CN203883482U - 一种智能功率因数控制器 - Google Patents

Abstract

一种智能功率因数控制器，其包括无功补偿系统及安装盒，所述无功补偿系统包括微处理器以及分别与所述微处理器连接的电信号采集单元、开关量输入模块、人机交互端、控制信号输出电路以及通讯接口，所述电信号采集单元包括电压信号采集电路、电流信号采集电路以及电能计量处理模块，所述电压信号采集电路以及所述电流信号采集电路均连接至所述电能计量处理模块，所述电能计量处理模块连接至所述微处理器，所述开关量输入模块将开关量输入信号传送至所述微处理器控制所述微处理器工作，所述微处理器根据所述电能计量处理模块以及开关量输入模块中的信号控制所述控制信号输出电路，所述控制信号输出电路对系统电路进行保护动作。

Description

一种智能功率因数控制器

技术领域

[0001] 本实用新型涉及电力供电系统中的无功补偿领域，特别是指一种可以对系统进行 动态或是静态的无功自动补偿控制的智能功率因素控制装置，既适用于高压系统，也适用 于低压系统。

背景技术

[0002] 在现有电力供电系统中，一些如电动机、变压器、互感器等用电设备以及输送线 路，在电网中因线圈电流而产生热损耗、励磁损耗、铁损耗、铜损耗等无功损耗，这些损耗使 得电网的功率因数降低，造成电能的浪费，影响供电效率。人们根据无功补偿的原理研发出 用于无功补偿的功率因素控制装置，用于在电力供电系统中起到提高电网的功率因数的作 用，实现降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。

[0003] 现有技术的功率因数控制装置大多数采用功率因数或是无功功率单一条件来判 定系统是否需要进行补偿，这样可能会导致在低负荷的状态下出现投切振荡，减少电容器 的使用寿命。而且有的电容器组需按比例或是由小到大的顺序进行设置，会使得电容器容 量级差大，容易产生投切动作频繁。 实用新型内容

[0004] 本实用新型提供一种智能功率因数控制器，其所要解决的主要技术问题在于：解 决传统的功率因数控制器只通过判断单一的条件功率因数或是无功功率来进行无补偿，电 容器容量级差大，容易产生投切振荡。

[0005] 为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是提供一种智能功率因数控制 器，其包括：

[0006] 无功补偿系统，所述无功补偿系统包括微处理器以及分别与所述微处理器连接的 电信号采集单元、开关量输入模块、人机交互端、控制信号输出电路以及通讯接口，所述电 信号采集单元包括电压信号采集电路、电流信号采集电路以及电能计量处理模块，所述电 压信号采集电路以及所述电流信号采集电路均连接至所述电能计量处理模块，所述电能计 量处理模块连接至所述微处理器，所述电压信号采集电路以及电流信号采集电路将采集到 的信号传递至所述电能计量处理模块，所述电能计量处理模块将处理后的信号传递至所述 微处理器，所述开关量输入模块将开关量输入信号传送至所述微处理器控制所述微处理器 工作，所述微处理器将信号传递至所述人机交互端，并且，所述微处理器根据所述电能计量 处理模块以及开关量输入模块中的信号控制所述控制信号输出电路，所述控制信号输出电 路对系统电路进行保护动作；

[0007] 安装盒，所述无功补偿系统设置在所述安装中。

[0008] 优选于：所述控制信号输出电路连接有投切开关，所述投切开关为继电器/接触 器投切开关或晶闸管投切开关，所述继电器/接触器投切开关或晶闸管投切开关设置在所 述控制信号输出电路与所述系统电路之间。

[0009] 优选于：所述电压信号采集电路、电流信号采集电路中分别设置有电压互感器以 及电流互感器。

[0010] 优选于：所述人机交互端连接有按键电路、显示器以及指示模块，所述人机交互端 将信号传送至所述显示器，且所述人机交互端接收所述按键电路中输入的信号并传送至所 述微处理器，所述微处理器将实时的工况信号传递至所述指示模块。

[0011] 优选于：所述指示模块包括运行指示灯、通讯指示灯以及报警指示灯，且所述运 行指示灯、通讯指示灯以及报警指示灯均为LED灯珠。

[0012] 优选于：所述通讯接口为RS485串行数字通讯接口。

[0013] 优选于：所述开关量输入模块为手动/自动开关量输入模块。

[0014] 优选于：所述安装盒包括用于容纳、装设所述无功补偿系统的盒体以及盖设在所 述盒体上的面板，所述显示器、运行指示灯、通讯指示灯以及报警指示灯均嵌置在所述面板 上，所述面板上对应所述按键电路的触发端还设置有相应的触发按键。

[0015] 优选于：所述盒体的侧面设置有若干用于通风散热的通风孔。

[0016] 优选于：所述显示器为4. 3寸TFT屏。

[0017] 与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：保护功能齐全，系统控制响应时间 快，采用模块化、功能化的设计：

[0018] 1、全数字化设计，采用先进的交流采样软件算法和精密可靠的硬件电路相结合；

[0019] 2、显示系统电网电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率、每一路电 容器输出状态以及1〜59次电压电流谐波含量和柱状图等；

[0020] 3、配置的电容器容量可以分别设置，控制器可自动选择合适容量的电容器组投 切，有过电压、欠电压、低电流判断，报警并切除电容；

[0021] 4、采用无功功率和功率因数复合控制，全负荷范围内补偿精确、可靠，确保无投、 切振荡；投、切设定值为功率因数，可分别设置；确保补偿的目标值和系统的稳定区间。

附图说明

[0022] 图1为本实用新型的无功补偿监控系统的模块框图。

[0023] 图2为本实用新型的无功补偿监控系统的较佳实施例的模块示意图。

[0024] 图3为本实用新型的壳体的面板示意图。

[0025] 图4为本实用新型的壳体的后壳侧面示意图。

具体实施方式

[0026] 以下将结合附图1至4以及较佳实施例对本实用新型提出的一种智能功率因数控 制器作更为详细说明。

[0027] 如图1至4所示，本实用新型提供一种智能功率因数控制器，其包括无功补偿系统 10以及安装盒20,所述无功补偿系统10设置在所述安装20中；所述无功补偿系统10包括 微处理器11以及分别与所述微处理器11连接的电信号采集单元12、开关量输入模块13、 人机交互端14、控制信号输出电路15以及通讯接口 16,所述电信号采集单元12包括电压 信号采集电路121、电流信号采集电路122以及电能计量处理模块123,所述电压信号采集 电路121以及所述电流信号采集电路122均连接至所述电能计量处理模块123,所述电能计 量处理模块123连接至所述微处理器11，所述电压信号采集电路121以及电流信号采集电 路122将从系统电路中采集到的信号传递至所述电能计量处理模块123,所述电能计量处 理模块123将处理后的信号传递至所述微处理器11，所述电压信号采集电路121、电流信号 采集电路122中分别设置有电压互感器以及电流互感器，所述电压信号采集电路121采集 的电压为两相之间的线电压，且采集的电压范围广，可适用于高压和低压系统；所述电流信 号采集电路122采集的电流为一相电流，适用于采样电流为1A和5A的电力系统，使得装置 的适用范围广，采样接线方式灵活，所述电压互感器与所述电流互感器将输入的电压、电流 转换成微小的电压及电流信号后传送至所述的电能计量处理模块123内，所述电能计量处 理模块123与微处理器11之间通过SPI的方式进行通信，所述微处理器11从电能计量处 理模块123中读出系统电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率以及1〜59次 的电压电流谐波含量等，所述开关量输入模块13将开关量输入信号传送至所述微处理器 11控制所述微处理器11工作，所述开关量输入模块13为外部的手动/自动开关量输入模 块，所述微处理器11将信号传递至所述人机交互端14,所述人机交互端14连接有按键电 路1、显示器2以及指示模块3,所述人机交互端14将信号传送至所述显示器2,实现实时 监测，且所述人机交互端14接收所述按键电路1中输入的信号并传送至所述微处理器11， 所述微处理器11将实时的工况信号传递至所述指示模块3,所述指示模块3包括运行指示 灯31、通讯指示灯32以及报警指示灯33,且所述运行指示灯31、通讯指示灯32以及报警 指示灯33均为LED灯珠，并且，所述微处理器11根据所述电能计量处理模块123以及开关 量输入模块13中的信号控制所述控制信号输出电路15,所述微处理器11根据读出的各种 电量参数以及输入的开关量信号来控制所述控制信号输出电路15,所述控制信号输出电路 15对系统电路进行保护动作。本实用新型在具体实施时，所述人机交互端14连接的按键电 路1将所需要设置的数据输入微处理器11，所述的微处理器11将输入的系统电压、电流、 1〜59次的电压电流谐波含量、开关量信号以及按键电路输入的数据进行综合的计算及判 断，当系统电路中出现过压、欠压、低电流闭锁等报警时，所述人机接交互端14连接的指示 模块3中的LED报警指示灯33输出指示信号，同时所述控制信号输出电路15断开输出回 路。

[0028] 较佳实施例：所述控制信号输出电路15连接有投切开关17,所述投切开关17为 继电器/接触器投切开关或晶闸管投切开关，所述继电器/接触器投切开关或晶闸管投切 开关设置在所述控制信号输出电路15与所述系统电路之间，所述控制信号输出电路15根 据发出的信号控制所述继电器/接触器投切开关或晶闸管投切开关。所述控制信号输出电 路15有多至12路输出，且每路电容器的容量可以分别任意设置，避免电容器组容量级差 大，电容器频繁投切的现象。

[0029] 较佳实施例：所述通讯接口 16为RS485串行数字通讯接口，所述的RS485串行数 字接口是采用485方式与上位机（PC)进行数字通讯，支持标准的MODBUS通讯规约，通信速 度快、可靠性高。

[0030] 较佳实施例：所述安装盒20包括用于容纳、装设所述无功补偿系统10的盒体21 以及盖设在所述盒体21上的面板22,所述显示器2、运行指示灯31、通讯指示灯32以及报 警指示灯33均嵌置在所述面板22上，所述面板22上对应所述按键电路1的触发端还设置 有相应的触发按键221。

[0031] 较佳实施例：所述盒体21的侧面设置有若干用于通风散热的通风孔211。

[0032] 较佳实施例：所述显示器2为4. 3寸TFT屏，所述TFT屏用于显示系统的电压、电 流、功率因数、有功功率、无功功率、视在功率、1〜59次电压电流谐波含量及其柱状图，可 查看当前每路负载电容器的工作状况，还可查看当前的报警记录以及各设置值的显示。

[0033] 综合上所述，本实用新型的技术方案可以充分有效的完成上述实用新型目的，且 本实用新型的结构原理及功能原理都已经在实施例中得到充分的验证，而能达到预期的功 效及目的，且本实用新型的实施例也可以根据这些原理进行变换，因此，本实用新型包括一 切在申请专利范围中所提到范围内的所有替换内容。任何在本实用新型申请专利范围内所 作的等效变化，皆属本案申请的专利范围之内。

Claims (10)

1. 一种智能功率因数控制器，其特征在于包括： 无功补偿系统，所述无功补偿系统包括微处理器以及分别与所述微处理器连接的电 信号采集单元、开关量输入模块、人机交互端、控制信号输出电路以及通讯接口，所述电信 号采集单元包括电压信号采集电路、电流信号采集电路以及电能计量处理模块，所述电压 信号采集电路以及所述电流信号采集电路均连接至所述电能计量处理模块，所述电能计量 处理模块连接至所述微处理器，所述电压信号采集电路以及电流信号采集电路将采集到的 信号传递至所述电能计量处理模块，所述电能计量处理模块将处理后的信号传递至所述微 处理器，所述开关量输入模块将开关量输入信号传送至所述微处理器控制所述微处理器工 作，所述微处理器将信号传递至所述人机交互端，并且，所述微处理器根据所述电能计量处 理模块以及开关量输入模块中的信号控制所述控制信号输出电路，所述控制信号输出电路 对系统电路进行保护动作； 安装盒，所述无功补偿系统设置在所述安装中。

2. 如权利要求1所述的一种智能功率因数控制器，其特征在于：所述控制信号输出电 路连接有投切开关，所述投切开关为继电器/接触器投切开关或晶闸管投切开关，所述继 电器/接触器投切开关或晶闸管投切开关设置在所述控制信号输出电路与所述系统电路 之间。

3. 如权利要求2所述的一种智能功率因数控制器，其特征在于：所述电压信号采集电 路、电流信号采集电路中分别设置有电压互感器以及电流互感器。

4. 如权利要求3所述的一种智能功率因数控制器，其特征在于：所述人机交互端连接 有按键电路、显示器以及指示模块，所述人机交互端将信号传送至所述显示器，且所述人机 交互端接收所述按键电路中输入的信号并传送至所述微处理器，所述微处理器将实时的工 况信号传递至所述指示模块。

5. 如权利要求4所述的一种智能功率因数控制器，其特征在于：所述指示模块包括运 行指示灯、通讯指示灯以及报警指示灯，且所述运行指示灯、通讯指示灯以及报警指示灯均 为LED灯珠。

6. 如权利要求5所述的一种智能功率因数控制器，其特征在于：所述通讯接口为RS485 串行数字通讯接口。

7. 如权利要求6所述的一种智能功率因数控制器，其特征在于：所述开关量输入模块 为手动/自动开关量输入模块。

8. 如权利要求7所述的一种智能功率因数控制器，其特征在于：所述安装盒包括用于 容纳、装设所述无功补偿系统的盒体以及盖设在所述盒体上的面板，所述显示器、运行指示 灯、通讯指示灯以及报警指示灯均嵌置在所述面板上，所述面板上对应所述按键电路的触 发端还设置有相应的触发按键。

9. 如权利要求8所述的一种智能功率因数控制器，其特征在于：所述盒体的侧面设置 有若干用于通风散热的通风孔。

10. 如权利要求9所述的一种智能功率因数控制器，其特征在于：所述显示器为4. 3寸 TFT 屏。