本發(fā)明涉及一種安全與能效型系統(tǒng)變壓器。

背景技術(shù)：

在電能消費(fèi)端的各種各樣配電系統(tǒng)中，信息化、自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化的非線性污染型設(shè)備，所占比例越來越高，涉及范圍越來越廣。這些價(jià)值不菲的高精尖設(shè)備，一方面對(duì)電能質(zhì)量、電磁干擾和功率因數(shù)偏低十分敏感，對(duì)開啟和停止所引發(fā)沖擊的抵抗能力弱，對(duì)動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量的需求達(dá)到微秒級(jí)，甚至納秒級(jí)水平，電能質(zhì)量與電能污染對(duì)它們的影響危害極大；另一方面它們又是世界公認(rèn)的“污染源”，在運(yùn)行過程中產(chǎn)生瞬流、浪涌、諧波等多種電能污染，這些來自用戶配電系統(tǒng)內(nèi)部的電能污染與供電電網(wǎng)外部的電能污染相互疊加，在配電系統(tǒng)內(nèi)竄來竄去，不僅威脅、影響用戶配電系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備的安全與能效，而且對(duì)公共電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重影響。

常見的電污染來源及其浪費(fèi)通常有兩種，一種是外部電污染，是指市電供電電網(wǎng)引起的電污染，包括：雷達(dá)波、無線電波、閃電、雷擊、用電客戶設(shè)備開啟所產(chǎn)生的諧波干擾、電壓波動(dòng)、電壓閃爍等。第二種是內(nèi)部電污染，是指用電單位配電系統(tǒng)內(nèi)部因相位不平衡、功率因數(shù)不足、設(shè)備開啟頻繁、諧波干擾、超載、線路和設(shè)備老化等產(chǎn)生的大量“瞬流”、“浪涌”和“諧波”等，所形成的局域電網(wǎng)內(nèi)的電流迂回徘徊現(xiàn)象，所產(chǎn)生的大量電力浪費(fèi)。

電能污染不僅產(chǎn)生大量的電能浪費(fèi)，還有如下危害：第一，降低用戶設(shè)備、儀器、儀表和發(fā)電方、輸電方、用電方設(shè)備的效率和使用壽命，導(dǎo)致精密加工、精密制造的合格率降低、廢品率增加。第二，導(dǎo)致自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化、信息化設(shè)備的誤動(dòng)作，引發(fā)電器測(cè)量?jī)x器儀表的計(jì)量不準(zhǔn)，引發(fā)科研監(jiān)測(cè)系統(tǒng)誤差、醫(yī)院體檢的誤差，從而導(dǎo)致有關(guān)科研人員與醫(yī)生的誤判。第三，引發(fā)機(jī)械振動(dòng)、噪聲、過電壓和欠電壓等問題，導(dǎo)致變壓器、負(fù)載設(shè)備、輸電線路等局部過熱，損耗增加，導(dǎo)致安全隱患升高并且造成電能浪費(fèi)。第四，導(dǎo)致電能污染的電容器、電纜等設(shè)備過熱、集膚效應(yīng)嚴(yán)重、絕緣老化、壽命縮短，甚至軟硬件損壞。第五，導(dǎo)致公用電網(wǎng)中局部并聯(lián)諧振、串聯(lián)諧振，放大電能污染，擴(kuò)大電能污染的危害性，甚至引起嚴(yán)重事故。第六，當(dāng)電壓嚴(yán)重不平衡時(shí)，對(duì)于電壓零點(diǎn)有嚴(yán)格要求的某些直流電機(jī)引發(fā)故障。第七，當(dāng)電力線路中電能污染嚴(yán)重時(shí)，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的電場(chǎng)和磁場(chǎng)，對(duì)鄰近的通信系統(tǒng)造成明顯的雜音干擾，降低通信質(zhì)量。第八，導(dǎo)致電能污染的繼電保護(hù)裝置溫度升高、損耗增加，還會(huì)導(dǎo)致繼電保護(hù)裝置動(dòng)作特性改變，以致造成繼電保護(hù)裝置的拒動(dòng)作和誤動(dòng)作。目前已知的電力變壓器僅有變壓功能，對(duì)用戶的整個(gè)配電系統(tǒng)無安全保護(hù)功能，自身損耗較大，溫升較高，噪聲較大，對(duì)配電系統(tǒng)內(nèi)設(shè)備、開關(guān)、線路、儀器儀表沒有安全保護(hù)功能，難以滿足工藝4.0、中國制造2025時(shí)代的市場(chǎng)需求。另一方面，現(xiàn)有的變壓器雖然具有遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，但未匯集手機(jī)、座機(jī)、短信和互聯(lián)網(wǎng)四大途徑，無法對(duì)變壓器的運(yùn)行結(jié)果進(jìn)行準(zhǔn)確地隨時(shí)隨地365天全天候遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，容易造成用戶無法對(duì)變壓器整個(gè)配電系統(tǒng)的運(yùn)行情況的了解和掌握，更無法建立起人機(jī)結(jié)合的電能消耗雙管控模式，不便于進(jìn)行有效地管控。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種具有傳統(tǒng)變壓器功能，旨在解決電能質(zhì)量(電污染)、電磁干擾及設(shè)備啟停所引發(fā)的沖擊對(duì)戶配電系統(tǒng)(指變壓器與所連接的所有負(fù)載的整體)內(nèi)設(shè)備的運(yùn)行安全干擾比較嚴(yán)重的問題。

為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種安全與能效型系統(tǒng)變壓器，包括安全能效型變壓器；安全能效型變壓器包括主線圈和副線圈，副線圈包括變壓線圈和電抗濾波線圈；變壓線圈和電抗濾波線圈均連接在市電供電線路上，電抗濾波線圈連接在變壓線圈與市電供電線路的負(fù)載之間。

進(jìn)一步，副線圈還包括調(diào)壓線圈，調(diào)壓線圈與電抗濾波線圈串聯(lián)，調(diào)壓線圈連接在變壓線圈輸出端與負(fù)載之間。可以調(diào)節(jié)調(diào)壓線圈輸出電壓。

進(jìn)一步，變壓線圈輸出端與負(fù)載之間設(shè)有可調(diào)觸頭K；通過可調(diào)觸頭K，變壓線圈與負(fù)載直接相連或者通過電抗濾波線圈與負(fù)載間接相連。根據(jù)需要，可以通過可調(diào)觸頭K使電抗濾波線圈與負(fù)載直接相連，或者通過電抗濾波線圈與負(fù)載相連。

進(jìn)一步，副線圈還包括閉環(huán)控制線圈，閉環(huán)控制線圈一端與變壓線圈輸出端相連，閉環(huán)控制線圈的另一端連接在變壓線圈上。閉環(huán)控制線圈通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)變壓線圈輸出端的電壓，根據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電壓，閉環(huán)控制線圈可以通過控制磁通量改變來調(diào)節(jié)調(diào)壓變壓線圈電壓。

進(jìn)一步，市電供電線路為一相、二相或三相。

進(jìn)一步，市電供電線路為三相。

進(jìn)一步，副線圈還包括連接在市電供電線路上的電流均流線圈。

進(jìn)一步，電流均流線圈與負(fù)載之間設(shè)有可選觸點(diǎn)K1、K2和K3，可選觸點(diǎn)K1、K2和K3分別連接在三根相線上。

進(jìn)一步，安全與能效型系統(tǒng)變壓器還包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括信號(hào)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)服務(wù)器；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上連有控制單元、輸入單元、顯示單元和數(shù)據(jù)傳輸接口；信號(hào)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)服務(wù)器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)傳輸接口相連。手機(jī)、電腦等終端設(shè)備可以與數(shù)據(jù)庫實(shí)現(xiàn)信息交互，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控；設(shè)置顯示單元和控制單元，可以實(shí)現(xiàn)近距離的監(jiān)控。

進(jìn)一步，信號(hào)采集單元包括傳感器組，傳感器組包括電流傳感器和電壓傳感器，電流傳感器用于測(cè)量市供電線路上的電流，電壓傳感器用于測(cè)量市供電線路上的電壓。市供電線路上的頻率可以通過電流傳感器和電壓傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算獲得，信號(hào)采集單元內(nèi)同時(shí)包含該計(jì)算模塊。

與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：

本發(fā)明中，安全能效型系統(tǒng)變壓器內(nèi)設(shè)有電抗濾波線圈，在實(shí)現(xiàn)配供電的同時(shí)可以有效地整治用電網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外的電污染，減少了配電系統(tǒng)內(nèi)發(fā)燙發(fā)熱、震動(dòng)、摩擦、線損、銅損、鐵損、噪聲、變壓器的損耗，實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備、儀器儀表、線路、開關(guān)等的系統(tǒng)節(jié)能；通過濾除、抑制、吸收電污染，實(shí)現(xiàn)了對(duì)配電系統(tǒng)內(nèi)所有設(shè)備、儀器儀表、線路、開關(guān)等的系統(tǒng)保護(hù)。改善了電力品質(zhì)，提高了電能利用率，實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗減排保護(hù)。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，應(yīng)當(dāng)理解，以下附圖僅示出了本發(fā)明的某些實(shí)施例，因此不應(yīng)看作是對(duì)范圍的限定，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它相關(guān)的附圖。

圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)原理示意圖。

圖2為本發(fā)明中電抗濾波線圈采用Z型連接的原理示意圖。

圖3為本發(fā)明中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理示意圖。

圖4為本發(fā)明中數(shù)據(jù)服務(wù)器的原理示意圖。

具體實(shí)施方式

在本發(fā)明的描述中，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語“安裝”、“相連”、“連接”、“固定”等術(shù)語應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或成一體；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接連接，也可以是通過中間媒介間接相連，可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通或兩個(gè)元件的相互作用關(guān)系。對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言，可以根據(jù)具體情況理解上述術(shù)語在本發(fā)明中的具體含義。

參閱圖1，一種安全與能效型系統(tǒng)變壓器，包括安全能效型變壓器。安全能效型變壓器包括主線圈和副線圈，副線圈包括變壓線圈L1和電抗濾波線圈L2；變壓線圈和電抗濾波線圈均連接在市電供電線路上，電抗濾波線圈連接在變壓線圈與市電供電線路的負(fù)載之間。

副線圈還包括調(diào)壓線圈，調(diào)壓線圈與電抗濾波線圈串聯(lián)，調(diào)壓線圈連接在變壓線圈輸出端與負(fù)載之間。調(diào)壓線圈在圖中未示出。

變壓線圈輸出端與負(fù)載之間設(shè)有可調(diào)觸頭K；通過可調(diào)觸頭K，變壓線圈與負(fù)載直接相連或者通過電抗濾波線圈與負(fù)載間接相連。

副線圈還包括閉環(huán)控制線圈，閉環(huán)控制線圈一端與變壓線圈輸出端相連，閉環(huán)控制線圈的另一端連接在變壓線圈上。

本實(shí)施例中市電供電線路采用三相。副線圈還包括連接在市電供電線路上的均流線圈/電流均流線圈。

電流均流線圈與負(fù)載之間設(shè)有可選觸點(diǎn)K1、K2和K3，可選觸點(diǎn)K1、K2和K3分別連接在三根相線上。

參閱圖1和圖2，電抗濾波線圈采用Z型連接；主線圈和電抗濾波線圈組成三個(gè)線圈組，每個(gè)線圈組包括一個(gè)主線圈和至少一個(gè)電抗濾波線圈，磁芯有三根，三根磁芯相互平行且呈三角形分布；每個(gè)線圈組的主線圈和電抗濾波線圈分別繞接在相鄰的兩根磁芯上，每根磁芯上均套接有一個(gè)主線圈和至少一個(gè)電抗濾波線圈且主線圈和電抗濾波線圈不是來自同一組線圈。

實(shí)施例二：

參閱圖3，在實(shí)施例一的基礎(chǔ)上，安全與能效型系統(tǒng)變壓器還包括監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括信號(hào)采集系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和數(shù)據(jù)服務(wù)器；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上連有控制單元、輸入單元、顯示單元和數(shù)據(jù)傳輸接口；信號(hào)采集系統(tǒng)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)相連，數(shù)據(jù)服務(wù)器和數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)通過數(shù)據(jù)傳輸接口相連，數(shù)據(jù)傳輸接口可以采用I/O接口單元等接口。參閱圖1，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)上還連有RAM單元，用于緩存數(shù)據(jù)，防止數(shù)據(jù)丟失。

信號(hào)采集單元包括傳感器組，傳感器組包括電流傳感器和電壓傳感器，每根相線上均對(duì)應(yīng)一個(gè)電流傳感器和一個(gè)電壓傳感器；電流傳感器用于測(cè)量市供電線路上的電流，電壓傳感器用于測(cè)量市供電線路上的電壓。市供電線路上的頻率可以通過電流傳感器和電壓傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)計(jì)算獲得，信號(hào)采集單元內(nèi)同時(shí)包含該計(jì)算模塊。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括濾波器和信號(hào)放大器，傳感器組依次通過濾波器和信號(hào)放大器與控制單元相連?？梢蕴岣弑O(jiān)測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確度。

監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括電源模塊，電源模塊包括與控制單元相連的工業(yè)電源和與工業(yè)電源相連的斷路器。

參閱圖4，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還包括與數(shù)據(jù)服務(wù)器連接的WEB服務(wù)器、SMS短信服務(wù)器和IVR服務(wù)器，IVR服務(wù)器連有PABX分組交換機(jī)?？梢詫?shí)現(xiàn)多種方式的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

通過傳感器組對(duì)三相供電線路進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，經(jīng)控制單元處理后由近端和遠(yuǎn)端兩類顯示單元將簡(jiǎn)單直觀的數(shù)據(jù)結(jié)果反饋給用戶，便于用戶直接進(jìn)行電力使用管控。本發(fā)明中采用WEB服務(wù)器、SMS短信服務(wù)器和IVR服務(wù)器的多服務(wù)器結(jié)合，將互聯(lián)網(wǎng)、短信網(wǎng)、移動(dòng)網(wǎng)和固話網(wǎng)四網(wǎng)合一，并生成每個(gè)安全能效型變壓器所對(duì)應(yīng)的唯一的數(shù)字編碼，讓用戶使用該數(shù)字編碼能夠通過互聯(lián)網(wǎng)、短信、座機(jī)和手機(jī)四種方式中的任意一種并可以在任意地區(qū)位置隨時(shí)對(duì)其對(duì)應(yīng)的安全能效型變壓器進(jìn)行電能運(yùn)行效率信息的掌控，方便快捷。

本發(fā)明的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)采用多個(gè)傳感器對(duì)三相供電線路的每一相線路均進(jìn)行各項(xiàng)數(shù)據(jù)的監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，經(jīng)控制單元對(duì)比處理后更能提高數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的準(zhǔn)確性和全面性。

本發(fā)明可通過監(jiān)測(cè)系統(tǒng)一方面通過顯示單元直觀地將運(yùn)行狀況反饋給用戶，使用戶能夠在云端直接進(jìn)行掌控，另一方面通過數(shù)據(jù)傳輸接口與智能查詢平臺(tái)連接，將其運(yùn)行狀況的數(shù)據(jù)傳輸至數(shù)據(jù)服務(wù)器保存，使用戶可以在任何地方隨時(shí)進(jìn)行掌控，便于實(shí)行人機(jī)結(jié)合的雙管控節(jié)電管理，將人為造成的電力資源浪費(fèi)將至最低，進(jìn)一步提高電效水平，并減少停電、停機(jī)、停產(chǎn)和設(shè)備損壞，消除安全隱患，由此也能夠延長(zhǎng)設(shè)備儀器儀表的使用壽命，特別是價(jià)格昂貴的精密儀器儀表的使用期限。

本發(fā)明中監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的電源也可以采用工業(yè)電源，也可采用安全能效型變壓器供給其電源，保證電力狀況的時(shí)效性。

本發(fā)明在使用中不僅可以整體提升用電單位的功率因數(shù)，使其免遭市電供電部門的經(jīng)濟(jì)處罰，節(jié)省電費(fèi)，而且可以減少設(shè)備、儀器、儀表、開關(guān)等的維修成本，降低設(shè)備更新率；其安裝簡(jiǎn)單，使用方便，用電單位并不需改變用電習(xí)慣和原有線路即可實(shí)現(xiàn)電力凈化升級(jí)。

用戶可以通過座機(jī)、手機(jī)、短信和互聯(lián)網(wǎng)四種方式隨時(shí)隨地365天全天候進(jìn)行信息獲取，進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)，掌握用電狀況和節(jié)能情況最新最準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)。

其中，手機(jī)和座機(jī)聲訊、短信文字遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的內(nèi)容有：實(shí)時(shí)功率因數(shù)、實(shí)時(shí)功率、今日耗電量、本月耗電量、今日電費(fèi)額、本月電費(fèi)累計(jì)額、實(shí)時(shí)三相電流、實(shí)時(shí)三相電壓。短信回復(fù)時(shí)間在移動(dòng)網(wǎng)和短信網(wǎng)正常的條件下，最長(zhǎng)不超過3秒鐘。聲訊反饋時(shí)間在移動(dòng)網(wǎng)或固話網(wǎng)正常的條件下，最長(zhǎng)不超過5秒鐘。

互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的內(nèi)容為：除手機(jī)和座機(jī)聲訊、短信文字遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)的內(nèi)容外，還有：實(shí)時(shí)功率因數(shù)全天分布圖、實(shí)時(shí)電流全天分布圖、實(shí)時(shí)電壓全天分布圖、實(shí)時(shí)功率全天分布圖、每日耗電量分布圖、每日電費(fèi)分布圖。

以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例，但本發(fā)明的技術(shù)特征并不局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明的領(lǐng)域內(nèi)，所作的變化或修飾皆涵蓋在本發(fā)明的專利范圍之中。