低压无功补偿柜故障监测装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及能够监测低压无功补偿装置谐波和温度故障信息的装置，具体为一种低压无功补偿柜故障监测装置。
【背景技术】
[0002]随着电力工业的迅速发展，智能化电网新课题的提出，以及配电系统自动化控制技术的进一步研究，势必加速配电系统自动化控制的进程，而异常电网谐波信号会影响到配电网的正常运行，给电网的安全运行和用电设备造成影响。
[0003]所有的非线性负荷都能产生谐波电流，产生谐波的设备类型有:开关模式电源(SMPS )、电子荧光灯镇流器、调速传动装置、不间断电源(UPS)、磁性铁芯设备及某些家用电器如电视机等。电网谐波来自于三个方面:一是发电源质量不高产生谐波;二是输配电系统产生谐波;三是用电设备产生的谐波，其中用电设备产生的谐波最多。
[0004]谐波产生的原因多种多样，主要有两类:第一类是由于非线性负荷而产生谐波，例如可控硅(晶闸管)整流器、开关电源等，这一类负荷产生的谐波频率均为工频频率的整数倍。例如三相六脉波整流器所产生的主要是5次和7次谐波，而三相12脉波整流器所产生的主要是11次和13次谐波。第二类是由于逆变负荷而产生谐波，例如中频炉、变频器，这一类负荷不仅产生整数次谐波，还产生频率为逆变频率2倍的分数谐波。例如:使用三相六脉波整流器而工作频率为820Hz的中频炉则不仅产生5次和7次谐波，还产生频率为1640Hz的分数谐波。
[0005]谐波在电网诞生的同时就是存在的，因为发电机和变压器都会产生少量的谐波。现在由于产生大量谐波的用电设备不断增加，并且电网中大量使用的并联电容器对谐波非常敏感甚至会产生谐波放大，当电网中的谐波电流较大，以至于电压波形也产生畸变时，就会造成严重的电网污染。
[0006]谐波造成的危害主要有:一、由于谐波的频率较高，使导线的趋肤效应加重，因此铜损急剧增加，同时变压器铁芯由于不能适应急剧变化的磁通而导致铁损急剧增加;二、谐波会影响表计的计量精度，导致计量误差;对于机械式电能表还会由于高频率谐波所产生的高频涡流阻力而变慢，在高次谐波严重的情况下(例如中频炉)会严重影响电能表的计量精度，导致莫名其妙的掉电现象;三、严重干扰精密电子设备，甚至烧毁；四、电机类负荷由于谐波的逆序作用而导致输出扭矩下降，继电保护机构可能会由于谐波而产生误动或拒动故障。
[0007]目前我国低压无功补偿柜基本采用一台控制器加若干组投切开关，以及若干组电容和相应投切状态指示灯等组成，属于集中控制方式，这样的控制方式有一个致命弱点，一旦控制器损坏，整套无功补偿系统都失效，造成大量的无功损耗，由于谐波的存在，容易导致电容器发热，噪音增加，影响电容器的正常工作，另外，补偿支路电容、电抗的损坏也会影响整个设备的正常运行。
【发明内容】
[0008]本实用新型克服现有技术中存在的不足，提供一种能够监测低压无功补偿装置谐波和温度故障信息的装置，适用于供电部门。
[0009]本实用新型是采用如下技术方案实现的:
[0010]一种低压无功补偿柜故障监测装置，包括主控制系统、谐波监测系统、温度监测系统和电源系统;所述主控制系统分别与所述谐波监测系统、温度监测系统和电源系统相连进行通讯。
[0011]所述谐波监测系统分为母线谐波监测模块和多个支路谐波监测模块，所述母线谐波监测模块安装在电容补偿柜低压母线上监测低压母线谐波信号，所述支路谐波监测模块安装在电容补偿柜补偿支路上;上述母线谐波监测模块和支路谐波监测模块的电路结构相同，母线谐波监测模块和支路谐波监测模块分别与主控制系统相连进行通讯。
[0012]所述母线谐波监测模块包括电压互感器、电流互感器、信号隔离模块和A/D转换模块，所述电压互感器的信号输出端和电流互感器的信号输出端串接信号隔离模块后与A/D转换模块的信号输入端相连，所述A/D转换模块的信号输出端与上述主控制系统相连进行通讯。
[0013]所述温度监测系统包括无线接收模块和无线测温装置，所述无线测温装置包括温度传感器、CUP模块、电平转换模块和无线发送模块，所述温度传感器的信号输出端与CUP模块的信号输入端口相连，所述CUP模块的信号输出端串接电平转换模块后与无线发送模块相连，所述无线发送模块通过无线网络与无线接收模块相连进行通讯，所述无线接收模块与上述主控制系统相连进行通讯。
[0014]所述主控制系统包括控制器模块、存储模块、通讯模块、继电驱动模块、显示屏、报警指示灯和蜂鸣器;所述控制器模块分别与上述存储模块、通讯模块、继电驱动模块、显示屏、报警指示灯和蜂鸣器相连进行通讯。
[0015]所述电源系统采用隔离电源模块。
[0016]所述无线测温装置有多个，分别安装在电容补偿柜的电容器上。
[0017]所述显示屏采用IXD显示屏。
[0018]所述无线网络采用ZigBee无线网络。
[0019]本实用新型与现有技术相比具有的有益效果是:本实用新型能够监测无功补偿装置母线上的谐波信息，同时能够监测补偿支路上的谐波信息，能够及时发现补偿支路的故障信息，有效避免了由于补偿支路故障而引起的谐波对整个补偿装置的影响，避免了谐波计算误差引起的补偿失真。
【附图说明】
[0020]图1是本实用新型的电路结构不意图。
[0021]图2是本实用新型中母线谐波监测模块的电路结构示意图。
[0022]图3是本实用新型中温度监测系统的电路结构示意图。
[0023]图4是本实用新型中主控制系统的电路结构示意图。
[0024]图中:1_主控制系统，2-温度监测系统，3-电源系统，4-母线谐波监测模块，5-支路谐波监测模块，6-电压互感器，7-电流互感器，8-信号隔离模块，9-A/D转换模块，10-无线接收模块，11-无线测温装置，12-温度传感器，13-CUP模块，14-电平转换模块，15-无线发送模块，16-控制器模块，17-存储模块，18-通讯模块，19-继电驱动模块，20-显示屏，21-报警指不灯，22-蜂鸣器。
【具体实施方式】
[0025]下面结合附图对本实用新型作进一步详细的说明。
[0026]—种低压无功补偿柜故障监测装置，如图1所示，包括:主控制系统1、谐波监测系统、温度监测系统2和电源系统3;所述主控制系统I分别与上述谐波监测系统、温度监测系统2和电源系统3相连进行通讯。
[0027]上述谐波监测系统分为母线谐波监测模块4和多个支路谐波监测模块5，所述母线谐波监测模块4安装在电容补偿柜低压母线上监测低压母线谐波信号，所述支路谐波监测模块5安装在电容补偿柜补偿支路上;上述母线谐波监测模块4和支路谐波监测模块5的电路结构相同，母线谐波监测模块4和支路谐波监测模块5分别与主控制系统I相连进行通讯。
[0028]该故障监测装置能够监测无功补偿装置母线上的谐波信息，同时能够监测补偿支路上的谐波信息，能够及时发现补偿支路的故障信息，特别是由于补偿支路引起的谐波信息，有效避免了由于补偿支路故障而引起的谐波对整个补偿装置的影响，避免了谐波计算误差引起的补偿失真。
[0029]如图2所示，所述母线谐波监测模块4包括:电压互感器6、电流互感器7、信号隔离模块8和A/D转换模块9，所述电压互感器6的信号输出端和电流互感器7的信号输出端串接信号隔离模块8后与A/D转换模块9的信号输入端相连，所述A/D转换模块9的信号输出端与上述主控制系统I相连进行通讯。
[0030]如图3所示，所述温度监测系统2包括:无线接收模块10和无线测温装置11，所述无线测温装置11包括温度传感器12、CUP模块13、电平转换模块14和无线发送模块15，所述温度传感器12的信号输出端与CUP模块13的信号输入端口相连，所述CUP模块13的信号输出端串接电平转换模块14后与无线发送模块15相连，所述无线发送模块15通过无线网络与无线接收模块10相连进行通讯，所述无线接收模块10与上述主控制系统I相连进行通讯。
[0031]所述无线网络采用ZigBee无线网络，所述无线接收模块10和无线发送模块15采用SZ05系列的ZigBee无线数据通讯模块，SZ05系列嵌入式无线串口通讯模块应用于串口设备的无线联网，采用了加强型的ZigBee无线技术，符合工业标准应用的无线通讯设备，具备中继路由功能，理论最大视传距离为2000米;采用2.4G直序扩频技术，抗干扰能力强，通过透明数据或指令格式传输，最大波特率为115200波特，发送模式灵活，发送模式可选，网络容量大;无线接收模块10和无线发送模块15的电源电路部分采用型号为AMS117的电压转换器，输出3.3V直流电来驱动发光二极管，发光二极管作为指示灯可以指示无线接收模块10和无线发送模块15的工作状态。
[0032]所述无线测温装置11有多个，分别安装在电容补偿柜的电容器上，用来检测电容器的温度，正常工作状态下，电容器的温度会有一定的温升，但是温升过高或者过快均会对电容器造成影响，甚至导致电容器爆裂。上述无线测温装置11的电源采用可充电式锂电池，使无线测温装置11可以持续工作，电锂电池配合可调升压芯片，可以长时间为整个系统提供安全、稳定的5V工作直流电。
[0033]如图4所示，所述主控制系统I包括:控制器模块16、存储模块17、通讯模块18、继电驱动模块19、显示屏20、报警指示灯21和蜂鸣器22;所述控制器模块16分别与上述存储模块17、通讯模块18、继电驱动模块19、显示屏20、报警指示灯21和蜂鸣器22相连进行通讯，上述A/D转换模块9和无线接收模块10的信号输出端分别与控制器模块16的信号输入端口相连。
[0034]所述控制器模块16采用DSP+ARM+CPLD内核，数据处理快速准确，功能强大，大大提高了测试效率和水平，使得系统集成度更高，稳定性更强，并配备看门狗复位电路，装置在强干扰环境下可自动复位，保证正常工作；同时测试通道多，配置灵活，最多可测量8路X3相电压信号，8路X3相电流信号;并且可提供多路报警、跳闸继电器接点；采用基准算法对谐波、三相不平衡度、闪变和波动均无近似计算，采用高精度A/D(16位)，同时采样，采集速率12.8 kHz，符合国标A级仪器要求。
[0035]本实用新型中电压输入采用高电压隔离模块，电流输入采用高精度电流变器使输入信号和测量系统安全隔离，大大提高了装置的抗干扰能力和安性;所述电源系统3采用隔离电源模块，防止一个模块因受高压放电或其他原因导致损坏后殃及其他模块，这样做的目的可以保证每个模块独立工作，不受干扰。
[0036]所述显示屏20采用LCD显示屏，可切换至被监测的任一线路显示实时数据、波形、频谱；输出各种功能曲线并可对曲线进行缩放、平移、对比；生成电能质量饼形、柱形分布图；自动输出电能质量统计报表、统计最大值、95%概率值、最小值、平均值，满足人机交互的需要。
[0037]本实用新型为低压电容补偿柜提供了一种全新的故障检测系统，能够监测每个支路的谐波信息，可以有效判断每个支路和母线的运行情况，结合温度监测，极大提高了低压电容补偿柜的安全系数，整个装置电路结构简洁，实用性强，在电力行业具有较好的市场推广应用价值。
[0038]最后应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照本实用新型实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型的技术方案的精神和范围，其均应涵盖本实用新型的权利要求保护范围中。
【主权项】
1.一种低压无功补偿柜故障监测装置，其特征在于:包括主控制系统(1)、谐波监测系统、温度监测系统(2)和电源系统(3);所述主控制系统(I)分别与所述谐波监测系统、温度监测系统(2)和电源系统(3)相连进行通讯； 所述谐波监测系统分为母线谐波监测模块(4)和多个支路谐波监测模块(5)，所述母线谐波监测模块(4)安装在电容补偿柜低压母线上监测低压母线谐波信号，所述支路谐波监测模块(5)安装在电容补偿柜补偿支路上;所述母线谐波监测模块(4)和支路谐波监测模块(5)的电路结构相同，母线谐波监测模块(4)和支路谐波监测模块(5)分别与主控制系统(I)相连进行通讯。2.根据权利要求1所述的低压无功补偿柜故障监测装置，其特征在于:所述母线谐波监测模块(4)包括电压互感器(6)、电流互感器(7)、信号隔离模块(8)和A/D转换模块(9)，所述电压互感器(6)的信号输出端和电流互感器(7)的信号输出端串接信号隔离模块(8)后与A/D转换模块(9)的信号输入端相连，所述A/D转换模块(9)的信号输出端与上述主控制系统(I)相连进行通讯。3.根据权利要求1所述的低压无功补偿柜故障监测装置，其特征在于:所述温度监测系统(2)包括无线接收模块(10)和无线测温装置(11)，所述无线测温装置(11)包括温度传感器(12 )、CUP模块(13 )、电平转换模块(14)和无线发送模块(15)，所述温度传感器(12 )的信号输出端与CUP模块(13 )的信号输入端口相连，所述CUP模块(13 )的信号输出端串接电平转换模块(14)后与无线发送模块(15)相连，所述无线发送模块(15)通过无线网络与无线接收模块(10)相连进行通讯，所述无线接收模块(10)与所述主控制系统(I)相连进行通讯。4.根据权利要求1至3任一权利要求所述的低压无功补偿柜故障监测装置，其特征在于:所述主控制系统(I)包括控制器模块(16)、存储模块(17)、通讯模块(18)、继电驱动模块(19)、显示屏(20)、报警指示灯(21)和蜂鸣器(22);所述控制器模块(16)分别与所述存储模块(17)、通讯模块(18)、继电驱动模块(19)、显示屏(20)、报警指示灯(21)和蜂鸣器(22)相连进行通讯。5.根据权利要求4所述的低压无功补偿柜故障监测装置，其特征在于:所述电源系统(3)采用隔离电源模块。6.根据权利要求3所述的低压无功补偿柜故障监测装置，其特征在于:所述无线测温装置(11)有多个，分别安装在电容补偿柜的电容器上。7.根据权利要求4所述的低压无功补偿柜故障监测装置，其特征在于:所述显示屏(20)采用IXD显示屏。8.根据权利要求3所述的低压无功补偿柜故障监测装置，其特征在于:所述无线网络采用ZigBee无线网络。
【专利摘要】本实用新型涉及能够监测低压无功补偿装置谐波和温度故障信息的装置，具体为一种低压无功补偿柜故障监测装置，采用的技术方案是：低压无功补偿柜故障监测装置包括：主控制系统、谐波监测系统、温度监测系统和电源系统；所述主控制系统分别与上述谐波监测系统、温度监测系统和电源系统相连进行通讯；上述谐波监测系统分为母线谐波监测模块和多个支路谐波监测模块，母线谐波监测模块和支路谐波监测模块分别与主控制系统相连进行通讯。本实用新型适用于供电部门。
【IPC分类】G01R31/00, H02J13/00, G01K13/00
【公开号】CN205385347
【申请号】CN201620144304
【发明人】张安国
【申请人】张安国
【公开日】2016年7月13日
【申请日】2016年2月26日