专利名称：低压配电网络负荷测录及无功调节装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种低压配电网络的负荷测录及无功调节装置。
背景技术：
随着社会经济发展及居民生活水平的提高，对低压配电网络提出了越来越 高的要求，单相和三相的感性用电设备也大幅增加，给电网供电质量提出了新 的要求，同时电网线路损耗也大幅度增加。为了使电网处于较佳的运行状态， 电网均设有无功补偿装置，通常原有的电网无功补偿装置一般按照电网的功率 因数投切电容器进行无功补偿，且大多为三相共补。这种补偿方法，对于三相 无功功率不平衡系统很不适用，容易造成三相电源中有的相过补、有的相欠补。 特别是当系统负荷比较小的时候，容易产生投切振荡，即投入就过补偿，切出 就欠补偿，反复投切，造成电网运行不稳定。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种低压配电网络负荷测录及无 功调节装置，本装置实现了对低压配电网络的实时监测和无功功率调节，保证 了低压配电网络良好稳定的运行状态，同时能够记录电网运行数据为电网运行 状态分析提供依据。
为解决上述技术问题，本实用新型低压配电网络负荷测录及无功调节装置 包括电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器连接于三相电网 中，还包括一中央处理器，以及分别与该中央处理器连接的输入模块、输出模 块、数据存储器、信号采样模块、通讯模块和时钟及失电存储模块，其中
所述的信号采样模块接收来自所述电压互感器和电流互感器信号作为其
输入信号，并经处理后将该信号输出至所述中央处理器；
所述的输入模块将电网运行参数输入至所述中央处理器；所述的输出模块接收来自所述中央处理器经过处理后的输出信号，并将其 信号放大后供电网运行参数显示和电网无功功率调节控制； 所述数据存储器用于存储所述中央处理器处理的数据；
所述时钟及失电存储模块提供中央处理器时钟信号和同步信号，以及失电 保护数据存储；
所述通讯模块用于所述中央处理器与外部的数据通讯。
上述信号采样模块包括信号调理滤波子模块和与该子模块相连的A/D转换 及测量计算子模块，所述信号调理滤波子模块接收所述电压互感器和电流互感 器的输入信号，经调理滤波后通过所述A/D转换及测量计算子模块输出至所述 中央处理器。
上述输出模块包括输出功率放大子模块和与之相连的输出控制子模块和 显示子模块，所述输出功率放大子模块将来自所述中央处理器的信号放大后输 出给输出控制子模块和显示子模块，所述输出控制子模块用于调节电网的无功 功率，所述显示子模块用于显示电网运行参数。
上述输出控制子模块包括电子开关和固态触点开关，分别用于电网电容器 的投切。
上述通讯模块包括通讯切换选择子模块和RS485通讯模式子模块和/或 USB通讯模式子模块和/或GSM通讯模式子模块，所述通讯切换选择子模块向 所述中央处理器发出通讯请求并接受数据，同时依据所需通讯模式分别通过 RS485通讯模式子模块和/或USB通讯模式子模块和/或GSM通讯模式子模块 与外部进行数据通讯。
上述输入模块采用键盘向中央处理器输入命令和电网运行设置数据。
上述数据存储器采用串行EEPROM存储器，其可靠性高、功耗小，无需 后备电池，失电时亦可保持数据。
上述电压互感器和电流互感器线圈是非晶态合金材料绕制而成，保证了信 号的精度和线性度，尤其明显的是在小电流信号的情况下，同样保证了全量程 范围内的测量精度。
为方便连接和维护，本装置还包括联结端子，所述电流互感器与所述信号 采用模块之间通过所述联结端子连接。由于本实用新型低压配电网络负荷测录及无功调节装置采用了上述技术 方案，即采用电压和电流互感器监测电网运行信号并经信号采样模块采集处理 后输入中央处理器，中央处理器依据电网运行信号和由输入模块输入的电网运 行设置数据经运算处理后输出信号至输出模块，输出模块将该信号功率放大后 作输出控制和电网运行数据显示，输出控制通过电子开关和固态触点开关实现 电网电容器的投切，用于电网无功功率调节；同时中央处理器通过数据存储器 保存电网的运行数据，并通过通讯模块实现本装置与外部的数据通讯，本装置 采用时钟及失电存储模块向系统提供时钟信号和同步信号以及失电保护数据 存储。本装置实现了对低压配电网络的实时监测和无功功率调节，保证了低压 配电网络良好的运行状态，同时能够记录电网运行数据为电网运行状态分析提 供依据。
以下结合附图和实施方式对本实用新型作进一步的详细说明
图1为本实用新型低压配电网络负荷测录及无功调节装置的结构框图。
具体实施方式
如图l所示，本实用新型低压配电网络负荷测录及无功调节装置包括电压 互感器8和电流互感器9，所述电压互感器8和电流互感器9连接于三相电网 中，还包括一中央处理器1，以及分别与该中央处理器1连接的输入模块3、 输出模块5、数据存储器4、信号采样模块2、通讯模块7和时钟及失电存储模 块6，其中
所述的信号采样模块2接收来自所述电压互感器8和电流互感器9信号作 为其输入信号，并经处理后将该信号输出至所述中央处理器1;
所述的输入模块3将电网运行参数输入至所述中央处理器1;
所述的输出模块5接收来自所述中央处理器1经过处理后的输出信号，并 将其信号放大后供电网运行参数显示和电网无功功率调节控制； 所述数据存储器4用于存储所述中央处理器1处理的数据；
所述时钟及失电存储模块6提供中央处理器1时钟信号和同步信号，以及
6失电保护数据存储；
所述通讯模块7用于所述中央处理器1与外部的数据通讯。 上述信号采样模块2包括信号调理滤波子模块21和与该子模块相连的A/D 转换及测量计算子模块22,所述信号调理滤波子模块21接收所述电压互感器 8和电流互感器9的输入信号，经调理滤波后通过所述A/D转换及测量计算子 模块22输出至所述中央处理器1， A/D转换及测量计算子模块22采用同时具 备电压电流采样的具有数字信号处理内核的A/D转换芯片，其采样测量计算得 到的数据经中央处理器1处理后存放于数据存储器4内，以供中央处理器1进 行运算及判断。
上述输出模块5包括输出功率放大子模块51和与之相连的输出控制子模 块52和显示子模块53，所述输出功率放大子模块51将来自所述中央处理器1 的信号放大后输出给输出控制子模块52和显示子模块53，所述输出控制子模 块52用于调节电网的无功功率，所述显示子模块53用于显示电网运行参数。
上述输出控制子模块52包括电子开关和固态触点开关，分别用于电网电 容器的投切。电子开关主要作用于电容器投切时的暂态过程，避免了冲激电流 的产生，固态触点开关作用于电容器投运时的稳态过程，避免了电容器投运时 的热量产生。通过电子开关和固态触点开关的不同组合实现0—4星形及一12 三角形的各种连接以进行电网无功功率的调节。星形联接主要作用于三相无功 功率基本平衡，三角形联接主要作用于三相共同补偿达到无功功率最小。降低 了线路损耗，提高了低压配电网络的运行可靠性。
上述通讯模块7包括通讯切换选择子模块71和RS485通讯模式子模块72 和/或USB通讯模式子模块73和/或GSM通讯模式子模块74，所述通讯切换选 择子模块71向所述中央处理器1发出通讯请求并接受数据，同时依据所需通 讯模式分别通过RS485通讯模式子模块72和/或USB通讯模式子模块73禾口/ 或GSM通讯模式子模块74与外部进行数据通讯。同样，通讯模式并不局限于 上述各种，也可选用红外通讯模式等。
上述输入模块3采用键盘向中央处理器1输入命令和电网运行设置数据。
上述数据存储器4采用串行EEPROM存储器，其可靠性高、功耗小，无 需后备电池，失电时亦可保持数据。上述电压互感器8和电流互感器9线圈是非晶态合金材料绕制而成，保证
了监测信号的精度和线性度，尤其明显的是在小电流信号的情况下，同样保证 了全量程范围内的测量精度。
为方便连接和维护，本装置还包括联结端子91，所述电流互感器9与所述 信号采用模块2之间通过所述联结端子91连接。
本装置不采用任何电位器或可调元件，避免了因可调元件的数值改变而引 起的误差，使电网负荷测录和无功调节更为准确。
本装置对低压配电网络的三相电压、零序电压、三相电流、零序电流、有 功功率、无功功率、功率因数、四象限电量等运行参数进行长期不间断实时监 测，并将监测数据加以存储和统计分析，并依据三相电压、无功功率、功率因 数的综合分析对低压配电网络的无功功率进行合理调节。
本装置依据测录的电网电压、功率因数及无功功率等参数，采用输出控制 子模块的电子开关和固态触点开关的各种组合，以最佳方式进行电网的无功补 偿，不会产生投切振荡。而且本装置综合采用星形加三角形的混合补偿方法， 星形用于单相补偿，三角形用于三相补充，当只有一或二相缺无功时，投入星 形连结的电容器且只投缺无功的一相或二相，当三相都缺无功时即投入三角形 连结的电容器，达到三相共补。且当三相都缺无功时投入三角形连结的电容器 可以降低成本、提高效率且控制简单，通过这样的补偿方式，能达到电网的三 相无功功率基本平衡。
本实用新型低压配电网络负荷测录及无功调节装置采用电压和电流互感 器监测电网运行信号并经信号采样模块采集处理后输入中央处理器，中央处理 器依据电网运行信号和由输入模块输入的电网运行设置数据经运算处理后输 出信号至输出模块，输出模块将该信号功率放大后作输出控制和电网运行数据 显示，输出控制通过电子开关和固态触点开关实现电网电容器的投切，用于电 网无功功率调节；同时中央处理器通过数据存储器保存电网的运行数据，并通 过通讯模块实现本装置与外部的数据通讯，本装置采用时钟及失电存储模块向 系统提供时钟信号和同步信号以及失电保护数据存储。本装置实现了对低压配 电网络的实时监测和无功功率调节，保证了低压配电网络良好的运行状态，同 时能够记录电网运行数据为电网运行状态分析提供依据。
权利要求1、一种低压配电网络负荷测录及无功调节装置，包括电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器连接于三相电网中，其特征在于还包括一中央处理器，以及分别与该中央处理器连接的输入模块、输出模块、数据存储器、信号采样模块、通讯模块和时钟及失电存储模块，其中所述的信号采样模块接收来自所述电压互感器和电流互感器信号作为其输入信号，并经处理后将该信号输出至所述中央处理器；所述的输入模块将电网运行参数输入至所述中央处理器；所述的输出模块接收来自所述中央处理器经过处理后的输出信号，并将其信号放大后供电网运行参数显示和电网无功功率调节控制；所述数据存储器用于存储所述中央处理器处理的数据；所述时钟及失电存储模块提供中央处理器时钟信号和同步信号，以及失电保护数据存储；所述通讯模块用于所述中央处理器与外部的数据通讯。
2、 根据权利要求1所述的低压配电网络负荷测录及无功调节装置，其特征在于所述信号采样模块包括信号调理滤波子模块和与该子模块相连的AZD转换及测量计算子模块，所述信号调理滤波子模块接收所述电压互感器和电流互感器的输入信号，经调理滤波后通过所述A/D转换及测量计算子模块输出至所述中央处理器。
3、 根据权利要求1所述的低压配电网络负荷测录及无功调节装置，其特征在于所述输出模块包括输出功率放大子模块和与之相连的输出控制子模块和显示子模块，所述输出功率放大子模块将来自所述中央处理器的信号放大后输出给输出控制子模块和显示子模块，所述输出控制子模块用于调节电网的无功功率，所述显示子模块用于显示电网运行参数。
4、 根据权利要求3所述的低压配电网络负荷测录及无功调节装置，其特征在于所述输出控制子模块包括电子开关和固态触点开关，分别用于电网电容器的投切。
5、 根据权利要求1所述的低压配电网络负荷测录及无功调节装置，其特征在于所述通讯模块包括通讯切换选择子模块和RS485通讯模式子模块和/或USB通讯模式子模块和/或GSM通讯模式子模块，所述通讯切换选择子模块向所述中央处理器发出通讯请求并接受数据，同时依据所需通讯模式分别通过RS485通讯模式子樓块和/或USB通讯模式子模块和/或GSM通讯模式子模块与外部进行数据通讯。
6、 根据权利要求1所述的低压配电网络负荷测录及无功调节装置，其特征在于所述输入模块是键盘。
7、 根据权利要求1所述的低压配电网络负荷测录及无功调节装置，其特征在于所述数据存储器是串行EEPROM存储器。
8、 根据权利要求1所述的低压配电网络负荷测录及无功调节装置，其特征在于所述电压互感器和电流互感器线圈是非晶态合金材料绕制而成。
9、 根据权利要求1所述的低压配电网络负荷测录及无功调节装置，其特征在于还包括联结端子，所述电流互感器与所述信号采用模块之间通过所述联结端子连接。
专利摘要本实用新型公开了一种低压配电网络负荷测录及无功调节装置，采用互感器监测电网信号并经信号采样模块采集处理后输入中央处理器，中央处理器依据电网运行信号和由输入模块输入的电网运行设置数据经运算处理后输出信号至输出模块，输出模块将该信号功率放大后作输出控制和电网运行数据显示，输出控制通过电子和固态触点开关实现电网电容器的投切；同时中央处理器通过数据存储器保存数据，并通过通讯模块实现本装置与外部的数据通讯，本装置采用时钟及失电存储模块向系统提供时钟和同步信号以及失电保护数据存储。本装置实现了对电网的实时监测和无功调节，保证了电网良好的运行状态，同时能够记录电网运行数据为电网运行状态分析提供依据。
文档编号H02J3/18GK201398080SQ20092006813
公开日2010年2月3日 申请日期2009年2月26日 优先权日2009年2月26日
发明者叶传良, 张建民, 张菁菁, 朱进亮 申请人:上海久电科技开发有限公司