一種自動跟蹤型低電壓無功補償裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型低電壓系統(tǒng)自動跟蹤型無功補償裝置包括了采樣模塊2、信號處理器1、顯示模塊3、投切模塊5和通信接口模塊4，共五部分組成，采樣模塊2與信號處理器1相連，信號處理器1與顯示模塊3相連，信號處理器1與投切模塊5相連，信號處理器1與通訊接口模塊4相連信號處理器1將從采樣模塊2中采集到的電力系統(tǒng)端的電壓電流進行分析處理，核心控制器件1通過向投切模塊5推送驅(qū)動信號，從而控制5向電網(wǎng)投入電網(wǎng)需要容量的電容器從而達到無功補償?shù)哪康摹?br> 【專利說明】一種自動跟蹤型低電壓無功補償裝置
所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型設(shè)計一種自動跟蹤型低電壓無功補償裝置。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著農(nóng)村及小城鎮(zhèn)工業(yè)化的進程加快，低壓電網(wǎng)中變壓器和電動機的數(shù)量增加，其消耗的無功功率相應(yīng)增加，導(dǎo)致無功電流在線路上來回流動，產(chǎn)生大量的損耗。無功補償可以有效地減少線路的損耗，提高電網(wǎng)的功率因數(shù)、供電質(zhì)量和供電的穩(wěn)定性。
[0003]電力電容器補償對于低壓配電網(wǎng)是一種經(jīng)濟有效的無功補償方法，傳統(tǒng)多采用手動投切電容器。對于無功補償量比較穩(wěn)定的用戶而言，手動投切次數(shù)相對較少，但對于某些工廠和低壓配電用戶而言，無功補償變化大，需要頻繁投切電容器，如果采用手動方式頻繁投切電容器，就可能對電網(wǎng)造成沖擊，降低了電容器的使用壽命。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供了一種結(jié)構(gòu)簡單的自動跟蹤的低電壓無功補償裝置。
[0005]本實用新型的技術(shù)方案是:一種自動跟蹤型低電壓無功補償裝置，其特征在于自動跟蹤型低電壓無功補償裝置由控制核心模塊(I)、采樣模塊(2)、顯示模塊(3)、通訊模塊
(4)、偷竊控制模塊(5)、外設(shè)鍵盤(6)、電容器組(7)和三相電力網(wǎng)絡(luò)⑶組成，采樣模塊
(2)將從三相電力網(wǎng)絡(luò)(8)上采集電壓電流信號轉(zhuǎn)換之后傳送至控制核心模塊(1)，控制核心模塊(I)將所采集的信號和處理計算所得到的數(shù)據(jù)信號傳送至顯示模塊(3)上顯示，控制核心模塊⑴還與輸入預(yù)設(shè)功率的外設(shè)鍵盤(6)和通信模塊⑷相連，同時控制核心模塊(I)計算分析后得到的投切指令傳送至投切控制模塊(5)，驅(qū)動投切控制模塊(5)向三相電力網(wǎng)絡(luò)⑶投入由電容器組⑵提供的所需的容量，即達到無功補償?shù)哪康摹?br> [0006]本實用新型低電壓系統(tǒng)自動跟蹤型無功補償裝置，其特征在于所述的控制核心模塊(I)為AT89C51單片機控制核心，AT89C51單片機具有32個I/O 口，2個16位定時/計數(shù)器，I個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個串行通訊口，4KB可編程Flash存儲器，而且價格便宜，更加具有經(jīng)濟效益。
[0007]本實用新型低電壓系統(tǒng)自動跟蹤型無功補償裝置，其特征在于所述的電壓電流采樣模塊(2)由電壓互感器PT01C-2/2和電流互感器CT06-30/5以及放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路三部分組成，電壓電流采集的信號送入放大電路放大后經(jīng)TLC2543A/D轉(zhuǎn)換芯片將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入控制核心模塊(I)進行采樣分析。
[0008]本實用新型低電壓系統(tǒng)自動跟蹤型無功補償裝置，其特征在于所述的自動投切控制模塊(5)由TLP521光電耦合器件作為核心器件構(gòu)成，通過利用控制核心模塊(I)發(fā)出PWM波來觸發(fā)晶閘管，然后利用晶閘管來觸發(fā)接觸器，再用接觸器來帶動繼電器，從而達到投切的目的。
[0009]本實用新型低電壓系統(tǒng)自動跟蹤型無功補償裝置，其特征在于所述的數(shù)據(jù)顯示模塊(3)，由一個LCD器件LM016L作為核心器件構(gòu)成，LCD顯示由采樣模塊⑵采集的電流電壓參數(shù)以及由控制核心模塊(I)算得的功率因數(shù)。
[0010]本實用新型低電壓系統(tǒng)自動跟蹤型無功補償裝置，其特征在于所述的通訊(4)由RS-485通訊和按鍵模塊兩部分構(gòu)成，主要器件是MAX485與7個常規(guī)的按鍵，RS-485通訊部分是與上機位連接便于遠程操控，按鍵的功能是用來調(diào)整系統(tǒng)本身預(yù)設(shè)的功率因數(shù)的大小。
[0011]本實用新型的技術(shù)方案是:自動跟蹤型低電壓無功補償裝置，包括采樣電路、信號處理器、顯示電路、投切控制電路和通信接口電路。其特征在于信號采樣電路通過PT01C-2/2型的電壓互感器和CT06-30/5的電流互感器采集低壓配電網(wǎng)的電壓和電流信號；所述信號處理器由AT89C51單片機、AD數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片模塊接口、485通訊模塊接口、顯示電路接口、投切控制電路接口組成。
[0012]通過從系統(tǒng)中利用PT01C-2/2電壓互感器和CT06-30/5電流互感器對電網(wǎng)系統(tǒng)的電壓電流參數(shù)進行采樣，然后再通過兩個反并聯(lián)的二極管輸入到0P07的放大器進行信號放大處理，這里需要指出的是這里所有需要電平信號的芯片的供電都是由CW7905和CW7805提供-5V和+5V的工作電壓，信號采集之后通過變壓器將電壓變壓成整流電路所需要的電壓等級再經(jīng)過四個二極管形成的單向橋式整流電路形成A/D轉(zhuǎn)換，然后將輸出信號與12位數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片TLC2543，整流信號輸出接TLC2543的AINO 口，TLC2543與AT89C51的連接，因為51不具有SPI或者是相同能力的接口，這里為了便于與TLC2543接口，采用軟件合成SPI操作，為了減少數(shù)據(jù)傳輸受時鐘頻的影響，要求盡可能選取高頻時鐘，TLC2543的I/O 口數(shù)據(jù)輸入，片選信號，由Pl.0、Pl.1、Pl.3提供，轉(zhuǎn)換的結(jié)果由Pl.2串行輸出數(shù)據(jù)的處理以及分析都在AT89C51的單片機內(nèi)通過程序處理，然后通過數(shù)據(jù)的處理和分析之后通過單片機發(fā)出一個PWM波來控制晶閘管的開斷，從而驅(qū)動接觸器帶動繼電器，并達到對電網(wǎng)無功補償?shù)哪康摹?br> [0013]本實用新型一種自動跟蹤型低電壓無功補償裝置主要應(yīng)用于低電壓配電網(wǎng)，采用的是三相共補的方式，通過從三相同時取樣，再進行分析，然后根據(jù)各相需要投入一定的補償量。這種裝置的應(yīng)用降低了投切電容器的頻率，減少了對電網(wǎng)造成的沖擊，從而增加了電容器的使用壽命。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0014]附圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
[0015]附圖2是本實用新型的接口電路示意圖
[0016]附圖3是本實用新型的電壓、電流數(shù)據(jù)采樣原理圖
[0017]附圖4是本實用新型的電容器投切原理圖
[0018]附圖5是本實用新型的投切模塊電路原理圖
[0019]附圖6是本實用新型的顯示模塊電路連接圖
[0020]附圖7是本實用新型的按鍵模塊電路圖
[0021]附圖1中:1_為控制核心模塊；2_為采樣模塊；3_為顯示模塊；4_為通訊模塊；5-為投切控制模塊；6_為外設(shè)鍵盤；7_為電容器組；8_為三相電力網(wǎng)絡(luò)?！揪唧w實施方式】:
[0022]下面結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進一步說明。
[0023]本實用新型無功補償器的設(shè)計需要解決的問題就是提供一種方便易操作的自動跟蹤型的低電壓系統(tǒng)的無功補償裝置。無功補償控制器包括了采樣電路2、采樣信號來源的三相網(wǎng)絡(luò)8、信號處理器1、顯示電路3、投切控制電路5投切電容器組7和通信接口電路4、外設(shè)鍵盤6共8部分組成，這里采樣電路2連接三相網(wǎng)絡(luò)8和信號處理器1，信號處理器I分別與鍵盤6、顯示電路3、通訊模塊4、還有投切電路5分別相連。投切電路5連接電容器組7，電容器組7與三相電力網(wǎng)絡(luò)8相連。
[0024]已知三相線路電力網(wǎng)絡(luò)8存在著一個無功不足的現(xiàn)象，將設(shè)備投入之后，采樣電路2就從三相網(wǎng)絡(luò)8上采集電壓電流信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換之后送到只信號處理器1，也就是我們的核心處理器件，通過I 一系列的計算和分析之后，就會得到一個投切指令，這個指令會通過I的串口傳遞到投切控制電路5，然后5再驅(qū)動7電容器組使之與三相電路網(wǎng)絡(luò)連通，從而達到補償?shù)哪康?，與此同時，由采樣電路2從三相網(wǎng)絡(luò)8采集來的信號，通過信號處理器I經(jīng)過計算分析處理之后，通過顯示電路3顯示出所采集的信號和處理計算所得的數(shù)據(jù)，因為投切電容器需要一個預(yù)設(shè)的功率因數(shù)作為參考，但是很多時候，對功率因數(shù)的要求是不盡相同的，所以這里設(shè)置了一個鍵盤6，可以通過鍵盤6來改變預(yù)設(shè)功率因數(shù)，為了方便上機位的操作，這里設(shè)置了通訊模塊4。
[0025]本實用新型操作簡單易于實行，整個系統(tǒng)包括2采樣電路、采樣信號來源的8三相網(wǎng)絡(luò)、I信號處理器、3顯示電路、5投切控制電路7投切電容器組和4通信接口電路、6外設(shè)鍵盤共8部分組成，這里2采樣電路連接8三相網(wǎng)絡(luò)和I信號處理器，I信號處理器分別與6鍵盤、3顯示電路、4通訊模塊、還有5投切電路分別相連。5投切電路連接7電容器組，電容器組7與三相電力網(wǎng)絡(luò)8相連。
[0026]設(shè)備主體連接如上所述，當(dāng)此時有一個無功不足的三相網(wǎng)絡(luò)8存在，那么系統(tǒng)首先利用PT01C-2/2電壓互感器和電流互感器CT06-30/5從系統(tǒng)采樣，采得信號之后需要通過A/D轉(zhuǎn)換才能供給AT89C51 (Ul)使用，并進行信號處理，這里U2就是一個A/D轉(zhuǎn)換的芯片，在AT89C51處理器上，從互感器出來的信號接TLC2543 (U2)的模擬輸入口 AINO接口，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換之后輸入到U1，然后Ul與U2的接口分別對應(yīng)為39、38、37、36分別接18、15、17、16，U2的14端是驅(qū)動電平輸入端接+5V，在AT89C51內(nèi)部系統(tǒng)通過FFT與DFT算法，計算分析得出我們投切所需要的依據(jù)——功率因數(shù)。得到這個數(shù)據(jù)之后，在單片機內(nèi)我們有程序的預(yù)設(shè)值，通過對所計算分析得出的功率因數(shù)與我們預(yù)設(shè)功率因數(shù)的比較，我們就可以判斷這個三相電力網(wǎng)絡(luò)屬于無功不足，這個時候就需要動作，來對系統(tǒng)的無功進行補償，得到補償指令之后，程序需要跳轉(zhuǎn)，通過計算分析得到預(yù)設(shè)功率因數(shù)與實際檢測功率因數(shù)的差值，計算出投切電容量，并且轉(zhuǎn)換成投切組的序號，得到序號指令之后，便可以對并聯(lián)電容器進行投切，系統(tǒng)從單片機內(nèi)生成一個PWM波，對光電耦合器件M0C3022進行作用，通過這個器件來帶動繼電器，從而帶動機械開關(guān)，最終達到我們需要的補償量的目的，當(dāng)一個動作周期結(jié)束之后，系統(tǒng)會再次向三相電力網(wǎng)絡(luò)8進行采樣，并重復(fù)上述的動作，從而達到一個自動跟蹤型的無功補償?shù)男Ч?。在這里我們采樣得到的電壓，電流以及分析得到的功率因數(shù)由1062顯示模塊顯示，Ul的串口 I接7、2接8、3接9、4接10、5接11、6接12、7接13、8接14，顯示器1、5共地，2接等電勢驅(qū)動電壓，4、6分別接Ul的15、14端口，因為在不同的場合對功率因數(shù)的要求和補償量的大小都有所差異，為了使本實用新型發(fā)明更加具有實際應(yīng)用能力，為了根據(jù)實際情況來對功率因數(shù)進行預(yù)設(shè)校正，在設(shè)計中我們引入了鍵盤，如下圖最右7鍵位模塊，從上往下我們設(shè)置7個按鍵依次編號I?7，則其與Ul的接口對應(yīng)分別是I接21、2接22、3接23、4接24、5接25、6接26、7接27，按鍵的功能:按鍵I改變顯示模塊的狀態(tài)，顯示當(dāng)前電壓電流功率因數(shù)；按鍵2切換到功率因數(shù)預(yù)設(shè)模式，并對功率因數(shù)下限預(yù)設(shè)；按鍵3切換到功率因數(shù)預(yù)設(shè)模式，并對功率因數(shù)上限預(yù)設(shè)；按鍵4在功率因數(shù)預(yù)設(shè)的時候按下該鍵位每按一次預(yù)設(shè)值加I ;按鍵5在功率因數(shù)預(yù)設(shè)的時候按下該鍵位每按一次預(yù)設(shè)值，減I ;按鍵6在功率因數(shù)預(yù)設(shè)的時候按下該鍵位每按一次預(yù)設(shè)值，減0.1 ;按鍵7在功率因數(shù)預(yù)設(shè)的時候按下該鍵位每按一次預(yù)設(shè)值加0.1。本設(shè)計為了方便上位機進行操作，引入了 RS-487通訊U3模塊，并聯(lián)U3的2、3接Ul的28、U3的I接Ul的11、4接10、8為工作電平輸入端，5端口接地，6、7為通訊接口。
【權(quán)利要求】
1.一種自動跟蹤型低電壓無功補償裝置，其特征在于自動跟蹤型低電壓無功補償裝置由控制核心模塊(I)、采樣模塊(2)、顯示模塊(3)、通訊模塊(4)、偷竊控制模塊(5)、外設(shè)鍵盤(6)、電容器組(7)和三相電力網(wǎng)絡(luò)⑶組成，采樣模塊(2)將從三相電力網(wǎng)絡(luò)⑶上采集電壓電流信號轉(zhuǎn)換之后傳送至控制核心模塊(I)，控制核心模塊(I)將所采集的信號和處理計算所得到的數(shù)據(jù)信號傳送至顯示模塊(3)上顯示，控制核心模塊(I)還與輸入預(yù)設(shè)功率的外設(shè)鍵盤(6)和通信模塊(4)相連，同時控制核心模塊(I)計算分析后得到的投切指令傳送至投切控制模塊(5)，驅(qū)動投切控制模塊(5)向三相電力網(wǎng)絡(luò)⑶投入由電容器組(7)提供的所需的容量，即達到無功補償?shù)哪康摹?br> 2.按照權(quán)利要求1所述的一種自動跟蹤型低電壓無功補償裝置，其特征在于所述的控制核心模塊(I)為AT89C51單片機控制核心，AT89C51單片機具有32個I/O 口，2個16位定時/計數(shù)器，I個5向量兩級中斷結(jié)構(gòu)，一個串行通訊口，4KB可編程Flash存儲器。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種自動跟蹤型低電壓無功補償裝置，其特征在于所述的電壓電流采樣模塊(2)由電壓互感器PT01C-2/2和電流互感器CT06-30/5以及放大電路和A/D轉(zhuǎn)換電路三部分組成，電壓電流采集的信號送入放大電路放大后經(jīng)TLC2543A/D轉(zhuǎn)換芯片將模擬量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量送入控制核心模塊(I)進行采樣分析。
4.按照權(quán)利要求1所述的一種自動跟蹤型低電壓無功補償裝置，其特征在于所述的自動投切控制模塊(5)由TLP521光電耦合器件作為核心器件構(gòu)成，通過利用控制核心模塊(I)發(fā)出PWM波來觸發(fā)晶閘管，然后利用晶閘管來觸發(fā)接觸器，再用接觸器來帶動繼電器，從而達到投切的目的。
5.按照權(quán)利要求(I)所述的一種自動跟蹤型低電壓無功補償裝置，其特征在于所述的通訊(4)由RS-485通訊和按鍵模塊兩部分構(gòu)成，主要器件是MAX485與7個常規(guī)的按鍵，RS-485通訊部分是與上機位連接便于遠程操控，按鍵的功能是用來調(diào)整系統(tǒng)本身預(yù)設(shè)的功率因數(shù)的大小。
【文檔編號】H02J3/18GK203983998SQ201420361379
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年7月1日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月1日
【發(fā)明者】鐘建偉, 方賢輝, 郎建勛 申請人:湖北翔奧電力科技有限公司