一种智能节电进线总柜

摘要

一种智能节电进线总柜涉及一种电气控制柜，采用闭环集成电子线路与节电进线总柜各个控制线路相联接，实现智能化集中控制，人机界面响应快、灵敏度高，具有纠错功能。将节电机芯串联于主回路中，通过节电回路与旁路自动在线切换，达到节电的目的。一种智能节电进线总柜可节约用户有功电能6％-15％，可使配电电力变压器增容10％左右，同时该柜可大幅度降低配电电力变压器及配电房的电磁噪音和温升，电动机的噪音和温升，电线、电缆的温升，延长了使用寿命；该柜将节电装置和总进线柜合二为一，智能节电效果好，具有占地面积小、寿命长、可靠性高的优点。该柜使用了两台智能低压断路器，使供电回路多了一条保障线路，增加了总线路的稳定性、可靠性。

权利要求

1.一种智能节电进线总柜，包括箱体、数字电流表、智能电参数综合检测仪、数字电压表、三相电源指示灯、彩色智能触摸控制显示屏、铜母排、智能低压断路器、节电机芯、散热风机、节电回路、旁路、三柱铁芯，其特征是：箱体呈一个长方体形状，箱体正面上部依次设有数字电流表、智能电参数综合检测仪、数字电压表，智能电参数综合检测仪的下方设有三个三相电源指示灯，三相电源指示灯的下方设有彩色智能触摸控制显示屏，彩色智能触摸控制显示屏下方设有主进线智能低压断路器、旁路进线智能低压断路器；箱体的内部一侧设有铜母排，箱体的内部由一块隔板分成两层，为上层和下层，上层前部分设有智能低压断路器，智能低压断路器分为所述主进线智能低压断路器与所述旁路进线智能低压断路器，下层部分设有节电机芯输入、输出电位控制开关；该柜内部的节电机芯主回路由节电回路和旁路组成，节电回路上设有节电机芯，节电机芯串联于主回路中，通过节电回路与旁路自动在线切换，达到节电的目的；节电回路和旁路回路均连接智能低压断路器；箱体内部底部设有散热风机，铜母排连接两台智能低压断路器，其中主进线智能低压断路器输出至节电机芯，节电机芯输出至各馈电回路完成节电运行，组成了一种智能节电进线总柜；节电机芯是由一个串联电抗器和一个并联自耦固定式调压器连接在一起并固定在同一个三柱铁芯上，三柱铁芯上设有A相主线圈、B相主线圈、C相主线圈、A相第二主线圈、B相第二主线圈、C相第二主线圈，A相电压调整线圈、B相电压调整线圈、C相电压调整线圈，第一调整相位线圈、第二调整相位线圈、第三调整相位线圈，通过Z字型绕线方法将线圈缠绕于三柱铁芯上。

说明书

一种智能节电进线总柜

技术领域

[0001] 本发明涉及一种电气控制柜，特别是将节电装置和总进线柜合二为一的一种智能节电进线总柜；本智能节电进线总柜适配于所有型号的低压开关柜，作为智能进线和节电使用。

背景技术

[0002] 我国改革开放以来，国民经济得到快速增长，以“科技创新，自主创新”已成为我国目前工业发展的主流，我国工业逐步向集约型，节能减排，低碳的方向发展。随着全球经济不断发展，能源消耗不断加剧，其中电能损耗占很大的比例，电能浪费已成为每一个企业面临的越来越严重的问题。企业通过节约电能来降低成本，是最可行、效益最大、同时又能量化的一种解决方案，也意味着企业在激烈的市场竞争中先行一步。随着企业配电复杂程度的增加，配电中心的工作人员需要获得更多的信息，以准确掌握电网的运行状态。同时为提高电力系统的可靠性，要求更多的采用远程集中控制、操作、运行状况显示及故障报警提醒系统，并逐步采用无人值班管理模式，以提高劳动生产效率，减少人为错误动作的概率，提高运行可靠性。目前市场上的开关柜，只重视电力配送的基本开关控制功能，忽视了节约电能的考虑。在用电时为了节约电能，需要配置专门的节电柜，两种设备同时使用，增加了设备的占地面积，也增加了出错的几率。为了给企业提供一个实用的电能管理模式，需研究出一种具有智能化，节约电能的进线总柜，符合我国企业发展的要求，是企业配电管理监控技术发展的必然趋势，符合国家节能减排发展的方向。为了解决这一问题，科研单位和电力系统的科技人员在不断的研究、探索，利用现代科学技术，虽然在技术上取得了一些进步，但在实际运用中仍然存在着尚未克服的技术难题。

发明内容

[0003] 本发明的目的在于克服以上不足，提供一种智能节电进线总柜，该柜安装于变压器的输出端，采用闭环集成电子线路与节电进线总柜各个控制线路相联接，实现智能化集中控制，人机界面响应快、灵敏度高，具有纠错功能。将节电机芯串联于主回路中，通过节电回路与旁路自动在线切换，达到节电的目的。当节电回路发生故障时，可由旁路进线智能低压断路器自动切换至旁路运行，切换过程中可做到不间断供电；反之，当旁路出现故障时，由主进线智能低压断路器自动切换至节电回路中，既不影响生产，又节约电能，达到双能效果。

[0004] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：包括箱体、数字电流表、智能电参数综合检测仪、数字电压表、三相电源指示灯、彩色智能触摸控制显示屏、主进线智能低压断路器、旁路进线智能低压断路器、铜母排、智能低压断路器、节电机芯、散热风机、节电回路、旁路、三柱铁芯，箱体呈一个长方体形状，箱体正面上部依次设有数字电流表、智能电参数综合检测仪、数字电压表，智能电参数综合检测仪的下方设有三个三相电源指示灯，三相电源指示灯的下方设有彩色智能触摸控制显示屏，彩色智能触摸控制显示屏下方设有主进线智能低压断路器、旁路进线智能低压断路器；箱体的内部一侧设有铜母排，箱体的内部由一块隔板分成两层，为上层和下层，上层前部分设有智能低压断路器，下层部分设有节电机芯输入、输出电位控制开关，箱体内部底部设有散热风机，铜母排连接两台智能低压断路器，其中主进线智能低压断路器输出至节电机芯，节电机芯输出至各馈电回路完成节电运行，组成了一种智能节电进线总柜。

[0005] 上述的节电机芯是由一个串联电抗器和一个并联自耦固定式调压器连接在一起并固定在同一个三柱铁芯上，三柱铁芯上设有主线圈I-A、I-B、I-C、II-A、II-B、II-C，电压调整线圈I-a、I-b、I-c，调整相位线圈R、S、T，通过Z字型绕线方法将线圈缠绕于三柱铁芯上。

[0006] 本发明所采用的技术原理是：采用闭环集成电子线路与节电进线总柜各个控制线路相联接，实现智能化集中控制，人机界面响应快、灵敏度高，具有纠错功能。将节电机芯串联于主回路中，通过节电回路与旁路自动在线切换，达到节电的目的。该柜无论运行在节电回路状态还是旁路状态所有电力检测和保护都一应齐全。节电回路和旁路回路均配装了智能低压断路器。智能低压断路器分为主进线智能低压断路器与旁路进线智能低压断路器。智能电参数综合检测仪的下方设有三个三相电源指示灯，分别为黄、绿、红。箱体正面上部设有的智能电参数综合检测仪，可显示三相有功功率、三相无功功率、三相有功电流、三相无功电流、三相功率因数、三相有功电能(KW/h)、三相无功电能(Kvar/h)、1-20次谐波电压电流显示、频率、零序电流、复费率峰平谷任意设定、实时时钟年月日、电能累计等，以上显示的数据信息均可通过监测仪RS-485、RS-232串行口传输至后台电脑显示打印记录。应用Modbus(RTU，ASCII)通讯规约，轻松组网。为了便于用户直观的看到三相电流、三相电压在智能电参数综合检测仪的两侧设有三相数字电流表、三相数字电压表和三相电源指示灯。通过在PC机或数据采集系统上运行的软件，能提供一个工业企业或建筑物服务的实用的电能管理方案。三相电源指示灯的下方设有彩色智能触摸控制显示屏，即XGTPanel人机界面，屏幕上可显示：①常态显示一次线路方案图，节电回路、旁路都可显示(均为实时动态显示)；②显示节电回路、旁路进线智能低压断路器的分闸、合闸、储能运行状况；③显示节电运行、旁路运行、停止运行的操作按键；④模拟风机运行图标的显示；⑤分别显示节电机芯三相绕阻(A、B、C)运行温度(当超过设定温度时，自动启动散热风机；当温度超高时，自动切换至旁路运行，并能自动报警，以保护节电机芯不受损坏；温度的上下限可以自行设定)；⑥通过RS-485、RS-232接口可显示主进线智能低压断路器，旁路进线智能低压断路器的过载保护(长延时)、严重过载保护(短延时)、短路保护(速断)、过电压欠电压保护、接地故障、欠频、缺相等故障，具有纠错功能；并可以接入互联网再以GPRS形式将故障以短信的方式发送到维修人员的手机上，及时提醒维修人员进行维护检修；设备还具有可编程功能，遥测、遥信、遥控、摇调功能。该柜内部的节电机芯采用电磁平衡的原理，将供电不符合电能质量的三相电压，三相电流，谐波，浪涌，瞬流、瞬变的供电电源，变成品质优良的三相电源输出给用电设备，节约用电，延长用电设备使用寿命，确保用电系统运行可靠性，同时减少设备的占地面积，节约成本，减少工作量。节电机芯的Z型三相励磁线圈采用嵌入式，磁通相互交汇在同一个特殊的三柱铁芯上，与邻位相的线圈磁束相同，电流方向相反方式接线，将带有高次谐波、不平衡因素的中性线电流相互抵消，使得磁势得以平衡。节电机芯的内部尚附有反向励磁线圈，增补了无功补偿量，提高了功率因数节约了电能，并可大幅下降电机的启动电流，有效的滤除大部分三、五、七次谐波。

[0007] 本发明有益效果是：采用闭环集成电子线路与节电进线总柜各个控制线路相联接，实现智能化集中控制，人机界面响应快、灵敏度高，具有纠错功能。将节电机芯串联于主回路中，通过节电回路与旁路自动在线切换，达到节电的目的。一种智能节电进线总柜可节约用户有功电能6％-15％，可使配电电力变压器增容10％左右，同时该柜可大幅度降低配电电力变压器及配电房的电磁噪音和温升，电动机的噪音和温升，电线、电缆的温升，延长了使用寿命；该柜将节电装置和总进线柜合二为一，智能节电效果好，具有占地面积小、寿命长、可靠性高的优点。一种智能节电进线总柜使用了两台智能低压断路器，使供电回路多了一条保障线路，增加了总线路的稳定性、可靠性。

附图说明

[0008] 下面是结合附图和实施例对本发明进一步描述：

[0009] 图1是一种智能节电进线总柜的外部结构示意图

[0010] 图2是一种智能节电进线总柜的内部结构示意图

[0011] 图3是一种智能节电进线总柜的左进线主回路结构示意图

[0012] 图4是一种智能节电进线总柜的右进线主回路结构示意图

[0013] 图5是一种智能节电进线总柜的节电机芯外观结构示意图

[0014] 图6是一种智能节电进线总柜的节电机芯电路原理示意图

[0015] 在图中：1.箱体、2.数字电流表、3.智能电参数综合检测仪、4.数字电压表、5.三相电源指示灯、6.彩色智能触摸控制显示屏、7.主进线智能低压断路器、8.旁路进线智能低压断路器、9.铜母排、10.智能低压断路器、11.节电机芯、12.散热风机、13.节电回路、14.旁路、15.三柱铁芯。

具体实施方式

[0016] 在图1、图2中：箱体1呈一个长方体形状，箱体1正面上部依次设有数字电流表2、智能电参数综合检测仪3、数字电压表4，智能电参数综合检测仪3的下方设有三个三相电源指示灯5，三相电源指示灯5的下方设有彩色智能触摸控制显示屏6，彩色智能触摸控制显示屏6下方设有主进线智能低压断路器7、旁路进线智能低压断路器8；箱体1的内部一侧设有铜母排9，箱体1的内部由一块隔板分成两层，为上层和下层，上层前部分设有智能低压断路器10，下层部分设有节电机芯11输入、输出电位控制开关，箱体1内部底部设有散热风机12，铜母排9连接两台智能低压断路器10，其中主进线智能低压断路器7输出至节电机芯11，节电机芯11输出至各馈电回路完成节电运行，组成了一种智能节电进线总柜。

[0017] 图3、图4、图5、图6中：上述的节电机芯11是由一个串联电抗器和一个并联自耦固定式调压器连接在一起并固定在同一个三柱铁芯15上，三柱铁芯15上设有主线圈I-A、I-B、I-C、II-A、II-B、II-C，电压调整线圈I-a、I-b、I-c，调整相位线圈R、S、T，通过Z字型绕线方法将线圈缠绕于三柱铁芯15上。

[0018] 一种智能节电进线总柜，采用闭环集成电子线路与节电进线总柜各个控制线路相联接，实现智能化集中控制，人机界面响应快、灵敏度高，具有纠错功能。将节电机芯串联于主回路中，通过节电回路与旁路自动在线切换，达到节电的目的。该柜无论运行在节电回路13状态还是旁路14状态所有电力检测和保护都一应齐全。节电回路13和旁路14回路均配装了智能低压断路器10。智能低压断路器10分为主进线智能低压断路器7与旁路进线智能低压断路器8。智能电参数综合检测仪3的下方设有三个三相电源指示灯5，分别为黄、绿、红。箱体1正面上部设有的智能电参数综合检测仪3，可显示三相有功功率、三相无功功率、三相有功电流、三相无功电流、三相功率因数、三相有功电能(KW/h)、三相无功电能(Kvar/h)、1-20次谐波电压电流显示、频率、零序电流、复费率峰平谷任意设定、实时时钟年月日、电能累计等，以上显示的数据信息均可通过监测仪RS-485、RS-232串行口传输至后台电脑显示打印记录。应用Modbus(RTU，ASCII)通讯规约，轻松组网。为了便于用户直观的看到三相电流、三相电压在智能电参数综合检测仪3的两侧设有三相数字电流表2、三相数字电压表4和三相电源指示灯5。通过在PC机或数据采集系统上运行的软件，能提供一个工业企业或建筑物服务的实用的电能管理方案。三相电源指示灯的下方设有彩色智能触摸控制显示屏，即XGTPanel人机界面，屏幕上可显示：①常态显示一次线路方案图，节电回路13、旁路14都可显示(均为实时动态显示)；②显示节电回路13、旁路进线智能低压断路器8的分闸、合闸、储能运行状况；③显示节电运行、旁路14运行、停止运行的操作按键；
④模拟风机运行图标的显示；⑤分别显示节电机芯11三相绕阻(A、B、C)运行温度(当超过设定温度时，自动启动散热风机12；当温度超高时，自动切换至旁路14运行，并能自动报警，以保护节电机芯11不受损坏；温度的上下限可以自行设定)；⑥通过RS-485、RS-232接口可显示主进线智能低压断路器7，旁路进线智能低压断路器8的过载保护(长延时)、严重过载保护(短延时)、短路保护(速断)、过电压欠电压保护、接地故障、欠频、缺相等故障，具有纠错功能；并可以接入互联网再以GPRS形式将故障以短信的方式发在维护人员的手机上，及时提醒维护人员进行维护检修；并具有可编程功能，遥测、遥信、遥控、摇调功能。
该柜内部的节电机芯11采用电磁平衡的原理，将供电不符合电能质量的三相电压，三相电流，谐波，浪涌，瞬流、瞬变的供电电源，变成品质优良的三相输出给用电设备，节约用电，延长用电设备使用寿命，确保用电系统运行可靠性，同时减少设备的占地面积，节约成本，减少工作量。节电机芯11的Z型三相励磁线圈采用嵌入式，磁通相互交汇在同一个特殊的三柱铁芯15上，与邻位相的线圈磁束相同，电流方向相反方式接线，将带有高次谐波、不平衡因素的中性线电流相互抵消，使得磁势得以平衡。节电机芯11的内部尚附有反向励磁线圈，增补了无功补偿量，提高了功率因数节约了电能，并可大幅下降电机的启动电流，有效的滤除大部分三、五、七次谐波。

[0019] 该柜内部的节电机芯11主回路由节电回路13和旁路14组成，它的结构由从变压器柜的左右进线方式来确定。节电回路13上设有节电机芯11，节电机芯11串联于主回路中，通过节电回路13与旁路14自动在线切换，达到节电的目的。

[0020] 该柜内部的节电机芯11是由一个串联电抗器和一个并联自耦固定式调压器连接在一起并固定在同一个三柱铁芯15上，同时装置内部附有消减电力网传送来的高次谐波分量(主要3、5、7次)的阻波和陷波回路。从结线结构原理图看出：当输入电压T到A-B-C端时，电压即加入到各组线圈上，且从串联线圈和并联线圈间输出电压。由于串联线圈中的励磁线圈所产生的磁通是由各相励磁线圈所产生的磁通交汇在同一个三柱铁芯15上的，使得三相铁芯柱上磁势得到平衡，在数量上也大致相等，因而，在输出端的电压也得到了平衡，数量上也大致相等，且稳定在所设定的工作点上。

[0021] 综上所述，一种智能节电进线总柜符合国家智能电网的建设，节能减排的政策；它完全可以替代所有低压配电进线总柜，不占用新的建筑面积，且使电网更加人性化、智能化、高可靠性；如果国内低压配电系统均使用该柜，将带来良好的节电效益，为节能减排、低碳环保做出应有的贡献。