一种带USB接口的低压无功补偿控制器的制作方法

本实用新型涉及一种无功补偿控制器，具体地说是一种带USB接口的低压无功补偿控制器。

背景技术：

低压无功补偿控制器是补偿器行业中使用最广泛的控制器，具有无功补偿、数据采集、通讯、电网参数分析与保护等功能，通过对电网数据的分析与处理来控制智能电容器的自动投切，以提高功率因数，提高电力变压器的利用率，降低线损，改善电网质量，适用于交流50Hz、0.4kV低压配电系统的监测及无功补偿控制。

当前市场上的低压无功补偿控制器或者只能用于控制复合开关，或者只能用于控制智能电容器，两种低压无功补偿控制器之间不能通用，使接线繁琐，导致用户在使用低压无功补偿控制器时无法快速安装。

技术实现要素：

针对现有技术中的低压无功补偿控制器存在接线单一、在复合开关和智能电容器的控制上不能通用等不足，本实用新型要解决的技术问题是提供一种既可以控制复合开关又能控制智能电容器的带USB接口的低压无功补偿控制器。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型一种带USB接口的低压无功补偿控制器，设于智能电容器的自动投切控制电路中，包括控制模块、计量模块、控制器面板、USB接口模块以及电源模块，其中计量模块的输入端接收电网电路的电压及电流采样信号进行分析、处理，计量模块的输出端与控制模块的模拟量输入端相连，控制模块的数字量输入端接有控制器面板，USB接口模块与控制模块连接；控制模块输出控制信号至电容器自动投切控制电路；电源模块的输出端接至控制模块的工作电源端。

USB接口模块与设于控制器面板上。

本实用新型还具有外部闪存模块，USB接口模块通过数据线与外部闪存模块连接。

计量模块具有485接口、USB接口及电平控制接口，485接口通过物理接口网络接口与智能电容器通讯，USB接口读取低压无功补偿控制器内部存储整点数据。

本实用新型还具有看门狗，其与单片机的复位引脚相连。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.本实用新型解决了同类低压无功补偿控制器无USB接口的问题，在控制器面板前配有USB数据接口，可用U盘将数据导出，供专业技术人员在电脑中进行数据分析，使用便捷，安装方便。

2.本实用新型具有在线升级功能，当单片机内部软件更新时，支持通过第2路RS485口通讯升级程序，不用在外壳后盖打开，不用取出电路板就可把程序进行更新。

3.本实用新型无功补偿控制器通过RS485接口可与智能电力电容器进行组网联机，也可与带RS485通讯的复合开关组网，简化了接线，便于用户简单快速安装产品；在外观与结构设计上，外形美观，使用便捷，安装方便，生产简化。

4.本实用新型与配套的智能电容器相链接之后，因为智能电容器内部含有电容器保护用的电流互感器，控制器根据读取的值并判读过流，防止电容器烧毁。

附图说明

图1为本实用新型电气结构框图；

图2为本实用新型中计量模块电气接线原理图；

图3为本实用新型中闪存电气接线原理图；

图4为本实用新型中EEPROM电气接线原理图；

图5为本实用新型中看门狗电气接线原理图；

图6为本实用新型中控制面板电气接线原理图；

图7为本实用新型中电池时钟电气接线原理图；

图8为本实用新型中电源模块电气接线原理图；

图9为本实用新型中显示模块电气接线原理图；

图10为本实用新型中USB接口模块电气接线原理图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型作进一步阐述。

如图1所示，本实用新型一种带USB接口的低压无功补偿控制器，设于智能电容器的自动投切控制电路中，包括控制模块、计量模块、控制器面板、USB接口模块以及电源模块，其中计量模块的输入端接收电网电路的电压及电流采样信号进行分析、处理，计量模块的输出端与控制模块的模拟量输入端相连，控制模块的数字量输入端接有控制器面板，USB接口模块与控制模块连接；控制模块输出控制信号至电容器自动投切控制电路；电源模块的输出端接至控制模块的工作电源端。计量模块具有485接口、USB接口及电平控制接口，485接口通过物理接口网络接口与智能电容器通讯，USB接口读取低压无功补偿控制器内部存储整点数据。

本实用新型的工作过程如下：

如图2所示，UA、UB、UC作为电网电压采样信号，经过TV变压器之后把大电压信号转变小电压信号，输入给计量模块(本实施例采用RN8302B芯片RN8302B)之用；IA、IB、IC作为电网电流采样信号，经过TA电流互感器之后把0～5A电流信号转变成小电流信号，输入给计量芯片RN8302B之用；计量芯片RN8302B通过其内部的采样功能计算出交采数据：电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数、电压谐波总含有率、电流谐波总含有率、电压谐波分次，电流谐波分次。

同时把UA和UC电压信号作为整个控制器的电源信号输入端，经变压器降压后输出15V交流电压信号，分别经过稳压芯片输出+5V电压信号供给整个PCB板的控制系统用。该控制器同时具备2路RS485接口，其中一路作为与组网的智能电容组通讯和控制之用，另一路作为程序在线升级及维护，不用拆卸整个板子即可方便维护更新单片机软件。

如图6所示，在控制器面板上面有上、下、确认、返回按键，该按键可以工程参数设置：CT变比、目标功率因数、动作间隔、判断延时、过电压值、过电流值、过温度值、过电压谐波、过电流谐波。并根据按键设置的目标功率因素，投入相应容量的电容器以补偿电网无功。手动控制也可以通过操作面板上的按键投切电容器，电容器强投/强切：可手动对电容器进行投/切控制。能通过按键进行投切方式选择：自动无功投切/手动无功投切。

如图7所示，本实用新型还具有时钟模块(本实施例采用实时时钟芯片TX8025T)，主要是能提供显示当前日期时间，并对整点数据发生时刻做时间记录。

如图8所示，电源模块(本实施例采用AMS117芯片)做为把+5V电压信号转化为+3.3V为控制模块(本实施例采用单片机STM32F207VET6)提供工作电源。

如图3所示，闪存(本实施例采用Nor Flash芯片MX25L25735FMI-10G，非易失闪存)主要存储控制器的整点数据，单片机STM32F207VET6实时读取计量芯片RN8302B中的数据，并根据软件中设置的一些参数，通过数据总线存储在外部Nor Flash芯片MX25L25735FMI-10G中。

如图4所示，本实用新型中设有存储模块，采用M24512-WMN6EEPROM芯片，是512Kbit电可擦可编程只读存储器--一种掉电后数据不丢失的存储芯片，主要用来存储一些按键设置的参数：如过压值、CT比值、目标功率因数值等参数。

如图5所示，看门狗(采用SP706SEN芯片)，使单片机可以在无人状态下实现连续工作，其工作原理是:看门狗芯片和单片机的一个I/O引脚相连，该I/O引脚通过程序控制它定时地往看门狗的这个引脚上送入高电平(或低电平)，这一程序语句是分散地放在单片机其他控制语句中间的，一旦单片机由于干扰造成程序跑飞后而陷入某一程序段进入死循环状态时，写看门狗引脚的程序便不能被执行，这个时候，看门狗电路就会由于得不到单片机送来的信号，便在它和单片机复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号，使单片机发生复位。即程序从程序存储器的起始位置开始执行，这样便实现了单片机的自动复位。

如图9所示，显示模块为液晶显示器LM6063CCW，其与单片机STM32F207VET6作为整个控制器的对外显示部分，显示网内所有智能电容器的投切状态与补偿容量。显示网内所有智能电容器的开关故障状态与闭锁状态。显示每台智能电容器的类型(共补/分补)、温度、容量、投切状态、闭锁或故障信息。

如图10所示，USB接口模块可也通过单片机STM32F207VET6的控制把存储在外部Nor Flash芯片MX25L25735FMI-10G中的电压、电流、无功功率及功率因数读出供用户分析用。

本实用新型是补偿行业中使用最广泛的控制器，依据JB/T9663—2013标准而设计开发，具有无功补偿、数据采集、通讯、电网参数分析与保护等功能，通过对电网数据的分析与处理来控制智能电容器的自动投切，以提高功率因数，提高电力变压器的利用率，降低线损，改善电网质量，适用于交流50Hz、0.4kV低压配电系统的监测及无功补偿控制。

本实用新型通过RS485接口与智能电力电容器进行组网联机，也可与带RS485通讯的复合开关组网，最多可组网48台智能电容器或复合开关，简化了接线，便于用户简单快速安装产品；在外观与结构设计上，外形美观，使用便捷，安装方便，生产简化。控制器面板前有USB数据接口，可用U盘将数据导出，然后在电脑中进行数据分析。

具有在线升级功能，当单片机内部软件更新时，支持通过第2路RS485口通讯升级程序，不用在外壳后盖打开，不用取出电路板就可把程序进行更新。

与配套的智能电容器相链接之后，因为智能电容器内部含有电容器保护用的电流互感器，控制器根据读取的值并判读过流，防止电容器烧毁。