专利名称：照明灯具功率因数补偿电容故障监测方法
技术领域：
本发明涉及一种照明灯具补偿电容故障的监测方法，尤其是对公共照明
系统的照明灯具进行功率因数补偿电容故障的自动检测方法，具体地说是照 明灯具功率因数补偿电容故障监测方法。
背景技术：
随着全球不可再生资源减少，节约资源、节约能源已引起全社会高度关 注，节能减排显的越来越重要。特别是公共照明灯具，通常都采用电感镇流 器式高压钠灯类灯源，由于其感性负载所产生的无功功率，不采取无功补偿 措施，使得功率因数降低，导致公共照明传输线缆载荷加重、压降增加，造 成电力传输线路电能的无谓损失，不仅提高线缆投资成本而且影响线路末段
电压，可能使得末段照明灯具无法启动。因此，CJJ45-91《城市道路照明设 计标准》明确规定要求使用电容补偿使得功率因数必须达到0.85以上，以 避免这些问题的发生；其二，采取功率因数补偿电容后，由于公共照明管理 部门没有技术手段监测功率因数补偿电容的好坏状况，在实际应用中电容损 坏往往不得而知。所以，现有的公共照明不能及时发现电容的故障，故障电 容得不到及时更换， 一旦电容故障照明灯具就一直处于低功率因数状态下工 作，导致供电线路电流增大，线路电能损耗增加，线路压降增加，造成电能 的大量浪费，降低线路使用寿命，增加路灯管理的营运成本。线路压降的增 加还会使末段照明灯具的电压太低不能正常启动。
发明内容
本发明的目的是针对照明灯具补偿电容故障的监测方法缺失，导致不能
3及时发现和更换照明灯具的故障电容，从而造成电能大量浪费的问题，提出了一种可对照明灯具补偿电容的故障进行低成本监测及故障报警的照明灯具功率因数补偿电容故障监测方法。本发明的技术方案是
一种照明灯具功率因数补偿电容故障监测方法，其特征是它包括以下步
骤
(a) .首先根据不同的被测照明灯具设置照明灯具的无功功率上、下限门值
和有功功率下限门值；
(b) .在照明灯具通电后测出照明灯具的有功功率和无功功率；
(C).比较测出的照明灯具无功功率和设置的照明灯具无功功率上、下限门值，如果测出的照明灯具无功功率大于设定的照明灯具无功功率上限门值或测出的照明灯具有功功率小于设定的有功功率下限门值且无功功率小于设定的照明灯具无功功率下限门值，判定照明灯具补偿电容发生故障，否则重复步骤b-C。
本发明的照明灯具功率因数补偿电容故障监测在通电一段时间后进行，
所述的一段时间为通电后的1-10分钟。
本发明的有功功率和无功功率通过电力测量芯片和CPU内的嵌入式软件计算得到。
本发明的照明灯具补偿电容判定为故障后，由报警电路报警。
本发明的有益效果
1、 本发明判断照明灯具的补偿电容故障是通过监测照明灯具的有功功率和无功功率，即监测到无功功率大于设定的无功功率上限门值，或监测到有功功率小于设定的有功功率门限下值且无功功率小于设定的无功功率下限门值，则综合判断确认补偿电容故障并输出信号报警，本发明的功率因数补偿电容故障监测与报警，便于及时发现和更换故障电容，降低线路电能损耗。
2、 本发明采用电力载波技术，进行窄带双频的低压电力线双载波通讯，信号可以直接耦合在AC220V电力线上传输，无需铺设专用电缆，降低了生产成本。 .
图l是本发明的结构示意图。
图2是本发明实施例的结构示意图。图3是本发明实施例的电原理图。
具体实施例方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。
一种照明灯具功率因数补偿电容故障监测方法，它包括以下步骤
(a) .首先根据不同的被测照明灯具设置照明灯具的无功功率的上、下限门值和有功功率下限门值，存放于CPU的电可擦可编程只读存储器EEPR0M里；
(b) .在照明灯具通电后测出照明灯具的有功功率和无功功率；
(c) .比较测出的照明灯具无功功率和设置的照明灯具无功功率上、下限门
值，如果测出的照明灯具无功功率大于设定的照明灯具无功功率上限门值或测出的照明灯具有功功率小于设定的有功功率门限下值且无功功率小于设定的照明灯具无功功率下限门值，判定照明灯具补偿电容发生故障。本发明的照明灯具功率因数补偿电容故障监测在通电一段时间后进行，
所述的一段时间为通电后的1-10分钟。主要是考虑到高压钠灯冷启动时间较
长，有功功率和无功功率需要一定时间后才能正常稳定，避免误报警现象。
本发明的有功功率和无功功率通过电力测量芯片和CPU内的嵌入式软件程序计算得到。
本发明的照明灯具补偿电容判定为故障后，由报警电路报警。
本发明的照明灯具功率因数补偿电容故障监测装置，如图1所示它包
括电压取样电路、电流取样电路、计算单元、CPU和报警电路，照明灯具由市电AC220V供电，照明灯具功率因数补偿电容故障监测装置的电压取样电路
并接在照明灯具的供电电源上、电流取样电路串接在照明灯具供电电源的相
5线上，电压取样电路和电流取样电路游取样信号输出端接计算单元的信号输入端，计算单元的输出接CPU的信号输入端，CPU的报警信号输出端接报警
电路的信号输入端。具体实施时
本发明的照明灯具功率因数补偿电容故障监测方法，它包括以下步骤
(a) .首先根据不同的被测照明灯具通过通信口给照明灯具功率因数补偿电容故障监测装置设置照明灯具无功功率的上、下限门值和有功功率下限门值，
存放于CPU的EEPROM里；
(b) .每次开灯后一段时间，照明灯具功率基本稳定后，通过电压取样电路和电流取样电路，同时分别得到照明灯具的电压取样信号和电流取样信号并
送至计算单元，如图l所示；
(c) .通过计算单元算出照明灯具的有功功率P和无功功率Q送至CPU的比较单元；
(d) .在CPU的比较单元中比较被测照明灯具的有功功率P、无功功率Q、设置的照明灯具无功功率上、下限门值和有功功率下限门值，当无功功率Q大于设定的无功功率上限门值或有功功率P小于设定的有功功率下限门值且无功功率Q小于设定的无功功率下限门值时，判定照明灯具补偿电容发生故障，CPU产生报警信号送至报警电路报警。
如图2所示本发明的照明灯具功率因数补偿电容故障监测装置，它包括电压取样电路、电流取样电路、电力测量芯片IC1 (型号可为ADE7753)、CPU (型号可为PL3120)和报警电路(采用电力载波技术通过电力线传输报警信号)。电压取样电路的取样信号输入端作为照明灯具功率因数补偿电容故障监测装置的电压取样信号输入接市电电源端的火线L、零线N，电流取样电
路的取样信号输入端作为照明灯具功率因数补偿电容故障监测装置的电流取样信号输入； 一端接火线L，另一端接被测照明灯具(含功率因数补偿电容)的火线输入端，电压和电流取样电路的取样信号输出端分别接电力测量芯片IC1的电压、电流测量信号输入端，电力测量芯片IC1的SPI通信接口与CPU的SPI通信接口相连，CPU的报警信号输出端与报警电路的信号输入端相连。
如图3所示，本发明的电压取样电路包括电阻R16-R19、 R20、 R21和滤波电容C15、 C16。电流取样电路包括电感L3、 L4、 L5、取样电阻MR、电阻R14、 R15和滤波电容C13、 C14，电流取样电路的取样信号输入端从电感L5的一端引入，电感L5的另一端接电阻MR的一端，电阻MR的另一端作为电流取样电路的另一个取样信号输入端，电阻MR的两端分别通过电感L3、电阻R15和电感L4、电阻R14接电力测量芯片IC1的电流测量信号输入端，电阻R14与电力测量芯片IC1的连接点通过电容C13接地，电阻R15与电力测量芯片IC1的连接点通过电容C14接地，电压取样电路的取样信号输入端从分压电路的输入端即电阻R16的一端输入，分压电路的输出端即电阻R19的一端接电力测量芯片IC1的电压测量信号输入端，电阻R19与电力测量芯片IC1的连接点通过并联电容C16、电阻R21接地，电压取样电路的另一个取样信号输入端即电力测量芯片IC1的另一个电压信号输入端通过并联电容C15、电阻R20接地，电力测量芯片IC1的SPI通信接口与CPU的SPI通信接口连接。
本发明的报警电路采用电力载波技术将报警信号耦合到电力线上进行报警信号传输。
本发明未涉及部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。
权利要求
1、一种照明灯具功率因数补偿电容故障监测方法，其特征是它包括以下步骤(a). 首先根据不同的被测照明灯具设置照明灯具的无功功率上、下限门值和有功功率下限门值；(b). 在照明灯具通电后测出照明灯具的有功功率和无功功率；(c). 比较测出的照明灯具无功功率和设置的照明灯具无功功率上、下限门值，如果测出的照明灯具无功功率大于设定的照明灯具无功功率上限门值或测出的照明灯具有功功率小于设定的有功功率下限门值且无功功率小于设定的照明灯具无功功率下限门值，判定照明灯具补偿电容发生故障，否则重复步骤b-c。
2、 根据权利要求1所述的照明灯具功率因数补偿电容故障监测方法，其特征 是照明灯具功率因数补偿电容故障监测在通电一段时间后进行，所述的一段 时间为通电后的1-10分钟。
3、 根据权利要求1所述的照明灯具功率因数补偿电容故障监测方法，其特征 是所述的有功功率和无功功率通过电力测量芯片和CPU内的嵌入式软件计算 得到。
4、 根据权利要求1所述的照明灯具功率因数补偿电容故障监测方法，其特征 是所述的照明灯具补偿电容判定为故障后，由报警电路报警。
全文摘要
本发明的照明灯具功率因数补偿电容故障监测方法，实时检测照明灯具的有功功率和无功功率，当监测到无功功率大于设定的无功功率上限门值，或监测到有功功率小于设定的有功功率门限下值且无功功率小于设定的无功功率下限门值，则判定补偿电容故障并输出信号报警，本发明具有及时发现电容故障、提高功率因数、降低线损和节约电能的优点。
文档编号H05B41/36GK101466193SQ200910028200
公开日2009年6月24日 申请日期2009年1月16日 优先权日2009年1月16日
发明者吴宝财, 吴晓龙, 顾德林 申请人:江苏联宏自动化系统工程有限公司