专利名称：带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种单相电压调节装置，尤其涉及一种带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置。
背景技术：
对于电力企业，农村供电分支线多、线路长，尤其是部分偏远地区，存在一定数量供电半径超过国家规定的远距离支线线路，特别是单相支线线路的大量存在。2008年金融危机的产生，国家出台家用电器三下乡政策，农村大量使用家用电器。同时随着城乡经济的高速发展，农村小作坊、小商店、小饭店、鱼塘、养殖场等急剧增加，间歇性用电情况十分普遍，造成原先线路供电不堪重负，支线末端电压下降，直接影响了农村家用电器的使用、照明和经济生活。到目前为止未能找到彻底解决支线单相线路低电压问题。
发明内容本实用新型的目的在于，针对上述支线单相线路电压问题，提供一种带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置；可应用于电力降损节能和提高电能质量的应用。实现了自动跟踪输入电压变化，从而控制使得原本该单相线路不合格的电压获得调节改善。本实用新型的目的是这样实现的，所述的带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置，包括核心控制器、复合开关、断路器、电容器、火线和零线，其结构特点为所述火线、零线分别从进线口拉进经断路器而相应连接到核心控制器和分线排上，所述的分线排连接到复合开关上，所述的核心控制器连接到复合开关上，其中核心控制器与分线排是并联连接的；复合开关接到电容器，电容器包括多组不同容量的电容器，每组电容器的两端分别接复合开关相应通道的火线出线端和零线。本实用新型的目的还可以通过以下技术方案实现的，所述的带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置，其特点为所述核心控制器包括主控MCU和单相交流电压参数采集模块，火线和零线分别与单相交流电压参数采集模块连接，在主控MCU的功能引脚上分别连接有单相交流电压参数采集模块、数据查询存储模块、人机界面以及无线通讯模块。所述的带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置，其特点为还包括单相电压调节装置的壳体、温控器和排气扇，所述的核心控制器、复合开关、电容器、断路器、进线口、温控器、排气扇集成在电压调节箱的壳体内实现无缝连接。所述的带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置，其特点为所述的单相交流电压参数采集模块包括电能计量芯片和信号处理电路，信号处理电路将输入的该支线单相线路电压调理成当输入到电能计量芯片内能做精确模拟数字转换及计算的信号，所述的信号定时传送给主控MCU，同时主控MCU输出投切控制信号控制复合开关；所述数据查询存储模块用于对各种实时与历史运行数据进行存储；所述人机界面模块是作为使用者进行设置参数、手动控制、及查询的各种实时与历史运行数据的人机界面；所述的无线通讯模块包含GPRS通讯和433无线通讯，通过GPRS通讯和主站系统进行交互；通过433无线通讯和无线手持机对接交互。所述的带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置，其特点为所述无线手持机与电脑串口连接。本实用新型的优点本实用新型以电压为判据，自动跟踪输入电压变化，从而通过分步补偿方式，根据电力系统中无功功率平衡对电压的影响原理来控制电容器投切动作。 控制使得原本该支线单相线路不合格的电压获得调节改善。本实用新型集成采用无线手持机与单相电压调节装置构成一体化系统，方便使用者进行设置参数、手动控制、及获取单相电压调节装置的各种实时与历史运行数据。本实用新型在功能及操作性能上做出了创新， 以电压为参考控制无功调整来改善支线单相线路电压质量；采用了支线线路单相电压分步补偿的调节功能；采用无线手持机人机接口，极大方便系统的操作维护。整个系统结构新颖合理，性能可靠，解决了支线单相线路电压调节的难题。
图1是本实用新型实施例的单相电压调节装置接线示意图。图2是本实用新型实施例的总体示意图。图3是实用新型实施例的核心控制器内部结构原理图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的单相电压调节装置接线示意图和工作原理及工作过程进行详细说明如图1所示，本实用新型所述的带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置接线示意图，本实用新型的创新依据的原理是其核心控制器采集的是支线单相线路交流电压及参数，采集的数据经核心控制器分析计算，同时核心控制器根据分析计算结果输出控制信号对复合开关发出控制指令投切相应组的相应容量的电容器。其中分布补偿方式根据电力系统中无功功率平衡对电压的影响原理来控制电容器投切动作，改善支线单相线路电压。当所采集的电压低于供电合格电压时，此时智能控制复合开关控制增加电容器投入；当所采集的电压处于供电合格电压范围时，此时智能控制复合开关保持当前电容投切状态；当所采集的电压高于供电合格电压时，此时智能控制复合开关控制减少电容器投入。如图2所示，本实用新型所述实施例的总体示意图。图中核心控制器1，复合开关2，电容器3，断路器4，进线口 5，温控器6，排气扇7，无线手持机8。其中核心控制器1包括主控MCU和单相交流电压参数采集模块，核心控制器1是以电压为判断依据。当核心控制器1控制复合开关2投切时使电容器3作用，使得原本该支线单相线路不合格的电压获得调节改善。其中断路器4为空开保护作用，当电流超出安全值会引起自动断开保护。其中进线口 5作为外接电源线用，温控器6为温度控制模块，当温度控制模块侦测到温度超过设定值时驱动排气扇7工作，排气扇7在箱子通风口处起到降温作用。无线手持机8方便使用者进行设置参数、手动控制、及获取单相电压调节装置的各种实时与历史运行数据。这样，解决了使用者不易直接靠近装置操作的不便，同时提高了现场操作人员的安全因素。操作人员通过手持机，在装置50米附近范围内，可以现场抄读观察各实时数据，也可以很方便的现场设置参数或控制单相电压调节装置运行状态。结合图1、图2所示的结构，本实用新型实施例的总体示意图是这样连接的从进线口 5拉进火线、零线两根导线到断路器4。断路器4连接到核心控制器1和分线排上，再连接到复合开关2，复合开关2接到电容器3，作为电气的主路。电容器3包括内分布几组不同容量的电容器，图1实施例是包括三组不同容量的电容器，分别为第一组电容器Cl、第二组电容器C2、第三组电容器C3，其用于分步补偿改善单相电压值的电容器，其中分步补偿方式根据电力系统中无功功率平衡对电压的影响原理来控制电容器投切动作，改善支线单相线路电压，其两端分别接智能控制复合开关的火线、零线。同时核心控制器1有若干控制信号线分别连接到复合开关2投切电容器组以便控制不同容量的电容器投入。另外，核心控制器1接出一条电压为12V的导线到温控器6和排气扇7为其供电。图1中的分线排有接线口 II、12和13，分线排输出口为XI、X2和X3，复合开关有进线口 Si、S2、S3，出线口 01、02、03。如图3所示，本实用新型实施例的核心控制器内部结构原理图。具体各部件模块及功能如下1)主控MCU 采用现有市售产品，完成传输与控制、对采集的单相交流电压参数进行分析与计算，对复合开关发出控制指令操作，这些指令操作程序为一般技术人员能实现的。2)单相交流电压参数采集模块它包括电能计量芯片和信号处理电路，电能计量芯片作为电压计量使用，信号处理电路的作用是将输入的支线单相线路电压调理成当输入到电能计量芯片内能做精确模拟数字转换及计算的信号，此部分采用了专业的电能计量芯片，通过信号处理电路将输入的单相电压调理后送入电能计量芯片内做精确模拟数字转换及计算，再将结果定时传送给主控MCU。电能计量芯片和信号处理电路为现有技术。3)数据查询存储模块此模块对各种实时与历史运行数据进行存储及查询，可以采用各类存储介质，为现有技术。4)人机界面模块此模块是使用者进行设置参数、手动控制、及查询单相电压调节装置的各种实时与历史运行数据，可以采用触摸屏。5)无线通讯模块此模块包含GPRS通讯和433无线通讯。通过GPRS通讯和主站进行交互。通过433无线通讯和无线手持机对接交互。从而实现远程或本地遥控、遥调、遥测等功能。6)工作电源交流220V作为电源输入，经过电源模块转换成多路直流电压供各电路模块使用。其中主控MCU、数据存储器、无线通讯模块、人机界面工作电压3. 3V，单相交流电压参数采集模块工作电压5V，投切开关控制模块工作电压12V。如图3所示，核心控制器1包括主控MCU、单相交流电压参数采集模块，火线、零线接入单相交流电压参数采集模块后，通过其信号处理电路调理后送入电能计量芯片。主控MCU通过SPI通信总线控制电能计量芯片(单相交流电压参数采集芯片)对该信号做精确模拟数字转换及计算，精确模拟数字转换及计算程序为一般技术人员能实现的，以便获得支线单相线路电压信息。再通过SPI通信总线将该支线单相线路电压信息传送给主控MCU 中，与供电合格电压对比后得出的偏低或偏高等结果；主控MCU再经过分步补偿调整算法， 分步补偿调整算法为一般技术人员能实现的技术，计算出合适的电容配置策略形成相应的逻辑控制信号，具体控制情况详见下段的具体应用叙述；主控MCU计算出的合适的电容配置策略由I/O 口发出逻辑控制信号，经由复合开关2转换为具有驱动能力的实际投切动作， 以便控制不同容量的电容器。从而控制无功功率的补偿以实现电压的合理化调节，达到改善支线单相线路电压质量的目的。数据存储器用来存储各种实时、历史运行数据，以便供外界(如主站、手持机)或主控MCU查询使用数据。人机界面模块包括显示、按键等功能，通过 I/O控制线连接到主控MCU，实现响应用户各种设置、控制、查询按键功能，及通过显示界面显示操作结果或各类信息。主控MCU通过GPRS通讯和主站进行交互，或通过433无线通讯和无线手持机对接交互，从而提供了无线远程设置、控制、查询等功能。其中电源对各个模块进行不间断的供电。本实用新型的工作原理具体应用情况本实用新型所述的带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置通过对进线口进来的单相交流电的采集在数据查询存储器中存储后，核心控制器以电压为判断依据进行分析及计算，再发出指令控制复合开关对电容器进行投切动作，从而得原本该支线单相线路不合格的电压获得调节改善。把现场设置的参数、单相电压调节装置运行状态、各类历史数据，通过433无线通讯与无线手持机对接交互，或者通过GPRS无线通讯与主站进行交互。这样方便管理。如图1、图2、图3所示，本实用新型采用智能控制复合开关以输入电压为参考进行改善支线单相线路电压的方法，包括如下步骤1)核心控制器以输入电压为参考，结合线路历史运行数据，根据判断输入电压与供电电压合格率对比来控制电容器投切动作；2)当所采集的电压低于供电合格电压时，此时核心控制器控制复合开关增加电容器投入；3)当所采集的电压处于供电合格电压范围时，此时核心控制器控制复合开关保持当前电容投切状态；4)当所采集的电压高于供电合格电压时，此时核心控制器控制复合开关减少电容器投入。所述核心控制器根据对支线单相线路电压进行采集分析，通过分步补偿方式，根据电力系统中无功功率平衡对电压的影响原理来控制电容器投切动作，改善支线单相线路电压。所述的核心控制器1包括主控MCU、单相交流电压参数采集模块，火线、零线与单相交流电压参数采集模块连接，通过单相交流电压参数采集模块的信号处理电路调理后送入电能计量芯片；主控MCU通过SPI通信总线控制电能计量芯片对该信号做精确模拟数字转换及计算，以便获得支线单相线路电压信息。再通过SPI通信总线将该支线单相线路电压信息传送给主控MCU中，与供电合格电压对比后得出的偏低或偏高等结果；主控MCU经过分步补偿调整计算，计算出相应容量的电容配置策略形成相应的逻辑控制信号；主控MCU 经过分步补偿调整计算，计算出相应容量的电容配置策略形成相应的逻辑控制信号；主控 MCU计算出的相应容量的电容配置策略由I/O 口发出逻辑控制信号，经由复合开关转换为具有驱动能力实际投切动作，以控制相应容量的电容器，使得原本该支线单相线路不合格的电压获得调节改善。本实用新型将核心控制器、复合开关、电容器、分线排、断路器、进线口、温控器、排气扇集成在单相电压调节装置的壳体内实现无缝连接；采用无线手持机与单相电压调节装置无线连接构成一体化系统，方便使用者进行设置参数、手动控制及获取单相电压调节装置的各种实时与历史运行数据、现场抄读观察各实时数据，也可以很方便地通过无线手持机现场设置参数或通过无线手持机控制单相电压调节装置运行状态；通过无线手持机与电脑串口连接，将历史数据上传到主站的系统里进行决策分析。
权利要求1.一种带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置，包括核心控制器、复合开关、 断路器、电容器、火线和零线，其特征在于所述火线、零线分别从进线口拉进经断路器而相应连接到核心控制器(1)和分线排上，所述的分线排连接到复合开关(2)上，所述的核心控制器(1)连接到复合开关(2)上，其中核心控制器(1)与分线排是并联连接的；复合开关(2) 接到电容器(3)，电容器(3)包括多组不同容量的电容器，每组电容器的两端分别接复合开关相应通道的火线出线端和零线。
2.根据权利要求1所述的带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置，其特征在于所述核心控制器(1)包括主控MCU和单相交流电压参数采集模块，火线和零线分别与单相交流电压参数采集模块连接，在主控MCU的功能引脚上分别连接有单相交流电压参数采集模块、数据查询存储模块、人机界面以及无线通讯模块。
3.根据权利要求1或2所述的带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置，其特征在于还包括单相电压调节装置的壳体、温控器和排气扇，所述的核心控制器、复合开关、电容器、断路器、进线口、温控器、排气扇集成在电压调节箱的壳体内实现无缝连接。
4.根据权利要求2所述的带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置，其特征在于所述的单相交流电压参数采集模块包括电能计量芯片和信号处理电路，信号处理电路将输入的该支线单相线路电压调理成当输入到电能计量芯片内能做精确模拟数字转换及计算的信号，所述的信号定时传送给主控MCU，同时主控MCU输出投切控制信号控制复合开关；所述数据查询存储模块用于对各种实时与历史运行数据进行存储；所述人机界面模块是作为使用者进行设置参数、手动控制、及查询的各种实时与历史运行数据的人机界面；所述的无线通讯模块包含GPRS通讯和433无线通讯，通过GPRS通讯和主站系统进行交互；通过433无线通讯和无线手持机对接交互。
5.根据权利要求4所述的带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置，其特征在于所述无线手持机与电脑串口连接。
专利摘要本实用新型公开一种带有核心控制器、复合开关的单相电压调节装置，包括核心控制器和复合开关，其特点为火线、零线两根电线从进线口拉进到断路器同时连接到核心控制器和分线排上，分线排连接到复合开关上，核心控制器也连接到复合开关上，其中核心控制器、分线排是并联连接的；复合开关接到电容器，电容器包括多组不同容量的电容器，每组电容器的两端分别接复合开关相应通道的火线出线端和零线；所述核心控制器分别控制复合开关的多个独立通道来投切相应组的相应容量的电容器。本实用新型以电压为判据，自动跟踪输入电压变化，根据电力系统中无功功率平衡对电压的影响原理来控制电容器投切动作。使得原线路不合格的电压获得调节改善。
文档编号H02J3/18GK202309087SQ20112042804
公开日2012年7月4日 申请日期2011年11月2日 优先权日2011年11月2日
发明者傅谦, 易智勇, 郭毓斌 申请人:福建阳谷智能技术有限公司