CN204179672U - 一种功率因数控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种功率因数控制器，用于电力供电系统中，其包括壳体和设置在壳体内部的无功补偿系统，所述无功补偿系统包括：电源模块、计量模块、电能质量检测模块、温湿度采集模块、人机交互模块、控制输出模块和主控制模块。与现有技术相比，本实用新型提供的功率因数控制器同时适用于高压和低压电力供电系统中，降低无功补偿系统的使用成本，节约资源，并具有温湿度控制功能，可通过控制风机继电器或加热器继电器改善工作环境的温度和湿度，保护整个功率因数控制器，延长使用寿命。

Description

一种功率因数控制器

技术领域

本实用新型涉及电力供电系统中的无功补偿领域，特别是一种功率因数控制器。

背景技术

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内，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。为了减少上述损耗，通常在电力供电系统中设置无功补偿装置，无功补偿装置在电力系统中起提高电网的功率因数的作用，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。合理的选择无功补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，使电网质量提高。

而无功补偿装置主要是通过功率因数控制器来提高电网的功率因数。现有技术的功率因数控制器一般只具有计量、无功补偿控制等功能，输出信号固定，因而针对不同电压等级的系统需采用不同的功率因数控制器，这样导致整个无功补偿装置的性能太过单一，适用范围小，增加无功补偿系统中无功装置的实用成本，浪费资源。同时，现有技术中的功率因数控制器一般是置入无功补偿柜内工作，无功补偿柜内的温度和湿度都会影响柜内元器件的正常运行，而现有技术中不能实时调节无功补偿柜内的温度和湿度，特别是在温度过高和湿度过大的环境下，会缩短柜内元器件的使用寿命。因此，亟需一种能同时适用于高压和低压电力系统，且能自动调节温度和湿度的功率因数控制器。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种功率因数控制器，该功率因数控制器能用于电力供电系统中且同时适用于高压和低压系统，可自动调节温度和湿度，降低无功补偿系统使用成本，节约资源，提高工作精度。

本实用新型采用的技术方案为：

一种功率因数控制器，用于电力供电系统，所述功率因数控制器包括壳体和设置在壳体内部的无功补偿系统，所述无功补偿系统包括：

计量模块，用于采集所述电力供电系统的电压和电流信号；

电能质量检测模块，与所述计量模块电性连接，用于接收所述计量模块采集的所述电压和电流信号，并将所述电压和电流信号转换为第一电信号；

温湿度采集模块，用于采集功率因数控制器工作环境的温度和湿度信号；

主控制模块，与所述电能质量检测模块及所述温湿度采集模块电性连接，用于接收并传递所述第一电信号及所述温度和湿度信号，所述主控制模块还用于根据所述第一电信号发送第一控制命令，根据所述温度和湿度信号发送第二控制命令；

人机交互模块，与所述主控制模块电性连接，用于接收所述主控制模块发送的第一电信号和所述温度和湿度信号，并显示所述电压、电流及所述温度湿度信息；

控制输出模块，与所述主控制模块电性连接，用于接收主控制模块发出的所述第一控制命令及所述第二控制命令，并根据所述第一控制命令及所述第二控制命令调节相应的输出；及

电源模块，与所述主控制模块电性连接，用于为所述无功补偿系统提供电源。

优选地，所述主控制模块包括参数设置单元和参数存储器，所述参数设置单元用于预设所述电力供电系统的工作参数，所述参数存储器用于存储所述工作参数，这样设置的工作参数具有密码保护功能，掉电数据不丢失。

更优选地，主控制模块通过触摸屏操作设置工作参数。

优选地，所述计量模块包括电压互感器和电流互感器，所述电压互感器用于采集电压信号，所述电流互感器用于采集电流信号。

优选地，所述温湿度采集模块包括温湿度传感器，所述温湿度传感器用于采集所述温度和湿度信号。

优选地，所述控制输出模块包括12路电容器投切、报警继电器、风机继电器及加热器继电器，所述12路电容器投切及所述报警继电器根据所述第一控制命令进行开启或关闭的动作，所述风机继电器及加热器继电器根据所述第二控制命令进行开启或关闭的动作。

更优选地，所述控制输出模块还包括输出测试单元，所述输出测试单元用于测试所述报警继电器、所述风机继电器、所述加热器继电器和所述12路电容器投切在所述功率因数控制器投入所述电力供电系统正常运行前是否可以正常工作。

更优选地，所述报警继电器为单刀双掷继电器。

更优选地，所述12路电容器投切通过继电器控制接触器来投切电容器或者通过12V电平信号控制晶闸管通断来投切电容器。

优选地，所述主控制模块还包括时钟单元和记录单元，所述时钟单元用于计时，所述记录单元用于记录基于时钟单元的报警信息，以及12路电容器投切当月运行动作的次数和投入运行的总时间。

优选地，所述无功补偿系统还包括通讯模块，所述通讯模块与所述主控制模块电性连接，用于实现所述电力供电系统的通讯连接及所述电力供电系统的数据监控，所述通讯模块包括RS485接口、以太网接口和预留接口。

优选地，人机交互模块为4.3寸TFT触摸显示屏。

与现有技术相比，本实用新型提供的功率因数控制器，具有以下优点：

1、同时适用于高压和低压系统，降低无功补偿系统的使用成本，节约资源；

2、计量模块采样电压、电流精度高，计量精确；

3、主控制模块中参数设置简单方便，设置的参数具有密码保护功能，掉电数据不丢失；

4、具有强大的记录功能，可记录基于时钟的报警信息、12路电容器投切本月的动作次数以及投入运行的时间；

5、具有过电压、欠电压、低电流闭锁、谐波电压超限判断和显示，能快速切除电容，防止电容器组在异常条件下运行；

6、适用两种通讯方式，输出信号多样化，方便实时通讯和远程控制；

7、具有测试功能，可供用户测试报警继电器、风机继电器、加热器继电器以及12路电容器投切，确保整个功率因数控制器在投入使用后正常运行；

8、具有温湿度控制功能，可通过控制风机继电器或加热器继电器改善控制器工作环境的温度和湿度，保护整个功率因数控制器，延长使用寿命；

9、采用4.3寸TFT触摸显示屏，界面操作简单、流畅。

附图说明

图l为本实用新型提供的功率因数控制器的主视图；

图2为本实用新型提供的功率因数控制器的侧视图；

图3为本实用新型提供的功率因数控制器的示意图。

具体实施方式

以下将结合附图1至3以及优选实施例对本实用新型提供的功率因数控制器作更为详细说明。

如图1至图3所示，为本实用新型提供的功率因数控制器的优选实施方式。该功率因数控制器适用于电力供电系统中，其包括壳体1和设置在壳体1内部的无功补偿系统2，整个功率因数控制器通过无功补偿系统2控制功率因数。如图3所示，无功补偿系统2包括电源模块21、计量模块22、电能质量检测模块23、温湿度采集模块24、通讯模块25、人机交互模块26、控制输出模块27和主控制模块28。

电源模块21与主控制模块28电性连接，电源模块21用于为无功补偿系统2中的其他各模块提供电源，保证无功补偿系统2的正常工作，电源模块21提供的电源有+12V、+5V、-5V、+3.3V。

计量模块22包括电压互感器和电流互感器，所述计量模块22通过电压互感器和电流互感器对电力供电系统中的电压、电流信号进行实时采样，并对电路中的电压、电流、功率因数、有功和无功进行计量。所述计量模块22采用精度为0.2级的集成计量芯片采样，能计量电力供电系统中的电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率、2～49次电压/电流谐波含有率等电量，计量精度可达0.5级。所述电压互感器采集的电压信号为电力供电系统中两相之间的线电压，且输入的电压范围广，可适用于高压和低压电力供电系统；所述电流互感器采集的电流信号为一相电流，适用于采样电流为1A和5A的电力供电系统，使得功率因数控制器的适用范围广，采样接线方式灵活。

电能质量检测模块23与所述计量模块22电性连接，所述电能质量检测模块23接收所述计量模块22采集电压和电流信号，并将所述电压和电流信号转换为第一电信号。

温湿度采集模块24包括温湿度传感器，所述温湿度采集模块24通过温湿度传感器采集所述功率因数控制器工作环境中的温度和湿度信号。

主控制模块28包括参数设置单元和参数存储器，所述参数设置单元用于预设所述电力供电系统的工作参数，所述参数存储器用于存储所述工作参数，这样设置的参数具有密码保护功能，掉电数据不丢失。所述主控制模块28与电能质量检测模块23和温湿度采集模块24电性连接，所述主控制模块28用于接收并传递所述第一电信号和所述温度和湿度信号，根据主控制模块28中的预设工作参数进行处理、分析和判断，所述主控制模块28依据所述第一电信号发出第一控制命令，依据所述温度和湿度信号发出第二控制命令。

人机交互模块26与所述主控制模块28电性连接，所述人机交互模块26用于接收所述主控制模块28传递的所述第一电信号和所述温度和湿度信号，并显示所述电压、电流及所述温度和湿度信息。所述人机交互模块26为4.3寸TFT触摸显示屏，界面操作简单、流畅。

主控制输出模块27与所述主控制模块28电性连接，所述主控制输出模块27用于接收所述主控制模块28发出的第一控制命令和第二控制命令。所述主控制模块27包括风机继电器271、加热器继电器272、12路电容器投切273、报警继电器274，当所述主控制输出模块27接收所述主控制模块28发出的第一控制命令时，12路电容器投切273和报警继电器274产生开启或关闭的动作；当所述主控制输出模块27接收所述主控制模块28发出的第二控制命令时，风机继电器271和加热器继电器272产生开启或关闭的动作。

所述报警继电器274为单刀双掷继电器。所述12路电容器投切通过继电器控制接触器来投切电容器或者通过12V电平信号控制晶闸管通断来投切电容器。采用继电器控制接触器的方式适用于高压和部分低压电力供电系统中，采用12V电平信号控制晶闸管通断的方式适用于负荷波动大的低压电力供电系统中。

控制输出模块27进一步包括输出测试单元，可供用户在功率因数控制器未投入电力系统正常运行前测试报警继电器274、风机继电器271、加热器继电器272、12路电容器投切273是否能正常工作，确保控制器在投入使用后正常运行。

所述主控制模块28还包括时钟单元和记录单元，所述时钟单元用于计时，所述记录单元用于记录基于时钟单元的报警信息，以及12路电容器投切当月运行动作的次数和投入运行的总时间，可供查阅，分析问题。

通讯模块25与所述主控制模块28电性连接，用于实现所述电力供电系统的通讯连接及所述电力供电系统的数据监控，所述通讯模块25包括RS485接口、以太网接口和预留接口，支持Modbus协议的RS485接口方式以及TCP/IP协议的以太网模式，方便控制器进行组网，通过上位机使工作人员及时掌握控制器的运行状态，以保证电网的安全、经济运行。

整个功率因数控制器的工作过程为：所述计量模块22的电压互感器和电流互感器分别对电力供电系统中的电压、电流信号进行实时采样，并对电路中的电压、电流、功率因数、有功和无功进行计量，传送至所述电能质量检测模块23中，所述电能质量检测模块23接收所述电压和电流信号并转换为第一电信号并传递给所述主控制模块28中，所述主控制模块28接收所述第一电信号后根据预设工作参数进行处理、分析、判断，然后将处理的数据以及判断的结果传送至所述人机交互模块26中的触摸屏上进行显示电力供电系统中电压和电流信息，同时根据所述第一电信号对所述控制输出模块27发出第一控制命令，所述控制输出模块27接收来自所述主控制模块28的第一控制命令后，所述12路电容器投切273和所述报警继电器输274产生开启或关闭的动作；同时，所述温湿度采集模块24通过其内部的温湿度传感器采集功率因数控制器工作环境中的温度和湿度信号，传送到所述主控制模块28中，所述主控制模块28接收所述温度和湿度信号后，依据预设工作参数分析处理，将所述温度和湿度信号传递至所述人机交互模块26中，来显示工作环境中的温度和湿度信息，并且所述主控制模块28还根据所述温度和湿度信号对所述控制输出模块27发出第二控制命令，所述控制输出模块27接收来自所述主控制模块28的第二控制命令后，所述风机继电器271和所述加热器继电器272产生开启或关闭的动作，以达到降温和除湿的目的，保护整个功率因数控制器。

综合上所述，本实用新型的技术方案可以充分有效的实现上述实用新型目的，且本实用新型的结构及功能原理都已经在实施例中得到充分的验证，能达到预期的功效及目的，在不背离本实用新型的原理和实质的前提下，可以对实用新型的实施例做出多种变更或修改。因此，本实用新型包括一切在专利申请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)

1.一种功率因数控制器，用于电力供电系统，所述功率因数控制器包括壳体和设置在壳体内部的无功补偿系统，其特征在于，所述无功补偿系统包括：

计量模块，用于采集所述电力供电系统的电压和电流信号；

电能质量检测模块，与所述计量模块电性连接，用于接收所述计量模块采集的所述电压和电流信号，并将所述电压和电流信号转换为第一电信号；

温湿度采集模块，用于采集所述功率因数控制器工作环境的温度和湿度信号；

主控制模块，与所述电能质量检测模块及所述温湿度采集模块电性连接，用于接收并传递所述第一电信号及所述温度和湿度信号，所述主控制模块还用于根据所述第一电信号发送第一控制命令，根据所述温度和湿度信号发送第二控制命令；

人机交互模块，与所述主控制模块电性连接，用于接收所述主控制模块发送的所述第一电信号及所述温度湿度信号，并显示所述电压、电流及所述温度和湿度信息；

控制输出模块，与所述主控制模块电性连接，用于接收主控制模块发出的所述第一控制命令及所述第二控制命令，并根据所述第一控制命令及所述第二控制命令调节相应的输出；及

电源模块，与所述主控制模块电性连接，用于为所述无功补偿系统提供电源。

2.根据权利要求1所述的功率因数控制器，其特征在于：所述主控制模块包括参数设置单元和参数存储器，所述参数设置单元用于预设所述电力供电系统的工作参数，所述参数存储器用于存储所述工作参数。

3.根据权利要求1所述的功率因数控制器，其特征在于：所述计量模块包括电压互感器和电流互感器，所述电压互感器用于采集电压信号，所述电流互感器用于采集电流信号。

4.根据权利要求1所述的功率因数控制器，其特征在于：所述温湿度采集模块包括温湿度传感器，所述温湿度传感器用于采集所述温度和湿度信号。

5.根据权利要求1所述的功率因数控制器，其特征在于：所述控制输出模块包括12路电容器投切、报警继电器、风机继电器及加热器继电器，所述12路电容器投切及所述报警继电器根据所述第一控制命令进行开启或关闭的动作，所述风机继电器及加热器继电器根据所述第二控制命令进行开启或关闭的动作。

6.根据权利要求5所述的功率因数控制器，其特征在于：所述控制输出模块还包括输出测试单元，所述输出测试单元用于测试所述报警继电器、所述风机继电器、所述加热器继电器和所述12路电容器投切在所述功率因数控制器投入所述电力供电系统正常运行前是否可以正常工作。

7.根据权利要求5所述的功率因数控制器，其特征在于：所述主控制模块还包括时钟单元和记录单元，所述时钟单元用于计时，所述记录单元用于记录基于时钟单元的报警信息，以及12路电容器投切当月运行动作的次数和投入运行的总时间。

8.根据权利要求5所述的功率因数控制器，其特征在于：所述报警继电器为单刀双掷继电器。

9.根据权利要求5所述的功率因数控制器，其特征在于：所述12路电容器投切通过继电器控制接触器来投切电容器或者通过12V电平信号控制晶闸管通断来投切电容器。

10.根据权利要求1所述的功率因数控制器，其特征在于：所述无功补偿系统还包括通讯模块，所述通讯模块与所述主控制模块电性连接，用于实现所述电力供电系统的通讯连接及所述电力供电系统的数据监控，所述通讯模块包括RS485接口、以太网接口和预留接口。