所述基础调节模块投入使用后，超级电容产生的容性电流与用电设备的磁场交换减少供电线路电流，进而减少供电线路上的线损；并且超级电容作为储能装置通过大电流实现快速充放电，对用电设备短时负荷变化和频繁启进行电量交换，动实现稳定电压。

浪涌保护器对超级电容过电压和供电线路的操作过电压进行保护，包括：浪涌保护器并联在相线与地线之间，其电阻值随着电压的升高而减小，当正常电压时电阻值高；当电压过大超过预设的数值时，内部的电子运动将发生改变，变为较低的电阻值，将过电压对地线释放，同时相线电压恢复正常水平。

本申请实施例中，“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“和/或”，描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示单独存在A、同时存在A和B、单独存在B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。“以下至少一项”及其类似表达，是指的这些项中的任意组合，包括单项或复数项的任意组合。例如，a，b和c中的至少一项可以表示：a,b,c,a-b,a-c,b-c,或a-b-c，其中a,b,c可以是单个，也可以是多个。

以上所述，仅为本申请的具体实施方式，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本申请的保护范围之内。本申请的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种新型智慧节能装置，其特征在于，包括：与变压器低压侧电连接的第一数据采集模块，所述第一数据采集模块的信号输出端与控制器电连接，所述控制器的控制端与基础调节模块组电连接，所述基础调节模块组连接至三相输电线路，所述基础调节模块组内包括多个基础调节模块。

2.根据权利要求1所述的新型智慧节能装置，其特征在于，所述基础调节模块包括九个超级电容和六个浪涌保护器，其中，输电线路每相间设置三个超级电容和两个浪涌保护器，所述超级电容采用三角连接方式，所述浪涌保护器并联连接在相线与地线之间。

3.根据权利要求2所述的新型智慧节能装置，其特征在于，所述基础调节模块与所述控制器之间设置有可控晶体管开关，所述可控晶体管开关分别与所述控制器的控制端和所述基础调节模块电连接。

4.根据权利要求1-3任一项所述的新型智慧节能装置，其特征在于，所述基础调节模块与三相输电线路之间设置有第二数据采集模块，所述第二数据采集模块分别与所述基础调节模块和所述三相输电线路电连接。

5.根据权利要求4所述的新型智慧节能装置，其特征在于，所述第二数据采集模块与所述基础调节模块之间设置有LC滤波器。