基于2.4gism频段无线通信的低压无功补偿装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种基于2.4G ISM频段无线通信的低压无功补偿装置；其特征在于：包括无功补偿控制器以及多个电容投切装置；无功补偿控制器包括MCU单元11、AC/DC开关电源电路、三相电压电流采样电路、LED/LCD显示/按键模块、无线通信模块15；其中，AC/DC开关电源电路、三相电压电流采样电路分别与MCU单元11连接，MCU单元11同时还与LED/LCD显示/按键模块、无线通信模块15连接；电容投切装置包括MCU单元21、电源电路、LED显示模块、温度电流采样电路、无线通信模块25。本实用新型中控制器和电容投切装置之间用无线通信技术代替现有的有线通信，大大简化了无功补偿装置中的连线。该装置基于2.4GISM频段，采用了跳频技术，具有很好的抗干扰性。
【专利说明】
基于2.4GI SM频段无线通信的低压无功补偿装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种低压无功补偿装置，尤其是一种基于2.4GISM频段无线通信的低压无功补偿装置。
【背景技术】
[0002]无功功率补偿在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，使电网质量提高。反之，如选择或使用不当，可能造成供电系统，电压波动，谐波增大等诸多因素。
[0003]现有的低压无功补偿装置中，控制器和电容投切装置之间基本都采用了有线连接，布线繁琐。负荷投切产生时会产生很大的电磁干扰，这种有线式控制连接很容易受到干扰。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，在此提供一种基于2.4GISM频段无线通信的低压无功补偿装置。控制器和电容投切装置之间用无线通信技术代替现有的有线通信，大大简化了无功补偿装置中的连线。该装置基于2.4GISM频段，采用了跳频技术，具有很好的抗干扰性。
[0005]本实用新型是这样实现的，构造一种基于2.4GISM频段无线通信的低压无功补偿装置，其特征在于:所述低压无功补偿装置包括无功补偿控制器以及多个电容投切装置；
[0006]无功补偿控制器包括MCU单元11、AC/DC开关电源电路、三相电压电流采样电路、LED/LCD显示/按键模块、无线通信模块15;其中，AC/DC开关电源电路、三相电压电流采样电路分别与MCU单元11连接，M⑶单元11同时还与LED/LCD显示/按键模块、无线通信模块15连接；
[0007]电容投切装置包括MCU单元21、电源电路、LED显示模块、温度电流采样电路、无线通信模块25;电源电路、温度电流采样电路分别与MCU单元21连接，M⑶单元21还与LED显示模块、无线通信模块25连接;MCU单元21同时与电容过零切投开关连接。
[0008]本实用新型的优点在于:本实用新型所述一种基于2.4GISM频段无线通信的低压无功补偿装置;该装置基于2.4G ISM频段，在控制器和电容投切装置之间建立稳定可靠的无线通信网络，自动组网，自动分配地址，完全省掉二者之间的布线。由于装置的通信数据调制到了 2.4G的高频载波信号上，并且采用了跳频技术，所以具有很好的抗干扰性。
【附图说明】
[0009]图1是本实用新型整体框图
[0010]图2是本实用新型无功补偿控制器硬件框图
[0011]图3是本实用新型电容投切装置硬件框图
[0012]图4是控制器无线网络流程图
[0013]图5是电容投切装置无线状态图
[0014]图6是电容投切装置无线网络流程图。
【具体实施方式】
[0015]下面将结合附图1-3对本实用新型进行详细说明，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0016]本实用新型通过改进提供一种基于2.4GISM频段无线通信的低压无功补偿装置，如图1-3所示，可以按照如下方式予以实施;所述低压无功补偿装置包括无功补偿控制器10以及多个电容投切装置20。
[0017]所述无功补偿控制器10包括MCU单元11、AC/DC开关电源电路12、三相电压电流采样电路13、LED/LCD显示/按键模块14、无线通信模块15;其中，AC/DC开关电源电路12、三相电压电流采样电路13分别与M⑶单元11连接，M⑶单元11同时还与LED/IXD显示/按键模块14、无线通信模块15连接。
[0018]所述电容投切装置20包括MCU单元21、电源电路22、LED显示模块23、温度电流采样电路24、无线通信模块25;电源电路22、温度电流采样电路24分别与MCU单元21连接，MCU单元21还与LED显示模块23、无线通信模块25连接;M⑶单元21同时与电容过零切投开关26连接。
[0019]所述无功补偿控制器主控芯片采用了STM32F103VCT6，LQFP100封装，ARM 32位的Cortex-M3 CPU 72MHz，1.25DMips/MHz，0等待周期的存储器，单周期乘法和硬件除法，256K字节的闪存程序存储器，32K字节的SRAM，7通道DMA控制器，12位模数转换器，Ius转换时间(16通道)，外设:定时器、ADC、SP1、I2C和USART，CAN，USB 2.0全速接口，串行线调试(SWD)和JTAG接口。
[0020]无线通信模块采用了TI公司的CC2500芯片，单片2.4GHzRF(射频)收发器，频率范围:2400-2483.5MHz，高灵敏度(10kbpsT_98dBm，I %数据包误差率)，可编程控制的数据传输率，可达500kbps，可编程控制的输出功率，可达+IdBm，64字节RX和TX数据FIFO，芯片内频率合成器，快速频率变动合成器带来的合适的频率跳跃系统，支持传输前自动清理信道访问(CCA)，可控的数据包处理硬件:对同步词汇插入的芯片侦测，地址检查，灵活的数据包长度及自动CRC处理，调制方式支持OOK，ASK，2-FSK和MSK。
[0021]控制器上电时收集无线节点信息，自动分配节点地址，已分配地址节点成为在线节点，所有在线节点进行自检并上传自检结果，控制器根据自检结果得到一个补偿电容容量和类型信息的设备列表。控制器采样3相电流电压信号，经FFT运算，得到电压，电流，相位，有功，无功，功率因数，谐波总量等电参数信息，根据无功量及功率因数在设备列表中搜索合适的容量进行补偿。通过无线网络向选定的节点发送投切命令。所有在线节点每隔5秒上传一次状态，当节点出现过热，电流异常，电压异常，掉电等故障时，控制器通过无线网络可以及时获得故障信息，从而将相应的故障节点从设备列表中移出。每隔10秒控制器和所有在线节点进行一次同步跳频。
[0022]电容投切装置主控芯片采用了STM32F103R8T6，LQFP64封装，ARM 32位的Cortex-M3 CPU 72MHz a.25DMips/MHz, O等待周期的存储器，单周期乘法和硬件除法，64K字节的闪存程序存储器，20K字节的SRAM，7通道DMA控制器，12位模数转换器，Ius转换时间(16通道)，外设:定时器、ADC、SP1、12C和USART，CAN，USB 2.0全速接口，串行线调试(SWD)和JTAG接口。
[0023]每个电容投切装置上电后均为离线状态，扫描控制器无线信号，当捕捉到控制器无线信号后，上传Frame_SQuestJoin请求加入控制器网络，控制器收到Frame_SQuestJoin后，分配地址并发送Frame_MAddrDi str，电容投切装置收到Frame_MAddrDi str后开始自检并上传Frame_SUpData，至此电容投切装置正式加入控制器无线网络，处于在线状态，每隔5秒上传一次状态，每隔10秒进行一次跳频，并开始接受控制器的控制命令。
[0024]该装置包括一个无功补偿控制器和最多64个电容投切装置。
[0025]控制器和电容投切装置之间通过无线通信建立连接，上电后，每个电容投切装置自动扫描控制器所在频道，当捕捉到控制器无线信号之后，发送SQuest Join帧请求加入控制器网络，控制器收到SQuest Join后，进行地址分配，然后发送MAddrDi str帧，每个电容投切装置在收到相应的MAddrDi str帧后，进行自检，并将自检结果通过SUpData帧发送给控制器，至此控制器和电容投切装置正式建立了一个无线通信通道，每隔10秒该无线通道进行一次跳频，跳频前后频率相差接近20MHZ，所以具有很好的抗干扰性。重复以上过程，控制器最多可以和64个电容投切装置建立起一个无线通信网络。通过该无线网络，每个电容投切装置每隔5秒会通过SUpData帧把本机的所有数据和状态信息上传给控制器，这样通过控制器就能很方便的查看每一个电容投切装置的状态和数据。每隔10秒，控制器根据当前的电网电参数数据以及网络中的每个电容投切装置的状态数据信息，选择需要投切的电容投切装置发送MMCtrl帧，电容投切装置在收到MMCtrl后，进行相应的投切动作。
[0026]在一些特殊的故障情况，比如控制器掉电重启，所有在线的电容投切装置会检测到控制器掉电重启情况，全部离线，通过上述过程重新与控制器建立连接。
[0027]该装置还通过一个3位拨码开关来设置无线网络采用的频道，只有拨码开关设置一样的控制器和电容投切装置之间才会进行无线通信。拨码开关设置不一样的无线网络之间无线信号完全不会相互干扰。这样在同一个无线信号覆盖区域内最多可以个共存8个这样的无功补偿装置。
[0028]该装置中的所有无线通信功能都基于TI公司的CC2500无线芯片。
[0029]该装置采用了 2.4G的无线通信方式，自组网，自动分配地址，完全无需人工干预，具有通信稳健可靠，设置简单，零二次侧布线，抗干扰性好的特点。
[0030]对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
【主权项】
1.一种基于2.4G ISM频段无线通信的低压无功补偿装置，其特征在于:所述低压无功补偿装置包括无功补偿控制器(10)以及多个电容投切装置(20); 无功补偿控制器(10)包括MCU单元(11)、AC/DC开关电源电路(12)、三相电压电流采样电路(13)、1^0/10>显示/按键模块(14)、无线通信模块(15);其中4(:/0(:开关电源电路(12)、三相电压电流采样电路(13)分别与MCU单元(11)连接，M⑶单元(I I)同时还与LED/IXD显示/按键模块(14)、无线通信模块(15)连接； 电容投切装置(20)包括M⑶单元(21)、电源电路(22)、LED显示模块(23)、温度电流采样电路(24)、无线通信模块(25);电源电路(22)、温度电流采样电路(24)分别与MCU单元(21)连接，M⑶单元(21)还与LED显示模块(23)、无线通信模块(25)连接;M⑶单元(21)同时与电容过零切投开关(26)连接。
【文档编号】H02J3/18GK205429742SQ201620105347
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2016年2月3日
【发明人】付少良, 罗飞雪, 付泽林
【申请人】四川省科学城久信科技有限公司