CN215009610U

CN215009610U - 一种电容投切控制装置

Info

Publication number: CN215009610U
Application number: CN202120879353.9U
Authority: CN
Inventors: 郭杉; 贾俊青; 张一帆; 段玮頔; 蔡文超; 梁帅
Original assignee: Inner Mongolia Electric Power Research Institute of Inner Mongolia Power Group Co Ltd
Current assignee: Inner Mongolia Electric Power Research Institute of Inner Mongolia Power Group Co Ltd
Priority date: 2021-04-27
Filing date: 2021-04-27
Publication date: 2021-12-03
Anticipated expiration: 2031-04-27

Abstract

本实用新型涉及一种电容投切控制装置。所述装置包括：投切控制电路，投切控制电路包括：开关电路、第一限流电路、第一隔离电路和第二限流电路；开关电路的第一端连接第一路控制信号，开关电路的第二端连接第一限流电路的第一端，第一限流电路的第二端连接第二路控制信号，第一限流电路的第三端连接第一隔离电路的输入端；第一隔离电路的输出端连接第二限流电路的第一端，第二限流电路的第二端连接待投切电容。本实用新型可以防止投切时发生异常，提高电容投切控制的可靠性。

Description

一种电容投切控制装置

技术领域

本实用新型涉及投切控制技术领域，特别是涉及一种电容投切控制装置。

背景技术

配电网无功补偿水平的全面发展，低压侧无功补偿措施已经在配电体系里全方位普及，无功补偿有助于提高电力资源供应质量，降低配电网系统损耗，提升功率因数和减轻设备功率损耗等。

电容器投切控制装置是无功补偿的核心部件，现有的电容器投切控制装置中的投切控制电路通常只有一个信号输入端，只能由一个信号控制，导致可靠性差。例如：如果发生误触会导致该信号输入端会输入错误的投切信号，投切控制电路会根据错误的投切信号对电容发生投切，从而产生异常投切的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种电容投切控制装置，可以防止投切时发生异常，提高电容投切控制的可靠性。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

一种电容投切控制装置，包括：

投切控制电路，所述投切控制电路包括：开关电路、第一限流电路、第一隔离电路和第二限流电路；

所述开关电路的第一端连接第一路控制信号，所述开关电路的第二端连接第一限流电路的第一端，所述第一限流电路的第二端连接第二路控制信号，所述第一限流电路的第三端连接所述第一隔离电路的输入端；所述第一隔离电路的输出端连接所述第二限流电路的第一端，所述第二限流电路的第二端连接待投切电容。

可选的，所述第一限流电路包括：第一限流支路电路和第二限流支路电路；

所述第一限流支路电路的第一端与所述开关电路的第二端连接，所述第一限流支路电路的第二端与所述第一隔离电路的第一端连接；

所述第二限流支路电路的第一端与所述第二路控制信号连接，所述第二限流支路电路的第二端与所述第一隔离电路的第二端连接。

可选的，所述电容投切控制装置，还包括：控制器，所述开关电路的第一端与所述控制器的第一输出端连接，所述第一限流电路的第二端与所述控制器的第二输出端连接。

可选的，所述电容投切控制装置，还包括：回路监测电路，所述回路监测电路包括：第一二极管、第一电阻、第二隔离电路和第二电阻；

所述第一二极管的正极与第二电源连接，所述第一二极管的负极与所述第一电阻的一端连接，所述第一电阻的另一端与所述第二隔离电路的第一端连接，所述第二隔离电路的第二端与所述第二限流电路的第二端连接，所述第二隔离电路的第三端分别与所述第二电阻的一端和所述控制器的输入端连接，所述第二隔离电路的第四端接地，所述第二电阻的另一端与第一电源连接。

可选的，所述开关电路包括：第三电阻、第四电阻和第一三极管；所述第一路控制信号分别与所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第四电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与第一电源连接，所述第一三极管的发射极与所述第一限流支路电路的第一端连接。

可选的，所述第一限流支路电路包括：第五电阻和第一电容，所述第五电阻的一端与所述开关电路的第二端连接，所述第五电阻的另一端和所述第一电容的一端均与所述第一隔离电路的第一端连接；所述第一电容的另一端接地。

可选的，所述第二限流支路电路包括：第六电阻、第七电阻和第二电容；所述第二路控制信号与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端和所述第七电阻的一端均与所述第一隔离电路的第二端连接，所述第七电阻的另一端和所述第二电容的一端均与第一电源连接，所述第二电容的另一端接地。

可选的，所述第二限流电路包括：第三限流支路和第四限流支路；

所述第三限流支路的一端与所述第一隔离电路的第三端连接，所述第三限流支路的另一端与第二电源连接；

所述第四限流支路的一端与所述第一隔离电路的第四端连接；所述第四限流支路的另一端与所述待投切电容连接。

可选的，所述第四限流支路包括：第八电阻、第九电阻和第二三极管，所述第八电阻的一端与所述第一隔离电路的第四端连接，所述第八电阻的另一端分别与所述第九电阻的一端和所述第二三极管的基极连接，所述第九电阻的另一端接地，所述第二三极管的集电极与所述待投切电容连接，所述第二三极管的发射极与所述第九电阻的另一端连接。

可选的，所述电容投切控制装置，还包括：与所述控制器连接的通信接口模块。

根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型采用双重控制模式，通过在开关电路和第一限流电路各设置一个信号输入端，使得投切控制电路设置了两个信号输入端，只有两个信号输入端输入的两组控制信号同时起作用时，电容投切控制才能正常输出，当其中任意一个信号输入端发生误触输入错误信号，只要另一个信号输入端没有信号输入时，就不会发生投切，提高电容投切控制的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的电容投切控制装置中投切控制电路的电路图；

图2为本实用新型实施例提供的电容的管脚图；

图3为本实用新型实施例提供的控制器的部分管脚的管脚图；

图4为本实用新型实施例提供的回路监测电路的电路图；

图5为本实用新型实施例提供的电容投切控制装置的结构示意图。

符号说明：

第一路控制信号-YK1、第二路控制信号-YK_EN、投切信号JK1、监测信号YK1_JK1、第一隔离电路-U1、第一二极管-D1、第一电阻 -R1、第二电阻-R2、第二隔离电路-U2、第三电阻-R3、第四电阻-R4、第一三极管-Q1、第五电阻-R5、第一电容-C1、第六电阻-R6、第七电阻-R7、第二电容-C2、第八电阻-R8、第九电阻-R9、第二三极管-Q2、第二二极管-D2。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实施例提供的电容投切控制装置安装于配电变压器侧，所述电容投切控制装置包括投切控制电路，如图1所示，所述投切控制电路包括：开关电路、第一限流电路、第一隔离电路U1和第二限流电路。所述开关电路的第一端连接第一路控制信号YK1，所述开关电路的第二端连接第一限流电路的第一端，所述第一限流电路的第二端连接第二路控制信号YK_EN，所述第一限流电路的第三端连接所述第一隔离电路U1的输入端；所述第一隔离电路U1的输出端连接所述第二限流电路的第一端，所述第二限流电路的第二端连接待投切电容的 JK1管脚，第二限流电路的第二端输出投切信号JK1，所述待投切电容的管脚示意图，如图2所示。

在实际应用中，所述第一限流电路包括：第一限流支路电路和第二限流支路电路。所述第一限流支路电路的第一端与所述开关电路的第二端连接，所述第一限流支路电路的第二端与所述第一隔离电路 U1的第一端连接。

所述第二限流支路电路的第一端与所述第二路控制信号YK_EN 连接，所述第二限流支路电路的第二端与所述第一隔离电路U1的第二端连接。

在实际应用中，所述电容投切控制装置，还包括：控制器，所述控制器的部分管脚的管脚图，如图3所示，所述开关电路的第一端与所述控制器的第一输出端(YK1管脚)连接，所述第一限流电路的第二端与所述控制器的第二输出端(YK_EN管脚)连接。

在实际应用中，所述电容投切控制装置，还包括：回路监测电路，如图4所示，所述回路监测电路包括：第一二极管D1、第一电阻R1、第二隔离电路U2和第二电阻R2；所述第一二极管D1的正极与第二电源连接，所述第一二极管D1的负极与所述第一电阻R1的一端连接，所述第一电阻R1的另一端与所述第二隔离电路U2的第一端连接，所述第二隔离电路U2的第二端与所述第二限流电路的第二端连接，所述第二隔离电路U2的第三端分别与所述第二电阻R2的一端和所述控制器的输入端(YK1_JK1管脚)连接，所述第二隔离电路 U2的第四端接地，所述第二电阻R2的另一端与第一电源连接，第二电阻R2的一端输出监测信号YK1_JK1，第一电源可以为3V，第二电源可以为12V。

在实际应用中，所述开关电路包括：第三电阻R3、第四电阻R4 和第一三极管Q1；所述第一路控制信号YK1分别与所述第三电阻 R3的一端和所述第四电阻R4的一端连接，所述第三电阻R3的另一端接地，所述第四电阻R4的另一端与所述第一三极管Q1的基极连接，所述第一三极管Q1的集电极与第一电源连接，所述第一三极管Q1的发射极与第一限流支路电路的第一端连接。

在实际应用中，所述第一限流支路电路包括：第五电阻R5和第一电容C1，所述第五电阻R5的一端与所述开关电路的第二端连接，所述第五电阻R5的另一端和所述第一电容C1的一端均与所述第一隔离电路U1的第一端连接；所述第一电容C1的另一端接地。

在实际应用中，所述第二限流支路电路包括：第六电阻R6、第七电阻R7和第二电容C2；所述第二路控制信号YK_EN与所述第六电阻R6的一端连接，所述第六电阻R6的另一端和所述第七电阻R7 的一端均与所述第一隔离电路U1的第二端连接，所述第七电阻R7 的另一端和所述第二电容C2的一端均与第一电源连接，所述第二电容C2的另一端接地。

在实际应用中，所述第二限流电路包括：第三限流支路和第四限流支路。所述第三限流支路的一端与所述第一隔离电路U1的第三端连接，所述第三限流支路的另一端与第二电源连接。所述第四限流支路的一端与所述第一隔离电路U1的第四端连接；所述第四限流支路的另一端与所述待投切电容连接。

在实际应用中，所述第三限流支路为第二二极管D2，第二二极管D2的正极与第一电源连接，第二二极管D2的负极与第一隔离电路U1的第三端连接。

在实际应用中，所述第四限流支路包括：第八电阻R8、第九电阻R9和第二三极管Q2，所述第八电阻R8的一端与所述第一隔离电路U1的第四端连接，所述第八电阻R8的另一端分别与所述第九电阻R9的一端和所述第二三极管Q2的基极连接，所述第九电阻R9 的另一端接地，所述第二三极管Q2的集电极与所述待投切电容连接，所述第二三极管Q2的发射极与所述第九电阻R9的另一端连接。

在实际应用中，所述电容投切控制装置，还包括：与所述控制器连接的通信接口模块。

在实际应用中，所述投切控制电路包括：第二二极管D2，所述第二二极管D2的正极与所述第一电源连接，所述第二二极管D2的负极与所述第一隔离电路U1的第三端连接。

在实际应用中，第一隔离电路U1和第二隔离电路U2为光耦隔离电路。

在实际应用中，如图5所示，所述电容投切控制装置由与所述投切控制电路连接的主板和均与主板连接的采样及供电模块、远程通信板和液晶屏组成。主板与采样及供电模块之间由供电回路和并行总线连接通信。

主板包括：控制器、RS485、URAT、ETH、NandFlash和RTC，其中控制器采用意法半导体生产的STM32F207，是基于Cortex-M3 内核的32位微控制器，控制器功能强大且效率高，程序和数据存储 RAM都在STM32F207内部，提高了系统的抗干扰性能、稳定性能。

主板集成了大容量的程序FLASH、集成了各种通信端口如串口、网口、SPI口等，大大简化了外围电路，降低了系统的硬件成本。时钟采用带温度补偿功能的高精度的时钟芯片作为时钟源，产生精确的秒脉冲，并有备用电源给时钟供电，能确保时钟能在恶劣的环境下也能精确不间断的运行。

供电及采样模块包括：电源(AC-DC模块)和计量/测量模块。采样电压及采样电流通过计量/测量模块上的PT、CT回路转换成弱电信号送到专用计量芯片上进行AD采样处理。

计量部分采用了专用计量芯片AT7022，内部自动完成电能的计量、电流有效值、电压有效值、有功功率、无功功率、频率、功率因数的测量与计算。这种方式与采用普通AD+MCU(CPU)的测量方式相比较，首先大大减少MCU的计算量和MCU资源的消耗；其次不需要对交流采样、电能计量等算法进行设计、编码、调试，节省开发时间，同时提高了装置的稳定性。AT7022本身可以提供瞬时的采样数据，对于谐波的测量、不平衡度、零序量的测量采用fft变换的方法计算出来，零序量也可以通过直接采集的方式，不用计算。

远程通信板以单独模块插件形式安装，主板提供与通信模块对接的统一接口(RS485、URAT和ETH)，装置可根据需要灵活搭载不同型号的通讯模块。通信模组选用支持国网电力标准AT指令，兼容性强，可大大减轻开发难度及提高开发进度。标准的硬件通信接口，可覆盖兼容2G、3G、4G、5G、RS485/以太网通信。

液晶屏采用宽温128X64点阵液晶，友好的人机交互，方便数据的查看及参数的设置。

本实施例提供的电容投切控制装置的工作过程为：第一路控制信号YK1、第二路控制信号YK_EN，控制第一隔离电路的工作状态，当YK1为高电平、YK_EN为低电平时，第一隔离电路处于导通状态， JK1为低电平，第二隔离电路处于导通状况，此时监测信号YK1_JK1 为低电平。

本实施例公开了以下技术效果：

1、控制器通过信号YK1_JK1监测投切控制电路的工作状态，当 YK1_JK1为高电平时，说明投切控制电路未动作，当YK1_JK1为低电平时，说明投切控制电路已动作，通过监控YK1_JK1信号电平的跳变，实时监测投切控制电路的运行状态，提高控制输出模块的可靠性。

2、双重控制模式，确保控制电路的可靠性，控制信号YK1、 YK_EN由控制器输出，只有当两组控制信号同时启作用时，控制输出电路才能正常输出，增加控制电路的输出可靠性。

3、使用第一隔离电路和第二隔离电路使得所有控制部分电路都采用了强电和弱电的隔离措施，都设计了相应的保护电路，保证了设备和人身的安全。

4、本实施例提供的电容投切控制装置全面集成了以往的无功控制器、多功能电能表、谐波表、统计型电压表和远传通讯装置等设备的功能，是一个四项功能合一的电容投切控制装置。

5、终端采用模块化、即插即用的体系结构。

6、采用专用计量芯片AT7022和高集成度Cortex-M3内核为核心的设计方案，大大减小了外围电路的复杂程度，提高了装置的稳定性和可靠性，大大方便现场的安装与维护，具有极高的性能价格比。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims

1.一种电容投切控制装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种电容投切控制装置，其特征在于，所述第一限流电路包括：第一限流支路电路和第二限流支路电路；

3.根据权利要求1所述的一种电容投切控制装置，其特征在于，还包括：控制器，所述开关电路的第一端与所述控制器的第一输出端连接，所述第一限流电路的第二端与所述控制器的第二输出端连接。

4.根据权利要求3所述的一种电容投切控制装置，其特征在于，还包括：回路监测电路，所述回路监测电路包括：第一二极管、第一电阻、第二隔离电路和第二电阻；

5.根据权利要求2所述的一种电容投切控制装置，其特征在于，所述开关电路包括：第三电阻、第四电阻和第一三极管；所述第一路控制信号分别与所述第三电阻的一端和所述第四电阻的一端连接，所述第三电阻的另一端接地，所述第四电阻的另一端与所述第一三极管的基极连接，所述第一三极管的集电极与第一电源连接，所述第一三极管的发射极与所述第一限流支路电路的第一端连接。

6.根据权利要求2所述的一种电容投切控制装置，其特征在于，所述第一限流支路电路包括：第五电阻和第一电容，所述第五电阻的一端与所述开关电路的第二端连接，所述第五电阻的另一端和所述第一电容的一端均与所述第一隔离电路的第一端连接；所述第一电容的另一端接地。

7.根据权利要求2所述的一种电容投切控制装置，其特征在于，所述第二限流支路电路包括：第六电阻、第七电阻和第二电容；所述第二路控制信号与所述第六电阻的一端连接，所述第六电阻的另一端和所述第七电阻的一端均与所述第一隔离电路的第二端连接，所述第七电阻的另一端和所述第二电容的一端均与第一电源连接，所述第二电容的另一端接地。

8.根据权利要求1所述的一种电容投切控制装置，其特征在于，所述第二限流电路包括：第三限流支路和第四限流支路；

9.根据权利要求8所述的一种电容投切控制装置，其特征在于，所述第四限流支路包括：第八电阻、第九电阻和第二三极管，所述第八电阻的一端与所述第一隔离电路的第四端连接，所述第八电阻的另一端分别与所述第九电阻的一端和所述第二三极管的基极连接，所述第九电阻的另一端接地，所述第二三极管的集电极与所述待投切电容连接，所述第二三极管的发射极与所述第九电阻的另一端连接。

10.根据权利要求3所述的一种电容投切控制装置，其特征在于，还包括：与所述控制器连接的通信接口模块。