CN107069760A - 一种远传式无功补偿控制系统 - Google Patents
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Abstract
一种远传式无功补偿控制系统，其中包括：交流采集电路，用于采集交流电的相电压和相电流；微控制器，将采集的数据进行分析处理以及控制无功补偿装置工作；无功补偿装置，实现具体电能无功补偿工作；电平匹配电路，将微处理器和远程无线通信电路连接；远程无线通信电路，将微处理器分析处理的数据以及无功补偿装置的工作状态上传至后台服务器；后台服务器，根据上传的电能质量数据以及无功补偿装置的工作状态进行分析、判断来确定现场参数配置的合理性及设备数量和补偿容量。本发明将无线通信技术与硬件设备结合，应用到无功补偿控制器中，再依靠后台服务器把用户的用电环境、无功补偿装置的工作状态实时展现给用户和电力部门。
Description
技术领域
本发明属于电能电力技术领域，具体涉及一种远传式无功补偿控制系统。
背景技术
电网中的电力负荷如电动机、变压器等，大部分属于感性负荷，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，这就是无功补偿。
把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率补偿。
但是目前市场上多为本地型低压无功补偿，通过交流采集电路，直接计算出电压、电流、功率因素、2~13次谐波等数据，通过总线通信电路与补偿装置连接，从而控制低压无功补偿装置的投切。这样传统的无功补偿控制系统是无法实时获取到用电现场的数据，无法实时获取到现场控制器及补偿装置的运行状态，用户无法知道现场设备是由于什么原因造成的工作异常现象，给电能损耗带来非常大的影响。
申请号为CN201220737743.3的专利公开了一种静止同步无功补偿装置，包括真空接触器或断路器、充电电阻、连接电抗器、电力半导体开关和直流储能电容，所述电力半导体开关和所述直流储能电容并联，所述真空接触器或断路器和所述充电电阻并联，以上这些器件和所述电力半导体开关串联后接到母线上，所述静止同步无功补偿装置的电流检测环节使用霍尔传感器。所述直流储能电容采用无极性安全模式电容。所述静止同步无功补偿装置还包括控制系统，所述控制系统采用实时多任务操作系统。所述控制系统支持RS485，以太网等硬件接口方式，集成多种通讯规约。但是该无功补偿装置使得制造商无法实时帮助用户进行现场数据分析整理以及提前对现场环境进行预警，提示用户进行升级改造，只有等到现场设备损坏时才能去现场进行数据分析以及整治。
发明内容
本发明的目的是提供一种远传式无功补偿控制系统，以解决无法实时获取用电现场的数据和现场无功补偿装置的工作状态。
为解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：一种远传式无功补偿控制系统，包括：交流采集电路，微控制器，无功补偿装置，电平匹配电路，远程无线通信电路和后台服务器，
交流采集电路，用于采集交流电的相电压和相电流；
微控制器，将采集的数据进行分析处理以及控制无功补偿装置工作；
无功补偿装置，实现具体电能无功补偿工作；
电平匹配电路，将微处理器和远程无线通信电路连接；
远程无线通信电路，将微处理器分析处理的数据以及无功补偿装置的工作状态上传至后台服务器；
后台服务器，根据上传的电能质量数据以及无功补偿装置的工作状态进行分析、判断来确定现场参数配置的合理性及设备数量和补偿容量。
优选地，所述交流采集电路包括电压取样电路和电流取样电路，所述电压取样电路和电流取样电路分别采用电压互感器和电流互感器。
优选地，所述交流采集电路中还包括抗混叠滤波电路，所述抗混叠滤波电路分别设置在所述电压互感器和电流互感器的次级端。
优选地，所述交流采集电路还包括电能计量芯片，所述电能计量芯片分别与所述电压互感器和电流互感器电连接，所述电能计量芯片内部包括A/D转换器和SPI串行接口。
优选地，所述SPI串行接口采用从属方式工作。
优选地，所述电平匹配电路包含的电子元器件有三极管、电阻和电容，所述三极管的基极是通过电阻与电压匹配电路的供电端电连接的，所述三极管的集电极电连接所述微控制器的输入端，所述三极管的发射极电连接所述无线通信电路。
优选地，该无功补偿控制系统还包括人机交互电路和数据存储电路，且所述人机交互电路与所述微控制器电连接，所述数据存储电路与所述微控制器电连接。
优选地，所述无功补偿控制系统还包含通信总线单元，所述通信总线单元包括SPI、RS485和UART，所述交流采集电路通过SPI与微控制器连接，所述RS485与所述无功补偿装置连接，所述UART与远程无线通信电路连接。
本发明的有益效果是：本发明将无线通信技术和硬件设备结合应用到无功补偿技术中，再依靠强大的后台服务器把用户的用电环境、无功补偿装置的工作状态、无功补偿装置的使用时间等实时展现给用户和电力部门，通过后台服务器的统计数据与曲线数据分析，来帮助用户对用电环境的分析，用户和电力部门可以根据后台服务器分析出现场采集的无功缺失的实际情况，来确定无功补偿装置中电容器的容量、数量、补偿方式如何配置，确定已在工作的无功补偿装置及其它设备是否需要增加、更换，大大方便了用户和电力部门对电力设备的电能质量监控和了解。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是本发明提供的一种远传式无功补偿控制系统的结构示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，进一步阐述本发明，应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。
如图1所示，一种远传式无功补偿控制系统，包括：交流采集电路11，电能计量芯片12，微控制器13，无功补偿装置15，电平匹配电路14，远程无线通信电路16和后台服务器17，其中，为了保持电路系统的稳定性，电平匹配电路14将微控制器13与远程无线通信电路16电连接。
其中，交流采集电路11是用于采集交流电的相电压和相电流；微控制器13将采集的数据进行分析处理以及控制无功补偿装置工作；无功补偿装置15实现具体电能无功补偿工作；电平匹配电路14将微处理器13和远程无线通信电路16连接；远程无线通信电路16将微处理器13分析处理的数据以及无功补偿装置15的工作状态上传至后台服务器；后台服务器17根据上传的电能质量数据以及无功补偿装置的工作状态进行分析、判断来确定现场参数配置的合理性及设备数量和补偿容量。
作为本发明的优选实施例，所述交流采集电路11包括电压取样电路和电流取样电路，所述电压取样电路和电流取样电路分别采用电压互感器和电流互感器，所述电压互感器选用电压电流型互感器，所述电流互感器选用电流电流型互感器。
所述交流采集电路11中还包括抗混叠滤波电路，所述抗混叠滤波电路分别设置在所述电压互感器和电流互感器的次级端。
所述交流采集电路11还包括电能计量芯片12，所述电能计量芯片12分别与所述电压互感器和电流互感器电连接，所述电能计量芯片12内部包括A/D转换器和SPI串行接口，电能计量芯片12可以将采集用电负载系统的电压、电流、有功功率、无功功率以及功率因素等各模拟信号转化成可以读取的数字信号，A/D转换器转换精度高，保证数据处理结果的准确性。
为了具体实现交流电的采集，电能计量芯片12选用ATT7022集成芯片，内部集成了7路19位A/D转换器，这样电能计量芯片12就可以将采集用电负载系统的电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数的各模拟信号数据转化为相应的便于读取的数字信号，而且电流通道有效值在0.1mV至500mV 的范围内线性误差小于0.1%；电压通道有效值在0.2mV至500mV的范围内线性误差小于0.1%，所以A/D转换器转换精度较高，保证数据处理结果的准确性。ATT7022内部还集成了一个SPI串行通信接口，其工作方式为本领域公知，这里不再详述。
所述电平匹配电路14包含的电子元器件有三极管、电阻和电容，图中为示出具体的电路图，所述三极管的基极是通过电阻与电压匹配电路14的供电端电连接的，所述三极管的集电极电连接所述微控制器的输入端，所述三极管的发射极电连接所述远程无线通信电路16，一般情况下远程通信电路的接口电平与微控制器的接口电平是不一致的，这样容易导致整个电路系统不稳定，所以在本实施例中采用电平匹配电路14以保证硬件电路的稳定性。
在本实施例中该无功补偿控制系统还包括人机交互电路18和数据存储电路19，且所述人机交互电路18与所述微控制器13电连接，所述数据存储电路18与所述微控制器13电连接。
所述无功补偿控制系统还包含通信总线单元，所述通信总线单元包括SPI、RS485和UART，所述交流采集电路通过SPI与微控制器连接，所述RS485与所述无功补偿装置连接，所述UART与远程无线通信电路连接。在这里SPI采用的是串行接口采用从属方式工作。
所述无功补偿控制系统的工作方式为：带有电能计量芯片12的交流采集电路11采样用电现场的相电压和相电流，微控制器13将采集的数据分析处理，进行无功补偿控制，无功补偿控制器控制无功补偿装置15做投切，然后，远程无线通信电路16将微控制器13分析处理的数据（电压、电流、有功功率、无功功率、功率因素、2~29次谐波数据）以及无功补偿装置15的工作状态进行分析、判断来确定现场参数配置的合理性及设备数量、补偿容量的合理性。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种远传式无功补偿控制系统，其特征在于，包括：交流采集电路，微控制器，无功补偿装置，电平匹配电路，远程无线通信电路和后台服务器，
交流采集电路，用于采集交流电的相电压和相电流；
微控制器，将采集的数据进行分析处理以及控制无功补偿装置工作；
无功补偿装置，实现具体电能无功补偿工作；
电平匹配电路，将微处理器和远程无线通信电路连接；
远程无线通信电路，将微处理器分析处理的数据以及无功补偿装置的工作状态上传至后台服务器；
后台服务器，根据上传的电能质量数据以及无功补偿装置的工作状态进行分析、判断来确定现场参数配置的合理性及设备数量和补偿容量。
2.根据权利要求1所述的一种远传式无功补偿控制系统，其特征在于，所述交流采集电路包括电压取样电路和电流取样电路，所述电压取样电路和电流取样电路分别采用电压互感器和电流互感器。
3.根据权利要求1所述的一种远传式无功补偿控制系统，其特征在于，所述交流采集电路中还包括抗混叠滤波电路，所述抗混叠滤波电路分别设置在所述电压互感器和电流互感器的次级端。
4.根据权利要求2所述的一种远传式无功补偿控制系统，其特征在于，所述交流采集电路还包括电能计量芯片，所述电能计量芯片分别与所述电压互感器和电流互感器电连接，所述电能计量芯片内部包括A/D转换器和SPI串行接口。
5.根据权利要求4所述的一种远传式无功补偿控制系统，其特征在于，所述SPI串行接口采用从属方式工作。
6.根据权利要求1所述的一种远传式无功补偿控制系统，其特征在于，所述电平匹配电路包含的电子元器件有三极管、电阻和电容，所述三极管的基极是通过电阻与电压匹配电路的供电端电连接的，所述三极管的集电极电连接所述微控制器的输入端，所述三极管的发射极电连接所述无线通信电路。
7.根据权利要求1所述的一种远传式无功补偿控制系统，其特征在于，该无功补偿控制系统还包括人机交互电路和数据存储电路，且所述人机交互电路与所述微控制器电连接，所述数据存储电路与所述微控制器电连接。
8.根据权利要求1所述的一种远传式无功补偿控制系统，其特征在于，所述无功补偿控制系统还包含通信总线单元，所述通信总线单元包括SPI、RS485和UART，所述交流采集电路通过SPI与微控制器连接，所述RS485与所述无功补偿装置连接，所述UART与远程无线通信电路连接。
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