专利名称：智能楼宇节电配电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种供配电装置，尤其涉及一种用于楼宇自动化装置中能 够节省电能的配电装置。
背景技术：
长期以来，建筑楼宇室内的低压配电是靠安装在室内或公共走廊上的低压 配电箱来完成，低压配电箱内装有总开关和各分路开关，其功能单一，主要是用 来控制室内各路电器的开或关以及供电线路的通断，无法实现系统节电、电器 保护、报警等一系列功能，不能满足现代建筑和人们其它的控制功能的要求， 根据国家《关于新建居住建筑严格执行节能设计标准的通知》的要求及《中华 人民共和国建筑法》、《中华人民共和国节约能源法》、《民用建筑节能管理规定》、 《公共建筑节能设计标准》等相关法律法规和标准要求，新建楼宇必须符合节 能环保的设计要求。在节能方面，新建楼宇只是采用在墙壁上加装保温材料等 建筑结构设计，而在楼宇的供配电方面，新建楼宇仍沿用几十年来的落后控制 模式，根本不能完全满足和符合国家提出的全面要求，其原因是没有这方面的 产品供建筑单位选择使用，因此，研究一种能够替代老式楼宇低压配电箱，既 能够满足配电需求，又能够具备节电、稳压、保护电器、延长电器使用寿命、 故障报警等功能的新型低压配电装置已是势在必行。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种节电稳压、保护电器、安全可 靠等功能全面的智能楼宇节电配电装置。
为解决上述技术问题，本实用新型的技术方案是智能楼宇节电配电装置， 包括为楼宇供电的主电路，所述主电路的输出端连接有节电综合控制电路，所 述节电综合控制电路连接有为各电器供电的配电电路，及为节电综合控制电路 供电的直流稳压电路，所述节电综合控制电路包括直通或节电控制电路，当输入电压低于设定值时，使供电处于直通状态；当输入电压在设定值范围内时， 使供电处于节电状态；节电档位控制电路，控制所述直通或节电控制电路在节 电状态时的节电参数。
作为对上述技术方案的改进，所述节电综合控制电路还包括空载或负载 转换电路，控制所述直通或节电控制电路；当负载为"0"时，使供电处于直通 状态；当有负载时，使供电处于直通或节电状态。
作为对上述技术方案的改进，所述节电综合控制电路还包括旁路转换控 制电路，当供电过载时，电源绕过直通或节电控制电路直接连通至配电电路。
作为对上述技术方案的进一步改进，所述旁路转换控制电路的输出端连接 有过载报警电路。
作为一种优选的技术方案，所述的主电路包括空气开关DK，接在空气开关 后的电磁补偿器BT1，接在电磁补偿器主绕组上的1、2端口上的继电器触头RJ3， 副绕组3端口连接至电磁补偿器主绕组上的2端口，接在电磁补偿器副绕组上 的4、 5端口上的继电器触头RJ2、接在电磁补偿器副绕组3端口和主绕组2端 口上的继电器触头RJ1 、接在电磁补偿器之后的电流互感器BT2。
作为一种优选的技术方案，所述配电电路包括控制负载通断的各支路空气 开关Kl Kn。
作为一种优选的技术方案，所述的直通或节电控制电路包括电压信号取样 二极管Dl、 D2、电阻Rl、可调电阻RP1和电容C3、 C4，接在集成电路IC2由1 4 脚组成的电压比较器及外围电阻R2、 R3、 R4、 二极管D3，接在由三极管VT1 组成的信号驱动电路R5、 R6、 D4、 D5、 C5;信号执行继电器RJ1及外围元件D6、 R7，发光二极管LED1。
作为一种优选的技术方案，所述的节电档位控制电路包括信号取样可调电 阻RP2、电容C6，接在集成电路IC2由5、 6、 7、 11脚组成的电压比较器及外 围电阻R8、稳压二极管DW1，接在VT2组成的信号驱动限流电阻R9;信号执行 继电器RJ2及外围电阻R10、 Rll， 二极管D7，发光二极管LED2、 LED3。
作为一种优选的技术方案，所述的空载或负载转换控制电路包括负载电流
5信号取样变压器BT4，接在BT4输出端的信号整形二极管D8、D9、电阻R12 R16、 可调电阻RP3、电容C7，接在集成电路IC2的8 10脚，12 14脚组成的电压 比较器及外围电阻R17 R23、 二极管D10 D12、稳压二极管DW2及发光二极管 LED4、 LED5。
作为一种优选的技术方案，所述旁路控制电路包括信号整形二极管D13、 D14、电阻R24 R27、电容C8，接在集成电路IC3上的外围电阻R28 R3K R33 R37、 R39、可调电阻RP4、稳压二极管DW3 DW5、电容C9、 二极管D15、 接在三极管VT3上的旁路转换继电器RJ3、 二极管D16、发光二极管LED7和电 阻R38，接在过载信号显示电路上的电阻R32、发光二极管LED6;所述过载报 警电路包括接在过载信号显示电路上的电阻R40、蜂鸣器BL。
由于采用了上述技术方案，本实用新型设置了直通或节电控制电路、节电 档位控制电路、空载或负载转换电路扩大了传统老式楼宇低压配电箱的功能， 它不仅可以满足低压配电的要求，而且还可实现滤除杂波、优化调整供电参数， 提高用电效率，减少多余或过剩电能的浪费，在保证用电器正常工作状态下， 通过节电档位控制电路的自动调整最大限度的节约电能，从而减少电费的支出， 节电率一般在15 25% 。
同时该本实用新型还具有抑制瞬时过电压、浪涌电流、短路、严重过载等 保护功能，可使用电设备使用寿命延长2倍以上，从而减少了维修费用或更换 费用的支出。另外，在使用相同负载条件下，安装该本实用新型后，输入电流 将大幅度降低，若该装置普及安装使用，输入总供电线路的损耗和供电变压器 的损耗会进一步降低，使节电成果得到进一步扩展，也使得国家和供电部门得 到了额外的经济收益；该实用新型还设置了一些必要的信号指示，如旁路转换 电路，当出现用电负荷超过本机额定值时可自动转为旁路供电状态；当负荷电 流降低到设定值后又会自动进入节电状态，保障了供电的安全性和可靠性。
图1是本实用新型实施例的结构框图； 图2是本实用新型实施例电气原理图。
具体实施方式
如图1、图2所示，智能楼宇节电配电装置，包括为楼宇供电的主电路1， 所述主电路1的输出端连接有节电综合控制电路，所述节电综合控制电路连接 有为各电器供电的配电电路2，及为节电综合控制电路供电的直流稳压电路7， 所述节电综合控制电路包括直通或节电控制电路3，当输入电压低于设定值 时，使供电处于直通状态；当输入电压在设定值范围内时，使供电处于节电状 态；节电档位控制电路4，控制所述直通或节电控制电路3在节电状态时的节 电参数。
所述节电综合控制电路还包括空载或负载转换电路5，控制所述直通或节 电控制电路3;当负载为"0"时，使供电处于直通状态；当有负载时，使供电 处于直通或节电状态。
所述节电综合控制电路还包括旁路转换控制电路6，当供电过载时，电源绕 过直通或节电控制电路3直接连通至配电电路2，所述旁路转换控制电路6的输出 端连接有过载报警电路61。
其中
所述的主电路包括空气开关DK，接在空气开关后的电磁补偿器BT1，接在 电磁补偿器主绕组上的l、 2端口上的继电器触头RJ3，副绕组3端口连接至电 磁补偿器主绕组上的2端口，接在电磁补偿器副绕组上的4、 5端口上的继电器 触头RJ2、接在电磁补偿器副绕组3端口和主绕组2端口上的继电器触头RJ1、 接在电磁补偿器之后的电流互感器BT2。
所述配电电路包括控制负载通断的各支路空气开关Kl Kn。
所述的直通或节电控制电路包括电压信号取样二极管D1、 D2、电阻R1、可 调电阻RP1和电容C3、 C4,接在集成电路IC2由1 4脚组成的电压比较器及外 围电阻R2、 R3、 R4、 二极管D3，接在由三极管VT1组成的信号驱动电路R5、 R6、 D4、 D5、 C5;信号执行继电器RJ1及外围元件D6、 R7，发光二极管LED1。
所述的节电档位控制电路包括信号取样可调电阻RP2、电容C6，接在集成 电路IC2由5、 6、 7、 11脚组成的电压比较器及外围电阻R8、稳压二极管DW1，接在VT2组成的信号驱动限流电阻R9;信号执行继电器RJ2及外围电阻RIO、 Rll， 二极管D7，发光二极管LED2、 LED3。
所述的空载或负载转换控制电路包括负载电流信号取样变压器BT4，接在 BT4输出端的信号整形二极管D8、 D9、电阻R12 R16、可调电阻RP3、电容C7， 接在集成电路IC2的8 10脚，12 14脚组成的电压比较器及外围电阻 R17 R23、 二极管D10 D12、稳压二极管DW2及发光二极管LED4、 LED5。
所述旁路控制电路包括信号整形二极管D13、 D14、电阻R24 R27、电容 C8，接在集成电路IC3上的外围电阻R28 R31、 R33 R37、 R39、可调电阻RP4、 稳压二极管DW3 DW5、电容C9、 二极管D15、接在三极管VT3上的旁路转换继 电器RJ3、 二极管D16、发光二极管LED7和电阻R38，接在过载信号显示电路 上的电阻R32、发光二极管LED6，所述过载报警电路包括接在过载信号显示电 路上的电阻R40、蜂鸣器BL。
下面结合图2并根据各个电路的结构简述本实施例的功能
如图2所示为本实用新型实施例电气原理图，本实施例的主电路1包括两 个220V 50Hz/60Hz的交流端子，交流端子连接空气开关DK的输入端，空气开 关DK的输出端连接电磁补偿器BT1，电磁补偿器BT1的主绕组1、 2端口分别 连接继电器RJ3的两个静触头，电磁补偿器BT1的副绕组的端口 3连接主绕组 2的同时连接继电器RJ1的常闭静触头，RJ1的常开静触头与输入电源的公共零 线连接，副绕组的端口 4和5分别连接继电器RJ2的两个静触头，RJ2的动触 头与RJ1的动触头相互连在一起，接在电磁补偿器后面的电流互感器BT2可连 接在任一根输出线路上，其主要作用是
一、 当负载端为空载时，继电器触头RJ1断开电源并短路电磁补偿器BT1 的副绕组，使主绕组的阻抗为零，供电处于直通状态，由于BT1的副绕组与电 源处于断开状态，因此空载时主电路不消耗电能(无空载损耗)，另外当输入电 压低于设定值时，该电路也会作出相同的动作，使供电处于直逋状态。当负载 端加入负载后，RJ1触头与电源接通，使供电处于节电运行状态。
二、 根据供电参数的变化，通过继电器触头RJ2自动调整节电档位，削减过剩的电压和电流，限制多余的有功输出节省电能，并且优化供电参数保护用 电器和延长用电器具的使用寿命。
三、 由于供电回路中串有电磁补偿器BT1的主绕组，在用电过程中起到了 电磁滤波作用，抑制谐波的产生，减少了冲击电流(浪涌电流)的幅值和瞬间 变化的过电压，另外，BT1的主绕组还具有贮能作用起到了提高功率因数降低 无功损耗和线路损耗的作用。
四、 当用电负载的负荷超出额定值时，经过设定的延时时间后，通过继电 器RJ3的触头自动转换到旁路状态，保障负载继续供电，当负荷下降到设定值 时又会自动转入节电运行状态。电流互感器BT2的作用是将供电线路的负荷电 流信号按一定比例传送到下一级电路中。
配电电路2包括由Kl至Kn组成的各支路空气开关，各支路空气开关Kl 至Kn的输入端全部连接在一起后连接来自主电路1中的继电器RJ3的动触头， 各支路空气开关Kl至Kn的输出端分别连接各支路的负载(如室内的插座、空 调、照明灯等)，各支路负载的另一端全部连在一起后连接到装置输出的公共零 线上，其作用是控制各支路负载(如空调、插座、照明等)电源的通断， 开关的数量是根据用户的要求或建筑单位的设计方案来确定。
直通或节电控制电路3包括二极管Dl， 二极管Dl阳极通过直流稳压电路7 直接电连接电源变压器BT3的输入端，二极管D1的阴极连接电阻R1， Rl的另 一端连接二极管D2的阴极以及电容C3的正极、可调电阻RP1的输入静触点， RP1的另一静触点和D2、 C3的负极连接公共接地点，RP1的动触点连接电容C4 的正极和电阻R2， R2的另一端连接集成电路IC2的3脚和电阻R4， R4的另一 端连接IC2的1脚和二极管D3的阴极，IC2的2脚连接电阻R3和IC2的6脚 以及稳压二极管DW1的阴极，R3的另一端以及IC2的4脚连接到电源的VDD端， 二极管D3的阳极连接D12的阳极和电阻R5、电容C5的正极以及电阻R6， R6 的另一端连接D4的阳极，D4的阴极连接D5的阳极，D5的阴极连接三极管VT1 的基极，VT1的集电极连接继电器RJ1的线圈和D6的阳极以及电阻R7， R7的 另一端连接发光二极管LED1的阴极，LED1的阳极以及D6的阴极、RJ1线圈的另一端和电阻R5的另一端共同连接到电源VDD端，VT1发射极和电容C5的负 极连接到公共接地点，其主要作用是通过D1、 Rl、 D2、 C3、 RP1、 C4、 R2组 成的电压信号取样整形，送给由IC2的1 4脚组成的电压比较器，当输入电源 电压高于设定值时IC1的1脚输出高电平，D3截止，通过R5、 C5、 R6、 D4、 D5 供电回路使VT1导通，RJ1吸合，LED1灯亮，使系统处于节电状态。当输入电 压低于设定值时，IC1的1脚输出低电平，D3通过R5导通，VT1截止，使系统 处于直通状态。
节电档位控制电路4包括可调电阻RP2的两个静触点， 一个静触点连接到 直通或节电控制电路3中的二极管D2的阴极及相关元件端，另一端和电容C6 的负极、稳压二极管DW1的阳极共同连接在一起，RP2的动触点连接电容C6的 正极以及电阻R8， R8的另一端连接集成电路IC2的5脚，IC2的7脚连接电阻 R9， R9的另一端连接三极管VT2的基极，VT2的发射极和IC2的11脚连接到公 共接地点，VT2的集电极连接电阻RIO、 Rll和二极管D7的阳极以及继电器RJ2 的线圈，R10的另一端连接LED2的阳极，Rll的另一端连接LED3的阳极，LED3 的阴极连接到公共接地点，D7的阴极、LED2的阳极以及RJ2的线圈另一端连接 到电源VDD端，其主要作用是通过RP2、 C6、 R8的电压取样信号，送给IC2 的5 7脚组成的电压比较器，根据设定好的数据，通过该比较器控制VT2，驱 动继电器RJ2的通断，调整主电路中BT1副绕组的励磁电流来改变负载回路的 阻抗，使供电参数得到优化处理，限制多余的有功输出。当处在不同的节电档 位下，相应的指示灯LED2或LED3被点亮。
空载或负载转换电路5包括变压器BT4的输入端连接电流互感器BT2的输 出端，BT4的输出端， 一端连接电阻R12、 R13、 D8的阳极；另一端连接R12的 另一端和D9的阳极以及电阻R14， R13、 R14的另一端连接到公共接地点，D8 和D9的阴极连接在一起后与R15相连，R15的另一端连接C7的正极和R16， R16 的另一端连接RP3的一个静触点，RP3的动触点连接D10的阴极、Dll的阳极以 及IC2的10脚，RP3的另一个静触点和C7的负极、R14的另一端、D10的阳极、 Dll的阳极连接到公共接地点，IC2的9脚连接电阻R17和R18， R17的另一端
10接公共接地点，R18的另一端连接R19和IC2的8脚，R19的另一端连接R20 和IC2的12脚，R20的另一端连接IC2的14脚和D12的阴极、LED4的阴极、 LED5的阳极，IC2的13脚连接R21和DW2的阴极，DW2的阳极接公共接地点， R21的另一端连接到电源VDD端，LED4的阳极连接R22， R22的另一端连接电源 VDD端，LED5的阴极连接R23， R23的另一端连接到公共接地点，其主要作用是: 将主电路电流互感器BT2传送来的电流信号经变压器BT4把电流信号转换成电 压信号，经过信号整形处理后送给由IC2的8 10脚组成的运算放大器、12 14 脚组成的比较器，通过IC2的14脚所连接的D12导通与截止去控制上面所提到 的直通或节电控制电路中的继电器RJ1，当空载时RJ1不吸合，系统处于直通 状态，保证了空载时主电路无损耗，当有负载时RJ1吸合，系统处于节电状态， 当处于不同状态下，相应的指示灯LED4或LED5被点亮。
旁路转换电路6及与其连接的过载报警电路61及包括由D13、 D14、 R24、 R25信号取样输入端并联连接在R12两端，输出端一端与R26连接，另一端连 接公共接地点，R26另一端连接C8的正极和R27， R27的另一端连接RP4的静 触点，RP4的另一静触点和C8的负极与公共接地点相连，RP14的动触点连接 IC3的3脚和DW3的阴极，DW3的阳极连接公共接地点，IC3的2脚连接电阻R28 和R29，R28的另一端接在公共接地点，R29的另一端连接IC3的1脚和电阻R28 和R29， R28的另一端接公共接地点，R29的另一端连接IC3的1脚和电阻R30， R30的另一端连接IC3的5脚和R31， R31的另一端连接R40、 R32、 R37、 D15 的阴极和IC3的7脚，R40的另一端连接蜂鸣器BL， BL的另一端与公共接地点 连接，R32的另一端连接LED6的阳极，LED6的阴极与公共接地点相连，R37的 另一端连接D15的阳极、C9的正极和R35，R35的另一端连接IC3的10脚和R34， R34的另一端连接R36和IC3的8脚，工C3的4脚连接R33和电源的VDD端，IC3 的6脚连接R33的另一端和DW4的阴极，DW4的阳极连接到公共接地点，IC3 的9脚连接DW5的阴极和R39， R39的另一端接到电源VDD端，DW5的阳极和C9 的负极以及三极管VT3的发射极共同连接到公共接地点，VT3的基极连接R36 的另一端，VT3的集电极连接R38、 D16的阳极、RJ3的线圈，R38的另一端连接LED7的阴极，LED7的阳极连接RJ3的线圈另一端和D16的阴极并且共同接 到电源VDD端。IC3的11、 12、 13脚连接VDD端，IC3的4脚为空脚，其主要 作用是当供电回路的负荷超出设定值时，BL会发出间断的报警声，并且LED6 灯亮，经提前设定的延长时间(如30秒)后，若负荷仍超出设定值，则RJ3 吸合，RJ3触头动作，LED7灯亮，转入旁路(将负载直接接入到电源输入端) 运行状态，起到既不停电，又保护了节电回路器件的作用，当负荷回落到设定 值后，供电回路(RJ3断电)又返回到节电运行状态。
直流稳压电路7包括电源变压器BT3的输入端并联连接在主电路1空气开 关DK的输出端，BT2的输出端连接整流桥电路VD的交流AC端子，VD的正极连 接电容Cl的正极和IC1的输入端1脚，IC1的输出端3脚连接电容C2的正极 和电源VDD端，VD的阴极和电容C1、 C2的负极以及IC1的2脚与公共端相连 其主要作用是变压整流，为每个工作电路提供不受电源波动影响的稳定直流 电压。
在本实施例中，主要元器件选用IC1为LM7812， IC2为LMC660， IC3为 LP2902， VT1 VT3为9013， RJ1和RJ2选用12V 10A的继电器，RJ3选用12V 40A 的继电器，VD模块选用2A 100V的桥式整流模块。
权利要求1. 智能楼宇节电配电装置，包括为楼宇供电的主电路，所述主电路的输出端连接有节电综合控制电路，所述节电综合控制电路连接有为各电器供电的配电电路，及为节电综合控制电路供电的直流稳压电路，其特征在于所述节电综合控制电路包括直通或节电控制电路，当输入电压低于设定值时，使供电处于直通状态；当输入电压在设定值范围内时，使供电处于节电状态；节电档位控制电路，控制所述直通或节电控制电路在节电状态时的节电参数。
2. 如权利要求l所述的智能楼宇节电配电装置，其特征在于所述节电综 合控制电路还包括空载或负载转换电路，控制所述直通或节电控制电路；当负载为"0"时， 使供电处于直通状态；当有负载时，使供电处于直通或节电状态。
3. 如权利要求l所述的智能楼宇节电配电装置，其特征在于所述节电综 合控制电路还包括旁路转换控制电路，当供电过载时，电源绕过直通或节电控制电路直接连 通至配电电路。
4. 如权利要求3所述的智能楼宇节电配电装置，其特征在于所述旁路转 换控制电路的输出端连接有过载报警电路。
5. 如权利要求1至4任一权利要求所述的智能楼宇节电配电装置，其特 征在于所述的主电路包括空气开关DK，接在空气开关后的电磁补偿器BT1， 接在电磁补偿器主绕组上的(1)、 (2)端口上的继电器触头RJ3，副绕组(3) 端口连接至电磁补偿器主绕组上的(2)端口，接在电磁补偿器副绕组上的(4)、(5)端口上的继电器触头RJ2、接在电磁补偿器副绕组(3)端口和主绕组(2) 端口上的继电器触头RJ1、接在电磁补偿器之后的电流互感器BT2。
6. 如权利要求1至4任一权利要求所述的智能楼宇节电配电装置,其特征 在于所述配电电路包括控制负载通断的各支路空气开关Kl Kn。
7. 如权利要求1至4任一权利要求所述的智能楼宇节电配电装置，其特征 在于所述的直通或节电控制电路包括电压信号取样二极管D1、 D2、电阻R1、可调电阻RP1和电容C3、 C4，接在集成电路IC2由(1) (4)脚组成的电压 比较器及外围电阻R2、 R3、 R4、 二极管D3，接在由三极管VT1组成的信号驱动 电路R5、 R6、 D4、 D5、 C5;信号执行继电器RJ1及外围元件D6、 R7，发光二极 管LED1。
8. 如权利要求1至4任一权利要求所述的智能楼宇节电配电装置，其特征 在于所述的节电档位控制电路包括信号取样可调电阻RP2、电容C6，接在集 成电路IC2由(5)、 (6)、 (7)、 (11)脚组成的电压比较器及外围电阻R8、稳 压二极管DW1，接在VT2组成的信号驱动限流电阻R9;信号执行继电器RJ2及 外围电阻RIO、 Rll, 二极管D7，发光二极管LED2、 LED3。
9. 如权利要求2所述的智能楼宇节电配电装置，其特征在于所述的空载 或负载转换控制电路包括负载电流信号取样变压器BT4，接在BT4输出端的信 号整形二极管D8、 D9、电阻R12 R16、可调电阻RP3、电容C7，接在集成电路 IC2的8 10脚，12 14脚组成的电压比较器及外围电阻R17 R23、 二极管 D10 D12、稳压二极管DW2及发光二极管LED4、 LED5。
10. 如权利要求3或4所述的智能楼宇节电配电装置，其特征在于所述 旁路控制电路包括信号整形二极管D13、 D14、电阻R24 R27、电容C8，接在 集成电路IC3上的外围电阻R28 R31、 R33 R37、 R39、可调电阻RP4、稳压二 极管DW3 DW5、电容C9、 二极管D15、接在三极管VT3上的旁路转换继电器RJ3、 二极管D16、发光二极管LED7和电阻R38，接在过载信号显示电路上的电阻R32、 发光二极管LED6;所述过载报警电路包括接在过载信号显示电路上的电阻R40、 蜂鸣器BL。
专利摘要本实用新型公开了一种智能楼宇节电配电装置，包括为楼宇供电的主电路，所述主电路的输出端连接有节电综合控制电路，所述节电综合控制电路连接有为各电器供电的配电电路，及为节电综合控制电路供电的直流稳压电路，所述节电综合控制电路主要包括直通或节电控制电路及节电档位控制电路；本实用新型它不仅可以满足低压配电的要求，而且还可实现滤除杂波、优化调整供电参数，提高用电效率，减少多余或过剩电能的浪费，在保证用电器正常工作状态下，通过节电档位控制电路的自动调整最大限度的节约电能，从而减少电费的支出，节电率一般在15～25％。
文档编号G05B19/04GK201286015SQ200820173248
公开日2009年8月5日 申请日期2008年10月20日 优先权日2008年10月20日
发明者刘利军 申请人:山东瑞斯电子科技有限公司