专利名称：智能路灯节电装置的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电子技术领域，具体涉及一种对路灯提供智能节电的控制装置。
背景技术：
目前城市路灯照明费用，在政府公共财政支出中占据比较大。午夜过后，车辆、行人极少，对路灯亮度要求降低。而我国的电网普遍存在夜间电压偏高，电网电压不够稳定等现象，导致了路灯用电浪费更大及灯具更易损坏。为了减少浪费，不少人采用较小功率灯具，或者采用双套供电线路，目的是便于夜间采取间隔照明的办法达到节电的目的，然而，这样不能做到线路和用电器都在平稳的额定功率下工作，而且增加了巨大的初建和改造成本。
路灯大多采用高压钠灯，高压钠灯的工作特性随电压变化规律来看当工作电压上升至额定电压的106％时，钠灯功率损耗将上升至额定功率的115％，当工作电压上升至额定电压的110％时，钠灯功率损耗将上升至额定功率的130％。当工作电压下降至额定电压的96％时，钠灯功率损耗将下降至额定功率的90％。
目前的路灯节电器大多采用以下二种方案1、光控、微处理器控制系统加自耦变压器。采用光控容易受干扰和环境等因素的影响。只采用微处理器控制系统，开灯前节电器始终处于工作状态，因自耦变压器自身损耗，影响节电率。而且节电控制方案单一，不能有效的解决照度和节电之间的矛盾。2、钟控加自耦变压器。采用几段节电方案就用几个时间控制器，虽然能有效地解决照度和节电之间的矛盾。但采用多个时间控制器，控制协调性差，不能根据季节的变化自动改变开灯时间。而且都不具备远程监控。
发明内容
本实用新型的目的就是为了针对上述缺点和不足，设计一种在保证照度标准和照明质量，在不降低工作场所的视觉要求的前提下，利用高压钠灯照度和电压之间的非线性，提供一种减少照明系统中的能量损失，减轻了路灯管理的劳动强度，使路灯管理现代化，能最有效地利用电能的智能路灯节电装置。
本实用新型的技术方案是这样得以实现的一种智能路灯节电装置，包括输入端子(1)、断路器(2)、节电接触器(3)、旁路接触器(4)、控制器(5)、节电调节接触器(6)、节电/旁路继电器(7)、调零自耦变压器(8)、输出端子(9)、冷却风机(10)、远程通信模块(11)；其特点是三相电源接输入端子(1)经断路器(2)分别接到旁路接触器(4)的输入端和调零自耦变压器(8)中的三个变压器输入端；旁路接触器(4)输出端和节电接触器(3)的输出端相连；调零自耦变压器(8)中的三个变压器输出端接节电接触器(3)输入端，节电接触器(3)的输出端接输出端子(9)；控制器(5)通过控制端C1给节电/旁路继电器(7)的控制线圈供电；控制器(5)的控制端C5通过节电/旁路继电器(7)的一组常开结点开关及旁路接触器(4)的常闭结点开关给节电接触器(3)的控制线圈供电；控制器(5)的控制端C6通过节电/旁路继电器(7)的另一组常开结点开关及节电接触器(3)的常闭结点开关给旁路接触器(4)的控制线圈供电；控制器(5)通过控制端C2、节电调节接触器(6)中的节电3档接触器的一常闭开关、节电2档接触器的一常闭开关给节电1档接触器的控制线圈供电；控制器(5)通过控制端C3、节电调节接触器(6)中的节电1档接触器的一常闭开关、节电3档接触器的另一常闭开关给节电2档接触器的控制线圈供电；控制器(5)通过控制端C4、节电调节接触器(6)中的节电2档接触器的另一常闭开关、节电1档接触器的另一常闭开关给节电3档接触器的控制线圈供电；节电调节接触器(6)中的三档接触器输入端分别接调零自耦变压器(8)中的三个变压器调压节电1档、节电2档、节电3档，节电调节接触器(6)中的三个接触器输出端均接零线；控制器(5)通过RS-232通讯接口与远程通信模块(11)相连。
由于本装置采用了时控自动投切、跟压调功，具有自动跟踪电网电压，自动降压调节照明功率，实现对路灯自动、准确地开关及电压和照度输出的智能化模糊调节及路灯管理的现代化。本装置采用时钟控制系统解决光控自动投切方式的干扰，可根据不同地区经纬度及一年四季不同季节的昼夜长短，自动按经纬度和季节时间来自动调整路灯开灯、关灯时间及节电控制方案。本装置采用调零自耦变压器使节电调压时输出电流连续无断流，实现了电压的正弦波输出及解决了其他节电方式所产生的高次谐波对电网的污染问题。微处理器针对灯具特点实现全智能化调节，实现对灯具电压和照度输出的智能化模糊调节，实现高效节电。远程通讯模块可通过GPRS、CDMA通讯方式，实现远程数据采集实时监测三相电压、电流、功率以及进行远程开灯、关灯控制、参数设置等。专家系统通过对监测数据的分析对亮灯率、各类线路故障自动作出判断，将结果和故障通过短信及时通知相关人员，使路灯管理现代化，减轻了路灯管理的劳动强度。
图1是本实用新型的结构示意图。
图2是本实用新型的控制器结构示意图。
图3是本实用新型的主电路图。
图4是本实用新型的控制电路图。
图5是本实用新型的冷却风机的工作原理图。
图中1、输入端子(IL1～IL3)；2、断路器(QF)；3、节电接触器(KM4)；4、旁路接触器(KM5)；5、控制器(Q)；6、节电调节接触器(KM1～KM3)；7、节电/旁路继电器(K)；8、调零自耦变压器(T1～T3)；9、输出端子(OL1～OL3)；10、冷却风机(F1～F2)；11、远程通信模块(Y)；12、微处理器系统(PV89V51)；13、时控系统(X1227)；14、显示模块(LED)；15、键盘(KEY)；16、通讯接口(RS-232)；17、节电档调节电路(J)；18、电流检测电路(IIN)；19、电压检测电路(VIN)；20、A/D转换电路；21、节电/旁路开关(QK1)；22、自动/手动开关(QK2)。K1、K2——节电/旁路继电器K的两组常开结点开关；1T105——A相单相调零自耦变压器T1的105℃常闭结点开关；2T105——B相单相调零自耦变压器T2的105℃常闭结点开关；3T105——C相单相调零自耦变压器T3的105℃常闭结点开关；1T65——A相单相调零自耦变压器T1的65℃常开结点开关；2T65——B相单相调零自耦变压器T2的65℃常开结点开关；3T65——B相单相调零自耦变压器T3的65℃常开结点开关。
具体实施方式
从图1、图3可见三相电源IL1～IL3接输入端子(1)，经断路器QF(2)分别接到旁路接触器KM5(4)输入端和调零自耦变压器(8)中的三个单相调零自耦变压器T1、T2、T3输入端。旁路接触器(4)输出端分别与节电接触器KM4(3)的输出端、输出端子OL1～OL3(9)相连。调零自耦变压器(8)中的三个单相调零自耦变压器输出端接节电接触器(3)输入端。控制器(5)通过RS-232与远程通信模块Y(11)相连。
从图4可见控制器Q(5)通过控制端C1及A、B、C三相调零自耦变压器的105℃常闭结点开关1T105～3T105给节电/旁路继电器K(7)的控制线圈供电，C1控制端控制开灯/关灯。控制器(5)的控制端C5通过节电/旁路继电器(7)的一组常开结点开关K1及旁路接触器(4)的常闭结点开关KM5-1给节电接触器KM4的控制线圈供电；控制器(5)的控制端C6通过节电/旁路继电器(7)的另一组常开结点开关K2及节电接触器(3)的常闭结点开关KM4-1给旁路接触器KM5的控制线圈供电，C5控制端控制节电，C6控制端控制旁路。这使得节电接触器KM4与旁路接触器KM5互锁，不会同时吸合。控制器(5)通过控制端C2、节电调节接触器(6)中的节电3档接触器KM3的常闭开关KM3-1、节电2档接触器KM2的常闭开关KM2-1给节电1档接触器KM1的控制线圈供电；控制器(5)通过控制端C3、节电调节接触器(6)中的节电1档接触器KM1的常闭开关KM1-1、节电3档接触器KM3的常闭开关KM3-2给节电2档接触器KM2的控制线圈供电；控制器(5)通过控制端C4、节电调节接触器(6)中的节电2档接触器KM2的常闭开关KM2-2、节电1档接触器KM1的常闭开关KM1-2给节电3档接触器KM3的控制线圈供电；C2、C3、C4控制端分别控制节电1档、节电2档、节电3档，这样使得三档节电接触器KM1、KM2、KM3互锁，只有一路控制线圈带电吸合。
从图3可见节电调节接触器(6)中的节电1档主接触器KM1的三个输入端分别接调零自耦变压器(8)中的A、B、C三相调零自耦变压器T1、T2、T3调压节电1档N1端；节电调节接触器(6)中的节电2档主接触器KM2的三个输入端分别接调零自耦变压器(8)中的A、B、C三相调零自耦变压器T1、T2、T3调压节电2档N2端；节电调节接触器(6)中的节电3档主接触器KM3的三个输入端分别接调零自耦变压器(8)中的A、B、C三相调零自耦变压器T1、T2、T3调压节电3档N3端；节电调节接触器(6)中的三个主接触器KM1、KM2、KM3的输出端同时与零线相连。
从图5可见并联的两冷却风机(10)F1、F2的一端与一相电源相连，另一端通过并联的调零自耦变压器(8)中的三只65℃温度常开开关结点1T65、2T65、3T65与零线相连。
从图2可见控制器(5)主要由PV89V51微处理器系统(12)、X1227时控系统(13)、LED显示模块(14)、键盘KEY(15)、通讯接口RS-232(16)、节电档调节电路J(17)、电流检测电路IIN(18)、电压检测电路VIN(19)、A/D转换电路(20)、节电/旁路开关QK1(21)、自动/手动开关QK2(22)等构成。PV89V51微处理器系统(12)用于协调各部件的工作以及实现对路灯电压和照度输出的全智能化模糊调节和远程监控；X1227时控系统(13)用于时控及设置参数的存储；LED显示模块(14)由5个LED发光管和8个LED数码管组成，5个LED发光管分别用于系统开灯、节电1、节电2、节电3、正常显示，8个LED数码管分别用于显示系统参数、三相电流、电压、当前时间等；键盘KEY(15)用于参数和节电方案设置；通讯接口RS-232(16)与远程通信模块Y(11)相连利用GPRS、CDMA实现远程监控。节电档调节电路J(17)由四个继电器组成，分别用于系统开灯、节电1、节电2、节电3的控制；电流检测电路IIN(18)由三路电流输入电路组成；电压检测电路VIN(19)由三路电压输入电路组成；A/D转换电路(20)将三路电流、三路电压信号模数转换，用于微处理器系统跟压调功，自动跟踪电网电压，自动降压调节照明功率。控制器(5)中的C1端控制开灯/关灯、C2端控制节电1档、C3端控制节电2档、C4端控制节电3档、C5端控制节电，C6端控制旁路。
本装置的工作过程如下、节电/旁路开关QK1(21)置旁路时，旁路接触器KM5(4)吸合，三相电源接输入端子IL1～IL3(1)经断路器QF(2)、旁路接触器KM5(4)直接输出到输出端子OL1～OL3(9)，立即开灯不节电。
节电/旁路开关QK1(21)置节电，自动/手动开关QK2(22)置手动时，此时不管设置参数，节电接触器KM4(3)吸合，立即开灯；自动/手动开关QK2(22)置自动时根据预先设置的节电方案，当第一段时间到，节电接触器KM4(3)吸合，以高压启动，延时一段时间(预先设置参数)控制器5按第一段节电方案(如节电1)进行节电调压控制，此时交流接触器KM1吸合；当第二段时间到控制器按第二段节电方案(如节电2)进行节电调压控制，此时交流接触器KM2吸合；当第三段时间到控制器按第三段节电方案(如节电3)进行节电调压控制，此时交流接触器KM3吸合；每一时刻交流接触器KM1、交流接触器KM2、交流接触器KM3只有一个吸合。当关灯时间到节电接触器KM4(3)断开并且节电调节接触器KM1～KM3(6)全部断开。当变压器温度达到65℃时冷却风机(10)启动。当变压器温度达到105℃时节电接触器KM4(3)断开，防止变压器烧毁。控制器(5)通过RS-232与远程通信模块(11)相连，可通过GPRS、CDMA通讯方式实现远程监控。
权利要求1.一种智能路灯节电装置，包括输入端子(1)、断路器(2)、节电接触器(3)、旁路接触器(4)、控制器(5)、节电调节接触器(6)、节电/旁路继电器(7)、调零自耦变压器(8)、输出端子(9)、冷却风机(10)、远程通信模块(11)；其特征在于三相电源接输入端子(1)经断路器(2)分别接到旁路接触器(4)的输入端和调零自耦变压器(8)中的三个变压器输入端；旁路接触器(4)输出端和节电接触器(3)的输出端相连；调零自耦变压器(8)中的三个变压器输出端接节电接触器(3)输入端，节电接触器(3)的输出端接输出端子(9)；控制器(5)通过控制端C1给节电/旁路继电器(7)的控制线圈供电；控制器(5)的控制端C5通过节电/旁路继电器(7)的一组常开结点开关及旁路接触器(4)的常闭结点开关给节电接触器(3)的控制线圈供电；控制器(5)的控制端C6通过节电/旁路继电器(7)的另一组常开结点开关及节电接触器(3)的常闭结点开关给旁路接触器(4)的控制线圈供电；控制器(5)通过控制端C2、节电调节接触器(6)中的节电3档接触器的一常闭开关、节电2档接触器的一常闭开关给节电1档接触器的控制线圈供电；控制器(5)通过控制端C3、节电调节接触器(6)中的节电1档接触器的一常闭开关、节电3档接触器的另一常闭开关给节电2档接触器的控制线圈供电；控制器(5)通过控制端C4、节电调节接触器(6)中的节电2档接触器的另一常闭开关、节电1档接触器的另一常闭开关给节电3档接触器的控制线圈供电；节电调节接触器(6)中的三档接触器输入端分别接调零自耦变压器(8)中的三个变压器调压节电1档、节电2档、节电3档，节电调节接触器(6)中的三个接触器输出端均接零线；控制器(5)通过RS-232通讯接口与远程通信模块(11)相连。
专利摘要一种智能路灯节电装置，主要由输入端子、断路器、节电接触器、旁路接触器、控制器、节电调节接触器、节电/旁路继电器、调零自耦变压器、输出端子、冷却风机、远程通信模块组成。本装置具有根据路灯电压与功率的非线性关系，采用时控自动投切、跟压调功、网络通信技术；在保证照度标准和照明质量的前提下，实现无断流切换，智能化调整路灯的实际供电电压的稳定输出将偏高的照明电压降低，使路灯的功率损耗下降；能通过GPRS、CDMA通讯方式实现远程监控；达到稳定输出电压节约电能，延长路灯的使用寿命、路灯管理现代化多重意义上的节能；节电率达20－38％。
文档编号H05B37/02GK2930192SQ200620075380
公开日2007年8月1日 申请日期2006年7月26日 优先权日2006年7月26日
发明者敖文纲, 章建, 王键 申请人:马鞍山市晗天节能设备制造有限公司