CN202033417U - 节电器的节电率验证*** - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种节电器的节电率验证***，包括：数据采集单元，与节电器的主绕组和副绕组相连，用于同时采集节电器主绕组端和副绕组端的电能参数；数据处理单元，与所述数据采集单元相连，用于获得来自所述数据采集单元的电能参数，并根据所述电能参数计算节电率；用户界面，与所述数据处理单元相连，用于向用户提示所述数据处理单元计算出的节电率。本实用新型可实时、准确、直观、深入地验证出节电器尤其是电抗型(电感型)节电器的节电率。

Description

节电器的节电率验证***

技术领域

本实用新型涉及电气自动化领域，尤其涉及一种电抗型(电感型)节电器的节电率验证***。

背景技术

电抗型(电感型)节电器采用线圈滤波和电磁储能技术，自动吸收高压动力线路中反向电势的能量，并不断回馈返还给负载，节省了用电设备从高压电网上吸取的这部分电能，电抗型(电感型)节电器主要由主绕组与副绕组构成，其通过副绕组的补偿作用，达到节电功能。随着节约能源问题受到越来越普遍的重视，节电器得到广泛的运用是一种必然的趋势。

节电器在使用过程中，由于各种因素，需要对其节电率进行验证。参考图1，该图是现有的电抗型(电感型)节电器的节电率验证方案的结构示意图，在节电器的主绕组101和副绕组102之间设置一个旁路开关20，通过控制该旁路开关20的通断，来对比电状态和非节电状态的节能损耗，从而得到节电率。其具体实施过程如下：

断开旁路开关，此时节电器副绕组102未投入主工作电路，节电器处于非节电状态，通过电度表30测量固定时间(如1小时)的用电量(KWH)；

闭合旁路开关，此时节电器副绕组102投入主工作电路，节电器处于节电状态，电度表30测量固定时间(如1个小时)的用电量(KWH)；

通过测试得到的相同负载40的非节电状态用电量与节电状态用电量两个数据，计算得出节电率，公式如下：

上述实施过程中，在转换测试节电状态与非节电状态的用电量时，两种工作状态测试时间应当相同、用电端负载30应保持一致。

从以上对比方法实施过程可以看出，这种节电率的验证方法存在以下几点不足：

1、不直观：运用对比方法测试节电率，不能直接告诉用户测试的结果，需经过一定的测试时间才能得出结果，而在这个等待的时间内，有时会因用户要求或测试环境的限制，测试时间变得不可控制。

2、实时性差：运用对比方法测试节电率，最关键的一点就是需要转换节电器的工作状态，无论设定的转换时间有多短，其所得到的两个数据都不是同时的，始终存在时间的前后差异。

3、不深入：运用对比方法测试节电率，数据是从主线路的电能表读取的电度数，没有从节电器的本质上说明其对电路参数改变的作用。

4、准确性差：运用对比方法测试节电率，要求两种工作状态测试时间相同，用电负荷保持一致，这在现场测试时难以保证。两次测试的时间相同这一点相对来说容易做到，但要保证两次测试时负荷的一致性就不客观。只控制现场的用电设备使用数量相同，并不能保证其线路负荷不变，影响用电线路负荷变化的潜在因素很多，诸如：设备的工作温度、工作状况，线路温度及环境因素等变化引起的负荷波动，这些情况都会影响测试结果的准确性。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种节电器的节电率验证***，该***实时性强、直观、深入、准确性高。

为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：

一种节电器的节电率验证***，包括：

用于同时采集节电器主绕组端和副绕组端的电能参数的数据采集单元，与节电器的主绕组和副绕组相连；

用于获得来自所述数据采集单元的电能参数并根据所述电能参数计算节电率数的据处理单元，与所述数据采集单元相连；

用于向用户提示所述数据处理单元计算出的节电率的用户界面，与所述数据处理单元相连。

优选地，所述数据采集单元具体包括有：

用于实时采集所述主绕组端的电能参数的第一数据采集单元，与所述节电器的主绕组相连；

用于实时采集所述副绕组端的电能参数的第二数据采集单元，与所述节电器的副绕组相连。

优选地，所述第一数据采集单元包括有：

用于实时采集所述主绕组端的电流信号的第一电流取样单元，与所述节电器的主绕组相连；

用于实时采集所述主绕组端的电压信号的第一电压取样单元，与所述节电器的主绕组相连；

用于将采集到的主绕组的电流信号和电压信号从模拟信号转换为数字信号的第一数模转换单元，与所述第一电流取样单元和第一电压取样单元相连；

用于根据来自所述第一数模转换单元的电流信号和电压信号计算出主绕组的电能参数的第一参数计算单元，与所述第一数模转换单元相连；

用于将所述主绕组的电能参数存储起来，等待所述数据处理单元读取的第一数据存储单元，与所述第一参数计算单元相连；

所述第二数据采集单元包括有：

用于实时采集所述副绕组端的电流信号的第二电流取样单元，与所述节电器的副绕组相连；

用于实时采集所述副绕组端的电压信号的第二电压取样单元，与所述节电器的副绕组相连；

用于将采集到的副绕组的电流信号和电压信号从模拟信号转换为数字信号的第二数模转换单元，与所述第二电流取样单元和第二电压取样单元相连；

用于根据来自所述第二数模转换单元的电流信号和电压信号计算出副绕组的电能参数的第二参数计算单元，与所述第二数模转换单元相连；

用于将所述副绕组的电能参数存储起来，等待所述数据处理单元读取的第二数据存储单元，与所述第二参数计算单元相连。

优选地，所述数据处理单元具体包括有：

用于根据所述数据采集单元采集到的主绕组和副绕组的电能参数，计算出节电率的节电率计算单元，与所述数据采集单元相连；

用于获得来自所述二次回路的反馈信号，并跟据所述反馈信号向所述二次回路发送相应的控制信号的反馈控制单元，与节电器的二次回路相连。

优选地，该***还包括有：

用于将来自所述二次回路的反馈信号传输到数据处理单元，并将来自所述数据处理单元的控制信号传输到二次回路的输入输出单元，连接在所述数据处理单元和二次回路之间；

用于实现所述数据处理单元采用的RS-232接口标准到所述数据采集单元和输入输出单元采用的RS-485总线接口标准之间的电平转换的电平转换单元，其一端分别连接到所述数据采集单元、输入输出单元，另一端则连接到所述数据处理单元。

本实用新型的有益效果是：本实用新型通过实时检测节电器主绕组和副绕组之间的电能参数，并根据所述电能参数得出节电器的节电率，从而使用户实时、直观地得到深入、准确的节电率数据，大大推广了节电器的普及。

下面结合附图对本实用新型作进一步的详细描述。

附图说明

图1是本实用新型的节电器的节电率验证***的结构示意图；

图2是本实用新型的节电器的节电率验证***一个实施例的组成结构图；

图3是本实用新型的节电器的节电率验证***一个实施例的硬件实施示意图；

图4是本实用新型的节电器的节电率验证***一个实施例与节电器主绕组连接的接线示意图；

图5是本实用新型的节电器的节电率验证***一个实施例与节电器副绕组连接的接线示意图。

具体实施方式

下面结合附图以优选实施例对本实用新型进行详细说明。

参考图2，该图是本实用新型的节电器的节电率验证***一个实施例的组成结构图；如图所示，本实施例主要包括：

数据采集单元1，与节电器的主绕组和副绕组相连，用于同时采集节电器主绕组端和副绕组端的电能参数；

数据处理单元2，与数据采集单元1相连，用于获得来自数据采集单元1的电能参数，并根据所述电能参数计算节电率；

用户界面3，与数据处理单元2相连，用于向用户提示所述数据处理单元计算出的节电率。

具体实现时，数据采集单元1可具体包括有：

第一数据采集单元11，与所述节电器的主绕组相连，用于实时采集所述主绕组端的电能参数；

第二数据采集单元12，与所述节电器的副绕组相连，用于实时采集所述副绕组端的电能参数。

数据处理单元2可具体包括有：

节电率计算单元21，与数据采集单元1相连，用于根据数据采集单元1采集到的主绕组和副绕组的电能参数，计算出节电率；

反馈控制单元22，与节电器的二次回路相连，用于获得来自所述二次回路的反馈信号，并跟据所述反馈信号向所述二次回路发送相应的控制信号。

具体实现时，第一数据采集单元11可进一步包括：

第一电流取样单元111，与所述节电器的主绕组相连，用于实时采集所述主绕组端的电流信号；

第一电压取样单元112，与所述节电器的主绕组相连，用于实时采集所述主绕组端的电压信号；

第一数模转换单元113，与第一电流取样单元111和第一电压取样单元112相连，用于将采集到的主绕组的电流信号和电压信号从模拟信号转换为数字信号；

第一参数计算单元114，与第一数模转换单元113相连，用于根据来自第一数模转换单元113的电流信号和电压信号计算出主绕组的电能参数；

第一数据存储单元115，与第一参数计算单元114相连，用于将所述主绕组的电能参数存储起来，等待所述数据处理单元读取。

第二数据采集单元12可进一步包括：

第二电流取样单元121，与所述节电器的副绕组相连，用于实时采集所述副绕组端的电流信号；

第二电压取样单元122，与所述节电器的副绕组相连，用于实时采集所述副绕组端的电压信号；

第二数模转换单元123，与第二电流取样单元121和第二电压取样单元122相连，用于将采集到的副绕组的电流信号和电压信号从模拟信号转换为数字信号；

第二参数计算单元124，与第二数模转换单元123相连，用于根据来自第二数模转换单元123的电流信号和电压信号计算出副绕组的电能参数；

第一数据存储单元125，与第一参数计算单元124相连，用于将所述副绕组的电能参数存储起来，等待数据处理单元2读取。

另外，本实施例的***还可包括：

输入输出单元4，连接在数据处理单元2和节电器二次回路之间，用于将来自所述二次回路的反馈信号传输到数据处理单元2，并将来自数据处理单元2的控制信号传输到二次回路。

另外，本实施例的***还可包括：

电平转换单元5，其一端分别连接到数据采集单元1、输入输出单元4，另一端则连接到数据处理单元2，用于实现数据处理单元2采用的RS-232接口标准到数据采集单元1和输入输出单元4采用的RS-485总线接口标准之间的电平转换。

下面结合图3-图5详细描述本实施例中各部分的硬件实施方案。

如图2所示，构成数据采集单元1的第一数据采集单元11和第二数据采集单元12可分别通过图中的主绕组数据采集电路和副绕组数据采集电路实现。主绕组数据采集电路和副绕组采集电路可采用自带通信接口RS-485通信接口的P350电量测试板实现。具体地，第一电流取样单元111和第二电流取样单元121分别通过电流取样互感器CT实现，第一电压取样单元112和第二电压取样单元122分别通过电压取样互感器PT实现，第一数模转换单元113和第二数模转换单元123分别通过ADC数模部分实现，第一参数计算单元114和第二参数计算单元124分别通过单片机C8051F020内核实现，第一数据存储单元115和第二数据存储单元125分别通过存储芯片IS62WV5128BLL55-HLI实现。

数据处理单元2作为***的中央处理上位机，其可采用计算机实现，如图，计算机包括有主板电路(CPU)、HDD硬盘，并通过外接电源1供电。而用户界面3则可通过LCD触摸显示屏实现。

输入输出单元可采用市场上存在的I/O输入输出电路控制模块实现，该模块自带有MAX485接口电路、数模转换电路、光电隔离电路等。

电平转换单元4可采用RS-485转RS-232电平转换电路实现。P350板自带的RS-485通讯接口，经该电平转换电路与计算机主板的串口RS-232物理连接。

用户界面3可通过LCD触摸显示屏实现，将各种电路参数及功能按钮集合在界面上，除显示数据外，还能通过屏幕触控，完成对***所有功能的操作，包括参数调阅、***设定、实时控制操作等。

图3-图5中，

电源1是电脑AT电源，输入220V市电，输出直流12V/5V/3.3V。

DC 24V是开关电源，输入220V市电，输出直流24V 3.2A。

DC 5V是开关电源，输入220V市电，输出直流5V 3A。

J1是中间继电器线圈，常开触点控制设备实现稳压功能的接触器线圈。

J2是中间继电器线圈，常开触点控制设备实现节电功能的接触器线圈。

J3是中间继电器线圈，常开触点控制报警蜂鸣器。

电流取样互感器CT变比是5A/2mA，可根据线路容量配置。

电压取样互感器PT变比是1mA/1mA，可根据线路容量配置。

下面详细描述本实施例的工作原理。

具体实现时，数据采集单元1(主绕组数据采集电路和副绕组数据采集电路)采集节电器主绕组和副绕组的电流和电压信号，和/或根据该电流和电压信号计算出以下电能参数：三相电压Ua/Ub/Uc，三相电流Ia/Ib/Ic，三相有功功率Pa/Pb/Pc，总有功功率Pz，三相功率因素Cosφa/Cosφb/Cosφc，总功率因素Cosφz，三相无功Qa/Qb/Qc，总无功功率Qz，频率Hz，三相电压、电流1-13次谐波分量的谐波电压含有率HRUh及谐波电流含有率HRIh，三相谐波电压含量Uh及谐波电流含量Ih，三相电压总谐波畸变率THDu及电流总谐波畸变率THDi，偶次、奇次谐波畸变率，当前正有功、无功分钟电能，上次正有功、无功分钟电能，前次正有功、无功分钟电能，当前正有功、无功小时电能，上次正有功、无功小时电能，前次正有功、无功小时电能。

数据处理单元(上位机)建立通讯读取两块P350电量测试板中的数据后，通过对P350板的原始测试数据进行分析计算，得到以下数据结果：

A、当前电能数据：此数据直接从P350板读取。

B、单相节电率：此数据为各相补偿绕组电流与主绕组电流的比值，计算公式如下：

C、综合节电率：此数据为三个单相节电率的平均值。

D、节电前电能数据：此数据通过当前电能数据与节电率数据计算得到，公式如下：

E、日平均节电率：此数据为当日每分钟综合节电率的平均值。

F、月平均节电率：此数据为当月每日平均节电率的平均值。

具体实现时，可将上述数据结果存档建立数据库，并按照一定频率自动生成EXCEL文档保存。

另外，本***还具有超温、超压、过流事件处理功能：当设备或用电***出现超温、超压、过流的异常事件，***会接通外部蜂鸣器报警，并在主界面显示异常事件。

由于本***中的数据采集单元使用采集电路内嵌***，上位机与其建立通讯即可得到所需数据；I/O输入输出单元使用模块内嵌***，上位机与其建立通讯即可完成控制功能；用户界面触控显示屏使用硬件自带的驱动程序，在上位机内安装运行即可实现相关功能。使用非常方便。

综上所述，与现有技术的节电率验证***相比，本实用新型的电抗型(电感型)节电器的节电率验证***从节电器的本质特性入手，充分考虑电抗器元件对电路电气参数的改变，经过***的实时测算后得到节电率数据。能够直观、实时的将线路分钟节电率显示出来，并且因***采用高速高精度的电路参数采集模块，使节电率数据的准确性在技术上得以保证。另外，***同时显示线路节电状态与非节电状态的用电量，使节电率的测试不需要转换节电器工作状态，简化了电抗型(电感型)节电器的节电率验证工作。

本实用新型运用了全新的验证思路，采用了工控电子技术，配备了电子测量模块和控制模块，工作性能比传统验证***更直观、实时、准确。配合传统的电抗型(电感型)节电器使用，能够更好地体现传统节电器的节能效果、可克服节电器诸多售前节电效果说明及安装后节能效果验证等市场销售的困扰，令更多的用户容易接受并能认同节电器的节能效果，更好地推动节电器在市场的应用，在节能事业上做更大的贡献。

以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种节电器的节电率验证***，其特征在于包括：

用于同时采集节电器主绕组端和副绕组端的电能参数的数据采集单元，与节电器的主绕组和副绕组相连；

用于获得来自所述数据采集单元的电能参数并根据所述电能参数计算节电率数的据处理单元，与所述数据采集单元相连；

用于向用户提示所述数据处理单元计算出的节电率的用户界面，与所述数据处理单元相连。

2.如权利要求1所述的节电器的节电率验证***，其特征在于，所述数据采集单元具体包括有：

用于实时采集所述主绕组端的电能参数的第一数据采集单元，与所述节电器的主绕组相连；

用于实时采集所述副绕组端的电能参数的第二数据采集单元，与所述节电器的副绕组相连。

3.如权利要求2所述的节电器的节电率验证***，其特征在于，所述第一数据采集单元包括有：

用于实时采集所述主绕组端的电流信号的第一电流取样单元，与所述节电器的主绕组相连；

用于实时采集所述主绕组端的电压信号的第一电压取样单元，与所述节电器的主绕组相连；

用于将采集到的主绕组的电流信号和电压信号从模拟信号转换为数字信号的第一数模转换单元，与所述第一电流取样单元和第一电压取样单元相连；

用于根据来自所述第一数模转换单元的电流信号和电压信号计算出主绕组的电能参数的第一参数计算单元，与所述第一数模转换单元相连；

用于将所述主绕组的电能参数存储起来，等待所述数据处理单元读取的第一数据存储单元，与所述第一参数计算单元相连；

所述第二数据采集单元包括有：

用于实时采集所述副绕组端的电流信号的第二电流取样单元，与所述节电器的副绕组相连；

用于实时采集所述副绕组端的电压信号的第二电压取样单元，与所述节电器的副绕组相连；

用于将采集到的副绕组的电流信号和电压信号从模拟信号转换为数字信号的第二数模转换单元，与所述第二电流取样单元和第二电压取样单元相连；

用于根据来自所述第二数模转换单元的电流信号和电压信号计算出副绕组的电能参数的第二参数计算单元，与所述第二数模转换单元相连；

用于将所述副绕组的电能参数存储起来，等待所述数据处理单元读取的第二数据存储单元，与所述第二参数计算单元相连。

4.如权利要求1-3中任一项所述的节电器的节电率验证***，其特征在于，所述数据处理单元具体包括有：

用于根据所述数据采集单元采集到的主绕组和副绕组的电能参数，计算出节电率的节电率计算单元，与所述数据采集单元相连；

用于获得来自所述二次回路的反馈信号，并跟据所述反馈信号向所述二次回路发送相应的控制信号的反馈控制单元，与节电器的二次回路相连。

5.如权利要求4所述的节电器的节电率验证***，其特征在于，该***还包括有：

用于将来自所述二次回路的反馈信号传输到数据处理单元，并将来自所述数据处理单元的控制信号传输到二次回路的输入输出单元，连接在所述数据处理单元和二次回路之间；

用于实现所述数据处理单元采用的RS-232接口标准到所述数据采集单元和输入输出单元采用的RS-485总线接口标准之间的电平转换的电平转换单元，其一端分别连接到所述数据采集单元、输入输出单元，另一端则连接到所述数据处理单元。

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