專(zhuān)利名稱(chēng)：帶有以電壓為判據(jù)的控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)的支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)裝置，尤其涉及一種帶有以電壓為判據(jù)的控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)的支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)裝置。
技術(shù)背景對(duì)于電力企業(yè)，降損節(jié)能和提高電能質(zhì)量是一直追求的目標(biāo)。農(nóng)村電網(wǎng)由于線(xiàn)路長(zhǎng)、線(xiàn)損大、負(fù)荷分布廣、分支線(xiàn)多，用電負(fù)荷隨晝夜、季節(jié)變化較大的特點(diǎn)，尤其是部分偏遠(yuǎn)地區(qū)，存在一定數(shù)量供電半徑超過(guò)國(guó)家規(guī)定的遠(yuǎn)距離支線(xiàn)線(xiàn)路，末端電壓難以保證，功率因數(shù)達(dá)不到要求，線(xiàn)損嚴(yán)重。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，廣大農(nóng)村用戶(hù)對(duì)用電質(zhì)量要求越來(lái)越高，提高電能質(zhì)量迫在眉睫。目前調(diào)整線(xiàn)路電壓的措施有調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)端電壓、適當(dāng)選擇變壓器的變比、改變線(xiàn)路的參數(shù)、改變無(wú)功功率的分布等。調(diào)整同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流。在銘牌規(guī)定值的范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流，使其超前或滯后運(yùn)行，就能產(chǎn)生超前或滯后的無(wú)功功率，從而達(dá)到改善網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的功率因數(shù)和調(diào)整電壓偏差的目的。但在實(shí)際中若由發(fā)電機(jī)發(fā)出大量的無(wú)功電源，不但降低發(fā)電機(jī)的效率，同時(shí)，發(fā)電機(jī)端的電壓也將抬高，而且也增加了大量的功率損耗。改變變壓器的變比，調(diào)整輸出電壓。由于調(diào)壓變壓器并不能改變無(wú)功需求平衡狀態(tài)，如果無(wú)功功率缺額較大時(shí)，為保持電壓水平，有載調(diào)壓變壓器動(dòng)作，電壓暫時(shí)上升，將無(wú)功功率缺額全部轉(zhuǎn)嫁到主網(wǎng)，從而使主網(wǎng)電壓逐漸下降，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)系統(tǒng)電壓崩潰。而若是無(wú)載調(diào)壓變壓器，還需斷電操作，不便實(shí)際應(yīng)用。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于，針對(duì)上述調(diào)整電壓方式的缺點(diǎn)，提供一種將以電壓為判據(jù)的帶有以電壓為判據(jù)的核心控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)的支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)裝置；可應(yīng)用于電力降損節(jié)能和提高電能質(zhì)量的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)跟蹤輸入電壓變化，從而控制無(wú)功功率的補(bǔ)償與有功功率的適當(dāng)平衡以實(shí)現(xiàn)各支線(xiàn)電壓的合理化調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，所述的帶有以電壓為判據(jù)的控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)的支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)裝置，包括電壓調(diào)節(jié)裝置的殼體、核心控制器和復(fù)合開(kāi)關(guān)，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)為核心控制器(1)包括主控MCU、三相交流電壓參數(shù)采集模塊和投切開(kāi)關(guān)控制模塊，所述的主控 MCU分別與三相交流電壓參數(shù)采集模塊、投切開(kāi)關(guān)控制模塊、數(shù)據(jù)查詢(xún)存儲(chǔ)模塊和人機(jī)界面以及無(wú)線(xiàn)通訊模塊連接，投切開(kāi)關(guān)控制模塊連接復(fù)合開(kāi)關(guān)。本實(shí)用新型的目的還可以通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，所述的帶有以電壓為判據(jù)的控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)的支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)裝置，其特點(diǎn)為A相線(xiàn)、B相線(xiàn)、C相線(xiàn)、N零線(xiàn)四根電線(xiàn)從進(jìn)線(xiàn)口拉進(jìn)到核心控制器和斷路器，其中A相線(xiàn)、B相線(xiàn)、C相線(xiàn)、N零線(xiàn)四根導(dǎo)線(xiàn)到核心控制器和斷路器是并聯(lián)連接；斷路器連接到復(fù)合開(kāi)關(guān)，復(fù)合開(kāi)關(guān)接到電容器，電容器包括
3星接電容器和角接電容器，其中用于分相補(bǔ)償改善分相電壓值的星接電容器，其兩端分別接復(fù)合開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)相的出線(xiàn)、N零線(xiàn)；用于相間平衡補(bǔ)償改善各相電壓均衡化狀況的角接電容器，其兩端分別接復(fù)合開(kāi)關(guān)相鄰相的進(jìn)線(xiàn)、出線(xiàn)；同時(shí)核心控制器有復(fù)數(shù)個(gè)控制信號(hào)線(xiàn)分別連接到相應(yīng)的復(fù)合開(kāi)關(guān)。所述的帶有以電壓為判據(jù)的控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)的支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)裝置，其特點(diǎn)為所述的三相交流電壓參數(shù)采集模塊包括電能計(jì)量芯片和信號(hào)處理電路，通過(guò)信號(hào)處理電路將輸入的三相電壓調(diào)理后送入電能計(jì)量芯片內(nèi)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算，再將結(jié)果定時(shí)傳送給主控MCU ；所述的投切開(kāi)關(guān)控制模塊包括光耦隔離電路、移位邏輯芯片和達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)電路，投切開(kāi)關(guān)控制模塊能將主控MCU發(fā)出的邏輯控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)能力的復(fù)合開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，以輸出控制信號(hào)控制各復(fù)合開(kāi)關(guān)動(dòng)作；所述數(shù)據(jù)查詢(xún)存儲(chǔ)模塊用于對(duì)各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；所述人機(jī)界面模塊是作為使用者進(jìn)行設(shè)置參數(shù)、手動(dòng)控制、及查詢(xún)的各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的人機(jī)界面；所述的無(wú)線(xiàn)通訊模塊包含GPRS通訊和433無(wú)線(xiàn)通訊，通過(guò)GPRS通訊和主站系統(tǒng)進(jìn)行交互；通過(guò)433無(wú)線(xiàn)通訊和無(wú)線(xiàn)手持機(jī)對(duì)接交互。所述的帶有以電壓為判據(jù)的控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)的支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)裝置，其特點(diǎn)為所述的核心控制器接出導(dǎo)線(xiàn)到溫控器和排氣扇，所述的核心控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)、電容器、斷路器、進(jìn)線(xiàn)口、溫控器集成在電壓調(diào)節(jié)裝置的殼體內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型以電壓為判據(jù)，自動(dòng)跟蹤輸入電壓變化，實(shí)現(xiàn)了就地進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，能及時(shí)調(diào)整補(bǔ)償量。無(wú)功負(fù)荷的變化在電網(wǎng)各級(jí)系統(tǒng)中均產(chǎn)生電壓偏差，它是產(chǎn)生電壓偏差的源，因此，就地進(jìn)行無(wú)功功率補(bǔ)償，及時(shí)調(diào)整補(bǔ)償量，從源上解決問(wèn)題，是改善電壓的最有效的措施。 傳統(tǒng)的無(wú)功補(bǔ)償電壓調(diào)節(jié)需要在各相上安裝電流CT，通過(guò)采集各相電流量或無(wú)功功率、功率因素等來(lái)作為無(wú)功調(diào)整動(dòng)作的依據(jù)，這樣既增加了電流CT的成本投資，同時(shí)不管是停電安裝或者是選用開(kāi)口 CT，CT的現(xiàn)場(chǎng)安裝都是極其不方便。本實(shí)用新型由于把以電壓為判據(jù)的控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)、電容器、斷路器、進(jìn)線(xiàn)口、溫控器集成在支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)裝置中實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。這樣既實(shí)現(xiàn)了無(wú)功補(bǔ)償功能，并且區(qū)別于傳統(tǒng)的以功率因素或無(wú)功功率作為投切判據(jù)的控制方式，而是以電壓為參考，控制電容器的投切補(bǔ)償動(dòng)作，從而控制無(wú)功功率的消長(zhǎng)流動(dòng)，達(dá)到改善線(xiàn)路電壓的目的。因而克服了傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償需要加裝電流CT的不便及成本缺點(diǎn)，具有更好的使用價(jià)值。本實(shí)用新型還具有一定的有功負(fù)荷調(diào)整能力，能改善各相有功負(fù)荷不平衡度，使各相電壓相應(yīng)得到均衡化調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型還集成采用無(wú)線(xiàn)手持機(jī)與調(diào)節(jié)箱構(gòu)成一體化系統(tǒng)，方便使用者進(jìn)行設(shè)置參數(shù)、手動(dòng)控制、及獲取調(diào)節(jié)箱的各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)。本實(shí)用新型在功能及操作性能上做出了創(chuàng)新，以電壓為參考控制無(wú)功調(diào)整來(lái)改善電壓質(zhì)量，減少CT成本及安裝不便；增加了線(xiàn)路各相電壓均衡化調(diào)節(jié)功能；采用無(wú)線(xiàn)手持機(jī)人機(jī)接口，極大方便系統(tǒng)的操作維護(hù)。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)新穎合理，性能可靠，解決了支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)的難題。

圖1是本實(shí)用新型的核心控制器接線(xiàn)示意圖。[0016]圖2是本實(shí)用新型的總體示意圖。圖3為本實(shí)用新型的原理框圖。圖4為本實(shí)用新型與外部的主站系統(tǒng)連接的原理框圖。圖5為本實(shí)用新型的流程框圖。圖6為本實(shí)用新型的核心控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的核心控制器接線(xiàn)示意圖和工作原理及工作過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明如圖1所示，本實(shí)用新型所述的核心控制器接線(xiàn)示意圖，本實(shí)用新型創(chuàng)造依據(jù)的原理是其核心控制器1采集的是A、B、C三相交流電壓及參數(shù)，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)核心控制器分析計(jì)算，同時(shí)核心控制器根據(jù)分析計(jì)算結(jié)果對(duì)投切開(kāi)關(guān)控制模塊發(fā)出控制指令使相應(yīng)復(fù)合開(kāi)關(guān)動(dòng)作調(diào)節(jié)相應(yīng)的星接電容器和角接電容器。其中星接電容器根據(jù)電力系統(tǒng)中無(wú)功功率平衡對(duì)電壓的影響原理來(lái)控制電容器投切動(dòng)作，改善線(xiàn)路電壓。當(dāng)無(wú)功電源輸出的無(wú)功功率大于無(wú)功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中損耗時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏高，此時(shí)控制減少電容器投入；當(dāng)無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率小于無(wú)功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏低，此時(shí)控制增加電容器投入；當(dāng)無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率與無(wú)功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗基本平衡時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓處于正常范圍，此時(shí)控制電容器(電容器包括星接電容器9和角接電容器10) 維持當(dāng)前狀態(tài)不變。角接電容是對(duì)線(xiàn)路各相電壓進(jìn)行采集分析，通過(guò)對(duì)跨接在相線(xiàn)間電容作用的矢量分解，控制相線(xiàn)間電容器(電容器包括星接電容器和角接電容器)的合理配置投切，對(duì)各相有功負(fù)荷的不平衡進(jìn)行合理的調(diào)整。經(jīng)過(guò)調(diào)整后，使得原本負(fù)荷重電壓偏低的相，負(fù)荷部分減輕電壓獲得提高；亦使得原本負(fù)荷輕電壓偏高的相，負(fù)荷部分增大，電壓偏高得到改善。從而，線(xiàn)路上各相有功負(fù)荷不平衡度得到改善，各相的電壓相應(yīng)得到均衡化調(diào)節(jié)。如圖2所示，本實(shí)用新型所述實(shí)施例的總體示意圖。主要組成有電壓調(diào)節(jié)裝置的殼體、核心控制器1，復(fù)合開(kāi)關(guān)2，電容器3(電容器3包括星接電容器9和角接電容器10)， 斷路器4，進(jìn)線(xiàn)口 5，溫控器6，排氣扇7，無(wú)線(xiàn)手持機(jī)8。其中核心控制器1包括主控MCU、三相交流電壓參數(shù)采集模塊和投切開(kāi)關(guān)控制模塊，核心控制器1是以電壓為判斷依據(jù)，同時(shí)核心控制器1還可以發(fā)送控制指令對(duì)復(fù)合開(kāi)關(guān) 2進(jìn)行投切控制。當(dāng)復(fù)合開(kāi)關(guān)2投切時(shí)使電容器3作用、即可以改善線(xiàn)路電壓質(zhì)量并對(duì)各相電壓均衡化調(diào)節(jié)，其中星接電容器改善線(xiàn)路電壓質(zhì)量、角接電容對(duì)各相電壓均衡化調(diào)節(jié)作用。其中斷路器4為空開(kāi)保護(hù)作用，當(dāng)電流超出安全值會(huì)引起自動(dòng)斷開(kāi)保護(hù)。其中進(jìn)線(xiàn)口 5為外接電源線(xiàn)，溫控器6為溫度控制模塊，當(dāng)溫度控制模塊偵測(cè)到溫度超過(guò)設(shè)定值時(shí)驅(qū)動(dòng)排氣扇7工作，排氣扇7在箱子通風(fēng)口處起到降溫作用。無(wú)線(xiàn)手持機(jī)8方便使用者進(jìn)行設(shè)置參數(shù)、手動(dòng)控制、及獲取調(diào)節(jié)箱的各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)。這樣，解決了使用者不易直接靠近箱體操作的不便，同時(shí)提高了現(xiàn)場(chǎng)操作人員的安全因素。操作人員通過(guò)手持機(jī)，在箱體50米附近范圍內(nèi)，可以現(xiàn)場(chǎng)抄讀觀察各實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可以很方便的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置參數(shù)或控制調(diào)節(jié)器運(yùn)行狀態(tài)。結(jié)合圖1、圖2所示的結(jié)構(gòu)，本實(shí)用新型實(shí)施例的總體示意圖是這樣連接的進(jìn)線(xiàn)口 5拉進(jìn)A、B、C、N四根電線(xiàn)到核心控制器1和斷路器4，其中A、B、C、N四根導(dǎo)線(xiàn)到核心控制器1和斷路器4是并聯(lián)連接。斷路器4連接到復(fù)合開(kāi)關(guān)2，復(fù)合開(kāi)關(guān)2接到電容器3，作為電氣的主路。電容器3包括星接電容器和角接電容器，其中星接電容器用于分相補(bǔ)償改善分相電壓值，其兩端分別接復(fù)合開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)相的出線(xiàn)、N線(xiàn)；角接電容用于相間平衡補(bǔ)償改善各相電壓均衡化狀況，其兩端分別接復(fù)合開(kāi)關(guān)相鄰相的進(jìn)線(xiàn)、出線(xiàn)。同時(shí)核心控制器1有若干控制信號(hào)線(xiàn)分別連接到各復(fù)合開(kāi)關(guān)以便控制各開(kāi)關(guān)。另外，核心控制器1接出一條電壓為12V的導(dǎo)線(xiàn)到溫控器6和排氣扇7為其供電。如圖3所示，本實(shí)用新型的原理框圖。具體各部件模塊及功能如下1)主控MCU 采用現(xiàn)有市售產(chǎn)品，完成傳輸與控制、對(duì)采集的三相交流電壓參數(shù)進(jìn)行分析與計(jì)算，對(duì)復(fù)合開(kāi)關(guān)投切控制發(fā)出指令操作，這些指令操作程序?yàn)橐话慵夹g(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的。2)三相交流電壓參數(shù)采集模塊它包括電能計(jì)量芯片和信號(hào)處理電路，電能計(jì)量芯片作為電壓計(jì)量使用，信號(hào)處理電路的作用是將輸入的A、B、C三相電壓調(diào)理成當(dāng)輸入到電能計(jì)量芯片內(nèi)能做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算的信號(hào)，此部分采用了專(zhuān)業(yè)的電能計(jì)量芯片，通過(guò)信號(hào)處理電路將輸入的三相電壓調(diào)理后送入電能計(jì)量芯片內(nèi)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算，再將結(jié)果定時(shí)傳送給主控MCU。3)投切開(kāi)關(guān)控制模塊此模塊由光耦隔離電路、移位邏輯芯片、達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)電路等部分構(gòu)成，將主控MCU發(fā)出的邏輯控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)能力的復(fù)合開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，以便輸出控制信號(hào)控制各復(fù)合開(kāi)關(guān)。所述的光耦隔離電路、移位邏輯芯片、達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)電路為一般技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。4)數(shù)據(jù)查詢(xún)存儲(chǔ)此模塊對(duì)各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)及查詢(xún)，可以采用各類(lèi)存儲(chǔ)介質(zhì)。5)人機(jī)界面此模塊是使用者進(jìn)行設(shè)置參數(shù)、手動(dòng)控制、及查詢(xún)調(diào)節(jié)箱的各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以采用觸摸屏。6)無(wú)線(xiàn)通訊模塊此模塊包含GPRS通訊和433無(wú)線(xiàn)通訊。通過(guò)GPRS通訊和主站進(jìn)行交互。通過(guò)433無(wú)線(xiàn)通訊和無(wú)線(xiàn)手持機(jī)對(duì)接交互。從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程或本地遙控、遙調(diào)、遙測(cè)等功能。7)工作電源交流220V作為電源輸入，經(jīng)過(guò)電源模塊轉(zhuǎn)換成多路直流電壓供各電路模塊使用。其中主控MCU、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、無(wú)線(xiàn)通訊模塊、人機(jī)界面工作電壓3. 3V，三相交流電壓參數(shù)采集模塊工作電壓5V，投切開(kāi)關(guān)控制模塊工作電壓12V。如圖6所示，核心控制器1包括主控MCU、三相交流電壓參數(shù)采集模塊和投切開(kāi)關(guān)控制模塊，A相線(xiàn)、B相線(xiàn)、C相線(xiàn)、N零線(xiàn)接入三相交流電壓參數(shù)采集模塊后，通過(guò)其信號(hào)處理電路調(diào)理后送入電能計(jì)量芯片。主控MCU通過(guò)SPI通信總線(xiàn)控制電能計(jì)量芯片(三相交流電壓參數(shù)采集芯片)對(duì)該信號(hào)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算，精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算為一般技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的，以便獲得A、B、C三相電壓基本均衡或不均衡，以及各相電壓偏低或偏高等信息。再通過(guò)SPI通信總線(xiàn)將A、B、C三相電壓基本均衡或不均衡，以及各相電壓偏低或偏高等結(jié)果信息定時(shí)傳送給主控MCU。主控MCU再經(jīng)過(guò)均衡及補(bǔ)償調(diào)整算法，均衡及補(bǔ)償調(diào)整算法為一般技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，計(jì)算出合適的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號(hào)，具體控制情況詳見(jiàn)下段的具體應(yīng)用敘述(如圖5所示，在實(shí)際線(xiàn)路中……)；主控MCU計(jì)算出的合適的電容配置策略由I/O 口發(fā)出邏輯控制信號(hào)，經(jīng)由投切開(kāi)關(guān)控制模塊轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)能力的復(fù)合開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，以便輸出控制各復(fù)合開(kāi)關(guān)，如復(fù)合開(kāi)關(guān)ΚΙ、K4、 K7等或更多星接、角接電容的復(fù)合開(kāi)關(guān)通斷，以投切合適的星接、角接電容器個(gè)數(shù)。從而控制無(wú)功功率的補(bǔ)償與有功功率的適當(dāng)平衡以實(shí)現(xiàn)各相線(xiàn)電壓的合理化調(diào)節(jié)，達(dá)到改善線(xiàn)路電壓質(zhì)量的目的。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用來(lái)存儲(chǔ)各種實(shí)時(shí)、歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，以便供外界(如主站、手持機(jī))或主控MCU查詢(xún)使用數(shù)據(jù)。人機(jī)界面模塊包括顯示、按鍵等功能，通過(guò)I/O控制線(xiàn)連接到主控MCU，實(shí)現(xiàn)響應(yīng)用戶(hù)各種設(shè)置、控制、查詢(xún)按鍵功能，及通過(guò)顯示界面顯示操作結(jié)果或各類(lèi)信息。主控MCU通過(guò)GPRS通訊和主站進(jìn)行交互，或通過(guò)433無(wú)線(xiàn)通訊和無(wú)線(xiàn)手持機(jī)對(duì)接交互，從而提供了無(wú)線(xiàn)遠(yuǎn)程設(shè)置、控制、查詢(xún)等功能。其中電源對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行不間斷的供電。如圖5所示，在實(shí)際線(xiàn)路中當(dāng)A、B、C三相電壓基本均衡，但都偏低時(shí)，即當(dāng)三相交流電壓參數(shù)采集模塊采集輸入的A、B、C三相電壓后，發(fā)現(xiàn)三相電壓基本均衡但電壓偏低， 并把此結(jié)果信息定時(shí)傳送給主控MCU。主控MCU再經(jīng)過(guò)均衡及補(bǔ)償調(diào)整算法，計(jì)算出合適的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號(hào)，即分析計(jì)算各電壓偏低程度得出各相需要投入的具體電容量，經(jīng)由投切開(kāi)關(guān)控制模塊轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)能力的復(fù)合開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，然后通過(guò)輸出接口發(fā)出邏輯控制信號(hào)KSi等，邏輯控制信號(hào)KSi等觸使復(fù)合開(kāi)關(guān)K1、K2、K3或更多星接電容器的復(fù)合開(kāi)關(guān)閉合，以投入合適的星接電容器9個(gè)數(shù)，通過(guò)適合個(gè)數(shù)的星接電容器達(dá)到實(shí)現(xiàn)無(wú)功需量補(bǔ)償，使各相電壓獲得提升，圖中C1、C2、C3為電容。這樣就實(shí)現(xiàn)分相補(bǔ)償改善分相電壓值，達(dá)到改善線(xiàn)路電壓質(zhì)量。(這是本實(shí)用新型的星接電容器的工作實(shí)現(xiàn)例子)在實(shí)際線(xiàn)路中，當(dāng)三相交流電壓參數(shù)采集模塊采集A、B、C三相電壓不均衡明顯， 如A相相對(duì)偏高、B相相對(duì)中等、C相相對(duì)偏低。此結(jié)果信息定時(shí)傳送給主控MCU，主控MCU根據(jù)采集輸入的A相、B相、C相的三相電壓后，分析了該不均衡狀況，根據(jù)均衡及補(bǔ)償調(diào)整算法，計(jì)算出合適的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號(hào)，即計(jì)算得出角接電容器9和星接電容器10的配置對(duì)策，由投切開(kāi)關(guān)控制模塊轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)能力的復(fù)合開(kāi)關(guān)控制信號(hào)， 然后通過(guò)輸出接口發(fā)出邏輯控制信號(hào)KXn、KYn、KSi等，使得復(fù)合開(kāi)關(guān)Κ6、Κ9或更多相應(yīng)的角接電容復(fù)合開(kāi)關(guān)閉合，以投入合適的相應(yīng)角接電容器個(gè)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)將C相有功負(fù)荷部分相對(duì)轉(zhuǎn)移至A相，使得C相相對(duì)減輕有功負(fù)荷，電壓獲得一定提升改善；A相相對(duì)增加有功負(fù)荷，電壓偏高程度得到減小。同時(shí)，對(duì)于C相或B相等，若電壓仍偏低，主控MCU會(huì)根據(jù)電壓狀況，繼續(xù)計(jì)算后輸出控制合適個(gè)數(shù)的星接電容器投入的信號(hào)，發(fā)出指令控制開(kāi)關(guān)Κ2、 Κ3或更多合適個(gè)數(shù)的星接電容的復(fù)合開(kāi)關(guān)閉合，以投入合適的星接電容器個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)無(wú)功需量補(bǔ)償，使C相或B相電壓得到繼續(xù)升高改善。同理，若A相電壓仍偏高，主控MCU經(jīng)過(guò)計(jì)算后會(huì)發(fā)出該路星接電容器切出的控制信號(hào)，控制開(kāi)關(guān)Kl或更多相應(yīng)該路的復(fù)合開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，以切出該路星接電容器，減少該路投入的無(wú)功量，達(dá)到減小該路電壓的目的。這樣先實(shí)現(xiàn)平衡補(bǔ)償改善各相電壓均衡化狀況，然后再根據(jù)實(shí)際情況確定是否繼續(xù)分相補(bǔ)償改善分相電壓值，最終達(dá)到改善線(xiàn)路電壓質(zhì)量。圖中03、(4工5、07、08、09為電容；Κ4、Κ5、Κ6、 Κ7、Κ8、Κ9為復(fù)合開(kāi)關(guān)。(這是本實(shí)用新型的星接電容器和角接電容器同時(shí)使用的工作實(shí)現(xiàn)例子)本實(shí)用新型的工作原理[0038]具體應(yīng)用情況本實(shí)用新型的帶有以電壓為判據(jù)的控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)的支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)裝置通過(guò)對(duì)進(jìn)線(xiàn)口進(jìn)來(lái)的三相交流電的采集在數(shù)據(jù)查詢(xún)存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)后，核心控制器以電壓為判斷依據(jù)進(jìn)行分析及計(jì)算，再發(fā)出指令控制復(fù)合開(kāi)關(guān)對(duì)電容器進(jìn)行投切動(dòng)作，從而改善線(xiàn)路電壓質(zhì)量并對(duì)各相電壓均衡化調(diào)節(jié)。把現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置的參數(shù)、控制調(diào)節(jié)器運(yùn)行狀態(tài)、 各類(lèi)歷史數(shù)據(jù)，通過(guò)433無(wú)線(xiàn)通訊與無(wú)線(xiàn)手持機(jī)對(duì)接交互，或者通過(guò)GPRS無(wú)線(xiàn)通訊與主站進(jìn)行交互。這樣方便管理。如圖1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，本實(shí)用新型采用核心控制器以輸入電壓為參考進(jìn)行改善線(xiàn)路電壓的方法，包括如下步驟1)核心控制器以輸入電壓為參考，結(jié)合線(xiàn)路歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，根據(jù)無(wú)功功率平衡對(duì)電壓的影響來(lái)控制電容器投切動(dòng)作；2)當(dāng)無(wú)功電源輸出的無(wú)功功率大于無(wú)功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中損耗時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏高，此時(shí)控制減少電容器投入；3)當(dāng)無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率小于無(wú)功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏低，此時(shí)控制增加電容器投入；4)當(dāng)無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率與無(wú)功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗基本平衡時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓處于正常范圍，此時(shí)控制電容器維持當(dāng)前狀態(tài)不變。所述核心控制器根據(jù)對(duì)線(xiàn)路各相電壓進(jìn)行采集分析，通過(guò)對(duì)跨接在相線(xiàn)間電容作用的矢量分解，控制相線(xiàn)間電容器的合理配置投切，對(duì)各相有功負(fù)荷的不平衡進(jìn)行合理的調(diào)整；經(jīng)過(guò)調(diào)整后，使得原本負(fù)荷重電壓偏低的相，負(fù)荷部分減輕電壓獲得提高；亦使得原本負(fù)荷輕電壓偏高的相，負(fù)荷部分增大，電壓偏高得到改善；線(xiàn)路上各相有功負(fù)荷不平衡度得到改善，各相的電壓相應(yīng)得到均衡化調(diào)節(jié)。所述的核心控制器1包括主控MCU、三相交流電壓參數(shù)采集模塊和投切開(kāi)關(guān)控制模塊，A相線(xiàn)、B相線(xiàn)、C相線(xiàn)、N零線(xiàn)與三相交流電壓參數(shù)采集模塊連接，通過(guò)三相交流電壓參數(shù)采集模塊的信號(hào)處理電路調(diào)理后送入電能計(jì)量芯片；主控MCU通過(guò)SPI通信總線(xiàn)控制電能計(jì)量芯片對(duì)該信號(hào)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算，以獲得A相、B相、C相的三相電壓基本均衡或不均衡，以及各相電壓偏低或偏高等信息；再通過(guò)SPI通信總線(xiàn)將A相、B相、 C相的三相電壓基本均衡或不均衡，以及各相電壓偏低或偏高等結(jié)果信息傳送給主控MCU ； 主控MCU經(jīng)過(guò)均衡及補(bǔ)償調(diào)整計(jì)算，計(jì)算出相應(yīng)個(gè)數(shù)的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號(hào)；主控MCU計(jì)算出的相應(yīng)個(gè)數(shù)的電容配置策略由I/O 口發(fā)出邏輯控制信號(hào)，經(jīng)由投切開(kāi)關(guān)控制模塊轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)能力的復(fù)合開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，輸出復(fù)合開(kāi)關(guān)控制信號(hào)控制各復(fù)合開(kāi)關(guān)，復(fù)合開(kāi)關(guān)投切相應(yīng)個(gè)數(shù)的星接電容器、角接電容器、控制無(wú)功功率的補(bǔ)償與有功功率的平衡；使得原本負(fù)荷重、電壓偏低的相，負(fù)荷部分減輕電壓獲得提高；亦使得原本負(fù)荷輕、電壓偏高的相，負(fù)荷部分增大，電壓偏高得到改善；線(xiàn)路上各相有功負(fù)荷不平衡度得到改善，各相的電壓相應(yīng)得到均衡化調(diào)節(jié)。本實(shí)用新型將核心控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)、電容器、斷路器、進(jìn)線(xiàn)口、溫控器集成在本實(shí)用新型的電壓調(diào)節(jié)裝置的殼體內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接；采用無(wú)線(xiàn)手持機(jī)8與本實(shí)用新型的電壓調(diào)節(jié)裝置無(wú)線(xiàn)連接構(gòu)成一體化系統(tǒng)，方便使用者進(jìn)行設(shè)置參數(shù)、手動(dòng)控制及獲取本實(shí)用新型的電壓調(diào)節(jié)裝置的各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、現(xiàn)場(chǎng)抄讀觀察各實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可以很方便地通過(guò)無(wú)線(xiàn)手持機(jī)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置參數(shù)或通過(guò)無(wú)線(xiàn)手持機(jī)控制本實(shí)用新型的電壓調(diào)節(jié)裝置運(yùn)行狀態(tài)；通過(guò)無(wú)線(xiàn)手持機(jī)與電腦串口連接，將歷史數(shù)據(jù)上傳到主站系統(tǒng)里進(jìn)行決策分析。
權(quán)利要求1.一種帶有以電壓為判據(jù)的控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)的支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)裝置，包括電壓調(diào)節(jié)裝置的殼體、核心控制器和復(fù)合開(kāi)關(guān)，其特征在于核心控制器(1)包括主控MCU、三相交流電壓參數(shù)采集模塊和投切開(kāi)關(guān)控制模塊，所述的主控MCU分別與三相交流電壓參數(shù)采集模塊、投切開(kāi)關(guān)控制模塊、數(shù)據(jù)查詢(xún)存儲(chǔ)模塊和人機(jī)界面以及無(wú)線(xiàn)通訊模塊連接，投切開(kāi)關(guān)控制模塊連接復(fù)合開(kāi)關(guān)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有以電壓為判據(jù)的控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)的支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于A相線(xiàn)、B相線(xiàn)、C相線(xiàn)、N零線(xiàn)四根電線(xiàn)從進(jìn)線(xiàn)口(5)拉進(jìn)到核心控制器 (1)和斷路器G)，其中A相線(xiàn)、B相線(xiàn)、C相線(xiàn)、N零線(xiàn)四根導(dǎo)線(xiàn)到核心控制器和斷路器(4) 是并聯(lián)連接；斷路器⑷連接到復(fù)合開(kāi)關(guān)O)，復(fù)合開(kāi)關(guān)⑵接到電容器(3)，電容器(3)包括星接電容器和角接電容器，其中用于分相補(bǔ)償改善分相電壓值的星接電容器，其兩端分別接復(fù)合開(kāi)關(guān)對(duì)應(yīng)相的出線(xiàn)、N零線(xiàn)；用于相間平衡補(bǔ)償改善各相電壓均衡化狀況的角接電容器，其兩端分別接復(fù)合開(kāi)關(guān)相鄰相的進(jìn)線(xiàn)、出線(xiàn)；同時(shí)核心控制器(1)有復(fù)數(shù)個(gè)控制信號(hào)線(xiàn)分別連接到相應(yīng)的復(fù)合開(kāi)關(guān)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶有以電壓為判據(jù)的控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)的支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述的三相交流電壓參數(shù)采集模塊包括電能計(jì)量芯片和信號(hào)處理電路， 通過(guò)信號(hào)處理電路將輸入的三相電壓調(diào)理后送入電能計(jì)量芯片內(nèi)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算，再將結(jié)果定時(shí)傳送給主控MCU;所述的投切開(kāi)關(guān)控制模塊包括光耦隔離電路、移位邏輯芯片和達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)電路，投切開(kāi)關(guān)控制模塊能將主控MCU發(fā)出的邏輯控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)能力的復(fù)合開(kāi)關(guān)控制信號(hào)，以輸出控制信號(hào)控制各復(fù)合開(kāi)關(guān)動(dòng)作；所述數(shù)據(jù)查詢(xún)存儲(chǔ)模塊用于對(duì)各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)；所述人機(jī)界面模塊是作為使用者進(jìn)行設(shè)置參數(shù)、手動(dòng)控制、及查詢(xún)的各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)的人機(jī)界面；所述的無(wú)線(xiàn)通訊模塊包含GPRS通訊和433無(wú)線(xiàn)通訊，通過(guò)GPRS通訊和主站系統(tǒng)進(jìn)行交互；通過(guò)433無(wú)線(xiàn)通訊和無(wú)線(xiàn)手持機(jī)對(duì)接交互。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有以電壓為判據(jù)的控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)的支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述的核心控制器(1)接出導(dǎo)線(xiàn)至溫控器(6)和排氣扇(7)，所述的核心控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)、電容器、斷路器、進(jìn)線(xiàn)口、溫控器集成在電壓調(diào)節(jié)裝置的殼體內(nèi)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種帶有以電壓為判據(jù)的控制器、復(fù)合開(kāi)關(guān)的支線(xiàn)電壓調(diào)節(jié)裝置，包括核心控制器和復(fù)合開(kāi)關(guān)，特點(diǎn)為所述核心控制器依據(jù)所采集的三相交流電壓及參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，同時(shí)核心控制器根據(jù)分析計(jì)算結(jié)果對(duì)投切開(kāi)關(guān)控制模塊發(fā)出控制指令使相應(yīng)復(fù)合開(kāi)關(guān)動(dòng)作調(diào)節(jié)相應(yīng)的電容器投入；當(dāng)無(wú)功電源輸出的無(wú)功功率大于無(wú)功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中損耗時(shí)，此時(shí)核心控制器控制減少電容器投入；當(dāng)無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率小于無(wú)功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗時(shí)，此時(shí)核心控制器控制增加電容器投入；當(dāng)無(wú)功電源發(fā)出的無(wú)功功率與無(wú)功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗平衡或基本平衡時(shí)，此時(shí)核心控制器控制電容器維持當(dāng)前狀態(tài)不變。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)跟蹤輸入電壓變化，實(shí)現(xiàn)各支線(xiàn)電壓的合理化調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)H02J3/16GK201966617SQ201120018928
公開(kāi)日2011年9月7日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者余輝生, 傅謙, 易智勇 申請(qǐng)人:福建陽(yáng)谷智能技術(shù)有限公司