农灌机井无功就地补偿远程抄表装置及其系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种农灌机井无功就地补偿远程抄表装置及其系统，涉及电能的计量及无功补偿装置【技术领域】。所述远程抄表装置包括智能预付费电能表、补偿电容投切开关、补偿电容器、载波通信模块、漏电保护器以及继电器。所述装置能够实现对农排机井潜水泵无功就地补偿，降低线损，并可实现对农排机井潜水泵电能表等信息实现远抄，运行稳定，使用方便。
【专利说明】农灌机井无功就地补偿远程抄表装置及其系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及电能的计量及无功补偿装置【技术领域】，尤其涉及一种农灌机井无功就地补偿远程抄表装置及其系统。
【背景技术】
[0002]经过电网改造和农网完善工程，农业排灌电网得到了较为显著的改善，但农排供电建设资金投入较小、供电能力不足、存在安全隐患、估抄、漏抄现象普遍存在、电价外摊派等问题成为农电企业焦点问题，主要表现在以下几个方面:
(一)建设成本高。一是农灌用电采用0.4kV电压，为用电电压等级的最底层，因此电网建设35kV、10kV、0.4kV均需要资金投入；二是农灌负荷容量需求大，在农灌时多数满负荷和过负荷，部分机井轮流开停，一般农业变电站80%容量用于农灌。
[0003](二)农业排灌表计难于管理，大多数表计仍采用人工抄表方式，劳动强度大、效率低，造成了人力、物力、时间上的极大浪费；还会存在抄表不到位、估抄、漏抄、错抄、错算及抄表周期长等问题，对窃电的防治更无从谈起，部分地方不得不执行承包线损，成为县级供电企业计量管理和线损管理的盲点和难点。
[0004](三)安全系数低。由于农村青壮年劳力大多在外打工，从事农业生产大部分为老人和妇女，文化水平普遍较低,农灌期间触电伤亡率较高。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题是提供一种农灌机井无功就地补偿远程抄表装置及其系统，所述装置能够实现对农排机井潜水泵无功就地补偿，降低线损，并可实现对农排机井潜水泵电能表等信息实现远抄，运行稳定，使用方便。
[0006]为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是:一种农灌机井无功就地补偿远程抄表装置，其特征在于:所述远程抄表装置包括智能预付费电能表、补偿电容投切开关、补偿电容器、载波通信模块、漏电保护器以及继电器，所述智能预付费电能表内控制器的信号输出端与所述补偿电容投切开关的控制端连接，补偿电容器经补偿电容投切开关与电源线连接，所述智能预付费电能表的电流输出端依次经漏电保护器和继电器的常开触点与负载的电源输入端连接，所述智能预付费电能表内控制器的按键输入端依次经继电器的线圈和开机按钮接地，所述载波通信模块与所述智能预付费电能表内控制器的通信端口双向连接。
[0007]进一步的技术方案在于:所述补偿电容器依次经补偿电容投切开关和熔断器与电源线连接。
[0008]进一步的技术方案在于:所述负载为潜水泵。
[0009]本发明还公开了一种农灌机井无功就地补偿远程抄表系统，其特征在于:包括前面所述的若干个远程抄表装置、集中器、主站通信服务器、移动终端以及固定终端，若干个远程抄表装置通过电力线与集中器进行电连接，集中器将采集到的用电信息通过无线网络发送给主站通信服务器，主站通信服务器通过无线网络将上述信息传送给移动终端，并通过有线网络将上述信息传送给固定终端。
[0010]进一步的技术方案在于:所述移动终端为手机、PDA或平板电脑。
[0011]采用上述技术方案所产生的有益效果在于:(一)所述装置包括预付费功能，实现了购电制，解决了电费回收难题。应用所述抄表系统，实时采集电量等数据，数据传输正确率达到100%。实现了对农业排灌机井表计的电压/电流、电价等信息的在线监测，及对低压台区线损进行统计分析。从根本上减轻人工抄表的繁杂劳动，减少了用电检查的盲目性，提高了管理部门的工作效率。
[0012](二)规范用电设施和井台计量装置
所述装置安装于井筒内，使用射频卡启动电能表控制回路使潜水泵启动，安全可靠；同时预付费电能表具有双重计量功能，运行管理人员可以进行双重抄表，既抄远程传送的电子电量又抄机械字头，这样就避免了原来的错抄、估抄等现象的发生。
[0013](三)降低线损，实现良好的经济效益
所述装置通过使用补偿电容器实现了无功就地完全补偿，平均功率因数由0.8补偿到0.95以上，提高了末端电压，改善了电压质量；低压线损率由8%降到5%左右，配电设备的利用率得到显著提高。潜水泵电机负荷稳定且满负荷运行，不频繁投切，线路末端没有过电压，为电容器器运行创造了很好的条件；自愈式低压电力电容器体积小、损耗小，成本低、价格低，并且6kvar、8kvar、1kvar单台价格相差甚微。
[0014](四)使用方便
安装自助缴费机，实行24小时购电服务，方便了客户充卡交费；同时配变、开关及线路故障停电的几率明显下降，低压供电可靠性明显提高，广大用户对供电公司满意度显著提升。
[0015](五)运行稳定，提升功率因数
排灌电机负荷稳定且满负荷运行，不频繁投切，位于线路末端过电压几率小，适于电容器的运行。农排电机和配变功率因数趋于1.0 ;专变和综合台区功率因数补偿到0.95以上。
[0016](六)提高抄表效率
提高抄表质量，抄表差错率下降为零，现场复核表底的工作量明显减少，抄表质量显著提高。通过所述远程抄表装置提供的抄表数据自动导入功能使得抄表录入抄表系统时的差错率降低为零。实现了农排台区线损实时监控，由于同步采集农排台区及机井表计信息，可以动态浏览农排台区线损曲线，为准确制定降损措施提供了数据支持。
【专利附图】
【附图说明】
[0017]下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。
[0018]图1是本发明所述抄表装置的接线原理框图；
图2是本发明所述系统的原理框图；
其中:1、智能预付费电能表2、补偿电容投切开关3、补偿电容器4、载波通信模块5、漏电保护器6、继电器的常开触点7、负载8、继电器的线圈9、开机按钮10、熔断器11、远端通信基站12、近端通信基站13、移动终端14、固定终端15、农灌机井无功就地补偿远程抄表装置。
【具体实施方式】
[0019]下面结合本发明实施例中的附图，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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
[0020]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0021]如图1所示，本发明公开了一种农灌机井无功就地补偿远程抄表装置，所述远程抄表装置包括智能预付费电能表1、补偿电容投切开关2、补偿电容器3、载波通信模块4、漏电保护器5以及继电器。所述智能预付费电能表I内控制器的信号输出端与所述补偿电容投切开关2的控制端连接，补偿电容器3经补偿电容投切开关2和熔断器10与电源线连接；所述智能预付费电能表I的电流输出端依次经漏电保护器5和继电器的常开触点6与负载7的电源输入端连接，一般情况下所述负载7为潜水泵；所述智能预付费电能表I内控制器的按键输入端依次经继电器的线圈8和开机按钮9接地，所述载波通信模块4与所述智能预付费电能表I内控制器的通信端口双向连接。
[0022]本装置主要实现两种功能，一是对农排机井低压线路实现无功的完全就地补偿，二是对农排机井电能表等信息实现远抄。
[0023]通过在农灌机井低压线路上安装无功补偿装置，实现无功就地完全补偿，并安装以下设备，确保所述抄表装置安全可靠运行:一是加装熔断器，起到保护和明显断开点的双重作用。二是加装漏电保护器实现漏电保护作用。三是加继电器，实现电动机的缺相和失压保护。四是加装一键启动(停止)按钮，方便操作，降低安全风险。同时，通过加装载波通信模块，可以采集排灌机井表计的各种数据，将数据通过485、GPRS等信道实现远程抄表。
[0024]无功就地完全补偿
农灌电机通常采用潜水泵，容量从7.5千瓦到20千瓦不等，多数在10千瓦到15千瓦之间，其用电有两个特点，一是负荷稳定，不频繁投切，并且一通电都满负荷运行，二是无功需求大且稳定，自然功率因数一般在0.75?0.8之间，是产生农灌用电高峰根源，也是其间电网无功需要严重不足的根源。
[0025]无功补偿选用自愈式低压并联电力电容器，容量以完全补偿潜水泵电机无功来选择，根据实测电流和自然功率因数计算确定。通过测试排灌电机自然功率因数在0.8以下，电机无功sin Θ值就在0.6以上，因此完全补偿容量按照电机容量60%选取，确定了农排无功电容器的配置原则:10千瓦以下水泵配置6Kvar电容器，10 — 15千瓦水泵配置8Kvar电容器，15-20千瓦以上水泵配置1Kvar电容器。通过对潜水泵采取完全就地无功补偿，功率因数均达到0.95以上，电流降低了 20%以上，电流产生的损耗降低了 40%，从而解决农灌期间设备过负荷、低电压、线损高、故障多可靠性差的问题。
[0026]无功补偿方案
电网无功补偿原则采用集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿为主，高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主。35kV变电站采用固定式电容补偿，1kV配电线路采用动、静结合分散补偿方式，并通过调度端“电网无功电压优化运行集中控制系统”进行自动监控管理；10kVA及以上专变用户采取功率因数调整电费，由用户加装了无功自动补偿装置且运行可靠；下面简述1kV台区补偿方案和智能化管理。
[0027](I)公用变压器和10kVA配变以下专变用户。采取制动补偿的方式，但其中一台电容器通过空气开关直接接引与变压器同时运行，不参与自动投切，主要补偿变压器本身的空载无功，容量按照配变容量3% — 5%选择，额定电压宜选500V ;自动跟踪负荷变化投切电容器组额定电压宜选450V。
[0028](2)农业排灌配变。采取固定补偿，主要补偿变压器本身的空载无功，容量按照配变容量3% — 5%选择，额定电压宜选500V。负荷侧排灌电机采取就地方式进行完全补偿。
[0029]如图2所示，本发明还公开了一种农灌机井无功就地补偿远程抄表系统，包括前面所述的若干个远程抄表装置、集中器11、主站通信服务器12、移动终端13以及固定终端14。若干个远程抄表装置将采集到的用电信息通过电力线传送给集中器11，集中器11将采集到的用电信息通过无线网络发送给主站通信服务器12，主站通信服务器12通过无线网络将上述信息传送给移动终端13，并通过有线网络将上述信息传送给固定终端14。进一步的，为了使用方便，所述移动终端13可以为手机、PDA或平板电脑等，所述固定终端14 一般为台式电脑。
[0030]1、远程抄表装置
安装位置:在农排机井处安装远程抄表装置。
[0031]采集方式:远程抄表装置具备两种用电信息采集方式:一是远程抄表装置通过采集表计的正向有功电量脉冲输出信号并换算来简介采集用电信息，该方式适用于不具备485通信接口的普通脉冲电子表计；二是远程抄表装置直接通过485总线采集农排表计的用电信息，该种方式适用于具备485通信接口的农排表计。
[0032]通信方式:远程抄表装置利用载波通信方式经由地埋农排电力线将采集的农业机井的用电信息数据传输到在台区安装的农排集中器。
[0033]2、集中器:
安装位置:在农排台区安装农排集中器，并采用三相四线的接线方式采集方式:集中器的作用是:一是对上利用GPRS通信网络将采集的用电信息数据实时准确的传输到主站的服务器；二是对下提供有效的载波通信通道并转发、采集农业机井的用电信息数据；三是还负担着采集农排台区抄表装置的用电信息的任务以方便于台区线损的计算。农排集中器同样针对普通脉冲总表、485总表的区分而存在着两种采集方式。
[0034]通信方式:集中器同时存在两种通信方式:一是对上与供电公司服务器间的通信采用GPRS方式，该方式采用包月计费、运营成本低、网络专享、信息安全、集抄范围广、维护简易方便。二是对下利用农排电力线通过载波通信的方式与抄表装置实现无间隙数据的转发采集传输。农业排灌的供电半径大部分小于1KM，都以农排台区为中心呈放射状延伸，均采用地埋线，分支点大部分少于10个，网中电气设备种类单一，线路具有点多、面广、线长、结构简单的特点，不存在低压居民的电器干扰、线路老化、信号黑洞、载波陷阱等严重影响载波通信效果的诸多因素，非常适用于载波通信传输，经我局的实际应用达到了如下效果:抄表成功率高，一次抄表成功率在99%以上，二次补抄成功率100%，实时性好，后台抄取一级节点，响应速度小于5s。 应用效果:
(一)实现购电制，确保电费回收，所述装置包括预付费功能，实现了购电制，解决了电费回收难题。
[0035]应用所述抄表系统，实时采集电量等数据，数据传输正确率达到100%。实现了对农业排灌机井表计的电压/电流、电价等信息的在线监测，及对低压台区线损进行统计分析。从根本上减轻人工抄表的繁杂劳动，减少了用电检查的盲目性，提高了管理部门的工作效率。
[0036](二)规范用电设施和井台计量装置
所述装置安装于井筒内，使用射频卡启动电能表控制回路使潜水泵启动，安全可靠；同时预付费电能表具有双重计量功能，运行管理人员可以进行双重抄表，既抄远程传送的电子电量又抄机械字头，这样就避免了原来的错抄、估抄等现象的发生。
[0037](三)降低线损，实现良好的经济效益
所述装置通过使用补偿电容器实现了无功就地完全补偿，平均功率因数由0.8补偿到0.95以上，提高了末端电压，改善了电压质量；低压线损率由8%降到5%左右，配电设备的利用率得到显著提高。潜水泵电机负荷稳定且满负荷运行，不频繁投切，线路末端没有过电压，为电容器器运行创造了很好的条件；自愈式低压电力电容器体积小、损耗小，成本低、价格低，并且6kvar、8kvar、1kvar单台价格相差甚微。
[0038](四)使用方便
安装自助缴费机，实行24小时购电服务，方便了客户充卡交费；同时配变、开关及线路故障停电的几率明显下降，低压供电可靠性明显提高，广大用户对供电公司满意度显著提升。
[0039](五)运行稳定，提升功率因数
排灌电机负荷稳定且满负荷运行，不频繁投切，位于线路末端过电压几率小，适于电容器的运行。农排电机和配变功率因数趋于1.0 ;专变和综合台区功率因数补偿到0.95以上。
[0040](六)提高抄表效率
提高抄表质量，抄表差错率下降为零，现场复核表底的工作量明显减少，抄表质量显著提高。通过所述远程抄表装置提供的抄表数据自动导入功能使得抄表录入抄表系统时的差错率降低为零。实现了农排台区线损实时监控，由于同步采集农排台区及机井表计信息，可以动态浏览农排台区线损曲线，为准确制定降损措施提供了数据支持。
【权利要求】
1.一种农灌机井无功就地补偿远程抄表装置，其特征在于:所述远程抄表装置包括智能预付费电能表(I)、补偿电容投切开关(2)、补偿电容器(3)、载波通信模块(4)、漏电保护器(5)以及继电器，所述智能预付费电能表(I)内控制器的信号输出端与所述补偿电容投切开关(2)的控制端连接，补偿电容器(3)经补偿电容投切开关(2)与电源线连接，所述智能预付费电能表(I)的电流输出端依次经漏电保护器(5)和继电器的常开触点(6)与负载(7)的电源输入端连接，所述智能预付费电能表(I)内控制器的按键输入端依次经继电器的线圈(8)和开机按钮(9)接地，所述载波通信模块(4)与所述智能预付费电能表(I)内控制器的通信端口双向连接。
2.根据权利要求1所述的农灌机井无功就地补偿远程抄表装置，其特征在于:所述补偿电容器(3)依次经补偿电容投切开关(2)和熔断器(10)与电源线连接。
3.根据权利要求1所述的农灌机井无功就地补偿远程抄表装置，其特征在于:所述负载(7)为潜水泵。
4.一种农灌机井无功就地补偿远程抄表系统，其特征在于:包括如权利要求1-3中任意一项所述的若干个远程抄表装置、集中器(11)、主站通信服务器(12)、移动终端(13)以及固定终端(14)，若干个远程抄表装置通过电力线与集中器(11)进行电连接，集中器(11)将采集到的用电信息通过无线网络发送给主站通信服务器(12)，主站通信服务器(12)通过无线网络将上述信息传送给移动终端(13)，并通过有线网络将上述信息传送给固定终端(14)。
5.根据权利要求1所述的农灌机井无功就地补偿远程抄表系统，其特征在于:所述移动终端(13)为手机、PDA或平板电脑。
【文档编号】G08C17/02GK104282132SQ201410557531
【公开日】2015年1月14日 申请日期:2014年10月20日 优先权日:2014年10月20日
【发明者】李彦龙, 张存, 黄泽彬 申请人:国家电网公司, 国网河北省电力公司, 国网河北省电力公司邢台供电分公司