专利名称：智能型无功补偿集成模块的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电气无功补偿装置，尤其涉及一种智能型无功补偿集成模块。
背景技术：
在我国现今运行的配电网中，安装无功补偿设备，以保证电网功率因数处在合理范围的现象比较普遍。一种实时显示电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等设备运行参数，并在发生故障时可显示相应故障代码；具有电容器投切状态指示、故障越限动作状态指示；可以方便设置过压、欠压、过温等保护定值，也可设置电容器容量、CT变比、投切延时、投切间隔等控制参数的智能型无功补偿集成模块的出现必然能对无功补偿设备的合理运行提供更好地控制策略。中国专利公告号CN201985543U，公告日2011年9月21日公开了一种配电监测无功补偿控制器，包括本体，本体内设置有检测谐波的电网检测装置，电网检测装置与本体内的电路电连接；所述的配电监测无功补偿控制器上部有一显示检测谐波结果的显示屏。此技术方案能够监测无功补偿，但是此技术方案只能实现单一的检测谐波，无法根据电网运行状态进行智能投切同时不能将设备和电网运行状态进行传输通讯，此技术方案存在功能单一、运行中不能进行智能投切，导致电容投切不准确的问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于解决了现有技术结构安装复杂、功能单一、运行中不能进行智能投切，导致电容投切不准确的问题，提供了一种根据电网运行状态进行智能投切的智能型无功补偿集成模块。本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是一种智能型无功补偿集成模块，用于监测电网运行状态，由电源模块供电，所述的智能型无功补偿集成模块包括智能模块、断路器、智能过零开关、电容器电流采样单元、低压电力电容器和通讯联机插件，所述断路器的静触点与电网相线电连接，所述断路器的动触点与所述智能过零开关的动触点电连接，所述智能过零开关的控制端、过零检测端和投切信号检测端均与所述智能模块电连接，所述智能过零开关的静触点与低压电力电容器的第一导通端连接，所述低压电力电容器的第二导通端与电网零线电连接，连接智能过零开关静触点与低压电力电容器第一导通端的导线穿过所述电容器电流采样单元的监测线圈，所述电容器电流采样单元的信号输出端与所述智能模块电连接，所述智能模块的通讯口与所述通讯联机插件电连接。本实用新型中的智能模块通过读取过零检测端和投切信号检测端的数据，获取实时的过零检测数据和投切数据，同时，智能模块根据获取的信息控制智能过零开关的开闭，将低压电力电容器接入电网回路中，智能实现无功补偿，智能过零开关由磁保持继电器和可控硅并联构成，当智能模块判断需要投入智能过零开关时，触发信号经隔离放大后，通过硬件检测技术判断电压过零，触发可控硅在过零点导通，然后通过判断让磁保持继电器闭合实现低压电力电容器的正确投入；当智能模块判断要切除低压电力电容器时，先发出触发信号，导通可控硅，再断开磁保持继电器，然后触发信号的发出，使可控硅电流过零时自动关断，确保低压电力电容器投切过程中无涌流冲击、无切除过电压。作为优选，所述的智能型无功补偿集成模块还包括系统电压采样单元和系统电流采样单元，所述系统电压采样单元和系统电流采样单元的输出端与所述智能模块电连接，所述系统电压采样单元的输入端与电网上配设的电压互感器输出端电连接，所述系统电流采样单元的输入端与电网上配设的电流互感器输出端电连接。系统电压采样单元和系统电流采样单元的引入，将电网电压和电流的数值输出至智能模块，进而准确计算出电网功率因数的数值，确保投切电容的准确性。作为优选，所述智能模块包括主控芯片、数据存储器、看门狗单元和电能量采集芯片，所述数据存储器的连接口、看门狗单元的连接口的输出端通过I2C总线与所述主控芯片电连接，所述电能采集芯片的输出端通过SPI总线与所述主控芯片电连接，所述电能量采集芯片的输入端分别与所述系统电压采样单元、电容器电流采样单元和所述系统电流采样单元的输出端电连接。各种设置参数以及投切次数都能存储在数据存储器中，本实用新型·中优选使用EEPROM。作为优选，所述的通讯联机插件为RS485通讯接口模块，所述RS485通讯接口模块通过UART总线与所述主控芯片电连接。RS485通讯的引入，可以实现本实用新型的集散控制，将电网上分布的所有本实用新型设备均连入电脑或其他控制器进行整体控制。作为优选，所述的智能型无功补偿集成模块还包括温度检测单元，所述温度检测单元的检测端与所述低压电力电容器相接触，所述温度检测单元的输出端与所述智能模块的电连接。由于环境温度过高、电压偏高，以及谐波等各种因素的影响，导致低压电力电容器温度升高，如果不采取措施，可能会导致低压电力电容器壳体膨胀，利用温度检测单元，智能模块主动采集低压电力电容器温度，当采集到的温度高于过温保护设置值时，自动退出运行，确保本实用新型不受损害，当温度降至允许值时，自动解除过温保护。作为优选，所述电源模块的输入端与所述断路器的动触点电连接，所述电源模块的输出端与所述主控芯片的供电接口电连接，所述电源模块的掉电缺相检测端与所述主控芯片的输入输出端电连接。由于系统电源电压瞬时欠压和意外掉电的情况下，有可能导致系统不能正常工作或丢失重要的数据而不能恢复，因此加上掉电缺相检测，以提高系统的抗干扰能力和安全性。作为优选，所述的智能型无功补偿集成模块还包括人机交互单元，所述人机交互单元包括数码管、输入键盘和故障及运行指示灯，所述数码管、输入键盘和故障及运行指示灯均与所述主控芯片的输入输出口电连接。人机交互单元的设置，保证了人机交互，使用者可以现场对各种保护进行设定。本实用新型显著的实质性效果是本实用新型根据电网运行状态进行智能投切同时能够将设备和电网运行状态进行传输通讯，确保低压电力电容器投切过程中无涌流冲击、无切除过电压，同时，本实用新型具有抗干扰能力和安全性。
图I是本实用新型的一种电路方框图；[0014]图2是本实用新型中智能模块的一种电路方框图；图3是本实用新型使用时的一种电路原理示意图。图中1、智能模块，2、系统电压采样单元，3、断路器，4、智能过零开关，5、系统电流采样单元，6、低压电力电容器，7、温度检测单元，8、人机交互单元，9、通讯联机插件，10、电源模块，101、主控芯片，11、数据存储器，12、看门狗电路，13、电能量采集芯片，14、电容器电流采样单元，21、第一智能型无功补偿集成模块，22、第二智能型无功补偿集成模块，23、第三智能型无功补偿集成模块，24、负载。
具体实施方式
下面通过具体实施例，并结合附图，对本实用新型的技术方案作进一步的具体说明。实施例I : 一种智能型无功补偿集成模块(参见附图3)，对三相四线制的电网进行无功补偿，电网驱动负载24，第一智能型无功补偿集成模块21、第二智能型无功补偿集成模块22和第三智能型无功补偿集成模块23均与电网连接，进行无功补偿，第一智能型无功补偿集成模块21的通讯联机插件9、第二智能型无功补偿集成模块22的通讯联机插件9和第三智能型无功补偿集成模块23的通讯联机插件9均与RS485总线电连接,第一智能型无功补偿集成模块21的系统电压采样单元2的输入端、第二智能型无功补偿集成模块22的系统电压采样单元2的输入端和第三智能型无功补偿集成模块23的系统电压采样单元2的输入端均与设置在电网上的电压传感器电连接，第一智能型无功补偿集成模块21的系统电流采样单元5的输入端、第二智能型无功补偿集成模块22的系统电流采样单元5的输入端和第三智能型无功补偿集成模块23的系统电流采样单元5的输入端与设置在电网上的一次电流传感器电连接。为节省成本，第一智能型无功补偿集成模块21、第二智能型无功补偿集成模块22和第三智能型无功补偿集成模块23的系统电流采样单元5为共用的二次电流互感器。本实施例(参见附图I)包括智能模块I、系统电压采样单元2、断路器3、智能过零开关4、系统电流采样单元5、低压电力电容器6、温度检测单元7、人机交互单元8、通讯联机插件9和电源模块10。本实施例由电源模块10供电，智能模块I (参见附图2)包括主控芯片101、数据存储器11、看门狗单元12和电能量采集芯片13，数据存储器11的连接口和看门狗单元12的连接口均通过I2C总线与主控芯片101的输入输出端电连接，电能量采集芯片13的输出端通过SPI总线与主控芯片101的输入输出端电连接。断路器3的静触点与电网相线电连接，断路器3的动触点与智能过零开关4的动触点电连接，智能过零开关的控制端、过零检测端和投切信号检测端均与主控芯片101的输入输出端电连接，智能过零开关4的静触点与低压电力电容器6的第一导通端连接，低压电力电容器6的第二导通端与电网零线电连接，智能过零开关静触点与低压电力电容器6第一导通端的导线穿过电容器电流采样单元14的监测线圈，电容器电流采样单元14的信号输出端与电能量采集芯片13的输入端电连接，主控芯片101的通讯口与通讯联机插件9电连接，系统电压采样单元2的输出端与电能量采集芯片13的输入端电连接，系统电压采样单元2的输入端与监测电网的电压互感器输出端电连接。系统电流采样单元5的输出端与电能量采集芯片13的输入端电连接，系统电流采样单元5的输入端与监测电网的二次电流互感器输出端电连接。温度检测单元7的检测端与低压电力电容器6接触，温度检测单元7的输出端通过I2C与主控芯片101的输入输出端电连接。电源模块10的输入端与电网相线电连接，电源模块10的输出端与主控芯片101的电源端电连接，电源模块10的掉电缺相检测端与主控芯片101的输入输出端电连接。主控芯片101还与人机交互单元8电连接，人机交互单元8包括四位数码管、输入键盘和故障及运行指示灯，四位数码管、输入键盘和故障及运行指示灯均与主控芯片101的输入输出口电连接。本实施例中，系统电压采样单元2为电压互感器、系统电流采样单元5为二次电流互感器，断路器3为微型断路器、电容器电流采样单元14为电流互感器、温度检测单元7采用数字温度传感器LM75、通讯联机插件9采用RS485通讯接口模块，电能量采集芯片13为高精度电能量采集芯片CS5460，数据存储器11为EEPR0M。智能过零开关4由磁保持继 电器和可控硅并联构成。本实施例上电后，通过设定的搜索算法自动搜索RS485总线上的智能型无功补偿集成模块，当搜索到总线上所有智能型无功补偿集成模块后，由该产品自动分配逻辑地址码，进入工作流程，在工作过程中，本实施例的故障及运行指示灯和四位数码管会显示电网的电气参数以及智能型无功补偿集成模块各种运行状态，以便工作人员维护判断。如果有智能型无功补偿集成模块故障或退出运行，监测器会自动判别，并通过故障及运行指示灯进行相应显示。同时，使用者还可根据本实施例的提示，通过输入键盘对智能型无功补偿集成模块的控制参数进行设置，达到人工控制和智能控制相结合。智能模块通过读取过零检测端和投切信号检测端的数据，获取实时的过零检测数据和投切数据，同时，智能模块通过系统电压采样单元和系统电流采样单元获取实时电网功率因数，智能模块根据获取的信息控制智能过零开关的开闭，将低压电力电容器接入电网回路中，智能实现无功补偿，当智能模块判断需要投入智能过零开关时，触发信号经隔离放大后，通过硬件检测技术判断电压过零，触发可控硅在过零点导通，然后通过判断让磁保持继电器闭合实现低压电力电容器的正确投入；当智能模块判断要切除低压电力电容器时，先发出触发信号，导通可控硅，再断开磁保持继电器，然后触发信号的发出，使可控硅电流过零时自动关断，确保低压电力电容器投切过程中无涌流冲击、无切除过电压。以上所述的实施例只是本实用新型的一种较佳的方案，并非对本实用新型作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。
权利要求1.一种智能型无功补偿集成模块，用于监测电网运行状态，由电源模块供电，其特征在于所述的智能型无功补偿集成模块包括智能模块、断路器、智能过零开关、电容器电流采样单元、低压电力电容器和通讯联机插件，所述断路器的静触点与电网相线电连接，所述断路器的动触点与所述智能过零开关的动触点电连接，所述智能过零开关的控制端、过零检测端和投切信号检测端均与所述智能模块电连接，所述智能过零开关的静触点与低压电力电容器的第一导通端连接，所述低压电力电容器的第二导通端与电网零线电连接，连接智能过零开关静触点与低压电力电容器第一导通端的导线穿过所述电容器电流采样单元的监测线圈，所述电容器电流采样单元的信号输出端与所述智能模块电连接，所述智能模块的通讯口与所述通讯联机插件电连接。
2.根据权利要求I所述的智能型无功补偿集成模块，其特征在于所述的智能型无功补偿集成模块还包括系统电压采样单元和系统电流采样单元，所述系统电压采样单元和系统电流采样单元的输出端与所述智能模块电连接，所述系统电压采样单元的输入端与电网上配设的电压互感器输出端电连接，所述系统电流采样单元的输入端与电网上配设的电流互感器输出端电连接。
3.根据权利要求2所述的智能型无功补偿集成模块，其特征在于所述智能模块包括主控芯片、数据存储器、看门狗单元和电能量采集芯片，所述数据存储器的连接口、看门狗单元的连接口的输出端通过I2C总线与所述主控芯片电连接，所述电能采集芯片的输出端通过SPI总线与所述主控芯片电连接，所述电能量采集芯片的输入端分别与所述系统电压采样单元、电容器电流采样单元和所述系统电流采样单元的输出端电连接。
4.根据权利要求3所述的智能型无功补偿集成模块，其特征在于所述的通讯联机插件为RS485通讯接口模块，所述RS485通讯接口模块通过UART总线与所述主控芯片电连接。
5.根据权利要求I所述的智能型无功补偿集成模块，其特征在于所述的智能型无功补偿集成模块还包括温度检测单元，所述温度检测单元的检测端与所述低压电力电容器相接触，所述温度检测单元的输出端与所述智能模块的电连接。
6.根据权利要求2或3所述的智能型无功补偿集成模块，其特征在于所述电源模块的输入端与所述断路器的动触点电连接，所述电源模块的输出端与所述主控芯片的供电接口电连接，所述电源模块的掉电缺相检测端与所述主控芯片的输入输出端电连接。
7.根据权利要求2或3所述的智能型无功补偿集成模块，其特征在于所述的智能型无功补偿集成模块还包括人机交互单元，所述人机交互单元包括数码管、输入键盘和故障及运行指示灯，所述数码管、输入键盘和故障及运行指示灯均与所述主控芯片的输入输出口电连接。
专利摘要本实用涉及一种智能型无功补偿集成模块。本实用可以很好地解决现有技术存在电网中电气参数获取不全、设备运行投切不利的问题。其技术方案要点是，一种智能型无功补偿集成模块，断路器的静触点与电网相线电连接，断路器的动触点与智能过零开关的动触点电连接，智能过零开关的控制端、过零检测端和投切信号检测端均与智能模块电连接，智能过零开关的静触点与低压电力电容器的第一导通端连接，低压电力电容器的第二导通端与电网零线电连接，连接智能过零开关静触点与低压电力电容器第一导通端的导线穿过电容器电流采样单元的监测线圈，电容器电流采样单元的信号输出端与智能模块电连接，智能模块的通讯口与联机插件电连接。本实用新型投切准确。
文档编号H02J3/18GK202721445SQ20122023363
公开日2013年2月6日 申请日期2012年5月23日 优先权日2012年5月23日
发明者金雄飞, 齐立坪 申请人:杭州晟泰电气有限公司