一种针对大量非线性负载用户的谐波监测及治理系统的制作方法

本发明是涉及一种谐波监测及治理系统，特别是针对大量非线性负载用户的谐波监测及治理系统。

背景技术：

随着电脑及各种办公自动化设备、变频空调、荧光灯、节能灯及其整流器、大型显示屏幕、不间断电源等非线性用电设备在各种办公场所及商户中的普及及大量应用，非线性用电设备工作时对用户测配电网中产生大量的谐波问题日益加剧，增加用户用电成本并对配电电力系统造成谐波污染。此类非线性设备所产生的谐波中，存在大量的3倍数谐波。由于其三相电流幅值大小、初始相位均相同，在中性线上产生叠加，会产生诸如中性线过载、过热，以及产生电磁干扰、影响供电电压波形、绝缘层破坏、降低功率因数、降低变压器及电器设备的使用寿命等问题。目前现有的无功补偿谐波消除治理以小型谐波治理装置及谐波消除变压器为主，对大量使用多种非线性负载的用户缺乏集中功率因数监测和谐波消除治理的功能。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种针对使用大量非线性负载用户的谐波监测及治理系统，解决非线性负载对用户整体影响，以达到节电的功能。

本发明的技术方案是：

一种谐波监测及治理系统，包括功率因数监测系统，谐波监测系统，谐波消除变压器，谐波消除有效性显示模块，谐波消除变压器温控系统及电路保护系统；所述谐波消除变压器的输入端与市电相连接，输出端与用户配电箱的输入端相连接；所述功率因数监测系统的输入端，以及所述谐波监测系统的输入端与所述用户配电箱的输出端相连接。

优选地，所述功率因数监测系统能够测量用户侧配电电路中的有用功。

优选地，所述谐监测系统能够测量用户侧配电电路中谐波的含量。

优选地，所述谐波消除变压器包括非晶合金铁芯、一次侧绕组和二次侧绕组。

优选地，所述非晶合金铁芯为三相三柱式结构铁芯，所述铁芯的三相依次分别缠有按Z字型排列的串联线圈，并产生正反方向的磁束。

优选地，所述一次侧绕组采用三角形接线结构，饼式线圈，匝间设有杜邦NOMEX绝缘纸，并通过真空压力浸渍工艺进一步消除线圈内部电晕现象。

优选地，所述二次侧绕组采用曲折型接线结构，箔绕式线圈，层间设有杜邦NOMEX绝缘纸。

优选地，所述谐波消除有效性显示模块能够实时显示谐波消除和/或节能降损信息。

优选地，所述谐波监测及治理系统还包括温控系统及电路保护系统，其能够采集所述谐波消除变压器的内部温度，并在所述谐波消除变压器发生温度异常时即时产生警告并断开电路。

本发明还提供一种使用以上技术方案中任一项的谐波监测及治理系统的方法，包括以下步骤：

（1）将市电接入谐波监测及治理系统中的谐波消除变压器；

（2）将谐波消除变压器的输出端与用户配电箱的输入端相连接；

（3）将功率因数监测系统的输入端，以及所述谐波监测系统的输入端与用户配电箱的输出端相连接；

（4）通过功率因数监测系统测量用户侧配电电路中的有用功与视在功率计算用户侧功率因数并通过功率因数显示模块实时显示功率因数，为用户提供节能降损信息；

（5）通过谐波监测系统测量用户侧配电电路中谐波的含量进行分析和处理；并通过谐波消除有效性模块实时显示谐波消除及提供节能降损信息。

本发明中的谐波监测与治理系统具有监测显示并通过谐波变压器消除谐波的特点。同时，本发明中的谐波监测与治理系统中的谐波消除变压器能大幅度地降低变压器的电能损耗，有效降低对变压器绕组温升的影响，变压器采用曲折型接线结构，能有效降低3次主谐波含量与单相负载所产生的3次谐波，有效转移中性点电流热效应，减低电能消耗。另外，本发明中谐波监测与治理系统采用了成本较低的非晶合金铁心抗谐波变压器消除电力系统中的电流谐波。并且，本发明中的谐波监测与治理系统提供了用户功率因数和谐波消除有效性的实时显示。

附图说明

图1是本发明的谐波监测及治理系统结构示意图。

图2是本发明中谐波监测及治理系统谐波消除变压器电路图。

图中各附图标记的含义如下：

1谐波监测及治理系统；2 市电输入；3 用户配电箱；

11 谐波消除变压器；12 功率因数监测系统；13 功率因数显示模块；14 谐波监测系统；15 谐波消除有效性显示模块；16 温控系统及电路保护系统；41-45 用户负载。

具体实施方式

在理想情况下，三相交流电供电所呈现的电流波形为标准的频率固定的正弦波。各相间所差相位为60度。然而，在现实中，非线性负载会对供电质量产生干扰，产生的谐波叠加后使电流发生畸变。大量的3次谐波在中性线上产生叠加，会导致中性线过载、过热，以及产生电磁干扰、影响供电电压波形、绝缘层破坏、降低功率因数、降低变压器及电器设备的使用寿命等问题。本发明供一种针对使用大量非线性负载用户的谐波监测及治理系统，包括功率因数监测系统，谐波监测系统，谐波消除变压器系统，谐波消除有效性显示模块，谐波消除变压器温控系统及电路保护系统；所述谐波监测及治理系统在用户市电接入与用户配电箱的连接点之间，将谐波治理系统设置在用户配电系统，解决了非线性负载对用户整体影响，达到节电功能。

如附图1所示，一种针对使用大量非线性负载用户的谐波监测及治理系统1，包括谐波消除变压器11，功率因数监测系统12，功率因数显示模块13，谐波监测系统14，谐波消除有效性显示模块15，谐波消除变压器温控系统及电路保护系统16。所述谐波消除变压器11的输入端与市电相连接，输出端与用户配电箱3的输入端相连接；所述功率因数监测系统12的输入端，以及所述谐波监测系统14的输入端与所述用户配电箱3的输出端相连接。由此，所述谐波监测及治理系统在用户市电接入与用户配电箱的连接点之间，将谐波治理系统设置在用户配电系统，解决了非线性负载对用户整体影响，达到节电功能。

使用本发明的系统对使用大量非线性负载用户进行谐波监测及治理的方法的步骤如下。

（1）将市电接入谐波监测及治理系统中的谐波消除变压器。

（2）将谐波消除变压器的输出端与用户配电箱的输入端相连接。

（3）将功率因数监测系统的输入端，以及所述谐波监测系统的输入端与用户配电箱的输出端相连接。

（4）通过功率因数监测系统测量用户侧配电电路中的有用功（用电器实际消耗功率）与视在功率（电表读数）计算用户侧功率因数并通过功率因数显示模块实时显示功率因数，为用户提供节能降损信息。

（5）通过谐波监测系统测量用户侧配电电路中谐波的含量进行分析和处理；并通过谐波消除有效性模块实时显示谐波消除及提供节能降损信息。

（6）温控系统及电路保护系统通过采集变压器内部温度，在变压器短路或是过载发生温度异常时即时产生警告并断开电路。

图2所示的是谐波监测及治理系统谐波消除变压器电路图。所述谐波消除变压器包括非晶合金铁心、一次侧绕组和二次侧绕组。其中，所述非晶合金铁心为三相三柱式结构铁芯；所述一次侧绕组采用三角形接线结构，饼式线圈，匝间设有杜邦NOMEX绝缘纸，并通过真空压力浸渍工艺更进一步消除线圈内部电晕现象；所述二次侧绕组采用曲折型接线结构，箔绕式线圈，层间设有杜邦NOMEX绝缘纸。

谐波消除治理系统应用高磁通量铁芯的磁化线圈与电流转化线圈相并联，同时与电流补偿线圈串联后形成三线圈。

当负载电流通过磁化线圈时，可正常给负载供电。当负载侧由于电动机产生的反向励磁与其它设备的频繁启动等所产生的浪涌、谐波、瞬流等反馈回主电路时，若线路中无中央节能保护设备，产生的浪涌、谐波、瞬流等会对主回路产生干扰，形成电力污染并造成电能浪费损失。安装谐波消除治理系统后，磁化线圈在接受到反馈的浪涌、谐波、瞬流时可实现电抗器的功能，阻挡负载端所产生的浪涌、谐波、瞬流等有害于用电设备的电流；同时将反馈电流转换成电磁能，并由电流转化线圈同步吸收，通过控制单元将其变换，再由电流补偿线圈同步将其电流反向补偿至负载。

谐波消除治理系统应用高能电磁转换原理，采用电磁移相技术，利用三柱铁芯嵌入式绕线圈——三相依次分别缠有按Z字型排列的串联线圈，并产生正反方向的磁束。各相相位中线圈相互正对接线，形成反向磁束，磁场在铁芯中均匀分布，负荷中产生的零相分电流的相位相互对立，使磁势相互抵消，从而使零序电流的增长减少，三相输入电流就可达到基本平衡。同时负荷中产生的零序及高次谐波电流通过零序电流减少，利用磁场与电流的变换原理使电流重新流向负载；只有正常的工作相的分电流通过零线，防止了零线上大量的零序及高次谐波电流通过。并且，这样被特殊缠绕的电磁线圈不仅改善电流的不平衡，也使相位相互对立，抵消磁势，使电压和电流的相位差自动调整，达到了改善功率因数的效果。

以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。