專利名稱：帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種單相電壓調(diào)節(jié)裝置，尤其涉及一種帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
對于電力企業(yè)，農(nóng)村供電分支線多、線路長，尤其是部分偏遠(yuǎn)地區(qū)，存在一定數(shù)量供電半徑超過國家規(guī)定的遠(yuǎn)距離支線線路，特別是單相支線線路的大量存在。2008年金融危機的產(chǎn)生，國家出臺家用電器三下鄉(xiāng)政策，農(nóng)村大量使用家用電器。同時隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟的高速發(fā)展，農(nóng)村小作坊、小商店、小飯店、魚塘、養(yǎng)殖場等急劇增加，間歇性用電情況十分普遍，造成原先線路供電不堪重負(fù)，支線末端電壓下降，直接影響了農(nóng)村家用電器的使用、照明和經(jīng)濟生活。到目前為止未能找到徹底解決支線單相線路低電壓問題。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于，針對上述支線單相線路電壓問題，提供一種帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(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。實現(xiàn)了自動跟蹤輸入電壓變化，從而控制使得原本該單相線路不合格的電壓獲得調(diào)節(jié)改善。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，所述的帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，包括核心控制器、復(fù)合開關(guān)、斷路器、電容器、火線和零線，其結(jié)構(gòu)特點為所述火線、零線分別從進線口拉進經(jīng)斷路器而相應(yīng)連接到核心控制器和分線排上，所述的分線排連接到復(fù)合開關(guān)上，所述的核心控制器連接到復(fù)合開關(guān)上，其中核心控制器與分線排是并聯(lián)連接的；復(fù)合開關(guān)接到電容器，電容器包括多組不同容量的電容器，每組電容器的兩端分別接復(fù)合開關(guān)相應(yīng)通道的火線出線端和零線。本實用新型的目的還可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，所述的帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，其特點為所述核心控制器包括主控MCU和單相交流電壓參數(shù)采集模塊，火線和零線分別與單相交流電壓參數(shù)采集模塊連接，在主控MCU的功能引腳上分別連接有單相交流電壓參數(shù)采集模塊、數(shù)據(jù)查詢存儲模塊、人機界面以及無線通訊模塊。所述的帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，其特點為還包括單相電壓調(diào)節(jié)裝置的殼體、溫控器和排氣扇，所述的核心控制器、復(fù)合開關(guān)、電容器、斷路器、進線口、溫控器、排氣扇集成在電壓調(diào)節(jié)箱的殼體內(nèi)實現(xiàn)無縫連接。所述的帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，其特點為所述的單相交流電壓參數(shù)采集模塊包括電能計量芯片和信號處理電路，信號處理電路將輸入的該支線單相線路電壓調(diào)理成當(dāng)輸入到電能計量芯片內(nèi)能做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算的信號，所述的信號定時傳送給主控MCU，同時主控MCU輸出投切控制信號控制復(fù)合開關(guān)；所述數(shù)據(jù)查詢存儲模塊用于對各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)進行存儲；所述人機界面模塊是作為使用者進行設(shè)置參數(shù)、手動控制、及查詢的各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)的人機界面；所述的無線通訊模塊包含GPRS通訊和433無線通訊，通過GPRS通訊和主站系統(tǒng)進行交互；通過433無線通訊和無線手持機對接交互。所述的帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，其特點為所述無線手持機與電腦串口連接。本實用新型的優(yōu)點本實用新型以電壓為判據(jù)，自動跟蹤輸入電壓變化，從而通過分步補償方式，根據(jù)電力系統(tǒng)中無功功率平衡對電壓的影響原理來控制電容器投切動作。 控制使得原本該支線單相線路不合格的電壓獲得調(diào)節(jié)改善。本實用新型集成采用無線手持機與單相電壓調(diào)節(jié)裝置構(gòu)成一體化系統(tǒng)，方便使用者進行設(shè)置參數(shù)、手動控制、及獲取單相電壓調(diào)節(jié)裝置的各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)。本實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功調(diào)整來改善支線單相線路電壓質(zhì)量；采用了支線線路單相電壓分步補償?shù)恼{(diào)節(jié)功能；采用無線手持機人機接口，極大方便系統(tǒng)的操作維護。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)新穎合理，性能可靠，解決了支線單相線路電壓調(diào)節(jié)的難題。

圖1是本實用新型實施例的單相電壓調(diào)節(jié)裝置接線示意圖。圖2是本實用新型實施例的總體示意圖。圖3是實用新型實施例的核心控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型的單相電壓調(diào)節(jié)裝置接線示意圖和工作原理及工作過程進行詳細(xì)說明如圖1所示，本實用新型所述的帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(diào)節(jié)裝置接線示意圖，本實用新型的創(chuàng)新依據(jù)的原理是其核心控制器采集的是支線單相線路交流電壓及參數(shù)，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)核心控制器分析計算，同時核心控制器根據(jù)分析計算結(jié)果輸出控制信號對復(fù)合開關(guān)發(fā)出控制指令投切相應(yīng)組的相應(yīng)容量的電容器。其中分布補償方式根據(jù)電力系統(tǒng)中無功功率平衡對電壓的影響原理來控制電容器投切動作，改善支線單相線路電壓。當(dāng)所采集的電壓低于供電合格電壓時，此時智能控制復(fù)合開關(guān)控制增加電容器投入；當(dāng)所采集的電壓處于供電合格電壓范圍時，此時智能控制復(fù)合開關(guān)保持當(dāng)前電容投切狀態(tài)；當(dāng)所采集的電壓高于供電合格電壓時，此時智能控制復(fù)合開關(guān)控制減少電容器投入。如圖2所示，本實用新型所述實施例的總體示意圖。圖中核心控制器1，復(fù)合開關(guān)2，電容器3，斷路器4，進線口 5，溫控器6，排氣扇7，無線手持機8。其中核心控制器1包括主控MCU和單相交流電壓參數(shù)采集模塊，核心控制器1是以電壓為判斷依據(jù)。當(dāng)核心控制器1控制復(fù)合開關(guān)2投切時使電容器3作用，使得原本該支線單相線路不合格的電壓獲得調(diào)節(jié)改善。其中斷路器4為空開保護作用，當(dāng)電流超出安全值會引起自動斷開保護。其中進線口 5作為外接電源線用，溫控器6為溫度控制模塊，當(dāng)溫度控制模塊偵測到溫度超過設(shè)定值時驅(qū)動排氣扇7工作，排氣扇7在箱子通風(fēng)口處起到降溫作用。無線手持機8方便使用者進行設(shè)置參數(shù)、手動控制、及獲取單相電壓調(diào)節(jié)裝置的各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)。這樣，解決了使用者不易直接靠近裝置操作的不便，同時提高了現(xiàn)場操作人員的安全因素。操作人員通過手持機，在裝置50米附近范圍內(nèi)，可以現(xiàn)場抄讀觀察各實時數(shù)據(jù)，也可以很方便的現(xiàn)場設(shè)置參數(shù)或控制單相電壓調(diào)節(jié)裝置運行狀態(tài)。結(jié)合圖1、圖2所示的結(jié)構(gòu)，本實用新型實施例的總體示意圖是這樣連接的從進線口 5拉進火線、零線兩根導(dǎo)線到斷路器4。斷路器4連接到核心控制器1和分線排上，再連接到復(fù)合開關(guān)2，復(fù)合開關(guān)2接到電容器3，作為電氣的主路。電容器3包括內(nèi)分布幾組不同容量的電容器，圖1實施例是包括三組不同容量的電容器，分別為第一組電容器Cl、第二組電容器C2、第三組電容器C3，其用于分步補償改善單相電壓值的電容器，其中分步補償方式根據(jù)電力系統(tǒng)中無功功率平衡對電壓的影響原理來控制電容器投切動作，改善支線單相線路電壓，其兩端分別接智能控制復(fù)合開關(guān)的火線、零線。同時核心控制器1有若干控制信號線分別連接到復(fù)合開關(guān)2投切電容器組以便控制不同容量的電容器投入。另外，核心控制器1接出一條電壓為12V的導(dǎo)線到溫控器6和排氣扇7為其供電。圖1中的分線排有接線口 II、12和13，分線排輸出口為XI、X2和X3，復(fù)合開關(guān)有進線口 Si、S2、S3，出線口 01、02、03。如圖3所示，本實用新型實施例的核心控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖。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、對采集的單相交流電壓參數(shù)進行分析與計算，對復(fù)合開關(guān)發(fā)出控制指令操作，這些指令操作程序為一般技術(shù)人員能實現(xiàn)的。2)單相交流電壓參數(shù)采集模塊它包括電能計量芯片和信號處理電路，電能計量芯片作為電壓計量使用，信號處理電路的作用是將輸入的支線單相線路電壓調(diào)理成當(dāng)輸入到電能計量芯片內(nèi)能做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算的信號，此部分采用了專業(yè)的電能計量芯片，通過信號處理電路將輸入的單相電壓調(diào)理后送入電能計量芯片內(nèi)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算，再將結(jié)果定時傳送給主控MCU。電能計量芯片和信號處理電路為現(xiàn)有技術(shù)。3)數(shù)據(jù)查詢存儲模塊此模塊對各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)進行存儲及查詢，可以采用各類存儲介質(zhì)，為現(xiàn)有技術(shù)。4)人機界面模塊此模塊是使用者進行設(shè)置參數(shù)、手動控制、及查詢單相電壓調(diào)節(jié)裝置的各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)，可以采用觸摸屏。5)無線通訊模塊此模塊包含GPRS通訊和433無線通訊。通過GPRS通訊和主站進行交互。通過433無線通訊和無線手持機對接交互。從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程或本地遙控、遙調(diào)、遙測等功能。6)工作電源交流220V作為電源輸入，經(jīng)過電源模塊轉(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)存儲器、無線通訊模塊、人機界面工作電壓3. 3V，單相交流電壓參數(shù)采集模塊工作電壓5V，投切開關(guān)控制模塊工作電壓12V。如圖3所示，核心控制器1包括主控MCU、單相交流電壓參數(shù)采集模塊，火線、零線接入單相交流電壓參數(shù)采集模塊后，通過其信號處理電路調(diào)理后送入電能計量芯片。主控MCU通過SPI通信總線控制電能計量芯片(單相交流電壓參數(shù)采集芯片)對該信號做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算，精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算程序為一般技術(shù)人員能實現(xiàn)的，以便獲得支線單相線路電壓信息。再通過SPI通信總線將該支線單相線路電壓信息傳送給主控MCU 中，與供電合格電壓對比后得出的偏低或偏高等結(jié)果；主控MCU再經(jīng)過分步補償調(diào)整算法， 分步補償調(diào)整算法為一般技術(shù)人員能實現(xiàn)的技術(shù)，計算出合適的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號，具體控制情況詳見下段的具體應(yīng)用敘述；主控MCU計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，經(jīng)由復(fù)合開關(guān)2轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動能力的實際投切動作， 以便控制不同容量的電容器。從而控制無功功率的補償以實現(xiàn)電壓的合理化調(diào)節(jié)，達到改善支線單相線路電壓質(zhì)量的目的。數(shù)據(jù)存儲器用來存儲各種實時、歷史運行數(shù)據(jù)，以便供外界(如主站、手持機)或主控MCU查詢使用數(shù)據(jù)。人機界面模塊包括顯示、按鍵等功能，通過 I/O控制線連接到主控MCU，實現(xiàn)響應(yīng)用戶各種設(shè)置、控制、查詢按鍵功能，及通過顯示界面顯示操作結(jié)果或各類信息。主控MCU通過GPRS通訊和主站進行交互，或通過433無線通訊和無線手持機對接交互，從而提供了無線遠(yuǎn)程設(shè)置、控制、查詢等功能。其中電源對各個模塊進行不間斷的供電。本實用新型的工作原理具體應(yīng)用情況本實用新型所述的帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(diào)節(jié)裝置通過對進線口進來的單相交流電的采集在數(shù)據(jù)查詢存儲器中存儲后，核心控制器以電壓為判斷依據(jù)進行分析及計算，再發(fā)出指令控制復(fù)合開關(guān)對電容器進行投切動作，從而得原本該支線單相線路不合格的電壓獲得調(diào)節(jié)改善。把現(xiàn)場設(shè)置的參數(shù)、單相電壓調(diào)節(jié)裝置運行狀態(tài)、各類歷史數(shù)據(jù)，通過433無線通訊與無線手持機對接交互，或者通過GPRS無線通訊與主站進行交互。這樣方便管理。如圖1、圖2、圖3所示，本實用新型采用智能控制復(fù)合開關(guān)以輸入電壓為參考進行改善支線單相線路電壓的方法，包括如下步驟1)核心控制器以輸入電壓為參考，結(jié)合線路歷史運行數(shù)據(jù)，根據(jù)判斷輸入電壓與供電電壓合格率對比來控制電容器投切動作；2)當(dāng)所采集的電壓低于供電合格電壓時，此時核心控制器控制復(fù)合開關(guān)增加電容器投入；3)當(dāng)所采集的電壓處于供電合格電壓范圍時，此時核心控制器控制復(fù)合開關(guān)保持當(dāng)前電容投切狀態(tài)；4)當(dāng)所采集的電壓高于供電合格電壓時，此時核心控制器控制復(fù)合開關(guān)減少電容器投入。所述核心控制器根據(jù)對支線單相線路電壓進行采集分析，通過分步補償方式，根據(jù)電力系統(tǒng)中無功功率平衡對電壓的影響原理來控制電容器投切動作，改善支線單相線路電壓。所述的核心控制器1包括主控MCU、單相交流電壓參數(shù)采集模塊，火線、零線與單相交流電壓參數(shù)采集模塊連接，通過單相交流電壓參數(shù)采集模塊的信號處理電路調(diào)理后送入電能計量芯片；主控MCU通過SPI通信總線控制電能計量芯片對該信號做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算，以便獲得支線單相線路電壓信息。再通過SPI通信總線將該支線單相線路電壓信息傳送給主控MCU中，與供電合格電壓對比后得出的偏低或偏高等結(jié)果；主控MCU經(jīng)過分步補償調(diào)整計算，計算出相應(yīng)容量的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號；主控MCU 經(jīng)過分步補償調(diào)整計算，計算出相應(yīng)容量的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號；主控 MCU計算出的相應(yīng)容量的電容配置策略由I/O 口發(fā)出邏輯控制信號，經(jīng)由復(fù)合開關(guān)轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動能力實際投切動作，以控制相應(yīng)容量的電容器，使得原本該支線單相線路不合格的電壓獲得調(diào)節(jié)改善。本實用新型將核心控制器、復(fù)合開關(guān)、電容器、分線排、斷路器、進線口、溫控器、排氣扇集成在單相電壓調(diào)節(jié)裝置的殼體內(nèi)實現(xiàn)無縫連接；采用無線手持機與單相電壓調(diào)節(jié)裝置無線連接構(gòu)成一體化系統(tǒng)，方便使用者進行設(shè)置參數(shù)、手動控制及獲取單相電壓調(diào)節(jié)裝置的各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)、現(xiàn)場抄讀觀察各實時數(shù)據(jù)，也可以很方便地通過無線手持機現(xiàn)場設(shè)置參數(shù)或通過無線手持機控制單相電壓調(diào)節(jié)裝置運行狀態(tài)；通過無線手持機與電腦串口連接，將歷史數(shù)據(jù)上傳到主站的系統(tǒng)里進行決策分析。
權(quán)利要求1.一種帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，包括核心控制器、復(fù)合開關(guān)、 斷路器、電容器、火線和零線，其特征在于所述火線、零線分別從進線口拉進經(jīng)斷路器而相應(yīng)連接到核心控制器(1)和分線排上，所述的分線排連接到復(fù)合開關(guān)(2)上，所述的核心控制器(1)連接到復(fù)合開關(guān)(2)上，其中核心控制器(1)與分線排是并聯(lián)連接的；復(fù)合開關(guān)(2) 接到電容器(3)，電容器(3)包括多組不同容量的電容器，每組電容器的兩端分別接復(fù)合開關(guān)相應(yīng)通道的火線出線端和零線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述核心控制器(1)包括主控MCU和單相交流電壓參數(shù)采集模塊，火線和零線分別與單相交流電壓參數(shù)采集模塊連接，在主控MCU的功能引腳上分別連接有單相交流電壓參數(shù)采集模塊、數(shù)據(jù)查詢存儲模塊、人機界面以及無線通訊模塊。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于還包括單相電壓調(diào)節(jié)裝置的殼體、溫控器和排氣扇，所述的核心控制器、復(fù)合開關(guān)、電容器、斷路器、進線口、溫控器、排氣扇集成在電壓調(diào)節(jié)箱的殼體內(nèi)實現(xiàn)無縫連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述的單相交流電壓參數(shù)采集模塊包括電能計量芯片和信號處理電路，信號處理電路將輸入的該支線單相線路電壓調(diào)理成當(dāng)輸入到電能計量芯片內(nèi)能做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算的信號，所述的信號定時傳送給主控MCU，同時主控MCU輸出投切控制信號控制復(fù)合開關(guān)；所述數(shù)據(jù)查詢存儲模塊用于對各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)進行存儲；所述人機界面模塊是作為使用者進行設(shè)置參數(shù)、手動控制、及查詢的各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)的人機界面；所述的無線通訊模塊包含GPRS通訊和433無線通訊，通過GPRS通訊和主站系統(tǒng)進行交互；通過433無線通訊和無線手持機對接交互。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述無線手持機與電腦串口連接。
專利摘要本實用新型公開一種帶有核心控制器、復(fù)合開關(guān)的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，包括核心控制器和復(fù)合開關(guān)，其特點為火線、零線兩根電線從進線口拉進到斷路器同時連接到核心控制器和分線排上，分線排連接到復(fù)合開關(guān)上，核心控制器也連接到復(fù)合開關(guān)上，其中核心控制器、分線排是并聯(lián)連接的；復(fù)合開關(guān)接到電容器，電容器包括多組不同容量的電容器，每組電容器的兩端分別接復(fù)合開關(guān)相應(yīng)通道的火線出線端和零線；所述核心控制器分別控制復(fù)合開關(guān)的多個獨立通道來投切相應(yīng)組的相應(yīng)容量的電容器。本實用新型以電壓為判據(jù)，自動跟蹤輸入電壓變化，根據(jù)電力系統(tǒng)中無功功率平衡對電壓的影響原理來控制電容器投切動作。使得原線路不合格的電壓獲得調(diào)節(jié)改善。
文檔編號H02J3/18GK202309087SQ20112042804
公開日2012年7月4日 申請日期2011年11月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月2日
發(fā)明者傅謙, 易智勇, 郭毓斌 申請人:福建陽谷智能技術(shù)有限公司