CN103033662B - 无功补偿量化记录器及其量化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的一种无功补偿量化记录器，其连接在接有电源、无功补偿设备和负载的三相电回路上，包括单片机和两个三相专用电能计量芯片ATT7022B，分别采集无功补偿前后线路上的电参数，通过单片机计算出无功补偿前后的节约电量值。本发明的有益效果是：结构简单，安装方便，能够方便及时地将无功补偿前后的节约电量进行量化，从而对无功补偿设备的性能评价有了更为直观和准确的依据，根据量化的节约电量方便换算出节煤量，由此算出补贴资金，省时省力，减少人为因素干扰，避免不必要的纠纷。
Description
技术领域
本发明涉及一种无功补偿量化记录器及其量化方法。
背景技术
目前，功率因数是考核用电设备用电效率的数据，功率因数低就说明用户的用电效率低，就会占用较多的电网容量，降低电网的营运效率。因此国家电网根据实际运行的统计数据，要求用户的功率因数必须达到规定值，达不到，就按比例收取功率因数调节费。达标好的，功率因数高于规定值就按比例发放奖励。也就是所说的力调电费。
为了提高功率因数，需要在供电线路上安装无功补偿设备。现在只是在负载端采用电能表检测功率因数，但对于使用该无功补偿设备前后节约的电能却不能够进行量化计算出来，无法准确得出一段时间内的节约电量值。
发明内容
为解决以上技术上的不足，本发明提供了一种无功补偿量化记录器及其量化方法。
本发明是通过以下措施实现的：
本发明的一种无功补偿量化记录器，其连接在接有电源、无功补偿设
备和负载的三相电回路上，包括单片机和两个三相专用电能计量芯片ATT7022B，其中一个三相专用电能计量芯片ATT7022B的信号输入引脚通过参数采集电路连接在电源与无功补偿设备之间的三相电回路上；另一个三相专用电能计量芯片ATT7022B的信号输入引脚通过参数采集电路连接在无功补偿设备与负载之间的三相电回路上；两个三相专用电能计量芯片ATT7022B与单片机信号连接，所述单片机连接有显示器、按键模块和通讯模块。
上述参数采集电路包括电压互感电路和电流互感电路，所述电压互感电路分为分别接在三相电上的三个支路，三个支路分别连接三相专用电能计量芯片ATT7022B的V2P/V2N、V4P/V4N、V6P/V6N引脚，每个支路包括电压互感器PT2011，所述电压互感器PT2011一次侧接三相电中的一相，电压互感器PT2011二次侧连接正模拟输入支路和负模拟输入支路，正模拟输入支路和负模拟输入支路之间连接电阻R1，正模拟输入支路串联R2后接V2P、V4P或V6P引脚，负模拟输入支路串联R3后接V2N、V4N或V6N引脚，正模拟输入支路和负模拟输入支路均与接有电容C1和电阻R4，电容C1接地，电阻R4接三相专用电能计量芯片ATT7022B的Refout引脚，所述电阻R1、R2、R3、R4的阻值分别为220KΩ、1.2KΩ、10KΩ，电容C1为0.01μF。
上述电流互感电路分为分别接在三相电上的三个支路，三个支路分别连接三相专用电能计量芯片ATT7022B的V1P/V1N、V3P/V3N、V5P/V5N引脚，每个支路包括电流互感器，所述电流互感器一次侧接三相电中的一相，电流互感器的二次侧连接正模拟输入支路和负模拟输入支路，正模拟输入支路和负模拟输入支路之间连接电阻R5，正模拟输入支路串联R6后接V1P、V3P或V5P引脚，负模拟输入支路串联R7后接V1N、V3N或V5N引脚，正模拟输入支路和负模拟输入支路均与接有电容C2和电阻R8，电容C2接地，电阻R7接三相专用电能计量芯片ATT7022B的Refout引脚，所述电阻R5、R6、R7的阻值分别为39Ω、1.2KΩ、1.2KΩ、10KΩ，电容C2为0.01μF。
本发明的无功补偿量化记录器的量化方法，包括以下步骤：
a. 一个三相专用电能计量芯片ATT7022B采集无功补偿前线路上的电参数并计算出有功功率、无功功率、视在功率、电压有效值、电流有效值和功率因数；
b. 另一个三相专用电能计量芯片ATT7022B采集无功补偿后线路上的电参数并计算出有功功率、无功功率、视在功率、电压有效值、电流有效值和功率因数；
c. 单片机接收两个三相专用电能计量芯片ATT7022B计算出的参数和通过键盘模块输入的时间段参数，分别计算出该时间段内无功补偿前后所用电量，并查找出无功补偿前后的功率因数值所对应的每度电收费标准，进而分别计算出无功补偿前后所需缴纳的电费值，然后计算出无功补偿前后的电费差值，在显示器上显示出来。
本发明的有益效果是：
结构简单，安装方便，能够方便及时地将无功补偿前后的节约电量进行量化，从而对无功补偿设备的性能评价有了更为直观和准确的依据，根据量化的节约电量方便换算出节煤量，由此算出补贴资金，省时省力，减少人为因素干扰，避免不必要的纠纷。
附图说明
图1 为本发明的结构框图。
图2为本发明的参数采集电路的原理图。
具体实施方式
如图1、2所示，本发明的一种无功补偿量化记录器，其连接在接有电源、无功补偿设备和负载的三相电回路上，包括单片机和两个三相专用电能计量芯片ATT7022B，其中一个三相专用电能计量芯片ATT7022B的信号输入引脚通过参数采集电路连接在电源与无功补偿设备之间的三相电回路上；另一个三相专用电能计量芯片ATT7022B的信号输入引脚通过参数采集电路连接在无功补偿设备与负载之间的三相电回路上；两个三相专用电能计量芯片ATT7022B与单片机信号连接，单片机连接有显示器、按键模块和通讯模块。
参数采集电路包括电压互感电路和电流互感电路，所述电压互感电路分为分别接在三相电上的三个支路，三个支路分别连接三相专用电能计量芯片ATT7022B的V2P/V2N、V4P/V4N、V6P/V6N引脚，每个支路包括电压互感器PT2011，所述电压互感器PT2011一次侧接三相电中的一相，电压互感器PT2011二次侧连接正模拟输入支路和负模拟输入支路，正模拟输入支路和负模拟输入支路之间连接电阻R1，正模拟输入支路串联R2后接V2P、V4P或V6P引脚，负模拟输入支路串联R3后接V2N、V4N或V6N引脚，正模拟输入支路和负模拟输入支路均与接有电容C1和电阻R4，电容C1接地，电阻R4接三相专用电能计量芯片ATT7022B的Refout引脚，所述电阻R1、R2、R3、R4的阻值分别为220KΩ、1.2KΩ、10KΩ，电容C1为0.01μF。
电流互感电路分为分别接在三相电上的三个支路，三个支路分别连接三相专用电能计量芯片ATT7022B的V1P/V1N、V3P/V3N、V5P/V5N引脚，每个支路包括电流互感器，所述电流互感器一次侧接三相电中的一相，电流互感器的二次侧连接正模拟输入支路和负模拟输入支路，正模拟输入支路和负模拟输入支路之间连接电阻R5，正模拟输入支路串联R6后接V1P、V3P或V5P引脚，负模拟输入支路串联R7后接V1N、V3N或V5N引脚，正模拟输入支路和负模拟输入支路均与接有电容C2和电阻R8，电容C2接地，电阻R7接三相专用电能计量芯片ATT7022B的Refout引脚，所述电阻R5、R6、R7的阻值分别为39Ω、1.2KΩ、1.2KΩ、10KΩ，电容C2为0.01μF。
由于无功补偿前后的电压几乎不变，所以为了简化结构，降低成本，在无功补偿后的三相专用电能计量芯片ATT7022B电压信号输入引脚连接无功补偿前的三相专用电能计量芯片ATT7022B电压信号输入引脚，省去一个电压互感电路。
本发明的无功补偿量化记录器的量化方法，包括以下步骤：
a. 一个三相专用电能计量芯片ATT7022B采集无功补偿前线路上的电参数并计算出有功功率、无功功率、视在功率、电压有效值、电流有效值和功率因数；
b. 另一个三相专用电能计量芯片ATT7022B采集无功补偿后线路上的电参数并计算出有功功率、无功功率、视在功率、电压有效值、电流有效值和功率因数；
c. 单片机接收两个三相专用电能计量芯片ATT7022B计算出的参数和通过键盘模块输入的时间段参数，分别计算出该时间段内无功补偿前后所用电量，并查找出无功补偿前后的功率因数值所对应的每度电收费标准，进而分别计算出无功补偿前后所需缴纳的电费值，然后计算出无功补偿前后的电费差值，在显示器上显示出来。
以下举例说明：
在某一时段内两个三相专用电能计量芯片ATT7022B计量的无功补偿前后的电量分别为Wp 、Wq，功率因数为cosφ、cosφo。
单片机按照电费收费标准，也就是力调电费计算：无功补偿前，则该负载应付电费为：
￥=Wp*A*B
无功补偿后，则该负载应付电费为：
￥o= Wp*A*Bo
式中：A代表每度电电费，B代表功率因数为 cosφ时对应的力调电费系数，Bo代表功率因数为 cosφo时对应的力调电费系数。
由此，安装无功补偿装置前后的节电值为：
电费节约值：￥n=￥-￥o=Wp*A*(B-Bo)。
也可以计算出电费节约率ηn=（￥-￥o ）/￥=Wp*A*(B-Bo)/ Wp*A*B=(B-Bo)/B
设定时间可长可短，然后对这一时段中的每一时段电费节约率进行累计和平均化处理，得到这一时段的电费节约率η，将其乘以这一时段的电费值就得到这一时段的电费节约值。有了节约电量就可换算到节煤量（可以大概按 1吨标煤=3MWh电），由此算出补贴资金（国家补助每吨煤补助240元（国家）+60（省里））。
选取宏晶系列单片机STC12C5A32AD，此单片机在智能模块及控制器上均已使用，资料齐全，性能稳定，有助于提高开发周期。若后期开发数据处理较多，要求更高的情况下，考虑使用ARM9系列单片机，ARM9系列单片机近几年价格下降幅度较大，功能优于51单片机，价格差距不大的情况下，优选ARM系列单片机。
ATT7022B适用于三相三线和三相四线应用。能够测量各相以及合相的有功功率、无功功率、视在功率、有功能量以及无功能量，同时还能测量各相电流、电压有效值、功率因数、相角、频率等参数，足以满足新产品开发性能的要求。
选用128*64图形点阵液晶显示模块，其可显示汉字及图形，内置8192个中文汉字，128个字符及64*256点阵显示RAM，具有光标显示、画面移位、睡眠模式等。
由于新产品需要设置的参数较少，按键较少，因此不需要专用芯片来处理按键操作，四至六个按键足够满足要求。
以上所述仅是本专利的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利的保护范围。
Claims (3)
1.一种无功补偿量化记录器，其特征在于：其连接在接有电源、无功补偿设备和负载的三相电回路上，包括单片机和两个三相专用电能计量芯片 ATT7022B，其中一个三相专用电能计量芯片 ATT7022B 的信号输入引脚通过参数采集电路连接在电源与无功补偿设备之间的三相电回路上；另一个三相专用电能计量芯片 ATT7022B 的信号输入引脚通过参数采集电路连接在无功补偿设备与负载之间的三相电回路上；两个三相专用电能计量芯片ATT7022B与单片机信号连接，所述单片机连接有显示器、按键模块和通讯模块；所述参数采集电路包括电压互感电路和电流互感电路，所述电压互感电路分为分别接在三相电上的三个支路，三个支路分别连接三相专用电能计量芯片ATT7022B的V2P/V2N、V4P/V4N、V6P/V6N引脚，每个支路包括电压互感器PT2011，所述电压互感器PT2011一次侧接三相电中的一相，电压互感器PT2011二次侧连接正模拟输入支路和负模拟输入支路，正模拟输入支路和负模拟输入支路之间连接电阻R1，正模拟输入支路串联R2后接V2P、V4P或V6P引脚，负模拟输入支路串联R3 后接 V2N、V4N 或 V6N 引脚，正模拟输入支路和负模拟输入支路均与接有电容 C1 和电阻R4，电容C1接地，电阻R4接三相专用电能计量芯片ATT7022B的Refout引脚，所述电阻R1、R2、R3、R4 的阻值分别为 220Ω、1.2KΩ、1.2KΩ、10KΩ，电容C1为0.01μF。
2.根据权利要求 1 所述的无功补偿量化记录器，其特征在于：所述电流互感电路分为分别接在三相电上的三个支路，三个支路分别连接三相专用电能计量芯片 ATT7022B 的 V1P/V1N、V3P/V3N、V5P/V5N引脚，每个支路包括电流互感器，所述电流互感器一次侧接三相电中的一相，电流互感器的二次侧连接正模拟输入支路和负模拟输入支路，正模拟输入支路和负模拟输入支路之间连接电阻R5，正模拟输入支路串联R6后接V1P、V3P或V5P引脚，负模拟输入支路串联R7后接V1N、V3N或V5N引脚，正模拟输入支路和负模拟输入支路均与接有电容C2和电阻R8，电容C2接地，电阻R7接三相专用电能计量芯片ATT7022的Refout引
脚，所述电阻R5、R6、R7、R8的阻值分别为39Ω、1.2KΩ、1.2KΩ、10KΩ，电容C2为0.01μF。
3.一种如权利要求 1 所述的无功补偿量化记录器的量化方法，其特征在于，包括以下
步骤：
a. 一个三相专用电能计量芯片 ATT7022B 采集无功补偿前线路上的电参数并计算出有功功率、无功功率、视在功率、电压有效值、电流有效值和功率因数 ；
b. 另一个三相专用电能计量芯片 ATT7022B 采集无功补偿后线路上的电参数并计算出有功功率、无功功率、视在功率、电压有效值、电流有效值和功率因数；
c. 单片机接收两个三相专用电能计量芯片 ATT7022B 计算出的参数和通过键盘模块输入的时间段参数，分别计算出该时间段内无功补偿前后所用电量，并查找出无功补偿前后的功率因数值所对应的每度电收费标准，进而分别计算出无功补偿前后所需缴纳的电费值，然后计算出无功补偿前后的电费差值，在显示器上显示出来；按照电费收费标准，也就是力调电费计算：无功补偿前，则该负载应付电费为：
￥=Wp*A*B
无功补偿后，则该负载应付电费为：
￥o= Wp*A*Bo
式中：A 代表每度电电费，B代表功率因数为 cosφ时对应的力调电费系数，Bo代表功率因数为 cosφo 时对应的力调电费系数；安装无功补偿装置前后的节电值为：电费节约值：￥n=￥-￥o=Wp*A*(B-Bo)。
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