基于USB总线可扩展检测与控制模块的动态无功补偿控制装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于USB总线可扩展检测与控制模块的动态无功补偿控制装置。

背景技术：

无功补偿特别是动态无功补偿设备能够提高负载的功率因数，减少无功电流，降低电网损耗，在电力系统中得到了广泛的应用。

动态无功补偿控制装置是动态无功补偿装置的控制核心，一般具有3个电压和3个电流检测通道，通过计算得到负载的有功功率和无功功率，按照特定的控制逻辑输出控制信号来控制执行机构进行电容器组投切动作，一般具有16个输出通道。随着电力系统技术和电力负载的不断发展，制定了国家标准：《零过渡过程低压动态无功功率补偿装置》GB/T25839-2010，对动态无功补偿设备的性能提出了更高的要求，动态无功补偿控制装置需要采集更多的电信号，进行计算和控制决策，进行更复杂的控制。

技术实现要素：

本实用新型的目的就在于克服现有技术存在的上述缺点和不足，运用灵活的USB总线技术，将控制装置的各个功能模块进行模块化设计，通过改变挂载在USB总线上的模块数量，按照控制需要对控制装置的检测和控制通道进行扩展，达到国家标准：《零过渡过程低压动态无功功率补偿装置》GB/T25839-2010的要求。

本实用新型的目的是这样实现的。

基于USB总线可扩展检测与控制模块的动态无功补偿控制装置包括：至少一个系统电量检测采集单元、至少一个控制信号输出单元、人机界面单元；人机界面单元具备USB通信接口，通过USB总线与计算控制单元进行连接；

系统电量检测采集单元、控制信号输出单元、人机界面单元具备USB通信接口，通过USB总线同时与计算控制单元进行连接。

在上述的一种基于USB总线可扩展检测与控制模块的动态无功补偿控制装置，系统电量检测采集单元包括单片机芯片STM32F103、AD采样芯片AD7606、运算放大器LM258；单片机芯片STM32F103负责AD采样芯片AD7606的逻辑控制和数据读写，通过芯片内部的USB控制器支持USB总线通信，作为USB从设备，通过USB总线上传将AD采样数据到计算控制单元。运算放大器LM258将电压互感器和电流互感器输入的模拟信号进行放大处理。AD采样芯片AD7606负责将运算放大器LM258处理后的模拟信号转换为数字量。

控制信号输出单元包括单片机芯片STM32F103、光耦TLP627；单片机芯片STM32F103通过芯片内部的USB控制器支持USB总线通信，作为USB从设备，负责接收计算控制单元发送的控制数据，控制光耦TLP627输出高低电平的控制信号。

人机界面单元包括单片机芯片STM32F103、TFT液晶显示屏、LED指示灯、按键；单片机芯片STM32F103通过芯片内部的USB控制器支持USB总线，作为USB从设备，负责与计算控制单元数据通信、TFT液晶屏的内容显示、LED指示灯控制、按键数据录入。

计算控制单元包括AR9331模块；用于与系统电量检测采集单元、控制信号输出单元、人机界面单元的通信、协调控制与数据计算。

在上述的一种基于USB总线可扩展检测与控制模块的动态无功补偿控制装置，还包括1个系统电量检测采集单元N和1个控制信号输出单元N，通过USB总线同时与计算控制单元进行连接。

本实用新型具有如下优点：1、与现有的无功补偿装置相比，本基于USB总线可扩展检测与控制模块的动态无功补偿控制装置具有下列优点和积极效果：2、扩展性好：基于USB总线，可按需灵活配置控制装置的检测与控制通道。3、可实现复杂控制逻辑：能够采集更多的数据进行计算处理，如电容电压电流、温度、变压器原边电压电流等，能够支持更复杂的控制算法。4、可实现灵活控制：具有更多的输出控制通道，可以控制更多电容器组，实现更大补偿容量和补偿精度。5、运行维护方便：模块化设计，某一单元模块发生故障后直接更换相应单元模块即可。6、结构简单、扩展性好、控制灵活、经济实用的特点。

附图说明

图1为基于USB总线可扩展检测与控制模块的动态无功补偿控制装置结构框图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型基于USB总线可扩展检测与控制模块的动态无功补偿控制装置详细说明：

一、总体

如图1所示，基于USB总线可扩展检测与控制模块的动态无功补偿控制装置包括：

计算控制单元10、人机界面单元20、系统电量检测采集单元30和控制信号输出单元40。系统电量检测采集单元30、控制信号输出单元40、人机界面单元20具备USB通信接口，通过USB总线与计算控制单元10进行连接。

二、主要功能块

系统电量检测采集单元30主要由单片机芯片STM32F103、AD采样芯片AD7606、运算放大器LM258和一些电阻与电容组成。单片机芯片STM32F103负责AD采样芯片AD7606的逻辑控制和数据读写，通过芯片内部的USB控制器支持USB总线通信，作为USB从设备，通过USB总线上传将AD采样数据到计算控制单元。运算放大器LM258将电压互感器和电流互感器输入的模拟信号进行放大处理。AD采样芯片AD7606负责将运算放大器LM258处理后的模拟信号转换为数字量。

控制信号输出单元40主要由单片机芯片STM32F103、光耦TLP627和一些电阻与电容组成。单片机芯片STM32F103通过芯片内部的USB控制器支持USB总线通信，作为USB从设备，负责接收计算控制单元发送的控制数据，控制光耦TLP627输出高低电平的控制信号；

人机界面单元20主要由单片机芯片STM32F103、TFT液晶显示屏、LED指示灯、按键和一些电阻与电容组成。单片机芯片STM32F103通过芯片内部的USB控制器支持USB总线，作为USB从设备，负责与计算控制单元数据通信、TFT液晶屏的内容显示、LED指示灯控制、按键数据录入；

计算控制单元10主要由AR9331模块、和一些电阻与电容组成。支持USB总线通信，作为USB主设备，负责与系统电量检测采集单元、控制信号输出单元、人机界面单元的通信、协调控制与数据计算。

三、实例

一个基于USB总线可扩展检测与控制模块的动态无功补偿控制装置控制的动态无功补偿与滤波装置扩展了两个系统电量采集单元和一个控制信号输出单元。

1、系统电量采集单元。

系统电量采集单元1，采集负载供电母线1的三相电压和电流信号。

系统电量采集单元2，采集负载供电母线2的三相电压和电流信号。

系统电量采集单元3，采集无功补偿柜的三相补偿电流信号和滤波柜的三相滤波电流信号。

2、控制信号输出单元。

控制信号输出单元1，负载输出无功补偿柜的控制信号。

控制信号输出单元2，负载输出滤波柜的控制信号。

3、人机界面单元，负责装置的状态监测和参数输入；

4、计算控制单元，作为USB主设备，负责与系统电量检测采集单元、控制信号输出单元、人机界面单元的通信、协调控制与数据计算。

需要指出的是，本实用新型需要保护的是硬件连接关系，上述的硬件均是有具体型号的硬件连接组成，涉及到的信号的传输和处理均是属于现有技术不在本实用新型所主张的保护范围内。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本实用新型精神作举例说明。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本实用新型的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。