CN204089205U - 带有智能掌上终端和后台主站的单相无功补偿调压系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种带有智能掌上终端和后台主站的单相无功补偿调压系统，包括智能掌上终端、塑壳断路器，电流互感器，稳压逆变管理器，控制器，交流接触器，电容器和单相自耦变压器，其特点为控制器分别与电流互感器、交流接触器连接，电流互感器分别与塑壳断路器连接，塑壳断路器与稳压逆变管理器连接，稳压逆变管理器与交流接触器连接，一组（1~n）交流接触器与电容器连接，其中有另一组的交流接触器与单相自耦变压器连接；控制器包含有无线通讯模块和GPRS通讯模块，智能掌上终端通过无线通讯模块与控制器进行无线对接，后台分析主站通过GPRS通讯模块与控制器进行无线对接。能实现无线跟踪监测单相线路电压、电流信息。

Description

带有智能掌上终端和后台主站的单相无功补偿调压系统

技术领域

本实用新型涉及一种无功补偿调压器，尤其涉及一种带有智能掌上终端和后台主站的单相无功补偿调压系统。

背景技术

农村配网中0.4KV馈线在中低压配电网络中处于电力系统的末端，在配电系统中存在这诸多问题。其中普遍存在的问题可表现以下几点：1、线路传输距离长。主线路加上分支线路往往超过几千米，电压呈现阶梯状下降，通常到单相线路的最末端电压往往低于合格电压198V，严重地区可能电压低至160V以下，存在“低电压死角”。2、负荷随昼夜、季节变化大。随着经济发展，大量农村用户已经开始使用空调、水利灌溉等感性设备，使得无功损耗严重，加大了农村用电的不稳定性，使得线路末端电压偏小，无法正常启动用电设备，造成用电困扰。因此，提高末端用户电压，保证用户供电电压合格已是治理农村中低压配电网络中的重点问题，具有较强的研究意义。开发出一种带有智能掌上终端和后台主站的单相无功补偿调压系统，是解决上述问题的有效方法。

发明内容

本实用新型的目的在于，针对上述发现的问题，提供一种带有智能掌上终端和后台主站的单相无功补偿调压系统。实现了自动跟踪监测单相线路电压、电流信息，合理分析计算当前线路的无功需量、电压信息。

本实用新型还具有：1）当线路无功需量大时，通过控制器发出相应指令，自动控制交流接触器的通断，实现电容器的投切，提高功率因数，改善线路电压。投入电容器时，控制器将继续采集单相线路电压，根据电压参数阈值进行分析比较，发出相应指令自动调节各个通道交流接触器开合闸来改变分接开关档位从而改变单相自耦变压器二次侧输出合格电压；2）当线路无功需量正常时，无须投入电容器，若此时监测线路为低电压时，控制器也将发出指令自动调节各个通道交流接触器开合闸来改变分接开关档位从而改变单相自耦变压器二次侧输出合格电压。将本实用新型这种单相无功补偿型调压变压装置串联在0.4kV线路的中后段，在一定范围内对单相线路电压进行调整，保证用户的供电电压合格，减少低压电器的损坏，特别适用于线路长、压降大、功率因数低、低电压严重的单相线路。

本实用新型的目的是这样实现的，所述的带有智能掌上终端和后台主站的单相无功补偿调压系统，包括智能掌上终端、后台分析主站、塑壳断路器，电流互感器，稳压逆变管理器，控制器，一组（1~n）交流接触器，另一组（1~n）交流接触器，电容器和单相自耦变压器，其特征在于：所述控制器与电流互感器、一组（1~n）交流接触器、另一组（1~n）交流接触器分别用导线连接，电流互感器与塑壳断路器连接，塑壳断路器与稳压逆变管理器用铜导线连接，稳压逆变管理器与一组（1~n）交流接触器、另一组（1~n）交流接触器用导线连接，一组（1~n）交流接触器与电容器用铜导线连接，另一组（1~n）交流接触器与单相自耦变压器用铜导线连接；所述控制器包含有无线通讯模块和GPRS通讯模块，所述智能掌上终端通过无线通讯模块与控制器进行无线对接，所述后台分析主站通过GPRS通讯模块与控制器进行无线对接。

所述控制器还包括主控MCU、数据采集模块、温度采集模块、数据存储器和交流接触器驱动模块，所述的数据采集模块、温度采集模块、数据存储器、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块分别与主控MCU连接，所述主控MCU通过无线通讯模块与智能掌上终端进行无线对接，所述主控MCU通过GPRS通讯模块与智能掌上终端进行无线对接。

所述稳压逆变管理器包括开关电源模块和逆变器，所述开关电源模块与逆变器采用铜导线连接。

本实用新型的优点：

本实用新型的单相无功补偿型调压变压装置是将单相无功补偿技术与单相调压技术相结合，其电路设计新颖、合理、使用操作简便且接线方便，在调整单相末端低电压的同时，也同步提高了线路的功率因数，提高了供电电压质量以及供电可靠性。

本实用新型的单相无功补偿型调压变压装置中，采用可靠短时切换的交流接触器，在控制单相自耦变压器改变分接档位时，保证单相线路不断电，确保用户正常供电。

本实用新型在正常闭合塑壳断路器时，单相线路上的不合格交流电压通过稳压逆变管理器后稳定在合格的220V电压供给各个通道的交流接触器使用，确保交流接触器开关不会因为电压过低或过高而引起不可靠动作；保证输出稳定的控制电压供交流接触器的稳定可靠运行，确保单相无功补偿型调压变压装置的稳定运行。

本实用新型采用单相无功补偿型调压变压装置、智能掌上终端及后台主站连接构成一体化系统，方便使用者进行设置参数、手动控制及获取装置的各种实时与历史运行数据、现场抄读观察装置的运行状态；也可以很方便地通过GPRS与后台主站进行实时通讯，了解装置的运行状态，并结合历史数据进行决策分析。

附图说明

图1为本实用新型实施例的单相无功补偿型调压变压装置结构图。

图2是本实用新型实施例的单相无功补偿型调压变压装置的控制器的结构图。

图3为本实用新型实施例的稳压逆变管理器的内部结构原理框图。

图4为本实用新型实施例的单相无功补偿型调压变压装置的工作原理框图。

图5为本实用新型实施例结合智能掌上终端的系统结构图。

图6为本实用新型实施例结合后台分析主站的系统结构图。

图7为本实用新型实施例结合智能掌上终端和后台分析主站的系统结构图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型的带有智能掌上终端和后台主站的单相无功补偿调压系统的工作原理及工作过程进行详细说明：

本实用新型包括单相无功补偿型调压变压装置、智能掌上终端及后台分析主站。

如图1所示，本实用新型所述实施例的单相无功补偿型调压变压装置结构图。图中：塑壳断路器1，电流互感器2，稳压逆变管理器3，控制器4，一组（1~n）交流接触器5（投切电容），另一组（1~n）交流接触器6（切换档位），（1~n）电容器7，单相自耦变压器8。其中控制器4为现有技术也可以为采用本实用新型下面如图2所述的专有技术。控制器4与电流互感器2、一组（1~n）交流接触器5、另一组（1~n）交流接触器6用导线连接，电流互感器2与塑壳断路器1连接，塑壳断路器1与稳压逆变管理器3用铜导线连接，稳压逆变管理器3与一组（1~n）交流接触器5、另一组（1~n）交流接触器6用导线连接，一组（1~n）交流接触器5与电容器7用铜导线连接，另一组（1~n）交流接触器6与单相自耦变压器8用铜导线连接。本实用新型文中所述的n为自然数，如3-8个，视具体需要而定。

控制器4为一般现有技术人员能实现的技术，其具有如下功能：能自动跟踪采集单相线路上的电压及电流互感器2的二次侧电流信息，合理分析计算当前线路的无功需量，通过控制器4发出相应指令，自动控制一组（1~n）交流接触器5的通断，实现电容器7的投切，提高功率因数，改善线路电压。当投入电容器7时，控制器4继续采集单相线路电压，根据电压限参数阈值进行分析比较，发出相应指令自动调节另一组（1~n）交流接触器6开合闸来改变分接开关档位从而切换单相自耦变压器8分接抽头位置，来改变单相自耦变压器8的有效匝数，从而实现调压的目的。稳压逆变管理器3能把从塑壳断路器1的火线Ｌ和零线Ｎ输入的不稳定电压调整为稳定的输出电压供给一组（1~n）交流接触器5，另一组（1~n）交流接触器6使用，确保了（1~n）交流接触器的可靠运行。

如图2所示，本实用新型所述实施例的控制器的结构图，包括主控MCU、数据采集模块、温度采集模块、数据存储器、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块，所述的数据采集模块、温度采集模块、数据存储器、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块分别与主控MCU连接，上述具体各部件模块及功能如下：

1) 主控MCU：采用现有市售产品，完成传输与控制、并发出控制信号驱动交流接触器驱动模块进行控制电容器的投切及单相自耦变压器的档位切换，这些校准分析及计算程序为一般技术人员能实现的，或者该主控MCU的校准分析及计算程序可采用现有公开技术，如专利号201320778872.1的实用新型专利“一种新型的单相调压变压系统”所述的技术特征。

2) 数据采集模块：它包括电能计量芯片和信号处理电路，电能计量芯片采用高精度AD芯片，高精度AD芯片作为电压电流计量使用，信号处理电路的作用是将输入的电压电流信息调理成高精度AD芯片内能做精确模拟数字转换及计算的信号，再将结果定时传送给主控MCU，此部分采用了专业的高精度AD芯片。高精度AD芯片和信号处理电路为现有技术。

3) 温度采集模块：单相调压控制器温度分为两部分，一部分采集单相调压控制器的自身温度采用常规的热敏电阻（探头），AD采样分压值，快速响应温度变化，常规的热敏电阻（探头）为现有市售产品。一部分采集整机的温度采用pt100铂电阻，外接直接挂在箱体内沿的面壁上可以快速响应温度变化，所述的pt100铂电阻为现有市售产品。

4) 数据存储器：此模块对各种实时与历史运行数据进行存储及查询，可以采用各类存储介质，为现有技术。

5) 无线通讯模块：此模块为433Mhz无线通讯。通过433无线通讯和智能掌上终端进行数据对接交互，此433Mhz无线通讯模块为现有技术。

6) GPRS通讯模块：此模块为GPRS通讯。通过GPRS通讯和后台主站进行实时数据交互。从而实现远程或本地遥控、遥调、遥测等功能，此GPRS无线通讯模块为现有技术。

7) 交流接触器驱动模块：此模块为一般开关电路，当主控MCU发出控制信号指令时，供电电源提供12V的电压供给开关电路使用，使得开关电路闭合，这些开关电路为一般技术人员能实现的。

如图3所示，本实用新型的稳压逆变管理器内部结构原理框图，稳压逆变管理器包括图中的开关电源模块31和逆变器32，所述开关电源模块31与逆变器32采用铜导线连接。其中的开关电源模块31是将采集的单相线路上的交流电压调整为12V的直流电压，开关电源模块31为一般技术人员实现的技术产品。其中的逆变器32是把单相线路上采集的交流电压通过开关电源模块31调整为12V直流电压后再次转换成稳定合格的220V交流电压，逆变器为市面上现有产品。

如图4所示，本实用新型实施例的单相无功补偿型调压变压装置的具体工作原理框图，其中单相无功补偿型调压变压装置包含塑壳断路器、交流接触器、稳压逆变管理器、控制器、一组（1~n）交流接触器（投切电容）、另一组（1~n）交流接触器（切换档位）、电容器、和单相自耦变压器。其中稳压逆变管理器包含开关电源模块和逆变器，单相线路上的火线L、零线N经塑壳断路器后通过铜导线接入稳压逆变管理器的开关电源模块后，开关电源模块将采集的单相线路上的交流电压调整为12V的直流电压，稳压逆变管理器中的逆变器把调整后的12V直流电压再次转换成稳定合格的220V交流电压供给相应通道的一组（1~n）交流接触器（投切电容）、另一组（1~n）交流接触器（切换档位）使用，确保了交流接触器的稳定可靠运行；控制器中的数据采集模块采集单相线路上的火线L、零线N的电压信息及电流互感器二次侧的电流信息，合理分析计算当前线路的无功需量，当线路无功需量大时，通过控制器发出相应指令，自动控制一组（1~n）交流接触器（投切电容）的通断，实现电容器的投切，提高功率因数，改善线路电压。投入电容器时，控制器将继续采集单相线路电压，通过控制器电压比较电路精确计算当前单相线路电压偏高或者偏低等信息，在与电压参数阈值进行分析比较后，形成相应的逻辑控制信号发出控制指令自动调节另一组（1~n）交流接触器（切换档位）的开合闸来改变分接开关档位从而改变单相自耦变压器二次侧输出合格电压；当线路无功需量正常时，无须投入电容器，若此时监测线路为低电压时，控制器也将发出指令自动调节另一组（1~n）交流接触器（切换档位）的开合闸来改变分接开关档位从而改变单相自耦变压器二次侧输出合格电压，达到调整电压的目的。其中合格的电压为198V~235V之间，如单相自耦变压器的第1个档位是调整+25V，单相自耦变压器的第2个档位是调整+40V，该单相自耦变压器的档位根据实际需要定义可以无限扩展。如根据以上定义的单相自耦变压器的第1个档位是调整+25V，单相自耦变压器的第2个档位是调整+40V。若单相线路上的电压为195V时，此时合适的单相自耦变压器档位为第1档，合适的调整档位策略就是发出驱动单相自耦变压器在第1档位闭合的控制信号；若线路上的电压为180V时，此时合适的的单相自耦变压器档位为第2档，合适的调整档位策略就是发出驱动单相自耦变压器在第2档位闭合的控制信号，以上为合适的单相自耦变压器档位和合适的调整档位策略说明。

如图5所示，本实用新型采用单相无功补偿型调压变压装置和智能掌上终端构成一体化系统；所述的智能掌上终端为一般现有技术，智能掌上终端通过433MHz无线通讯模块与装置中的控制器进行无线对接；智能掌上终端可以方便使用者对装置进行参数设置、手动控制及各种实时与历史运行数据的采集，方便现场抄读观察单相自耦变压器、电容器、交流接触器的开合闸运行状态。当本实用新型所采用的单相无功补偿型调压变压装置中的控制器采用图2的技术时，其控制器包括主控MCU、数据采集模块、温度采集模块、数据存储器、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块，所述的数据采集模块、温度采集模块、数据存储器、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块分别与主控MCU连接，所述的智能掌上终端与控制器的主控MCU连接，智能掌上终端通过433MHz无线通讯模块与控制器中的无线通讯模块进行无线对接，通过主控MCU完成传输与控制，为一般技术人员能实现的技术。

如图6所示，本实用新型采用单相无功补偿型调压变压装置和后台分析主站构成一体化系统。所述的后台分析主站为一般现有技术，后台分析主站通过GPRS通讯模块与装置的控制器进行无线对接；后台分析主站可以方便使用者对装置进行参数设置、手动控制及各种实时与历史运行数据的采集，方便现场抄读观察单相自耦变压器、电容器、交流接触器的开合闸运行状态。当本实用新型所采用的单相无功补偿型调压变压装置中的控制器采用图2的技术时，其控制器包括主控MCU、数据采集模块、温度采集模块、数据存储器、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块，所述的数据采集模块、温度采集模块、数据存储器、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块分别与主控MCU连接，所述的后台分析主站与控制器的主控MCU连接，后台分析主站通过GPRS通讯模块与控制器中的无GPRS通讯模块进行无线对接，通过主控MCU完成传输与控制，为一般技术人员能实现的技术。

 如图7所示，本实用新型采用单相无功补偿型调压变压装置、智能掌上终端和后台分析主站构成一体化系统。智能掌上终端可以通过433MHz无线通讯模块与单相无功补偿型调压变压装置进行无线对接，智能掌上终端还可以与后台分析主站进行对接，后台分析主站也通过GPRS通讯模块与装置的控制器进行无线对接；智能掌上终端和后台分析主站可以同时对装置进行参数设置、手动控制及各种实时与历史运行数据的采集，方便现场抄读观察单相自耦变压器、电容器、交流接触器的开合闸运行状态，同时后台分析主站也可以对智能掌上终端进行参数配置及设置。当本实用新型所采用的单相无功补偿型调压变压装置中的控制器采用图2的技术时，其控制器包括主控MCU、数据采集模块、温度采集模块、数据存储器、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块，所述的数据采集模块、温度采集模块、数据存储器、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块分别与主控MCU连接，所述的智能掌上终端和后台分析主站与控制器的主控MCU连接，智能掌上终端通过433MHz无线通讯模块与控制器中的无线通讯模块进行无线对接，后台分析主站通过GPRS通讯模块与控制器中的无GPRS通讯模块进行无线对接，智能掌上终端还可以与后台分析主站进行对接，通过主控MCU完成传输与控制，为一般技术人员能实现的技术。

Claims (3)

1.一种带有智能掌上终端和后台主站的单相无功补偿调压系统，包括智能掌上终端、后台分析主站、塑壳断路器（1），电流互感器（2），稳压逆变管理器（3），控制器（4），一组（1~n）交流接触器（5），另一组（1~n）交流接触器（6），电容器（7）和单相自耦变压器，其特征在于：所述控制器（4）与电流互感器（2）、一组（1~n）交流接触器（5）、另一组（1~n）交流接触器（6）分别用导线连接，电流互感器（2）与塑壳断路器（1）连接，塑壳断路器（1）与稳压逆变管理器（3）用铜导线连接，稳压逆变管理器（3）与一组（1~n）交流接触器（5）、另一组（1~n）交流接触器（6）用导线连接，一组（1~n）交流接触器与电容器（7）用铜导线连接，另一组（1~n）交流接触器（6）与单相自耦变压器用铜导线连接；所述控制器（4）包含有无线通讯模块和GPRS通讯模块，所述智能掌上终端通过无线通讯模块与控制器进行无线对接，所述后台分析主站通过GPRS通讯模块与控制器进行无线对接。

2.根据权利要求1所述的带有智能掌上终端和后台主站的单相无功补偿调压系统，其特征在于：所述控制器还包括主控MCU、数据采集模块、温度采集模块、数据存储器和交流接触器驱动模块，所述的数据采集模块、温度采集模块、数据存储器、无线通讯模块、GPRS通讯模块和交流接触器驱动模块分别与主控MCU连接，所述主控MCU通过无线通讯模块与智能掌上终端进行无线对接，所述主控MCU通过GPRS通讯模块与智能掌上终端进行无线对接。

3.根据权利要求1或2所述的带有智能掌上终端和后台主站的单相无功补偿调压系统，其特征在于：所述稳压逆变管理器包括开关电源模块（31）和逆变器（32），所述开关电源模块（31）与逆变器（32）采用铜导线连接。