一种电网的综合节能装置的制作方法

本实用新型涉及一种节能装置，具体地说是一种电网的综合节能装置。

背景技术：

近年来，我国已经对电网的智能化进行了规划和建设，随着智能电网建设步伐的加快， 传统的变配电产品已经不能满足智能电网建设的需求，因此，智能化变配电产品将成为各 个厂商参与市场竞争的法宝，许多厂家纷纷加大智能化变配电产品的研发投入。传统的箱 式变电站不能很好的满足智能化的要求，这为箱式变电站的智能化发展提供了应用基础和 强劲动力，智能化的箱式变电站将成为未来一段时间内市场青睐的产品。随着智能电网建设的加快，箱式变电站将向节能环保，智能化方向发展。目前的环网箱式变电站的节能效果并不明显，而且数据的传输和控制也不是很方便。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种电网的综合节能装置，具有多层次的高效节能降耗方式和省材、环保上的特性。

为了解决上述技术问题，本实用新型采取以下技术方案：

一种电网的综合节能装置，包括高压侧双电源自动切换装置和变压器，高压侧双电源自动切换器上设有第一电源输入端和第二电源输入端，高压侧双电源自动切换器的输出端通过线路与变压器连接，变压器的输出端通过线路连接有低压模块、动态无功补偿及滤波装置，该低压模块、动态无功补偿及滤波装置并联连接，低压模块装接负载，高压侧双电源自动切换器装接有高压无线通信数据采集和控制器，低压模块装接有低压无线通信数据采集和控制器。

所述高压侧双电源自动切换装置包括第一负荷开关、第二负荷开关和用于控制第一负荷开关和第二负荷开关闭与合的开关联锁机构，第一负荷开关和第一电源输入端连接，第二负荷开关和第二电源输入端连接。

所述开关联锁机构包括：

双电源自动切换控制器，该双电源自动切换控制器通过线路分别与第一负荷开关和第二负荷开关连接；

通过线路与第一负荷开关连接的第一电压互感器和第一传感器，该第一电压互感器和第一传感器通过线路与第一检测模块连接，第一检测模块通过线路与第一信号模块连接，第一信号模块通过第一传输模块与中央处理终端连接，第一电压互感器通过线路与双电源自动切换控制器连接；

以及通过线路与第二负荷开关连接的第二电压互感器和第二传感器，该第二电压互感器和第二传感器通过线路与第二检测模块连接，第二检测模块通过线路与第二信号模块连接，第二信号模块通过第二传输模块与中央处理终端连接，第二电压互感器通过线路与双电源自动切换控制器连接。

所述第一负荷开关和第二负荷开关通过线路还与备用电源连接。

所述变压器为为立体三角形卷铁芯配电变压器。

所述高压无线通信数据采集和控制器包括高压电流互感器和高压电压互感器，该高压电流互感器和高压电压互感器分别通过线路与高压电能质量检测终端连接，该高压电能质量检测终端通过传输模块与中央处理终端连接；

所述低压无线通信数据采集和控制器包括低压电流互感器，该低压电流互感器通过线路与低压电能质量检测终端连接，该低压电能质量检测终端通过传输模块与中央处理终端连接。

所述动态无功补偿及滤波装置包括通过线路依次连接的智能监控终端、主断路器、熔断器组、投切调节器、电抗器组和电容器组，智能监控终端上还连接有触发电路，该触发电路与投切调节器连接，智能监控终端上还连接有数传终端，该数传终端与外界的计算机监控中心连接，智能监控终端通过线路还连接有低压电流互感器，该低压电流互感器通过线路与低压模块连接。

本实用新型节能低耗、运行成本低、性价比高，远程数据采集、远程控制，具有多层次的高效节能降耗方式和省材、环保上的特点，完全符合我国的节能方针。

附图说明

附图1为本实用新型线路连接原理示意图；

附图2为本实用新型中高压侧双电源自动切换装置的线路连接示意图；

附图3为本实用新型中高压无线通信数据采集和控制器、低压无线通信数据采集和控制器的线路连接示意图；

附图4为本实用新型动态无功补偿及滤波装置的连接原理示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

如附图1所示，本实用新型揭示了一种电网的综合节能装置，包括高压侧双电源自动切换装置1和变压器，高压侧双电源自动切换器上设有第一电源输入端21和第二电源输入端22，高压侧双电源自动切换器的输出端通过线路与变压器连接，变压器的输出端通过线路连接有低压模块、动态无功补偿及滤波装置，该低压模块、动态无功补偿及滤波装置并联连接，低压模块装接负载，高压侧双电源自动切换器装接有高压无线通信数据采集和控制器，低压模块装接有低压无线通信数据采集和控制器。双电源输入，并且通过高压侧双电源自动切换器的控制，保证只有一路电源在输入，即一路电源输入时另一路电源则断开。变压器为为立体三角形卷铁芯配电变压器。从第一电源输入端和第二电源输入端输入的初始电源都为高压电源。

如附图2所示，高压侧双电源自动切换装置包括第一负荷开关、第二负荷开关和用于控制第一负荷开关和第二负荷开关闭与合的开关联锁机构，第一负荷开关和第一电源输入端连接，第二负荷开关和第二电源输入端连接。开关联锁机构包括：双电源自动切换控制器，该双电源自动切换控制器通过线路分别与第一负荷开关和第二负荷开关连接。通过线路与第一负荷开关连接的第一电压互感器和第一传感器，该第一电压互感器和第一传感器通过线路与第一检测模块连接，第一检测模块通过线路与第一信号模块连接，第一信号模块通过第一传输模块与中央处理终端连接，第一电压互感器通过线路与双电源自动切换控制器连接。以及通过线路与第二负荷开关连接的第二电压互感器和第二传感器，该第二电压互感器和第二传感器通过线路与第二检测模块连接，第二检测模块通过线路与第二信号模块连接，第二信号模块通过第二传输模块与中央处理终端连接，第二电压互感器通过线路与双电源自动切换控制器连接。第一负荷开关和第二负荷开关通过线路还与备用电源连接。

在附图2中，电源I从第一电源输入端输入，电源II从第二电源输入端输入，形成两路进线电源。正常供电时，第一负荷开关合，第二负荷开关分，系统由电源I供电。当电源I失电时，先将第一负荷开关断开，再将第二负荷开关合上，系统电源转由电源II供电。系统装有联锁机构，确保只能一路电源供电，当电源I再次得电时，供电方式保持不变，直至电源II失电或人为改变。第一电压互感器和第二电压互感器将高压电转成低压400V电源，为第一负荷开关、双电源自动切换控制器、第一检测模块、第一传感器、第二负荷开关、第二检测模块、第二传感器等提供电源。第一检测模块、第二检测模块分别通过第一传感器、第二传感器检测线路的带电情况和第一负荷开关、第二负荷开关的开、闭状态，以确定受电方式并将信号转化成光电数据信号；传输模块由RS232/RS485串口，通过GPRS数传终端和GPRS网络将数据信号传输至中央处理终端。中央处理终端通过已设定程序或管理员发出操作指令，双电源自动切换控制器接到操作指令，经已定的操作程序后，向第一负荷开关和第二负荷开关发出动作指令，实现电源切换，保证变压器在短时间内再次得到供电。备用电源为直流电源，在线路断电时供操作第一负荷开关和第二负荷开关用，提高安全性和可靠性。

整个系统可在15秒内完成全部操作，减去了原来需在现场操作的“路程时间”； 中央处理终端的计算机监控中心可远距离人工或按设定程序自动控制；可实现“一机多台”管理。

如附图3所示，所述高压无线通信数据采集和控制器包括高压电流互感器和高压电压互感器，该高压电流互感器和高压电压互感器分别通过线路与高压电能质量检测终端连接，该高压电能质量检测终端通过传输模块与中央处理终端连接。低压无线通信数据采集和控制器包括低压电流互感器，该低压电流互感器通过线路与低压电能质量检测终端连接，该低压电能质量检测终端通过传输模块与中央处理终端连接。电源刚输入的时候是高压电源，

传输模块为GPRS数传终端，是一个包括900/1800双频GPRS的GSM模块。采用金属外壳，不受外界信号干扰，外部采用交流220V供电，开关电源模块内置，外部接口为标准9芯串口，标准串口通过本终端模块加GPRS网络可进行远程数据收发。

高压电能质量监测终端配有RS232/RS485串口。监测终端对电网系统中的电压、电流进行实时采集，并对交流采样数据快速分析、计算，得出电网系统中的实时高压运行数据：三相电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率、总有功电量（累计）、总无功电量（累计）、零序电流；三相谐波电压、谐波电流总畸变率、频率；三相3、5、7、9、11、13、15、17、19次电压、电流畸变率。并将数据储存，储存数据可保存90天，断电不丢失。通过GPRS数据终端和GPRS网络将数据信号传输至中央处理终端。

低压电能质量监测终端将获得的实时交流采样数据快速分析、计算，得出电网系统中的实时低压运行数据，数据项目及传输、监测方式与以上所述高压无线通信数据采集和控制器相类似。

中央处理终端的管理员通过配套的«电能质量分析管理软件»，监测设备的运行情况，对低压智能型框架式断路器进行远距离人工或按设定程序自动控制；根据实际的需求、将数据分析的结果用报表、曲线图等形式显示和打印相关报表，可外接打印机，即可将相关数据以纸张的形式打印出来。

动态无功补偿及滤波装置对提高电网的传输能力和减少线路损耗，提高设备的利用率，节约能源；稳定电网系统电压、减少电压波动，抑制、治理谐波，优化电网的供电质量具有良好效果。所述动态无功补偿及滤波装置包括通过线路依次连接的智能监控终端、主断路器、熔断器组、投切调节器、电抗器组和电容器组，智能监控终端上还连接有触发电路，该触发电路与投切调节器连接，智能监控终端上还连接有数传终端，该数传终端与外界的计算机监控中心连接，智能监控终端通过线路还连接有低压电流互感器，该低压电流互感器通过线路与低压模块连接。

以设计无功补偿及滤波装置时需要注意以下几点：

1、投切调节器采用反并联进口晶闸管模块，由其它电子组件构成触发电路、同步电路及控制电路；控制电路与配电综合测控仪的控制信号采用光电隔离技术，以避免互相干扰。

2、电容器组的电容器是基于谐波工况下的产品，以免影响补偿和滤波效果，造成质量问题。

3、电抗系数的选择直接影响到滤波效果。在确定电抗系数前，必须进行现场谐波测量或仿真计算，评估配电系统谐波影响的性质与水平，从而选用合适的电抗系数的电抗器。

4、智能监控终端等元器件的电源由主断路器取得；取样电流由低压模块主回路取得。测控仪对电网系统交流采样数据快速分析、计算，得出电网系统中的实时监测数据：三相电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率及功率因数等，得出所需补偿或切除的电容容量数值，并选择出与该数值最相近的一组电容，然后向控制该组电容器的投切调节器发出控制信号，投入或切除该电容器，相应时间≦10ms；同时将投入前、后的相关运行数据储存。储存项目：三相电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率、总有功电量（累计）、总无功电量（累计）、零序电流；三相谐波电压、谐波电流总畸变率、频率；三相3、5、7、9、11、13、15、17、19次电压、电流畸变率。储存数据可保存90天，断电不丢失。传输模块通过RS232/RS485串口，经GPRS数据终端和GPRS网络将数据信号传输至中央处理终端。

计算机监控中心配套相应的«配电分析管理系统软件»，对装置实行远距离实时的数据监测、人工或按设定程序自动控制；根据实际的需求、将数据分析的结果用报表、曲线图等形式显示和打印；可实现“一机多台”管理。

综合节能装置各部分的数据采集和远程控制可以各自独立进行，也可以通过«综合管理系统软件»统一管理、控制，还可以实现“一机多台”管理，节省大量人力、物力财力，有利于电网系统中设备及运行状况的集中化管理。

需要说明的是，以上所涉及到的«配电分析管理系统软件»等程序，是预先内置于相应设备中的，其自身并非是本实用新型的创新和保护点所在，本实用新型是基于设备的基础之上利用其特性来对相关的数据进行更为便捷的分析。

另外，变压器优选10kV系列S13-M立体三角形卷铁芯配电变压器，该立体三角形卷铁芯配电变压器突破了传统的平面式结构，采用三相对称立体式结构，产品三相铁芯磁路完全对称，磁阻大大减少，励磁电流、空载损耗显著降低，是一种使用传统材料，但运行噪音更低，结构更为紧凑的高效节能型变压器。立体三角形卷铁芯变压器与平面叠片式铁芯变压器比较如下：

1、结构、工艺

(1)铁芯由三个完全相同的单框拼合而成，拼合后的等边三角形立体结构稳定性好，铁芯机械强度高，三相受力一致，使器身抗短路能力增强。

(2)铁芯在制造过程中经过真空退火处理，能基本消除内应力，磁路各处均无高磁阻存在，使空载损耗与空载电流大幅度下降。

(3)铁芯无接缝连续卷绕，硅钢带结构紧密，工作振动小，可使噪音降低到最低限度。

(4)铁芯三相磁路连贯，且较叠片铁芯及平面卷铁芯变压器最短，确保三相供电平衡，并使降低损耗效果显著。

(5)硅钢片剪裁可以做到无废料加工，即材料的利用率为100%。铁芯无接缝连续卷绕，可最大限度消除人工叠片、叠装、拆插上铁轭造成的质量波动，减少加工工序，提高生产率。

(6)三角形铁芯空间利用系数高，线圈导线的长度减少，即可节约原材料，又可降低负载损耗，从而减轻变压器的重量。并且体积比常规产品要小，结构紧凑，外形美观，占地面积小。

2、性能及用材

对比条件：相同的芯柱横截面面积；相同的窗高尺寸；相同的芯柱中心距。

(1)节电节能：空载损耗S13比S11国家标准值降低25%，空载电流S13比S11国家标准值降低80%；

(2)省材降耗：节省硅钢片20%，铜2-3%；

超低静音：噪音可降低7-10dB。

需要说明的是，变压器本身并非是本实用新型的发明点所在，本实用新型是优选该立体三角形卷铁芯配电变压器，从而能够更好的进行节能和控制。在不脱离本实用新型的创造构思的前提下，任何显而易见的替换均在本实用新型的保护范围之内。