一种自动跟踪型低电压无功补偿装置制造方法
【专利摘要】本实用新型低电压系统自动跟踪型无功补偿装置包括了采样模块2、信号处理器1、显示模块3、投切模块5和通信接口模块4，共五部分组成，采样模块2与信号处理器1相连，信号处理器1与显示模块3相连，信号处理器1与投切模块5相连，信号处理器1与通讯接口模块4相连信号处理器1将从采样模块2中采集到的电力系统端的电压电流进行分析处理，核心控制器件1通过向投切模块5推送驱动信号，从而控制5向电网投入电网需要容量的电容器从而达到无功补偿的目的。
【专利说明】一种自动跟踪型低电压无功补偿装置
所属【技术领域】
[0001]本实用新型设计一种自动跟踪型低电压无功补偿装置。
【背景技术】
[0002]随着农村及小城镇工业化的进程加快，低压电网中变压器和电动机的数量增加，其消耗的无功功率相应增加，导致无功电流在线路上来回流动，产生大量的损耗。无功补偿可以有效地减少线路的损耗，提高电网的功率因数、供电质量和供电的稳定性。
[0003]电力电容器补偿对于低压配电网是一种经济有效的无功补偿方法，传统多采用手动投切电容器。对于无功补偿量比较稳定的用户而言，手动投切次数相对较少，但对于某些工厂和低压配电用户而言，无功补偿变化大，需要频繁投切电容器，如果采用手动方式频繁投切电容器，就可能对电网造成冲击，降低了电容器的使用寿命。
【发明内容】
[0004]本实用新型要解决的技术问题是提供了一种结构简单的自动跟踪的低电压无功补偿装置。
[0005]本实用新型的技术方案是:一种自动跟踪型低电压无功补偿装置，其特征在于自动跟踪型低电压无功补偿装置由控制核心模块(I)、采样模块(2)、显示模块(3)、通讯模块
(4)、偷窃控制模块(5)、外设键盘(6)、电容器组(7)和三相电力网络⑶组成，采样模块
(2)将从三相电力网络(8)上采集电压电流信号转换之后传送至控制核心模块(1)，控制核心模块(I)将所采集的信号和处理计算所得到的数据信号传送至显示模块(3)上显示，控制核心模块⑴还与输入预设功率的外设键盘(6)和通信模块⑷相连，同时控制核心模块(I)计算分析后得到的投切指令传送至投切控制模块(5)，驱动投切控制模块(5)向三相电力网络⑶投入由电容器组⑵提供的所需的容量，即达到无功补偿的目的。
[0006]本实用新型低电压系统自动跟踪型无功补偿装置，其特征在于所述的控制核心模块(I)为AT89C51单片机控制核心，AT89C51单片机具有32个I/O 口，2个16位定时/计数器，I个5向量两级中断结构，一个串行通讯口，4KB可编程Flash存储器，而且价格便宜，更加具有经济效益。
[0007]本实用新型低电压系统自动跟踪型无功补偿装置，其特征在于所述的电压电流采样模块(2)由电压互感器PT01C-2/2和电流互感器CT06-30/5以及放大电路和A/D转换电路三部分组成，电压电流采集的信号送入放大电路放大后经TLC2543A/D转换芯片将模拟量转换成数字量送入控制核心模块(I)进行采样分析。
[0008]本实用新型低电压系统自动跟踪型无功补偿装置，其特征在于所述的自动投切控制模块(5)由TLP521光电耦合器件作为核心器件构成，通过利用控制核心模块(I)发出PWM波来触发晶闸管，然后利用晶闸管来触发接触器，再用接触器来带动继电器，从而达到投切的目的。
[0009]本实用新型低电压系统自动跟踪型无功补偿装置，其特征在于所述的数据显示模块(3)，由一个LCD器件LM016L作为核心器件构成，LCD显示由采样模块⑵采集的电流电压参数以及由控制核心模块(I)算得的功率因数。
[0010]本实用新型低电压系统自动跟踪型无功补偿装置，其特征在于所述的通讯(4)由RS-485通讯和按键模块两部分构成，主要器件是MAX485与7个常规的按键，RS-485通讯部分是与上机位连接便于远程操控，按键的功能是用来调整系统本身预设的功率因数的大小。
[0011]本实用新型的技术方案是:自动跟踪型低电压无功补偿装置，包括采样电路、信号处理器、显示电路、投切控制电路和通信接口电路。其特征在于信号采样电路通过PT01C-2/2型的电压互感器和CT06-30/5的电流互感器采集低压配电网的电压和电流信号；所述信号处理器由AT89C51单片机、AD数模转换芯片模块接口、485通讯模块接口、显示电路接口、投切控制电路接口组成。
[0012]通过从系统中利用PT01C-2/2电压互感器和CT06-30/5电流互感器对电网系统的电压电流参数进行采样，然后再通过两个反并联的二极管输入到0P07的放大器进行信号放大处理，这里需要指出的是这里所有需要电平信号的芯片的供电都是由CW7905和CW7805提供-5V和+5V的工作电压，信号采集之后通过变压器将电压变压成整流电路所需要的电压等级再经过四个二极管形成的单向桥式整流电路形成A/D转换，然后将输出信号与12位数模转换芯片TLC2543，整流信号输出接TLC2543的AINO 口，TLC2543与AT89C51的连接，因为51不具有SPI或者是相同能力的接口，这里为了便于与TLC2543接口，采用软件合成SPI操作，为了减少数据传输受时钟频的影响，要求尽可能选取高频时钟，TLC2543的I/O 口数据输入，片选信号，由Pl.0、Pl.1、Pl.3提供，转换的结果由Pl.2串行输出数据的处理以及分析都在AT89C51的单片机内通过程序处理，然后通过数据的处理和分析之后通过单片机发出一个PWM波来控制晶闸管的开断，从而驱动接触器带动继电器，并达到对电网无功补偿的目的。
[0013]本实用新型一种自动跟踪型低电压无功补偿装置主要应用于低电压配电网，采用的是三相共补的方式，通过从三相同时取样，再进行分析，然后根据各相需要投入一定的补偿量。这种装置的应用降低了投切电容器的频率，减少了对电网造成的冲击，从而增加了电容器的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
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[0014]附图1是本实用新型的结构示意图
[0015]附图2是本实用新型的接口电路示意图
[0016]附图3是本实用新型的电压、电流数据采样原理图
[0017]附图4是本实用新型的电容器投切原理图
[0018]附图5是本实用新型的投切模块电路原理图
[0019]附图6是本实用新型的显示模块电路连接图
[0020]附图7是本实用新型的按键模块电路图
[0021]附图1中:1_为控制核心模块；2_为采样模块；3_为显示模块；4_为通讯模块；5-为投切控制模块；6_为外设键盘；7_为电容器组；8_为三相电力网络。【具体实施方式】:
[0022]下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
[0023]本实用新型无功补偿器的设计需要解决的问题就是提供一种方便易操作的自动跟踪型的低电压系统的无功补偿装置。无功补偿控制器包括了采样电路2、采样信号来源的三相网络8、信号处理器1、显示电路3、投切控制电路5投切电容器组7和通信接口电路4、外设键盘6共8部分组成，这里采样电路2连接三相网络8和信号处理器1，信号处理器I分别与键盘6、显示电路3、通讯模块4、还有投切电路5分别相连。投切电路5连接电容器组7，电容器组7与三相电力网络8相连。
[0024]已知三相线路电力网络8存在着一个无功不足的现象，将设备投入之后，采样电路2就从三相网络8上采集电压电流信号，经过A/D转换之后送到只信号处理器1，也就是我们的核心处理器件，通过I 一系列的计算和分析之后，就会得到一个投切指令，这个指令会通过I的串口传递到投切控制电路5，然后5再驱动7电容器组使之与三相电路网络连通，从而达到补偿的目的，与此同时，由采样电路2从三相网络8采集来的信号，通过信号处理器I经过计算分析处理之后，通过显示电路3显示出所采集的信号和处理计算所得的数据，因为投切电容器需要一个预设的功率因数作为参考，但是很多时候，对功率因数的要求是不尽相同的，所以这里设置了一个键盘6，可以通过键盘6来改变预设功率因数，为了方便上机位的操作，这里设置了通讯模块4。
[0025]本实用新型操作简单易于实行，整个系统包括2采样电路、采样信号来源的8三相网络、I信号处理器、3显示电路、5投切控制电路7投切电容器组和4通信接口电路、6外设键盘共8部分组成，这里2采样电路连接8三相网络和I信号处理器，I信号处理器分别与6键盘、3显示电路、4通讯模块、还有5投切电路分别相连。5投切电路连接7电容器组，电容器组7与三相电力网络8相连。
[0026]设备主体连接如上所述，当此时有一个无功不足的三相网络8存在，那么系统首先利用PT01C-2/2电压互感器和电流互感器CT06-30/5从系统采样，采得信号之后需要通过A/D转换才能供给AT89C51 (Ul)使用，并进行信号处理，这里U2就是一个A/D转换的芯片，在AT89C51处理器上，从互感器出来的信号接TLC2543 (U2)的模拟输入口 AINO接口，经过A/D转换之后输入到U1，然后Ul与U2的接口分别对应为39、38、37、36分别接18、15、17、16，U2的14端是驱动电平输入端接+5V，在AT89C51内部系统通过FFT与DFT算法，计算分析得出我们投切所需要的依据——功率因数。得到这个数据之后，在单片机内我们有程序的预设值，通过对所计算分析得出的功率因数与我们预设功率因数的比较，我们就可以判断这个三相电力网络属于无功不足，这个时候就需要动作，来对系统的无功进行补偿，得到补偿指令之后，程序需要跳转，通过计算分析得到预设功率因数与实际检测功率因数的差值，计算出投切电容量，并且转换成投切组的序号，得到序号指令之后，便可以对并联电容器进行投切，系统从单片机内生成一个PWM波，对光电耦合器件M0C3022进行作用，通过这个器件来带动继电器，从而带动机械开关，最终达到我们需要的补偿量的目的，当一个动作周期结束之后，系统会再次向三相电力网络8进行采样，并重复上述的动作，从而达到一个自动跟踪型的无功补偿的效果。在这里我们采样得到的电压，电流以及分析得到的功率因数由1062显示模块显示，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，显示器1、5共地，2接等电势驱动电压，4、6分别接Ul的15、14端口，因为在不同的场合对功率因数的要求和补偿量的大小都有所差异，为了使本实用新型发明更加具有实际应用能力，为了根据实际情况来对功率因数进行预设校正，在设计中我们引入了键盘，如下图最右7键位模块，从上往下我们设置7个按键依次编号I?7，则其与Ul的接口对应分别是I接21、2接22、3接23、4接24、5接25、6接26、7接27，按键的功能:按键I改变显示模块的状态，显示当前电压电流功率因数；按键2切换到功率因数预设模式，并对功率因数下限预设；按键3切换到功率因数预设模式，并对功率因数上限预设；按键4在功率因数预设的时候按下该键位每按一次预设值加I ;按键5在功率因数预设的时候按下该键位每按一次预设值，减I ;按键6在功率因数预设的时候按下该键位每按一次预设值，减0.1 ;按键7在功率因数预设的时候按下该键位每按一次预设值加0.1。本设计为了方便上位机进行操作，引入了 RS-487通讯U3模块，并联U3的2、3接Ul的28、U3的I接Ul的11、4接10、8为工作电平输入端，5端口接地，6、7为通讯接口。
【权利要求】
1.一种自动跟踪型低电压无功补偿装置，其特征在于自动跟踪型低电压无功补偿装置由控制核心模块(I)、采样模块(2)、显示模块(3)、通讯模块(4)、偷窃控制模块(5)、外设键盘(6)、电容器组(7)和三相电力网络⑶组成，采样模块(2)将从三相电力网络⑶上采集电压电流信号转换之后传送至控制核心模块(I)，控制核心模块(I)将所采集的信号和处理计算所得到的数据信号传送至显示模块(3)上显示，控制核心模块(I)还与输入预设功率的外设键盘(6)和通信模块(4)相连，同时控制核心模块(I)计算分析后得到的投切指令传送至投切控制模块(5)，驱动投切控制模块(5)向三相电力网络⑶投入由电容器组(7)提供的所需的容量，即达到无功补偿的目的。
2.按照权利要求1所述的一种自动跟踪型低电压无功补偿装置，其特征在于所述的控制核心模块(I)为AT89C51单片机控制核心，AT89C51单片机具有32个I/O 口，2个16位定时/计数器，I个5向量两级中断结构，一个串行通讯口，4KB可编程Flash存储器。
3.按照权利要求1所述的一种自动跟踪型低电压无功补偿装置，其特征在于所述的电压电流采样模块(2)由电压互感器PT01C-2/2和电流互感器CT06-30/5以及放大电路和A/D转换电路三部分组成，电压电流采集的信号送入放大电路放大后经TLC2543A/D转换芯片将模拟量转换成数字量送入控制核心模块(I)进行采样分析。
4.按照权利要求1所述的一种自动跟踪型低电压无功补偿装置，其特征在于所述的自动投切控制模块(5)由TLP521光电耦合器件作为核心器件构成，通过利用控制核心模块(I)发出PWM波来触发晶闸管，然后利用晶闸管来触发接触器，再用接触器来带动继电器，从而达到投切的目的。
5.按照权利要求(I)所述的一种自动跟踪型低电压无功补偿装置，其特征在于所述的通讯(4)由RS-485通讯和按键模块两部分构成，主要器件是MAX485与7个常规的按键，RS-485通讯部分是与上机位连接便于远程操控，按键的功能是用来调整系统本身预设的功率因数的大小。
【文档编号】H02J3/18GK203983998SQ201420361379
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年7月1日 优先权日:2014年7月1日
【发明者】钟建伟, 方贤辉, 郎建勋 申请人:湖北翔奥电力科技有限公司