专利名称：节能预装式变电站的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及预装式变电站技术领域，尤其涉及一种节能预装式变电站。
背景技术：
随着社会的发展，城市照明的电能消耗和灯具损耗越来越大，照明节能降耗将越来越受到广泛重视。在电力供应部门的电能输送过程中，供电局为避免送电过程中电压损耗和用电高峰时造成末端用户电压过低，尤其是路灯照明供电系统，输电线路长，输电电缆截面较细，为了减少线路损耗，一般都采用预装式变电为路灯直接供电的方法，因此用户实际上承受的电压往往会高于设备的额定电压，尤其是在夜间电压则更高，这些超额的电压不仅不能让负载更有效率的工作，反而导致用电浪费，降低照明设备的使用寿命。
目前给路灯供电主要有两种一是直接采用400V供电系统在各路段安装路灯控制箱向路灯供电；二是在各路段从高压线路上取电通过预装式变电站(即箱式变电站)将电压变为400V系统后再向路灯供电。如图1所示现有的路灯控制箱或预装式变电站一般通过主变压器A进行变配电功能，可以提供道路照明供电、候车亭广告供电、景观照明供电、交通监控供电等，不具有节电功能。
如果要实现节电功能，一般只能在路灯控制箱或预装式变电站旁边安装节电装置，这样既影响各路段的美观，又增加设备和资源的投资和浪费，还会带来安全隐患。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是本实用新型克服现有技术预装式变电站采用外接节电装置，既影响路段的美观，又增加设备和资源的投资和浪费，并带来安全隐患的缺点，提供一种节能预装式变电站，在预装式变电站内实现节电功能，方便管理的同时提高设备的安全性。
本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案为这种节能预装式变电站，包括箱体，箱体内设有主变压器，在所述主变压器的低压侧设置节电单元，所述主变压器对高压电进行变压后，经所述节电单元进行节电处理，再输出到负载。
所述的节能预装式变电站，其中所述的节电单元包括档位可调变压器、电流检测电路、电压检测电路、档位调节电路和中央控制器；所述档位可调变压器的输入端与所述主变压器的低压侧相连，档位可调变压器输出端与负载连接，所述档位可调变压器具有多个档位，每个档位具有不同的输出电压；所述电流检测电路和电压检测电路分别连接所述档位可调变压器的输入端和输出端，对输入端和输出端的电流和电压进行检测；所述档位调节电路与档位可调变压器和中央控制器连接，所述中央控制器还分别与所述的电流检测电路、电压检测电路、档位调节电路连接，所述中央控制器根据对所述电流和电压的检测结果，通过所述的档位调节电路调节档位可调变压器的档位，动态调节输出到负载的电压。
所述的节能预装式变电站，其中所述的档位可调变压器采用零线端多档抽头的自耦变压器。
所述的节能预装式变电站，其中所述的节电单元还包括一旁路电路，该旁路电路分别与所述档位可调变压器的输入端、输出端、及所述的中央控制器连接，由中央控制器控制在电流过小、电流过大、零序电流过大或输入供电电压过低时进行旁通。
所述的节能预装式变电站，其中所述的中央控制器上直接或通过网络连接有控制终端，自动根据所述的电压检测电路检测到的供电电压，与通过控制终端所设置的不同档位的电压范围的上、下限进行比较，根据比较结果控制所述的档位调节电路进行变压器的档位调整；或者根据所述的控制终端上设置的不同时间段所对应的档位，自动在不同的时间段通过中央控制器控制所述的档位调节电路调整变压器到相应的档位。
所述的节能预装式变电站，其中所述的节电单元内还设置有与所述中央控制器连接的通信模块，所述通信模块通过无线方式连接远端控制中心，由所述中央控制器将节电单元的电参数及档位调节电路设置的相关信息发送给所述的通信模块，再由通信模块发送到远端控制中心；所述通信模块还接收远端控制中心对预装式变电站的遥控操作。
所述的节能预装式变电站，其中所述的主变压器与节电单元之间还设有开关或接触器，所述开关或接触器与所述中央处理器连接，中央处理器根据所述通信模块接收到的遥控信号进行遥控合闸和分闸。
所述的节能预装式变电站，其中所述预装式变电站箱体内还设有报警触发电路，所述中央处理器与报警触发电路连接，将报警信号通过所述的中央处理器向通信模块进行发送，进而发送到远端。
所述的节能预装式变电站，其中所述通信模块为GPRS模块。
所述的节能预装式变电站，其中所述的档位调节电路由若干个继电器或接触器组合而成，根据中央控制器的控制，选择相应档位的电路进行接通。
本实用新型的有益效果为本实用新型克服了现有技术预装式变电站采用外接节电装置，既影响路段的美观，又增加设备和资源的投资和浪费，并带来安全隐患的缺点，在预装式变电站内实现节电功能，方便管理的同时提高设备的安全性。将传统变配电技术与现代电网电压调节技主有机融合在一起，由微电脑要根据电网电压的变化或预置时间要求自动对输出电压实施智能化控制和调节，使电力终端用户处供电参数达到最经济的使用状态。不仅实现了节约用电的目的，而且真正实现了用电和系统管理、网络控制和信息共享，使整个用电系统的功效达到最大化。
本实用新型具有节电、安全、成套性强、占地少、方便维护、寿命长、造型美观等优点，可作为城市道路、高速公路、码头、港口、广场、油田等场所的节能、变配电设备。
图1为现有的预装式变电站电路结构示意图；图2为本实用新型节能预装式变电站电路结构示意图；图3为本实用新型节能预装式变电站工作原理示意图；图4为本实用新型节能预装式变电站控制原理示意图。
具体实施方式
下面根据附图和实施例对本实用新型作进一步详细说明如图2所示，本实用新型提供一种节能预装式变电站，主要原理是通过降低照明灯群电源电压的方法，来降低灯具的功率消耗，从而达到节约能源的目的。这种节能预装式变电站，包括箱体，箱体内设有主变压器A，在主变压器A的低压侧设置节电单元B，主变压器对高压电进行变压后，经节电单元进行节电处理，再输出到负载。
如图3所示，节电单元包括档位可调变压器(可采用零线端多档抽头的自耦变压器)、电流检测电路、电压检测电路、档位调节电路和中央控制器；档位可调变压器的输入端与主变压器的低压侧相连，档位可调变压器输出端与负载连接，档位可调变压器具有多个档位，每个档位具有不同的输出电压；电流检测电路和电压检测电路分别连接档位可调变压器的输入端和输出端，对输入端和输出端的电流和电压进行检测；档位调节电路与档位可调变压器和中央控制器连接，中央控制器还分别与电流检测电路、电压检测电路、档位调节电路连接，中央控制器根据对电流和电压的检测结果，通过档位调节电路调节档位可调变压器的档位，动态调节输出到负载的电压。
档位调节电路由若干个继电器或接触器组合而成，根据中央控制器的控制，选择相应档位的电路进行接通。
节电单元还包括一旁路电路，该旁路电路分别与档位可调变压器的输入端、输出端、及中央控制器连接，由中央控制器控制在电流过小、电流过大、零序电流过大或输入供电电压过低时进行旁通。
中央控制器上直接或通过网络连接有控制终端，自动根据电压检测电路检测到的供电电压，与通过控制终端所设置的不同档位的电压范围的上、下限进行比较，根据比较结果控制档位调节电路进行变压器的档位调整，当前电压超过某一上限值时，档位调整到高一级的节电档，当前电压低于某一下限值时，档位调整到低一级的节电档；或者根据控制终端上设置的不同时间段所对应的档位，自动在不同的时间段通过中央控制器控制档位调节电路调整变压器到相应的档位。
如图4所示，节电单元内还设置有通信模块(采用GPRS模块)，可通过无线远程连接远端控制中心的计算机，值班人员可在计算机上通过远程对预装式变电站进行监控和遥控；通信模块与中央控制器进行连接，中央控制器将节电单元的电流、电压、有功功率及电度、无功功率及电度、功率因数等所有电参数及档位调节电路设置的相关信息通过中央控制器向所述的通信模块进行发送，再由通信模块无线远程连接到远端控制中心的计算机上，同时值班人员在计算机上也可以对预装式变电站进行遥调的操作。主变压器与节电单元之间还设有开关或接触器，开关或接触器与中央处理器连接，中央处理器根据通信模块接收到的远端控制中心计算机上遥控信号进行遥控合闸和分闸。
预装式变电站箱体内还设有各种报警触发电路，如门禁报警电路、水浸报警电路、烟雾报警电路、温度报警电路、红外移动防盗报警电路等，中央处理器与报警触发电路连接，将报警信号通过中央处理器向通信模块进行发送，传到远端控制中心计算机上，值班人员可在远端控制中心看到报警信号并听到报警音响。
利用通信模块与远端控制中心进行交互，本实用新型可以实现四遥功能1、遥测对三相电压、电流、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、有功电度、无功电度、零序电流、频率，运行时间统计、节电运行时间、旁路运行时间等进行检测，发送给远端控制中心；2、遥控根据远端控制中心的命令进行断路器(开关或接触器)合闸/分闸、调节节电挡位、手动/自动切换；3、遥调根据远端控制中心的命令进行参数设定/修改，如电压档位设定、时间段档位设定、时间段断路器合闸/分闸设定等；4、遥信可以在远端控制中心对断路器合闸/分闸、档位状态、门禁状态等进行显示。
本实用新型节电单元的控制可分为手动和自动模式来调节自耦变压器的档位，自耦变压器分为4个档位，自耦变压器采用零线端绕组抽头的方式，其优点是切换电流小，接触器成本低。自耦变压器不同的档位有不同的输出电压，将电压降低不同的值，使输出到负载的电压为较经济合理的电压值。手动模式时可在远端控制中心操作面板上直接进行带负荷调节节电档位，也可以通过中央处理器的RS485通信接口与通信模块连接进行无线远程带负荷调节节电档位。在自动模式时节电单元可设定多个电压范围，可根据进线电压的变化自动调节节电档位，也可以设定不同时段对应的档位，根据时段自动调节节电档位。并可设定档位动作间隔时间、无流旁路、过流旁路、零序过流旁路等功能。
本实用新型控制器集电力测量、控制和通讯为一体，通过中央控制器检测节电单元的电压和电流来控制和显示自耦变压器的档位和电参数，来改变节电单元的输出电压，并可以通过RS485通信和GPRS通信实现远程监控和测量，足不出户就可以掌控于千里之外的预装式变电站。中央控制器进行电参数的记录和测量，可以对电压、电流、功率、功率因数、频率电度等进行测量和记录。在节电控制时，可以根据情况采用时段控制或电压控制进行节电档位的调整，再由档位调节电路去调整节电单元的档位。可以通过RS485接口或无线通信接口(GPRS)与计算机及网络进行连接，可以通过通讯网络监控到节电单元的所有测量数据和信息，实现远程监测、调节、控制和数据采集、打印，无需再到现场巡查。
本实用新型减少了因为配电网络配置不合理及整个网络用电负载的不均衡变化带来的本地供电电源品质的降低和供电电压的无规律大幅度波动而引起的浪费和不必要损耗，为负载提供个性化的高品质供电电源。在确保为生产、生活等用电负载正常供电的前提下，根据负载实际使用状况的变化实时调控电源输出的各项电气参数，达到供电的度身订做，用电的经济适用，从而达到节电和用电的和谐统一。
本领域技术人员不脱离本实用新型的实质和精神，可以有多种变形方案实现本实用新型，以上所述仅为本实用新型较佳可行的实施例而已，并非因此局限本实用新型的权利范围，凡运用本实用新型说明书及附图内容所作的等效变化，均包含于本实用新型的权利范围之内。
权利要求1.一种节能预装式变电站，包括箱体，箱体内设有主变压器，其特征在于在所述主变压器的低压侧设置节电单元，所述主变压器对高压电进行变压后，经所述节电单元进行节电处理，再输出到负载。
2.根据权利要求1所述的节能预装式变电站，其特征在于所述的节电单元包括档位可调变压器、电流检测电路、电压检测电路、档位调节电路和中央控制器；所述档位可调变压器的输入端与所述主变压器的低压侧相连，档位可调变压器输出端与负载连接，所述档位可调变压器具有多个档位，每个档位具有不同的输出电压；所述电流检测电路和电压检测电路分别连接所述档位可调变压器的输入端和输出端，对输入端和输出端的电流和电压进行检测；所述档位调节电路与档位可调变压器和中央控制器连接，所述中央控制器还分别与所述的电流检测电路、电压检测电路、档位调节电路连接，所述中央控制器根据对所述电流和电压的检测结果，通过所述的档位调节电路调节档位可调变压器的档位，动态调节输出到负载的电压。
3.根据权利要求2所述的节能预装式变电站，其特征在于所述的档位可调变压器采用零线端多档抽头的自耦变压器。
4.根据权利要求2所述的节能预装式变电站，其特征在于所述的节电单元还包括一旁路电路，该旁路电路分别与所述档位可调变压器的输入端、输出端、及所述的中央控制器连接，由中央控制器控制在电流过小、电流过大、零序电流过大或输入供电电压过低时进行旁通。
5.根据权利要求2所述的节能预装式变电站，其特征在于所述的中央控制器上直接或通过网络连接有控制终端，自动根据所述的电压检测电路检测到的供电电压，与通过控制终端所设置的不同档位的电压范围的上、下限进行比较，根据比较结果控制所述的档位调节电路进行变压器的档位调整；或者根据所述的控制终端上设置的不同时间段所对应的档位，自动在不同的时间段通过中央控制器控制所述的档位调节电路调整变压器到相应的档位。
6.根据权利要求2所述的节能预装式变电站，其特征在于所述的节电单元内还设置有与所述中央控制器连接的通信模块，所述通信模块通过无线方式连接远端控制中心，由所述中央控制器将节电单元的电参数及档位调节电路设置的相关信息发送给所述的通信模块，再由通信模块发送到远端控制中心；所述通信模块还接收远端控制中心对预装式变电站的遥控操作。
7.根据权利要求6所述的节能预装式变电站，其特征在于所述的主变压器与节电单元之间还设有开关或接触器，所述开关或接触器与所述中央处理器连接，中央处理器根据所述通信模块接收到的遥控信号进行遥控合闸和分闸。
8.根据权利要求6所述的节能预装式变电站，其特征在于所述预装式变电站箱体内还设有报警触发电路，所述中央处理器与报警触发电路连接，将报警信号通过所述的中央处理器向通信模块进行发送，进而发送到远端。
9.根据权利要求6、7或8所述的节能预装式变电站，其特征在于所述通信模块为GPRS模块。
10.根据权利要求2所述的节能预装式变电站，其特征在于所述的档位调节电路由若干个继电器或接触器组合而成，根据中央控制器的控制，选择相应档位的电路进行接通。
专利摘要一种节能预装式变电站，包括箱体，箱体内设有主变压器，在主变压器的低压侧设置节电单元，节电单元包括档位可调变压器、电流检测电路、电压检测电路、档位调节电路和中央控制器；档位可调变压器的输入端与主变压器的低压侧相连，输出端与负载连接；电流检测电路和电压检测电路分别连接档位可调变压器的输入端和输出端；档位调节电路与档位可调变压器和中央控制器连接，中央控制器还分别与电流检测电路、电压检测电路、档位调节电路连接，根据对电流和电压的检测结果，通过档位调节电路调节档位可调变压器的档位，动态调节输出到负载的电压。本实用新型在预装式变电站内实现节电功能，方便管理的同时提高了设备的安全性。
文档编号H02M5/02GK2912021SQ200620013339
公开日2007年6月13日 申请日期2006年3月30日 优先权日2006年3月30日
发明者程涛, 张子晋 申请人:程涛, 张子晋