CN211480935U - 一体化结构的综合配电箱用补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种一体化结构的综合配电箱用补偿装置，包括微控制器、供电电源和电力电容器，还包括与所述微控制器的温度信号端相连接的温度传感电路，与微控制器通过电缆相连接的人机交互电路，连接在微控制器与电力电容器之间的投切开关电路，还设置有与微控制器的信号输入端通过信号处理器相连接的信号采集电路，与微控制器的通讯端相连接的RS485通信电路。本实用新型的结构简单，可有效的降低物料及人工安装成本，其投切更为安全可靠，投入涌流小，对电网冲击较小，提高了产品使用寿命，可有效的保证电容器的运行安全可靠，适用性好，实用性强，便于远程监控，可不用另外配置无功补偿控制器便可实现自动补偿控控制。

Description

一体化结构的综合配电箱用补偿装置

技术领域

本实用新型属于低压无功功率补偿技术领域，具体涉及一种一体化结构的综合配电箱用补偿装置。

背景技术

随着农村电网改造的不断深入，大量的JP柜(综合配电箱)被应用于农村电力线路及各配电台区中。JP柜是为适应农村低压配电装置标准化、小型化、模块化、智能化的要求而设计的，它集配电、计量、保护(过载、短路、漏电、防雪)、无功补偿于一体。由于居民用电存在三相负荷不平衡及高峰低估时段，就需要无功补偿需要采用三相及分相补偿相结合的混合补偿方式，根据负荷变换的实际无功需求进行自动投切电容。

较早的综合配电箱的无功功率补偿部分柜包括：塑壳断路器或刀熔开关、无功功率补偿控制器、电容器专用投切接触器或复合开关、低压自愈式电力电容器等。其存在如下缺点：投切涌流大，电容器专用投切接触器触点寿命短，接线繁杂，占用空间大，维护检修不方便，成本高，机械连接部件多，设备容易失效。复合开关方式投切虽然能降低投切涌流，但也存在接线复杂，智能化程度低，保护功能不完善等问题。近几年随着智能电容器的不断普及应用，以上补偿方案逐步被智能电容器替代，但当前智能电容器的补偿方案多采用4-5个独立的智能电容器安装使用，给生产厂家带来比以往安装方便的同时也增加了一定的成本。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种结构设置合理且适用性强的一体化结构的综合配电箱用补偿装置。

实现本实用新型目的的技术方案是一种一体化结构的综合配电箱用补偿装置，包括微控制器、供电电源和电力电容器，还包括与所述微控制器的温度信号端相连接的温度传感电路，与所述微控制器通过电缆相连接的人机交互电路，连接在所述微控制器与电力电容器之间的投切开关电路，还设置有与所述微控制器的信号输入端通过信号处理器相连接的信号采集电路，与所述微控制器的通讯端相连接的RS485通信电路，所述供电电源分别与微控制器、信号处理器、人机交互电路、投切开关电路和RS485通信电路的电源端相连接。

所述投切开关电路包括主投切开关控制电路和副投切开关控制电路，所述主投切开关控制电路包括结构相同的第一投切开关、第二投切开关、第三投切开关、第四投切开关、第五投切开关和第六投切开关，副投切开关电路包括第七投切开关、第八投切开关，所述电力电容器包括两个“Y”型连接的分相补偿电力电容器和六个“Δ”型连接的三相共补型电力电容器，第一投切开关和第二投切开关分别与两个“Y”型连接的分相补偿电力电容器相连接，第三投切开关、第四投切开关、第五投切开关和第六投切开关分别与四个“Δ”型连接的三相共补型电力电容器相连接，第七投切开关和第八投切开关分别控制两个“Δ”型连接的三相共补型电力电容器。

所述信号采集电路包括电流信号采集电路、相电压信号采集电路和电容电流穿心互感器信号采集电路，电流信号采集电路、相电压信号采集电路和电容电流穿心互感器信号采集电路均与所述信号处理器的信号输入端相连接。

所述温度传感电路包括结构相同的三路温度传感电路，所述温度传感电路包括串联的负温度系数热敏电阻和电阻。

所述微控制器的主芯片型号为STM8S207MB。

本实用新型具有积极的效果：本实用新型的结构简单，采用组合式安装，可有效的降低物料及人工安装成本，其投切更为安全可靠，投入涌流小，对电网冲击较小，提高了产品使用寿命，可有效的保证电容器的运行安全可靠，适用性好，实用性强，而且采用RS485通信，可与外部配电终端等通信，实现补偿模块采集数据及工作状态信息的上传，便于远程监控，可不用另外配置无功补偿控制器便可实现自动补偿控控制，经济且实用性好。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型中其中一路投切开关的具体电路图。

具体实施方式

(实施例1)

图1和图2显示了本实用新型的一种具体实施方式，其中图1为本实用新型的结构示意图；图2为本实用新型中其中一路投切开关的具体电路图。

见图1和图2，一种一体化结构的综合配电箱用补偿装置，包括微控制器1、供电电源2和电力电容器3，还包括与所述微控制器的温度信号端相连接的温度传感电路4，与所述微控制器通过电缆相连接的人机交互电路5，连接在所述微控制器与电力电容器之间的投切开关电路6，还设置有与所述微控制器的信号输入端通过信号处理器7相连接的信号采集电路8，与所述微控制器的通讯端相连接的RS485通信电路9，所述供电电源分别与微控制器、信号处理器、人机交互电路、投切开关电路和RS485通信电路的电源端相连接。信号处理器可以对电压电流信号处理采用加法电路，并进行全波形信号采样，计算电压电流有效值，并可通过傅里叶变换计算谐波，根据计算值和设置值比较进行过压、欠压、欠流及谐波保护。

所述投切开关电路6包括主投切开关控制电路61和副投切开关控制电路62，所述主投切开关控制电路包括结构相同的第一投切开关、第二投切开关、第三投切开关、第四投切开关、第五投切开关和第六投切开关，所述电力电容器包括两个“Y”型连接的分相补偿电力电容器和四个“Δ”型连接的三相共补型电力电容器，第一投切开关和第二投切开关分别与两个“Y”型连接的分相补偿电力电容器相连接，第三投切开关、第四投切开关、第五投切开关和第六投切开关分别与四个“Δ”型连接的三相共补型电力电容器相连接。副投切开关电路包括第七投切开关、第八投切开关，分别控制两个“Δ”型连接的三相共补型电力电容器。根据无功补偿需求，需要三相补偿时投入运行“Δ”型连接的电力电容器，需要单相补偿时可单独投入A相、B相或C相电容器，实现合理优化补偿。

投切开关电路包括磁保持继电器驱动芯片U1 RY8023，U1输入控制端 INA、INB分别通过电阻与微控制器连接，接收微控制器发出空电平信号， U1输出端OUTA、OUTB与磁保持继电器K1的线圈的第三、四引脚相连，输出信号驱动磁保持继电器闭合或断开。磁保持继电器的动触点一与静触点二分别通过功率电阻R1，R2与光耦U2、U3的首尾相连的第一、二引脚连接，光耦U2、U3的第三引脚相连并接地，光耦U2、U3的第四引脚相连通过电阻R10与运放U4的第五脚相连，经运放处理由U4的第七脚输出信号通过电阻R15连接到微控制器，微控制器通过检测该信号变化分析计算出磁保持触点两端的电压过零时刻及磁保持继电器闭合时的动作时间。

所述信号采集电路8包括电流信号采集电路81、相电压信号采集电路 82和电容电流穿心互感器信号采集电路83，电流信号采集电路、相电压信号采集电路和电容电流穿心互感器信号采集电路均与所述信号处理器的信号输入端相连接。采用电容电流穿心互感器信号采集电路可精确实现投入电容电流的测量，并判断电容是否过流欠流，判断有无容量衰减和损坏。

所述温度传感电路包括结构相同的三路温度传感电路，所述温度传感电路包括串联的负温度系数热敏电阻和电阻。

所述微控制器的主芯片型号为STM8S207MB。

其工作原理如下：

通过电流互感器，电压互感器把强电信号转变为成比例的弱电信号；转换后的电压信号送入信号处理器，把模拟信号过零点转换为等周期相同过零时刻的脉冲信号到CPU单元，CPU单元计算两个信号的时间，转换为相位差，继而计算得到功率因数；比例衰减的电压电流信号全波形采样，并计算出电压电流的有效值，乘以比例系数得到当前的电压和电流；全波形采样点经过傅氏变换求出电压电流的谐波值；然后计算出无功功率，及报警状态，以判断是否投入或切除补偿电容。

投切开关采用过零投切技术，根据采集触点两端电压过零检测信号和磁保持继电器闭合执行动作时间，计算出补偿时间，通过驱动电路，驱动磁保持继电器，实现过零投入，避免对电网的大电流冲击，延长投切开关的触点寿命；同时测量此次磁保持继电器闭合动作时间存储，以便下次投切自适应调节。

在单元检测单元检测到功率因数低于设定的值并且无功功率超过该组电容容量值的时候经过延时，以投入A相电容为例，先检测连接A相电容的磁保持继电器触点间电压过零点，检测到电压零点后，延时一定时间(延时时间为半周波时间与磁保持继电器的闭合动作时间的差值)，延时时间到，给继电器驱动信号，到继电器闭合时，恰好是下一个触点间电压过零时刻，这样确保电容器在电压过零时投入，实现对电网无冲击电流接入电力电容器，切除电容时，先检测A电流过零点，检测到电流零点后，延时一定时间(延时时间为半周波时间与磁保持继电器的断开动作时间的差值)，延时时间到，给磁保持继电器驱动信号，到磁保持继电器执行时，恰好是电流过零时刻，这样确保电容器在电流过零时切除，避免拉弧现象。其他相连接的投切开关原理相同，处理方法也相同。

本实用新型的结构简单，采用组合式安装，可有效的降低物料及人工安装成本，其投切更为安全可靠，投入涌流小，对电网冲击较小，提高了产品使用寿命，可有效的保证电容器的运行安全可靠，适用性好，实用性强，而且采用RS485通信，可与外部配电终端等通信，实现补偿模块采集数据及工作状态信息的上传，便于远程监控，可不用另外配置无功补偿控制器便可实现自动补偿控控制，经济且实用性好。

本实施例中使用的标准零件可以从市场上直接购买，而根据说明书和附图的记载的非标准结构部件，也可以直根据现有的技术常识毫无疑义的加工得到，同时各个零部件的连接方式采用现有技术中成熟的常规手段，而机械、零件及设备均采用现有技术中常规的型号，故在此不再作出具体叙述。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (5)

1.一种一体化结构的综合配电箱用补偿装置，包括微控制器、供电电源和电力电容器，其特征在于：还包括与所述微控制器的温度信号端相连接的温度传感电路，与所述微控制器通过电缆相连接的人机交互电路，连接在所述微控制器与电力电容器之间的投切开关电路，还设置有与所述微控制器的信号输入端通过信号处理器相连接的信号采集电路，与所述微控制器的通讯端相连接的RS485通信电路，所述供电电源分别与微控制器、信号处理器、人机交互电路、投切开关电路和RS485通信电路的电源端相连接。

2.根据权利要求1所述的一体化结构的综合配电箱用补偿装置，其特征在于：所述投切开关电路包括主投切开关控制电路和副投切开关控制电路，所述主投切开关控制电路包括结构相同的第一投切开关、第二投切开关、第三投切开关、第四投切开关、第五投切开关和第六投切开关，副投切开关电路包括第七投切开关、第八投切开关，所述电力电容器包括两个“Y”型连接的分相补偿电力电容器和六个“Δ”型连接的三相共补型电力电容器，第一投切开关和第二投切开关分别与两个“Y”型连接的分相补偿电力电容器相连接，第三投切开关、第四投切开关、第五投切开关和第六投切开关分别与四个“Δ”型连接的三相共补型电力电容器相连接，第七投切开关和第八投切开关分别控制两个“Δ”型连接的三相共补型电力电容器。

3.根据权利要求2所述的一体化结构的综合配电箱用补偿装置，其特征在于：所述信号采集电路包括电流信号采集电路、相电压信号采集电路和电容电流穿心互感器信号采集电路，电流信号采集电路、相电压信号采集电路和电容电流穿心互感器信号采集电路均与所述信号处理器的信号输入端相连接。

4.根据权利要求3所述的一体化结构的综合配电箱用补偿装置，其特征在于：所述温度传感电路包括结构相同的三路温度传感电路，所述温度传感电路包括串联的负温度系数热敏电阻和电阻。

5.根据权利要求4所述的一体化结构的综合配电箱用补偿装置，其特征在于：所述微控制器的主芯片型号为STM8S207MB。

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