CN110224412A - 主动报警上传的低压无功补偿柜 - Google Patents
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Abstract
本发明一种主动报警上传的低压无功补偿柜，包括主开关、主控制单元、多台电容电抗集成补偿模块、一台静态无功补偿模块、无线传输模块和触摸屏；主控制单元采集电网电量数据，计算出电网电参数；通过第一通讯总线采集电容电抗集成补偿模块的额定容量、工作状态、输出补偿电流、运行温度、报警信息及控制电容电抗集成补偿模块的投切；通过第二通讯总线采集静态无功发生模块的运行状态、输出补偿电流、内部温度、保护报警信息以及控制静态无功发生模块输出无功功率；根据采集的数据信息一旦分析出补偿柜中发生报警事件或保护事件，立即带时间标记记录并保存异常事件信息和此时的电网数据，并通过无线传输模块主动上传。
Description
技术领域
本发明涉及低压无功补偿柜技术领域，特别是涉及一种主动报警上传的低压无功补偿柜。
背景技术
低压功补偿柜是提高电网功率因数、降低供电及传输线上的损耗、提高供电效率的产品。无功补偿柜中的电气元件使用寿命会随着使用时间和用电环境的恶劣情况而变化，当前的低压无功补偿柜即使是接入后台系统的，也只是查看电网测量数据，发现问题还是靠现场人员巡查，往往发现问题的时候已经故障扩大化了。
发明内容
本发明针对现有技术存在的问题和不足，提供一种主动报警上传的低压无功补偿柜，内部独立模块化设计，各模块与主控制器之间通过通讯总线串联在一起，一旦某个模块发生报警或保护事件，主控制器通过无线通讯模块主动上传到云端服务器，再推送给用户的智能终端上，从而及时发现问题，防止故障扩大化。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的：
本发明提供一种主动报警上传的低压无功补偿柜，其特点在于，其包括主开关、主控制单元、多台电容电抗集成补偿模块、一台静态无功补偿模块、无线传输模块和触摸屏，主母线通过主开关接入，多台电容电抗集成补偿模块和一台静态无功补偿模块均与主开关的后端的主母线相连接，主控制单元通过第一通讯总线与多台电容电抗集成补偿模块相连接，主控制单元通过第二通讯总线与静态无功补偿模块相连接，主控制单元分别与无线传输模块和触摸屏相连接，主控制单元分别通过第一通讯总线和第二通讯总线与电容电抗集成补偿模块和静态无功补偿模块自动联机组网；
主控制单元用于采集电网电量数据，计算出电网电参数，包括电压、电流、有功、无功、功率因数、电压电流总谐波畸变率、1～31次谐波含有率；通过第一通讯总线采集电容电抗集成补偿模块的额定容量、工作状态、输出补偿电流、运行温度、报警信息以及控制电容电抗集成补偿模块的投切；通过第二通讯总线采集静态无功发生模块的运行状态、输出补偿电流、内部温度、保护报警信息以及控制静态无功发生模块输出无功功率；根据采集的数据信息一旦分析出补偿柜中发生报警事件或保护事件，立即带时间标记记录并保存异常事件信息和此时的电网数据，并通过无线传输模块主动上传。
较佳地，电容电抗集成补偿模块包括保护单元、可控硅投切单元、滤波电抗器、补偿电容器、补偿电流温度测量单元、测控单元和通讯单元，主母线接入保护单元的输入端，保护单元的输出端与可控硅投切单元的输入端相联，可控硅投切单元的输出端与滤波电抗器的输入端相联，滤波电抗器的输出端与补偿电容器的输入端相联；滤波电抗器及补偿电容器中预埋有温度传感器，补偿电容器外置有补偿电流传感器，温度传感器和补偿电流传感器均与补偿电流温度测量单元的输入端相联，补偿电流温度测量单元的输出端与测控单元的输入端相联，测控单元的输出端分别与可控硅投切单元的控制端和通讯单元相联；
补偿电流温度测量单元用于接收温度传感器和补偿电流传感器传输来的运行温度信号和运行电流信号，对运行温度信号和运行电流信号进行调制并测量出温度值和电流值传输至测控单元，测控单元用于在温度值或电流值超过设定值时控制可控硅投切单元断开以保护该电容电抗集成补偿模块；
测控单元用于实时监测该电容电抗集成补偿模块的运行信息，包括输入电压、补偿电流、电抗温度、电容温度、投切开关次数和累积运行时间，并通过公式计算出模块的实际补偿容量。
较佳地，主控制单元包括信号调制电路、实时时钟、MCU芯片、外部通讯接口、以太网接口、SD卡和显示接口，信号调制电路、实时时钟、外部通讯接口、以太网接口、SD卡和显示接口均与MCU芯片相联，显示接口与触摸屏相联，以太网接口与以太网相联，主母线的母线电流经电流互感器进入信号调制电路，主母线的母线电压直接进入信号调制电路，经信号调制电路调制滤波后接入MCU芯片，MCU芯片经内部A/D数据转换后进行数据处理计算分析，得出电网电参数，同时，MCU芯片通过第一通讯总线和第二通讯总线组网联机电容电抗集成补偿模块和静态无功补偿模块，根据设定的目标功率因数和谐波滤除量，计算出最佳电容电抗集成补偿模块组合策略和静态无功发生模块的输出无功功率大小，再分别通过第一通讯总线和第二通讯总线发送控制命令至电容电抗集成补偿模块和静态无功发生模块。
较佳地，MCU芯片用于分别通过第一通讯总线和第二通讯总线对电容电抗集成补偿模块和静态无功发生模块进行运行数据的轮询。
在符合本领域常识的基础上，上述各优选条件，可任意组合，即得本发明各较佳实例。
本发明的积极进步效果在于：
本发明中，一旦补偿柜中各模块发生报警事件或保护事件，马上带时间标记保存异常事件信息和此时的电网数据，并且通过无线传输模块主动上传；通过7寸液晶触摸屏进行本地数据显示和设置。正常情况下用户通过无线传输模块或以太网模块接口可随时随地查看补偿柜运行情况；发生故障时，主动报警上传信息会主动发送到用户的智能终端上，这样可及时了解补偿柜故障信息并及时进行处理。
附图说明
图1是本实施例的主动报警上传的低压无功补偿柜的内部框架示意图。
图2是本实施例的电容电抗集成补偿模块的示意图。
图3是本实施例的主控制单元的原理框图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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的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。
如图1所示，本实施例提供一种主动报警上传的无功补偿柜，包括：主开关、主控制单元、多台电容电抗集成补偿模块、一台静态无功补偿模块、无线传输模块和7寸触摸屏。主母线通过主开关接入无功补偿柜中，多台电容电抗集成补偿模块和一台静态无功补偿模块均与主开关的后端的主母线相联，主控制单元通过通讯总线1与多台电容电抗集成补偿模块相联，主控制单元通过通讯总线2与静态无功补偿模块相联，主控制单元分别与无线传输模块和7寸触摸屏相联。
主控制单元分别通过通讯总线1和通讯总线2与电容电抗集成补偿模块和静态无功发生模块自动联机组网。主控制单元主要功能为采集电网电量数据，计算出电网电参数，包括电压、电流、有功、无功、功率因数、电压电流总谐波畸变率、1～31次谐波含有率；通过通讯总线1采集电容电抗集成补偿模块的额定容量、工作状态、输出补偿电流、运行温度、报警信息，以及控制电容电抗集成补偿模块的投切；通过通讯总线2采集静态无功发生模块的运行状态、输出补偿电流、内部温度、保护报警信息，以及控制静态无功发生模块输出无功功率；通过无线传输模块或内置以太网接口进行数据交互传输，这样用户可随时随地查看补偿柜运行情况。通过采集的数据信息一旦分析出补偿柜中发生报警事件或保护事件，立即带时间标记记录并保存异常事件信息和此时此刻的电网数据，并通过无线传输模块主动上传；定期检测补偿柜中各模块的性能参数，生成性能报告并主动上传。
本地可通过7寸液晶触摸屏查看测量数据、保存事件记录、实时波形、各模块实时运行信息及性能检测报告和改善建议；设置无功补偿柜控制参数。
所述静态无功发生模块是输出无功功率的装置，区别于电容电抗集成补偿模块，它能够线性输出正负无功功率，精确补偿到设定目标功率因数。
所述无线传输模块是基于NB-IOT技术的通讯模块，实现报警或保护数据记录可直接上传到云端。
如图2所示，电容电抗集成补偿模块包括保护单元、可控硅投切单元、滤波电抗器、补偿电容器、补偿电流温度测量单元、测控单元和通讯单元，主母线接入保护单元的输入端，保护单元的输出端与可控硅投切单元的输入端相联，可控硅投切单元的输出端与滤波电抗器的输入端相联，滤波电抗器的输出端与补偿电容器的输入端相联；滤波电抗器及补偿电容器中预埋有温度传感器，补偿电容器外置有补偿电流传感器，温度传感器和补偿电流传感器均与补偿电流温度测量单元的输入端相联，补偿电流温度测量单元的输出端与测控单元的输入端相联，测控单元的输出端分别与可控硅投切单元的控制端和通讯单元相联。
补偿电流温度测量单元用于接收温度传感器和补偿电流传感器传输来的运行温度信号和运行电流信号，对运行温度信号和运行电流信号进行调制并测量出温度值和电流值传输至测控单元，测控单元用于在温度值或电流值超过设定值时控制可控硅投切单元断开以保护该电容电抗集成补偿模块。
测控单元用于实时监测该电容电抗集成补偿模块的运行信息，包括输入电压、补偿电流、电抗温度、电容温度、投切开关次数和累积运行时间，并通过公式计算出模块的实际补偿容量。
主控制单元包括信号调制电路、实时时钟、MCU芯片、外部通讯接口、以太网接口、SD卡和显示接口，信号调制电路、实时时钟、外部通讯接口、以太网接口、SD卡和显示接口均与MCU芯片相联，主母线的母线电流经电流互感器进入信号调制电路，主母线的母线电压直接进入信号调制电路，经信号调制电路调制滤波后接入MCU芯片，MCU芯片经内部A/D数据转换后进行数据处理计算分析，得出电网电参数，同时，MCU芯片通过通讯总线1和通讯总线2组网联机电容电抗集成补偿模块和静态无功补偿模块，根据设定的目标功率因数和谐波滤除量，计算出最佳电容电抗集成补偿模块组合策略和静态无功发生模块的输出无功功率大小，再分别通过通讯总线1和通讯总线2发送控制命令至电容电抗集成补偿模块和静态无功发生模块。MCU芯片用于分别通过通讯总线1和通讯总线2对电容电抗集成补偿模块和静态无功发生模块进行运行数据的轮询。
补偿柜定期检测报告的构成有两方面数据，一是通过电容电抗集成补偿模块和静态无功发生模块的初始状态与当前状态进行对比分析，从而计算出模块容量衰减率、三相补偿电流不平衡率，二是当前电容电抗集成补偿模块和静态无功发生模块的运行数据(如累积运行时间，投切总次数，运行温度等)。MCU与SD卡通过SDIO总线连接，用于保存和读取运行补偿柜中的各模块报警或保护信息记录和补偿柜定期检测报告。MCU通过显示接口与7寸触摸屏相联，本地可通过7寸液晶触摸屏可查看测量数据、实时波形、各模块实时运行信息、报警或保护事件及性能检测报告和改善建议，设置无功补偿柜控制参数。MCU内嵌WebServer服务器，用户可通过以太网接口访问内嵌网页，内嵌网页显示了补偿柜的所有运行信息、测量参数、性能检测报告和各模块报警或保护信息记录。
MCU通过对外部通讯接口与无线通讯模块相联，实现报警或保护信息记录的上传。
综上所述，通过实时监测补偿柜中各模块的运行状态，主动上传报警或保护信息记录，让用户及时知晓补偿柜的异常信息，故障得到及时处理，防止故障的扩大。
虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但是本领域的技术人员应当理解，这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。本领域的技术人员在不背离本发明的原理和实质的前提下，可以对这些实施方式做出多种变更或修改，但这些变更和修改均落入本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种主动报警上传的低压无功补偿柜，其特征在于，其包括主开关、主控制单元、多台电容电抗集成补偿模块、一台静态无功补偿模块、无线传输模块和触摸屏，主母线通过主开关接入，多台电容电抗集成补偿模块和一台静态无功补偿模块均与主开关的后端的主母线相连接，主控制单元通过第一通讯总线与多台电容电抗集成补偿模块相连接，主控制单元通过第二通讯总线与静态无功补偿模块相连接，主控制单元分别与无线传输模块和触摸屏相连接，主控制单元分别通过第一通讯总线和第二通讯总线与电容电抗集成补偿模块和静态无功补偿模块自动联机组网；
主控制单元用于采集电网电量数据，计算出电网电参数，包括电压、电流、有功、无功、功率因数、电压电流总谐波畸变率、1～31次谐波含有率；通过第一通讯总线采集电容电抗集成补偿模块的额定容量、工作状态、输出补偿电流、运行温度、报警信息以及控制电容电抗集成补偿模块的投切；通过第二通讯总线采集静态无功发生模块的运行状态、输出补偿电流、内部温度、保护报警信息以及控制静态无功发生模块输出无功功率；根据采集的数据信息一旦分析出补偿柜中发生报警事件或保护事件，立即带时间标记记录并保存异常事件信息和此时的电网数据，并通过无线传输模块主动上传。
2.如权利要求1所述的主动报警上传的低压无功补偿柜，其特征在于，电容电抗集成补偿模块包括保护单元、可控硅投切单元、滤波电抗器、补偿电容器、补偿电流温度测量单元、测控单元和通讯单元，主母线接入保护单元的输入端，保护单元的输出端与可控硅投切单元的输入端相联，可控硅投切单元的输出端与滤波电抗器的输入端相联，滤波电抗器的输出端与补偿电容器的输入端相联；滤波电抗器及补偿电容器中预埋有温度传感器，补偿电容器外置有补偿电流传感器，温度传感器和补偿电流传感器均与补偿电流温度测量单元的输入端相联，补偿电流温度测量单元的输出端与测控单元的输入端相联，测控单元的输出端分别与可控硅投切单元的控制端和通讯单元相联；
补偿电流温度测量单元用于接收温度传感器和补偿电流传感器传输来的运行温度信号和运行电流信号，对运行温度信号和运行电流信号进行调制并测量出温度值和电流值传输至测控单元，测控单元用于在温度值或电流值超过设定值时控制可控硅投切单元断开以保护该电容电抗集成补偿模块；
测控单元用于实时监测该电容电抗集成补偿模块的运行信息，包括输入电压、补偿电流、电抗温度、电容温度、投切开关次数和累积运行时间，并通过公式计算出模块的实际补偿容量。
3.如权利要求1所述的主动报警上传的低压无功补偿柜，其特征在于，主控制单元包括信号调制电路、实时时钟、MCU芯片、外部通讯接口、以太网接口、SD卡和显示接口，信号调制电路、实时时钟、外部通讯接口、以太网接口、SD卡和显示接口均与MCU芯片相联，显示接口与触摸屏相联，以太网接口与以太网相联，主母线的母线电流经电流互感器进入信号调制电路，主母线的母线电压直接进入信号调制电路，经信号调制电路调制滤波后接入MCU芯片，MCU芯片经内部A/D数据转换后进行数据处理计算分析，得出电网电参数，同时，MCU芯片通过第一通讯总线和第二通讯总线组网联机电容电抗集成补偿模块和静态无功补偿模块，根据设定的目标功率因数和谐波滤除量，计算出最佳电容电抗集成补偿模块组合策略和静态无功发生模块的输出无功功率大小，再分别通过第一通讯总线和第二通讯总线发送控制命令至电容电抗集成补偿模块和静态无功发生模块。
4.如权利要求3所述的主动报警上传的低压无功补偿柜，其特征在于，MCU芯片用于分别通过第一通讯总线和第二通讯总线对电容电抗集成补偿模块和静态无功发生模块进行运行数据的轮询。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20190910 |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |