CN107658888A - 一种基于智能量测终端的低压无功补偿装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于智能量测终端的低压无功补偿装置及方法，该装置包括：与智能量测终端相连的通信单元，用于读取智能量测终端的电压数据、电流数据和功率因数数据，并将电压数据、电流数据和功率因数数据传输至主控单元；与通信单元相连的主控单元，用于接收通信单元传输的电压数据、电流数据和功率因数数据并进行分析判断，控制自动投切开关和晶体闸流管对无功补偿支路进行投切控制，对线路进行无功补偿；与主控单元相连的所述自动投切开关和晶体闸流管；与自动投切开关和晶体闸流管相连的无功补偿支路；与主控单元相连的显示单元；与主控单元相连的按键单元；与主控单元相连的存储单元。该装置实现提高无功补偿精确性。

Description

一种基于智能量测终端的低压无功补偿装置及方法

技术领域

本发明涉及电网技术领域，特别是涉及一种基于智能量测终端的低压无功补偿装置及方法。

背景技术

目前，电网在正常情况下以工频信号运行，然而随着用户端大量感性负荷的使用，电网感性无功急剧减小，线路功率因数随之下降，从而引起线路电压损耗的增加。因此在电网正常运行时需进行无功补偿。目前低压无功补偿装置均采用自带的电压、电流互感器进行电压、电流及功率因数测量，并利用投切装置进行无功补偿支路的投切，从而达到无功补偿目的。

现今随着智能电网建设的日趋完善，高级量测体系(Advanced MeteringInfrastructure，AMI)正逐步形成，智能量测终端(智能电表、智能电力能效监测终端等)作为AMI的重要组成部分，已基本覆盖到千家万户。智能量测终端是一种具备双向多种费率计量功能、用户端控制功能、多种数据传输方式的双向数据通信功能、防窃电功能等智能化功能的装置。其不仅可精确测量线路电压、电流、功率因数等电气量，还具有RS485、电力载波及短距离无线通信功能。因此智能量测终端的普及使用为各种智能配电装置的研究打下了很好的基础。

现有无功补偿装置由于需要利用到电压及电流互感器，因此易造成补偿装置结构复杂、安装维护不便、经济性差等缺点。且补偿装置使用的电压及电流互感器精度较差无法实现精确的无功补偿。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于智能量测终端的低压无功补偿装置及方法，以实现提高无功补偿精确性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于智能量测终端的低压无功补偿装置，包括：

与智能量测终端相连的通信单元，用于读取智能量测终端的电压数据、电流数据和功率因数数据，并将电压数据、电流数据和功率因数数据传输至主控单元；

与所述通信单元相连的所述主控单元，用于接收通信单元传输的电压数据、电流数据和功率因数数据并进行分析判断，控制自动投切开关和晶体闸流管对无功补偿支路进行投切控制，对线路进行无功补偿；

与所述主控单元相连的所述自动投切开关和晶体闸流管；

与所述自动投切开关和晶体闸流管相连的所述无功补偿支路；

与所述主控单元相连的显示单元，用于显示电压数据、电流数据和功率因数数据，并显示自动投切开关和晶体闸流管的开关状态；

与所述主控单元相连的按键单元；

与所述主控单元相连的存储单元，用于存储电压数据、电流数据和功率因数数据，并存储无功补偿支路的投切记录。

优选的，所述通信单元包括RS485通信模块、电力载波通信模块和短距离无线通信模块。

优选的，所述主控单元为STM32F103ZET6微控制器，包括晶振电路、复位电路、BOOT电路及通信接口电路。

优选的，所述存储单元为AT24C256芯片。

优选的，RS485通信模块为MAX495芯片，电力载波通信模块为MI200E窄带电力线载波通讯芯片，短距离无线通信模块为WiFi模块、zigbee模块、蓝牙设备或者无线微功率发射接收器。

本发明还提供一种基于智能量测终端的低压无功补偿方法，用于所述装置，包括：

通信单元读取智能量测终端的电压数据、电流数据和功率因数数据，并将电压数据、电流数据和功率因数数据传输至主控单元；

主控单元接收通信单元传输的电压数据、电流数据和功率因数数据并进行分析判断，控制自动投切开关和晶体闸流管对无功补偿支路进行投切控制，对线路进行无功补偿；

显示单元显示电压数据、电流数据和功率因数数据，并显示自动投切开关和晶体闸流管的开关状态；

存储单元存储电压数据、电流数据和功率因数数据，并存储无功补偿支路的投切记录。

优选的，所述通信单元采用三种通信方式进行数据传输，所述三种通信方式包括RS485通信、电力载波通信和短距离无线通信。

优选的，所述通信单元读取智能量测终端的电压数据、电流数据和功率因数数据，并将电压数据、电流数据和功率因数数据传输至主控单元之前，还包括：

按键单元接收用户输入的需要连接的智能量测终端的电表号、账号及密码，启动通信单元连接智能量测终端，并将用户输入的数据保存在存储单元中；

按键单元接收用户输入的无功补偿的阀值以及允许的无功误差值，将所述阈值和无功误差值保存在存储单元中。

优选的，主控单元根据用户输入的无功补偿阀值及允许的误差值控制自动投切开关和晶体闸流管对无功补偿支路进行投切控制。

本发明所提供的一种基于智能量测终端的低压无功补偿装置及方法，与智能量测终端相连的通信单元读取智能量测终端的电压数据、电流数据和功率因数数据，并将电压数据、电流数据和功率因数数据传输至主控单元；与通信单元相连的所述主控单元接收通信单元传输的电压数据、电流数据和功率因数数据并与用户输入的无功补偿阀值及无功补偿允许误差值进行对比分析，控制自动投切开关和晶体闸流管对无功补偿支路进行投切控制，对线路进行无功补偿；与主控单元相连的显示单元显示电压数据、电流数据和功率因数数据，并显示自动投切开关和晶体闸流管的开关状态；与主控单元相连的存储单元存储电压数据、电流数据和功率因数数据，并存储无功补偿支路的投切记录。可见，在原有无功补偿装置中省去了电压及电流互感器，增加了通信等模块，并利用通信模块连接所需补偿线路的智能量测终端，利用智能量测终端采集的线路电压、电流、功率因数因数等数据作为对线路进行无功补偿的依据，并控制投切装置进行无功补偿支路的投切，从而达到精确的无功补偿。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种基于智能量测终端的低压无功补偿装置的结构示意图；

图2为主控单元电路图；

图3为RS485通信模块电路图；

图4为WIFI模块电路图；

图5为电力载波通信电路图；

图6为存储单元电路图；

图7为显示单元电路图；

图8为本发明所提供的一种基于智能量测终端的低压无功补偿方法的流程图；

图9为主程序流程图；

图10为MI200E载波模块初始化流程图；

图11为MI200E数据包结构图；

图12为MI200E载波模块接收和发送程序流程图；

图13为WIFI模块初始化流程图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种基于智能量测终端的低压无功补偿装置及方法，以实现提高无功补偿精确性。

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参考图1，图1为本发明所提供的一种基于智能量测终端的低压无功补偿装置的结构示意图，该装置11包括：

与智能量测终端12相连的通信单元101，用于读取智能量测终端的电压数据、电流数据和功率因数数据，并将电压数据、电流数据和功率因数数据传输至主控单元；

与通信单元101相连的主控单元102，用于接收通信单元传输的电压数据、电流数据和功率因数数据并进行分析判断，控制自动投切开关和晶体闸流管对无功补偿支路进行投切控制，对线路进行无功补偿；

与主控单元102相连的自动投切开关103和晶体闸流管104；

与自动投切开关103和晶体闸流管104相连的无功补偿支路105；

与主控单元102相连的显示单元106，用于显示电压数据、电流数据和功率因数数据，并显示自动投切开关和晶体闸流管的开关状态；

与主控单元102相连的按键单元107；

与主控单元102相连的存储单元108，用于存储电压数据、电流数据和功率因数数据，并存储无功补偿支路的投切记录。

其中，无功补偿支路105与电力线路相连，A、B、C、N表示线路。

可见，该装置中，与智能量测终端相连的通信单元读取智能量测终端的电压数据、电流数据和功率因数数据，并将电压数据、电流数据和功率因数数据传输至主控单元；与通信单元相连的主控单元接收通信单元传输的电压数据、电流数据和功率因数数据并进行分析判断，控制自动投切开关和晶体闸流管对无功补偿支路进行投切控制，对线路进行无功补偿；与主控单元相连的显示单元显示电压数据、电流数据和功率因数数据，并显示自动投切开关和晶体闸流管的开关状态；与主控单元相连的存储单元存储电压数据、电流数据和功率因数数据，并存储无功补偿支路的投切记录。如此，在原有无功补偿装置中省去了电压及电流互感器，增加了通信等模块，并利用通信模块连接所需补偿线路的智能量测终端，利用智能量测终端采集的线路电压、电流、功率因数等数据作为对线路进行无功补偿的依据，并控制投切装置进行无功补偿支路的投切，从而达到精确的无功补偿。

详细的，本发明提供的补偿装置主要包括主控、通信、显示、按键、存储等五个单元及自动投切开关、晶体闸流管、无功补偿支路等三个部分。此装置工作流程为，主控单元通过通信单元中的任一种通信方式读取所需补偿电路中智能量测终端(如智能电表、智能电力能效监测终端等)的电压、电流及功率因数数据，并对读取到的数据进行分析判断，然后控制自动投切开关及晶体闸流管对无功补偿支路进行投切控制，从而达到无功补偿的目的。显示单元用于显示读取到的电压、电流、功率因数及各无功补偿支路的自动投切开关、晶体闸流管的开关状态。按键单元用于切换主控单元功能，输入所需连接的智能量测终端的设备号及连接信息，并设置如何连接智能量测终端，设置无功补偿的阀值以及允许的无功误差值。存储单元用于存储各时间段电压、电流及功率因数数据，无功补偿支路的投切记录，及其他事件记录。

基于上述装置，通信单元包括三种通信方式，分别为RS485通信、电力载波通信及短距离无线通信方式。其中短距离无线通信方式可以是WIFI、Zigbee、蓝牙及其他无线微功率发射接收器。此三种通信方式均采用模块化设计，制作此三种通信方式的通信模块，在主控单元中设置此三种通信模块的接口，主控单元通过对接入通信接口的通信模块进行自适应，自动响应相应的通信方案，并利用通信模块连接智能量测终端。此三种通信模块可单独使用，也可多种组合使用，当多种组合使用时，需选定一种为主要连接，其他为备用连接。

具体的，主控单元为STM32F103ZET6微控制器，包括晶振电路、复位电路、BOOT电路及通信接口电路。

主控单元采用的STM32F103ZET6是意法半导体(STMicroelectronics，ST)公司出品的32位低功耗ARM微控制器，其采用ARM 32位的Cortex^TM-M3内核，具有最高72MHz工作频率、带有512K字节的闪存程序存储器、高达64K字节的SRAM、带校准功能的32kHz RTC振荡器、112个快速I/O端口且所有I/O口可以映像到16个外部中断、4个通用16位定时器和2个PWM定时器、1个FSMC端口、1个SDIO接口、1个USB接口、1个CAN接口、2个I2C接口、5个USART接口以及3个SPI接口。芯片采用3.3VDC供电，而几乎所有I/O口都可耐受5VDC电压，同时由于芯片自带32kHz RTC振荡器，因此在硬件设计中无需增加时钟电路。

主控单元电路设计主要为STM32F103ZET6的最小系统设计，即包括晶振电路、复位电路、BOOT电路及与其他单元模块通信的接口电路。主控单元程序采用PL2303为驱动芯片的TTL转USB的下载器连接串口1进行下载，因此无需专门设计程序下载电路。主控单元电路设计图如图2所示。本发明中主控单元的芯片分别通过串口1、2端口与RS485、短距离无线通信模块建立通信；SPI2端口与电力载波模块连接；I2C1端口与存储模块进行数据交换；TFT液晶显示通过FSMC接口进行控制；按键由其他普通I/O口控制。

具体的，通信单元包括RS485通信模块、电力载波通信模块和短距离无线通信模块。其中，RS485通信模块为MAX495芯片，电力载波通信模块为MI200E窄带电力线载波通讯芯片，短距离无线通信模块为WiFi模块、zigbee模块、蓝牙设备或者无线微功率发射接收器。通信单元中短距离无线通信方式以采用WIFI通信设计为例，三种通信方式均进行模块化设计。

图3为RS485通信模块电路。MAX485芯片是一款RS485通信的低功耗接口芯片，芯片中包含有一个接收器和一个驱动器，可以实现最高2.5Mbps的传输速率。该芯片采用5VDC电源供电，额定电流为300μA。图3中FS1、FS2为最大电流为0.2A的自恢复保险管，用于A、B线上过流过热保护。TVS1为双向瞬态二极管，其导通电压为6.45～7.14V，用于抑制A、B线上可能产生的高压，如雷击。R14、R15为偏置电阻，进行网络失效保护。为防止外部干扰，此电路采用双电源供电，G1、G2、G3为光耦，用于隔离主控电路与MAX485电路。PG14为输入输出控制接口，主控芯片通过控制PG14的高低电平就可使能MAX485的收发功能。PG15为模块识别接口，模块接入主控单元时会在主控芯片的PG15接口产生低电平。

图4为WIFI模块电路。ESP8266EX内置Tensilica L106超低功耗32位微型MCU，是一个完整且自成体系的WIFI网络解决方案，能够独立运行，也可以作为从机搭载于其他主机MCU运行，支持STA/AP/STA+AP工作模式。此芯片可通过SPI/SDIO接口或I2C/UART接口连接，本设计采用UART接口。ESP8266EX上的高频时钟用来驱动TX和RX两种混频器，它由内部晶振和外部晶振生成，外部晶振频率可在在26MHz到52MHz之间浮动。U6为64M位的串行Flash存储器，用于存储WIFI模块的固件程序，用户通过更新U6中的固件程序可以达到优化WIFI模块性能和功能的目的。D2为WIFI工作状态指示灯，D3为通信指示灯。PB1为外部复位信号接口，低电平有效。PB0为模块识别接口，模块接入主控单元时会在主控芯片的PB0接口产生低电平。

图5为电力载波通信电路。MI200E是一款专门针对低压电力线进行优化设计的高集成度、高性能的窄带电力线载波通讯芯片。芯片具备可变扩频增益，提供200、400、800和1600bps四种不同的通信速率。同时，MI200E具有57.6kHz/76.8kHz/115.2kHz三种可选的载波频率，低功耗设计，最大发射功耗仅为0.4W，符合欧洲电气标准委员会EN50065-1以及IEC61000-3-8标准所规定的低压电力线载波通信信号频段以及电磁兼容性(ElectroMagnetic Interference，EMI)的要求。MI200E的发送、接收均采用差分方式，通过信号耦合变压器T1在电力线上接收或发送信号。T1的次级与初级，分别接有TVS3和TVS4双向瞬态二极管，防止线路上可能出现的高压脉冲损坏后端器件。PG3控制以NJTD4401N芯片U10为开关的LC滤波电路，发送信号时PG3为高电平，使U10不工作；接收信号时，电力线上的信号经T1耦合，并通过由C19、C20、L3、R42组成的接收滤波电路进入MI200E处理，同时，PG3为低电平使U10导通，滤除电网上的高频脉冲干扰。R33、R34、R35、R36、R37组成电阻分压电路，将220V交流电压信号降压后，通过光耦G4送入MI200E进行电压过零检测。PG1为复位接口，低电平有效。MOSI1、MISO1、SCK1及PG2为SPI通信端口，MI200E通过此端口与主控单元通信。PG4为模块识别接口，模块接入主控单元时会在主控芯片的PG4接口产生低电平。

具体的，存储单元为AT24C256芯片。存储单元采用AT24C256芯片，如图6所示。AT24C256是一款I2C二线串行接口的电可擦可编程只读存储器(Electrically ErasableProgrammable Read-Only Memory，EEPROM)，此芯片具有256K位的存储容量，采用低功耗设计，支持掉电数据保护，硬件写保护，具有高可靠性，读写次数可达1000000次，数据保存可达100年。

具体的，显示单元采用ILI9481芯片驱动的3.5寸液晶显示屏。ILI9481是一款单片的a-TFT液晶显示驱动芯片，其分辨率可达320RGB×480点。ILI9481支持18位、16位、9位和8位的数据总线以及串行外设接口(SPI)，也支持直接从控制器中驱动显示视频信号的18位、16位及6位的RGB接口(DIP)。ILI9481内部具有一个电压跟随器电路用于产生液晶驱动电压，其在1.65V的驱动电压下可启动，同时，ILI9481具有休眠模式并可通过软件进行精准的电压控制从而达到休眠及显示亮度的控制。设计中采用了STM32F103ZET6的FSMC端口来驱动液晶屏显示，驱动电路采用16位的数据总线，如图7所示。FSMC即灵活的静态存储控制器，能够与同步或异步存储器和16位PC存储卡进行连接，FSMC端口支持包括SRAM、NAND FLASH、NOR FLASH、PSRAM等存储器，即当操作SRAM、NAND FLASH、NOR FLASH和PSRAM等存储器的时候，不必另外操作IO口模拟这些存储器的操作时序，而是使用FSMC端口可以直接读写这些存储器。而ILI9481的操作时序和FSMC端口的操作时序完全一样因此可以通用。

本发明提供的基于智能量测终端的低压无功补偿装置省去了电压及电流互感器，并通过通信模块连接智能量测终端获取电压、电流、谐波及功率因数数据。通信方式包括电力载波、RS485及短距离无线通信。利用智能量测终端采集的线路电压、电流及功率因数数据作为无功补偿的依据，大大增加了无功补偿精度。多个补偿装置可同时连接一个智能量测终端，并获取相同的测量数据，从而可实现多个补偿装置的联动控制，实现高精度、大容量的同步补偿。

本装置在原有的电力补偿装置的基础上省去了电压及电流互感器，简化了补偿装置的结构，减小了补偿装置的体积及成本，增加了装置的适用性。利用智能量测终端采集的线路电压、电流及功率因数数据作为无功补偿的依据，大大增加了数据精度，从而可达到精确的无功补偿。

请参考图8，图8为本发明所提供的一种基于智能量测终端的低压无功补偿方法的流程图，该方法用于上述基于智能量测终端的低压无功补偿装置，该方法包括以下步骤：

S11：通信单元读取智能量测终端的电压数据、电流数据和功率因数数据，并将电压数据、电流数据和功率因数数据传输至主控单元；

S12：主控单元接收通信单元传输的电压数据、电流数据和功率因数数据并进行分析判断，控制自动投切开关和晶体闸流管对无功补偿支路进行投切控制，对线路进行无功补偿；

S13：显示单元显示电压数据、电流数据和功率因数数据，并显示自动投切开关和晶体闸流管的开关状态；

S14：存储单元存储电压数据、电流数据和功率因数数据，并存储无功补偿支路的投切记录。

可见，该方法中，与智能量测终端相连的通信单元读取智能量测终端的电压数据、电流数据和功率因数数据，并将电压数据、电流数据和功率因数数据传输至主控单元；与通信单元相连的主控单元接收通信单元传输的电压数据、电流数据和功率因数数据并进行分析判断，控制自动投切开关和晶体闸流管对无功补偿支路进行投切控制，对线路进行无功补偿；与主控单元相连的显示单元显示电压数据、电流数据和功率因数数据，并显示自动投切开关和晶体闸流管的开关状态；与主控单元相连的存储单元存储电压数据、电流数据和功率因数数据，并存储无功补偿支路的投切记录。如此，在原有无功补偿装置中省去了电压及电流互感器，增加了通信等模块，并利用通信模块连接所需补偿线路的智能量测终端，利用智能量测终端采集的线路电压、电流、功率因数等数据作为对线路进行无功补偿的依据，并控制投切装置进行无功补偿支路的投切，从而达到精确的无功补偿。

基于上述方法，具体的，通信单元采用三种通信方式进行数据传输，三种通信方式包括RS485通信、电力载波通信和短距离无线通信。

进一步的，步骤S11之前，还包括：按键单元接收用户输入的需要连接的智能量测终端的电表号、账号及密码，启动通信单元连接智能量测终端，并将用户输入的数据保存在存储单元中；按键单元接收用户输入的无功补偿的阀值以及允许的无功误差值，将阈值和无功误差值保存在存储单元中。

进一步的，步骤S14中，主控单元根据用户输入的无功补偿阀值及允许的误差值控制自动投切开关和晶体闸流管对无功补偿支路进行投切控制。

详细的，补偿装置上电复位后开始执行主程序。主程序首先对各功能程序及端口进行初始化，然后识别接入主控单元的通信模块并对首次识别的通信模块初始化。初始化完成后，用户需通过按键输入所需连接的智能量测终端的电表号、账号及密码，主控单元根据输入的电表号、账号及密码启动通信模块连接智能量测终端，并将输入的数据保存在存储单元中。

若用户未输入智能量测终端信息或者通信连接不成功，则主程序将跳回到识别通信模块的程序节点重新开始执行。若通信连接成功，主控单元则根据通信协议调用通信模块发送查询电压、电流及功率因数因数指令，并接收相应数据。之后对接收到的数据进行判断分析，如需无功补偿控制则调用自动投切开关及晶体闸流管进行无功补偿支路的投切，最后进行数据显示、存储及事件记录。主程序流程图如图9所示。

主程序执行完一个周期后将自动跳回到识别通信模块的程序节点，然后重新开始执行，周而复始。主程序采用此种循环方法可保证通信模块在补偿装置中的接入或退出都可立即被识别，从而及时响应相应的通信方案。其中，补偿装置通信规约采用国家标准《DL/T645-2007多功能电能表通信协议》及《电力能效监测系统技术规范第3部分通信协议》的相关标准执行。

本发明电力载波通信采用了MI200E芯片。主控单元在识别载波模块已接入后，将对其进行初始化，图10为MI200E载波模块初始化流程图。

其中，载波模块初始化之后将进行数据发送及接收，MI200E在发送时的数据包结构如图11所示。MI200E每隔10ms进行一次数据发送，从Byte 1～Byte 4固定使用200bps进行数据发送，为了能稳定建立起数据通讯，使用较低的速率。起始的4个Byte中包含引导码、后续发送采用的波特率以及数据长度。在发送完这4个Byte后，用户可改变发送波特率(重新配置模式寄存器)。在使用1600bps的速率情况下，每隔10ms,将发送出1个Word(2Bytes)的数据。由于Byte 4中pkg_length占用了6个bits，因此每一个数据包的数据长度不应超过64个Word(128Bytes)。此外在进行pkg_length的计算时单位为Word，除了用户数据长度，还需要加上1个Word，即最后的CRC16的校验结果。在发送完引导码(Byte 1～Byte 2)之后，应对CRC标志寄存器清零。从Byte 5～Byte N的数据都需要进行CRC16的校验(硬件自动完成)。在发送完Byte N后，需将CRC16的校验结果从MI200E中读出，并依次发送。每次发送数据前都需要对状态寄存器(0x82)的最高位(TI)进行查询，只有在TI为‘1’时，才能将数据配置进MI200E。

MI200E处在接收状态时，需要反复查询状态寄存器(0x82)的RI/Carr/Frame标志，此时在主控单元中设置一个2ms的定时中断，每中断一次就查询一次状态寄存器(0x82)。当Carr/Frame被硬件置‘1’后，先读取接收模式寄存器(0x83)，取出package信息(波特率与数据长度)，将接收到的波特率信息写入模式寄存器(使得收发两端的波特率一致)，然后按照取得的数据长度进行接收(每读取一个Word的数据前都需要查询RI/Carr/Frame标志，只有在RI/Carr/Frame都被硬件置‘1’的情况下，再读取MI200E中的接收数据)。在读取完所有的数据(包括CRC校验结果)后，查询状态寄存器(0x82)中的CRC标志，判断是否已正确接收到了数据。MI200E载波模块接收和发送程序流程图如图12所示。

本发明中短距离无线通信以WIFI通信为例，WIFI通信采用了ESP8266EX芯片，在WIFI通信模块的硬件设计中，设置了一个64M位的串行Flash存储器，用于存储WIFI模块的固件程序，固件程序可自主完成对WIFI模块的管理，同时也支持TCP/IP协议的AT指令集。主控单元在识别WIFI模块已接入后，将对其进行初始化，如图13所示，图13为WIFI模块初始化流程图。由于WIFI模块只需主动连接单个智能量测终端，因此在初始化时设置WIFI模块为STA(Station)模式并采用客户端的方法进行数据收发。

WIFI模块初始化后将建立起无线客户端，然后查询其周边可接入的AP(AccessPoint)(要求智能量测终端的WIFI通信可工作在AP模式)，并将其周边可接入AP的无线安全类型、名称、信号强度及物理地址信息通过TFT液晶屏展示给用户，用户可通过按键选择需要连接的AP(智能量测终端)并通过按键输入连接密码，从而完成通信连接。连接完成后即可进行数据查询。

综上，本发明一种基于智能量测终端的低压无功补偿装置及方法，充分利用了智能量测终端(如智能电表、智能电力能效监测终端等)的通信及测量功能。在原有无功补偿装置中省去了电压及电流互感器，增加了通信等模块，并利用通信模块连接所需补偿线路的智能量测终端，利用智能量测终端采集的线路电压、电流、功率因数等数据作为对线路进行无功补偿的依据，并控制投切装置进行无功补偿支路的投切，从而达到精确的无功补偿。由于本发明在原有无功补偿装置中省去了电压及电流互感器，从而简化了补偿装置的结构，减小了补偿装置的体积及成本，增加了装置的适用性。同时本发明可多个补偿装置连接一个智能量测终端，并获取相同的测量数据，从而可实现多个补偿装置的联动控制，实现高精度、大容量的同步补偿。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法而言，由于其与实施例公开的装置相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见装置部分说明即可。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

结合本文中所公开的实施例描述的方法或算法的步骤可以直接用硬件、处理器执行的软件模块，或者二者的结合来实施。软件模块可以置于随机存储器(RAM)、内存、只读存储器(ROM)、电可编程ROM、电可擦除可编程ROM、寄存器、硬盘、可移动磁盘、CD-ROM、或技术领域内所公知的任意其它形式的存储介质中。

以上对本发明所提供的一种基于智能量测终端的低压无功补偿进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种基于智能量测终端的低压无功补偿装置，其特征在于，包括：

与智能量测终端相连的通信单元，用于读取智能量测终端的电压数据、电流数据和功率因数数据，并将电压数据、电流数据和功率因数数据传输至主控单元；

与所述通信单元相连的所述主控单元，用于接收通信单元传输的电压数据、电流数据和功率因数数据并进行分析判断，控制自动投切开关和晶体闸流管对无功补偿支路进行投切控制，对线路进行无功补偿；

与所述主控单元相连的所述自动投切开关和晶体闸流管；

与所述自动投切开关和晶体闸流管相连的所述无功补偿支路；

与所述主控单元相连的显示单元，用于显示电压数据、电流数据和功率因数数据，并显示自动投切开关和晶体闸流管的开关状态；

与所述主控单元相连的按键单元；

与所述主控单元相连的存储单元，用于存储电压数据、电流数据和功率因数数据，并存储无功补偿支路的投切记录。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述通信单元包括RS485通信模块、电力载波通信模块和短距离无线通信模块。

3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述主控单元为STM32F103ZET6微控制器，包括晶振电路、复位电路、BOOT电路及通信接口电路。

4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述存储单元为AT24C256芯片。

5.如权利要求2所述的装置，其特征在于，RS485通信模块为MAX495芯片，电力载波通信模块为MI200E窄带电力线载波通讯芯片，短距离无线通信模块为WiFi模块、zigbee模块、蓝牙设备或者无线微功率发射接收器。

6.一种基于智能量测终端的低压无功补偿方法，其特征在于，所述方法用于权利要求1至5中任意一项所述的装置，包括：

通信单元读取智能量测终端的电压数据、电流数据和功率因数数据，并将电压数据、电流数据和功率因数数据传输至主控单元；

主控单元接收通信单元传输的电压数据、电流数据和功率因数数据并进行分析判断，控制自动投切开关和晶体闸流管对无功补偿支路进行投切控制，对线路进行无功补偿；

显示单元显示电压数据、电流数据和功率因数数据，并显示自动投切开关和晶体闸流管的开关状态；

存储单元存储电压数据、电流数据和功率因数数据，并存储无功补偿支路的投切记录。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通信单元采用三种通信方式进行数据传输，所述三种通信方式包括RS485通信、电力载波通信和短距离无线通信。

8.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述通信单元读取智能量测终端的电压数据、电流数据和功率因数数据，并将电压数据、电流数据和功率因数数据传输至主控单元之前，还包括：

按键单元接收用户输入的需要连接的智能量测终端的电表号、账号及密码，启动通信单元连接智能量测终端，并将用户输入的数据保存在存储单元中；

按键单元接收用户输入的无功补偿的阀值以及允许的无功误差值，将所述阈值和无功误差值保存在存储单元中。

9.如权利要求6所述的方法，其特征在于，主控单元根据用户输入的无功补偿阀值及允许的误差值控制自动投切开关和晶体闸流管对无功补偿支路进行投切控制。