本發(fā)明是涉及一種諧波監(jiān)測及治理系統，特別是針對大量非線性負載用戶的諧波監(jiān)測及治理系統。

背景技術：

隨著電腦及各種辦公自動化設備、變頻空調、熒光燈、節(jié)能燈及其整流器、大型顯示屏幕、不間斷電源等非線性用電設備在各種辦公場所及商戶中的普及及大量應用，非線性用電設備工作時對用戶測配電網中產生大量的諧波問題日益加劇，增加用戶用電成本并對配電電力系統造成諧波污染。此類非線性設備所產生的諧波中，存在大量的3倍數諧波。由于其三相電流幅值大小、初始相位均相同，在中性線上產生疊加，會產生諸如中性線過載、過熱，以及產生電磁干擾、影響供電電壓波形、絕緣層破壞、降低功率因數、降低變壓器及電器設備的使用壽命等問題。目前現有的無功補償諧波消除治理以小型諧波治理裝置及諧波消除變壓器為主，對大量使用多種非線性負載的用戶缺乏集中功率因數監(jiān)測和諧波消除治理的功能。

技術實現要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種針對使用大量非線性負載用戶的諧波監(jiān)測及治理系統，解決非線性負載對用戶整體影響，以達到節(jié)電的功能。

本發(fā)明的技術方案是：

一種諧波監(jiān)測及治理系統，包括功率因數監(jiān)測系統，諧波監(jiān)測系統，諧波消除變壓器，諧波消除有效性顯示模塊，諧波消除變壓器溫控系統及電路保護系統；所述諧波消除變壓器的輸入端與市電相連接，輸出端與用戶配電箱的輸入端相連接；所述功率因數監(jiān)測系統的輸入端，以及所述諧波監(jiān)測系統的輸入端與所述用戶配電箱的輸出端相連接。

優(yōu)選地，所述功率因數監(jiān)測系統能夠測量用戶側配電電路中的有用功。

優(yōu)選地，所述諧監(jiān)測系統能夠測量用戶側配電電路中諧波的含量。

優(yōu)選地，所述諧波消除變壓器包括非晶合金鐵芯、一次側繞組和二次側繞組。

優(yōu)選地，所述非晶合金鐵芯為三相三柱式結構鐵芯，所述鐵芯的三相依次分別纏有按Z字型排列的串聯線圈，并產生正反方向的磁束。

優(yōu)選地，所述一次側繞組采用三角形接線結構，餅式線圈，匝間設有杜邦NOMEX絕緣紙，并通過真空壓力浸漬工藝進一步消除線圈內部電暈現象。

優(yōu)選地，所述二次側繞組采用曲折型接線結構，箔繞式線圈，層間設有杜邦NOMEX絕緣紙。

優(yōu)選地，所述諧波消除有效性顯示模塊能夠實時顯示諧波消除和/或節(jié)能降損信息。

優(yōu)選地，所述諧波監(jiān)測及治理系統還包括溫控系統及電路保護系統，其能夠采集所述諧波消除變壓器的內部溫度，并在所述諧波消除變壓器發(fā)生溫度異常時即時產生警告并斷開電路。

本發(fā)明還提供一種使用以上技術方案中任一項的諧波監(jiān)測及治理系統的方法，包括以下步驟：

（1）將市電接入諧波監(jiān)測及治理系統中的諧波消除變壓器；

（2）將諧波消除變壓器的輸出端與用戶配電箱的輸入端相連接；

（3）將功率因數監(jiān)測系統的輸入端，以及所述諧波監(jiān)測系統的輸入端與用戶配電箱的輸出端相連接；

（4）通過功率因數監(jiān)測系統測量用戶側配電電路中的有用功與視在功率計算用戶側功率因數并通過功率因數顯示模塊實時顯示功率因數，為用戶提供節(jié)能降損信息；

（5）通過諧波監(jiān)測系統測量用戶側配電電路中諧波的含量進行分析和處理；并通過諧波消除有效性模塊實時顯示諧波消除及提供節(jié)能降損信息。

本發(fā)明中的諧波監(jiān)測與治理系統具有監(jiān)測顯示并通過諧波變壓器消除諧波的特點。同時，本發(fā)明中的諧波監(jiān)測與治理系統中的諧波消除變壓器能大幅度地降低變壓器的電能損耗，有效降低對變壓器繞組溫升的影響，變壓器采用曲折型接線結構，能有效降低3次主諧波含量與單相負載所產生的3次諧波，有效轉移中性點電流熱效應，減低電能消耗。另外，本發(fā)明中諧波監(jiān)測與治理系統采用了成本較低的非晶合金鐵心抗諧波變壓器消除電力系統中的電流諧波。并且，本發(fā)明中的諧波監(jiān)測與治理系統提供了用戶功率因數和諧波消除有效性的實時顯示。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的諧波監(jiān)測及治理系統結構示意圖。

圖2是本發(fā)明中諧波監(jiān)測及治理系統諧波消除變壓器電路圖。

圖中各附圖標記的含義如下：

1諧波監(jiān)測及治理系統；2 市電輸入；3 用戶配電箱；

11 諧波消除變壓器；12 功率因數監(jiān)測系統；13 功率因數顯示模塊；14 諧波監(jiān)測系統；15 諧波消除有效性顯示模塊；16 溫控系統及電路保護系統；41-45 用戶負載。

具體實施方式

在理想情況下，三相交流電供電所呈現的電流波形為標準的頻率固定的正弦波。各相間所差相位為60度。然而，在現實中，非線性負載會對供電質量產生干擾，產生的諧波疊加后使電流發(fā)生畸變。大量的3次諧波在中性線上產生疊加，會導致中性線過載、過熱，以及產生電磁干擾、影響供電電壓波形、絕緣層破壞、降低功率因數、降低變壓器及電器設備的使用壽命等問題。本發(fā)明供一種針對使用大量非線性負載用戶的諧波監(jiān)測及治理系統，包括功率因數監(jiān)測系統，諧波監(jiān)測系統，諧波消除變壓器系統，諧波消除有效性顯示模塊，諧波消除變壓器溫控系統及電路保護系統；所述諧波監(jiān)測及治理系統在用戶市電接入與用戶配電箱的連接點之間，將諧波治理系統設置在用戶配電系統，解決了非線性負載對用戶整體影響，達到節(jié)電功能。

如附圖1所示，一種針對使用大量非線性負載用戶的諧波監(jiān)測及治理系統1，包括諧波消除變壓器11，功率因數監(jiān)測系統12，功率因數顯示模塊13，諧波監(jiān)測系統14，諧波消除有效性顯示模塊15，諧波消除變壓器溫控系統及電路保護系統16。所述諧波消除變壓器11的輸入端與市電相連接，輸出端與用戶配電箱3的輸入端相連接；所述功率因數監(jiān)測系統12的輸入端，以及所述諧波監(jiān)測系統14的輸入端與所述用戶配電箱3的輸出端相連接。由此，所述諧波監(jiān)測及治理系統在用戶市電接入與用戶配電箱的連接點之間，將諧波治理系統設置在用戶配電系統，解決了非線性負載對用戶整體影響，達到節(jié)電功能。

使用本發(fā)明的系統對使用大量非線性負載用戶進行諧波監(jiān)測及治理的方法的步驟如下。

（1）將市電接入諧波監(jiān)測及治理系統中的諧波消除變壓器。

（2）將諧波消除變壓器的輸出端與用戶配電箱的輸入端相連接。

（3）將功率因數監(jiān)測系統的輸入端，以及所述諧波監(jiān)測系統的輸入端與用戶配電箱的輸出端相連接。

（4）通過功率因數監(jiān)測系統測量用戶側配電電路中的有用功（用電器實際消耗功率）與視在功率（電表讀數）計算用戶側功率因數并通過功率因數顯示模塊實時顯示功率因數，為用戶提供節(jié)能降損信息。

（5）通過諧波監(jiān)測系統測量用戶側配電電路中諧波的含量進行分析和處理；并通過諧波消除有效性模塊實時顯示諧波消除及提供節(jié)能降損信息。

（6）溫控系統及電路保護系統通過采集變壓器內部溫度，在變壓器短路或是過載發(fā)生溫度異常時即時產生警告并斷開電路。

圖2所示的是諧波監(jiān)測及治理系統諧波消除變壓器電路圖。所述諧波消除變壓器包括非晶合金鐵心、一次側繞組和二次側繞組。其中，所述非晶合金鐵心為三相三柱式結構鐵芯；所述一次側繞組采用三角形接線結構，餅式線圈，匝間設有杜邦NOMEX絕緣紙，并通過真空壓力浸漬工藝更進一步消除線圈內部電暈現象；所述二次側繞組采用曲折型接線結構，箔繞式線圈，層間設有杜邦NOMEX絕緣紙。

諧波消除治理系統應用高磁通量鐵芯的磁化線圈與電流轉化線圈相并聯，同時與電流補償線圈串聯后形成三線圈。

當負載電流通過磁化線圈時，可正常給負載供電。當負載側由于電動機產生的反向勵磁與其它設備的頻繁啟動等所產生的浪涌、諧波、瞬流等反饋回主電路時，若線路中無中央節(jié)能保護設備，產生的浪涌、諧波、瞬流等會對主回路產生干擾，形成電力污染并造成電能浪費損失。安裝諧波消除治理系統后，磁化線圈在接受到反饋的浪涌、諧波、瞬流時可實現電抗器的功能，阻擋負載端所產生的浪涌、諧波、瞬流等有害于用電設備的電流；同時將反饋電流轉換成電磁能，并由電流轉化線圈同步吸收，通過控制單元將其變換，再由電流補償線圈同步將其電流反向補償至負載。

諧波消除治理系統應用高能電磁轉換原理，采用電磁移相技術，利用三柱鐵芯嵌入式繞線圈——三相依次分別纏有按Z字型排列的串聯線圈，并產生正反方向的磁束。各相相位中線圈相互正對接線，形成反向磁束，磁場在鐵芯中均勻分布，負荷中產生的零相分電流的相位相互對立，使磁勢相互抵消，從而使零序電流的增長減少，三相輸入電流就可達到基本平衡。同時負荷中產生的零序及高次諧波電流通過零序電流減少，利用磁場與電流的變換原理使電流重新流向負載；只有正常的工作相的分電流通過零線，防止了零線上大量的零序及高次諧波電流通過。并且，這樣被特殊纏繞的電磁線圈不僅改善電流的不平衡，也使相位相互對立，抵消磁勢，使電壓和電流的相位差自動調整，達到了改善功率因數的效果。

以上所述，僅是本發(fā)明較佳實施例而已，并非對本發(fā)明的技術范圍作任何限制，故凡是依據本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內。