CN107332348B - 一种相位检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及台区的电能质量检测技术领域，尤其涉及一种远程相位检测系统，包括多台变压器级联的变压器网、若干无功模块、检控模块、监控模块、数据后台以及负载；所述无功模块用于其对应变压器的补偿无功以及相位检测，所述检控模块设于负载端，用于电流、电压、相位检测及相位的显示，并发送控制命令给无功模块进行无功补偿，所述数据后台用于数据的存储，所述监测模块用于查看数据。本发明的有益效果是：根据检控模块检测的相位与无功模块检测相位的一致情况可以判断出检控模块检测的相位是否正确，通过对比变压器的相位和负载输入端的相位，确定每相相位的对应关系；实现台区的定位以及无功模块的控制；数据后台方便数据的存储和管理。

Description

一种相位检测系统

技术领域

本发明涉及台区的电能质量检测技术领域，尤其涉及一种适用于多个变压器组成的变压器网络系统的多功能远程相位检测系统。

背景技术

我国目前有的相位检测设备主要分有线相位检测仪、无线相位检测仪等，这些产品主要提示是否同相位，但是无法提示具体的相位；市面上还有台区识别仪，它的功能比较强大，能够根据主机、分机通过载波、电流等物理量来判断台区名称、相位等数据，但是其只能测试单个台区的相位，而且无法确定台区的变压器位置，同时其数据无法存储，为后续的数据管理增加了难度。

另一方面，在台区管理上也是存在很多的问题，目前我国每个电力局都需要管理多个台区，但是每个台区位置状态的数据无法实时的更新，导致管理上存在很大的弊端。

发明内容

本发明所需要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述问题，提供了一种多功能远程相位检测系统。

为解决上述问题，本发明的技术方案是：

一种相位检测系统，包括多台变压器级联的变压器网、若干无功模块、检控模块、监控模块、数据后台以及负载，每台变压器均并联有一个无功模块，所述检控模块分别连接变压器网、数据后台以及负载，所述数据后台连接无功模块和监测模块；所述无功模块用于其对应变压器的补偿无功以及相位检测，所述检控模块设于负载端，用于电流、电压、相位检测及相位的显示，并发送控制命令给无功模块进行无功补偿，所述数据后台用于数据的存储，所述监测模块用于查看数据。

优选的，所述无功模块包括电容柜以及设于电容柜内的无功补偿电容器、控制模块、复合开关，所述无功补偿电容器连接复合开关，所述复合开关控制无功补偿电容器是否接入，其受到控制模块控制。

优选的，所述控制模块包括第一通讯模块、第一GPS模块、第一采样模块、无功控制模块，第一通讯模块用于接收检控模块的命令来实现对无功补偿电容器接入与否的控制，同时发送当前无功补偿电容器状态、采样数据信息到数据后台，第一GPS模块用于定位并将位置信息上传到数据后台，第一采样模块用于采样数据信息并且回传到数据后台上，无功控制模块根据采样模块的采样数据信息控制无功补偿电容器进行无功补偿。

优选的，所述的检控模块包括第二通讯模块、第二GPS模块、第二采样模块以及处理模块，所述第二通讯模块用于检控模块与监测模块、无功模块、数据后台进行信息交互，第二GPS模块用于定位当前检测点的位置，第二采样模块用于采样当前电压电流情况，处理模块能够根据采样信息来确定当前的相位。

优选的，所述无功控制模块和检控模块均包括过零检测电路，所述过零检测电路包括分压电阻R1、R2、光耦U1、U2，所述分压电阻R1、R2分别串接在相电压输入端，分压电阻R1、R2的输出端分别连接光耦U1、U2。

本发明的有益效果是：根据检控模块检测的相位与无功模块检测相位的一致情况可以判断出检控模块检测的相位是否正确，通过对比变压器的相位和负载输入端的相位，确定每相相位的对应关系；在特殊情况下，检控模块对无功模块的无功补偿进行控制；无功模块和检控模块分别有第一GPS模块和第二GPS模块，实现台区的定位以及无功模块的控制；数据后台方便数据的存储和管理。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明的总框架结构图；

图2是本发明中无功模块的框架图；

图3是本发明无功模块中的控制模块的原理图；

图4是本发明中检控模块的原理图；

图5是本发明中简易变压器网络模型；

图6是本发明中过零检测电路原理图；

图7是本发明中采样模块电路原理图；

图8是本发明中GPS模块原理图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。

结合附图1，一种相位检测系统，包括多台变压器级联的变压器网、若干无功模块、检控模块、监控模块、数据后台以及负载。如图5所示，每台变压器均并联有一个无功模块，所述检控模块分别连接变压器网、数据后台以及负载，所述数据后台连接无功模块和监测模块；所述无功模块用于其对应变压器的补偿无功以及相位检测，所述检控模块设于负载端，用于电流、电压、相位检测及相位的显示，并发送控制命令给无功模块进行无功补偿，所述数据后台用于数据的存储，所述监测模块用于查看数据。

其中，如图2所示，所述无功模块包括电容柜以及设于电容柜内的无功补偿电容器、控制模块、复合开关，所述无功补偿电容器连接复合开关，所述复合开关控制无功补偿电容器是否接入，其受到控制模块控制。

其中，如图3所示，所述控制模块包括第一通讯模块、第一GPS模块、第一采样模块、无功控制模块，第一通讯模块用于接收检控模块的命令来实现对无功补偿电容器接入与否的控制，同时也是发送当前无功补偿电容器状态、采样数据信息到数据后台，第一GPS模块用于定位并将位置信息上传到数据后台，第一采样模块用于采样当前安装点的三相电压、三相电流、三相功率因数并且回传到数据后台上，便于对该点的分析。无功控制模块根据采样模块的采样数据信息控制无功补偿电容器进行无功补偿。一般变压器考虑到电能质量问题都会配置一个无功补偿电容柜，用于补偿变压器的无功，提高电能的利用率，这样就能够通过第一GPS模块定位变压器的位置与信息，从而确定测量点是位于哪个变压器之下的。

其中，如图4所示，所述的检控模块包括第二通讯模块、第二GPS模块、第二采样模块以及处理模块，所述第二通讯模块用于检控模块与监测模块、无功模块、数据后台进行信息交互，第二GPS模块用于定位当前检测点的位置，第二采样模块用于采样检测点的电压电流情况，处理模块能够根据采样信息来确定当前的相位。

上述的第一通讯模块和第二通讯模块是通过购置现成的4G模块，使用微控制器的串口通过AT命令来获取4G模块的数据以及发送命令。目前市面上的4G模块种类也是比较多，基本上大同小异相差不大，因此选用华为系列4G模块嵌入作为系统进行远程快速通讯之用。

如图8所示，上述的第一GPS模块和第二GPS模块采用相同的GPS模块，其中该模块包括GPS芯片组、GPS前端模块等，GPS芯片组通过串口连接到微控制器，然后微控制器通过控制GPS芯片来选择接受的频带，由此来定位该设备的位置。GPS芯片通过TXD1和RXD1与微控制器相连接，传输数据以及接受命令，通过RF来连接天线，确定当前芯片的位置。

如图7所示，上述的检测模块的核心包括采样模块，该采样模块为交流采样芯片及其附属电路。由于设备能够通过GPS确定测量点所在的台区，因此通过一般的交流采样芯片就能采样获取该线路上的电压、电流、功率因数等数据。因为无功模块进行了无功补偿，当电力电容接入电路时会在该线路上会产生涌流，同时会改变该线路上的功率因数，交采模块采样到这个变化后，将信息反馈给微控制器后便继续采样线路上的信息。

监测系统用于监测无功模块的位置和信息。监测模块主要有三个表现形式，一种是嵌入在检控模块中的形式，能够通过检控模块直接控制、检测、查看相关的设备和数据，同时能够在检测模块上反映相关的数据信息；一种是基于B/S架构的方式在手机终端上进行数据展示；最后一种是通过C/S架构的方式在PC端上进行数据展示。

如图6所示，无功控制模块和检测模块包括过零检测电路，所述过零检测电路包括分压电阻R1、R2、光耦U1、U2，所述分压电阻R1、R2分别串接在相电压输入端，分压电阻R1、R2的输出端分别连接光耦U1、U2。电压通过分压电阻R1和R2降低，然后通过光耦U1和U2来检测过零信号。当交流电压正半波进入时，光耦U1根据输入电压的大小慢慢导通，光耦U2截止，过零信号就被拉低；当交流电压负半波进入时，光耦U1截止，光耦U2根据输入电压慢慢导通，同样的过零信号被拉低；当交流电压接近零时，由于没有达到光耦导通条件，因此过零信号处于高电平。过零信号输入单片机，单片机通过比较三种过零信号的相位差来确定相序。第一，提示相序错误能够帮助安装无功模块的人员不要把相序接错；第二，电容器的接入需要进行过零投切，而这个电路能够识别电压的过零点；第三，该电路能够提示设备是否缺相，即在未投入的情况下判断过零信号的有无。

检控模块通过自带的第二通讯模块获取数据后台中各个无功模块的位置，然后通过第二GPS模块获取本身所在的位置，通过数据后台获取附近无功模块的位置以及检测点本身的位置确定检测点所在的台区，然后检控模块通第二通讯模块将控制命令发给检控点所在台区中的无功模块，无功模块中的控制设备接收到控制命令后，停止本身的无功调度，从而处理检控模块的控制命令。

无功模块检测变压器的相位，检控模块检测负载输入端的相位。检控模块通过比较两者的相序以及对应相位上的电流、功率因数等数据能够准确的判断出测量点的相位以及相应的数据信息。检测模块通过采样芯片采集到检测点三相电压、电流、功率因数、谐波等数据同时检测这些数据的变化，然后通过无线发送控制命令(该命令能够明确控制某相上的电容器进行补偿)给无功模块，使其进行动作；检测模块的控制处理中心通过采样芯片采集到数据进行分析，根据某相上的电压抬升(负载阻抗瞬时的变化不大，电压的抬升根据当前电流乘以当前阻抗计算)、电流有冲击(该冲击为电容器单元补偿时，所带来的电流涌流)，功率因数提高(根据补偿的电容器单元的容量能够得到)，电流谐波增加(电流谐波是根据电容器单元的工艺情况产生的)的情况判断出当前补偿的相位，根据检控模块检测的相位与无功模块检测相位的一致情况可以判断出检控模块检测的相位是否正确。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (2)

1.一种相位检测系统，其特征在于，包括多台变压器级联的变压器网、若干无功模块、检控模块、监控模块、数据后台以及负载，每台变压器均并联有一个无功模块，所述检控模块分别连接变压器网、数据后台以及负载，所述数据后台连接无功模块和监测模块；

所述无功模块用于其对应变压器的补偿无功以及其相位检测，无功模块包括电容柜以及设于电容柜内的无功补偿电容器、控制模块、复合开关，所述无功补偿电容器连接复合开关，所述复合开关控制无功补偿电容器是否接入，其受到控制模块控制；

所述控制模块包括第一通讯模块、第一GPS模块、第一采样模块、无功控制模块，第一通讯模块用于接收检控模块的命令来实现对无功补偿电容器接入与否的控制，同时发送当前无功补偿电容器状态、采样数据信息到数据后台，第一GPS模块用于定位并将位置信息上传到数据后台，第一采样模块用于采样数据信息并且回传到数据后台上，无功控制模块根据采样模块的采样数据信息控制无功补偿电容器进行无功补偿；

所述检控模块设于负载输入端，用于电流、电压、相位检测及相位的显示，并发送控制命令给无功模块进行无功补偿，根据检控模块检测的相位与无功模块检测相位的一致情况可以判断出检控模块检测的相位是否正确，检控模块包括第二通讯模块、第二GPS模块、第二采样模块以及处理模块，所述第二通讯模块用于检控模块与监测模块、无功模块、数据后台进行信息交互，第二GPS模块用于定位当前检测点的位置，第二采样模块用于采样当前电压电流情况，处理模块能够根据采样信息来确定当前的相位；

所述数据后台用于数据的存储，

所述监测模块用于查看数据。

2.根据权利要求1所述的相位检测系统，其特征在于，所述无功控制模块和检控模块均包括过零检测电路，所述过零检测电路包括分压电阻R1、R2、光耦U1、U2，所述分压电阻R1、R2分别串接在相电压输入端，分压电阻R1、R2的输出端分别连接光耦U1、U2。

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