本發(fā)明屬于電能質(zhì)量無功補償領(lǐng)域，具體涉及一種遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o功補償控制器。

背景技術(shù)：

隨著國家的發(fā)展，企業(yè)的用電需求也在不斷的增加，高負(fù)荷用電的同時也帶來了大量的無功消耗，無功補償裝置已是企業(yè)用電中的必要設(shè)備。目前市場上多為本地型低壓無功補償控制器，通過交流采集電路，計算出電壓、電流、功率因數(shù)、2-13次諧波數(shù)據(jù)，通過總線通信電路與補償裝置連接，從而控制低壓無功補償裝置的投切。這樣傳統(tǒng)的無功補償控制器無法實時獲取到用電現(xiàn)場的數(shù)據(jù)，無法實時獲取到現(xiàn)場控制器及補償裝置的運行狀態(tài)，用戶無法知道現(xiàn)場設(shè)備是由于哪種問題造成的不工作，是設(shè)備本身損壞還是達(dá)到了使用設(shè)備，無法實時知道是否需要增加、更換補償裝置。

專利一種自動無功補償控制器(申請?zhí)枮镃N201610153424.0)，公開了一種自動無功補償控制器，包括DSP處理器、電壓取樣電路、電流取樣電路、存儲器，所述DSP處理器設(shè)有閥值預(yù)設(shè)模塊和數(shù)據(jù)處理模塊，通過閥值預(yù)設(shè)模塊預(yù)設(shè)延時閥值和電壓投切閥值并存儲在存儲器中，所述電壓取樣電路根據(jù)預(yù)設(shè)延時閥值進(jìn)行電壓數(shù)據(jù)采集，所述數(shù)據(jù)處理模塊將采集的電壓數(shù)據(jù)與預(yù)設(shè)的電壓投切閥值進(jìn)行比較并根據(jù)比較結(jié)果控制智能電容器動作。但是該控制器使得制造商無法實時幫助用戶進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)分析整理以及提前對現(xiàn)場環(huán)境進(jìn)行預(yù)警，提示用戶進(jìn)行升級改造，只有等到現(xiàn)場設(shè)備損壞、不工作或者造成罰款時才去現(xiàn)場進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o功補償控制器，以解決無法實時獲取用電現(xiàn)場的數(shù)據(jù)和現(xiàn)場控制器及補償裝置的運行狀態(tài)的問題。

本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：一種遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o功補償控制器，包括交流采集電路、微控制器、無功補償裝置、電平匹配電路、遠(yuǎn)程無線通信電路和后臺服務(wù)器；交流采集電路，用于采樣相電壓和相電流；微控制器，將采集的數(shù)據(jù)分析處理后，進(jìn)行無功補償控制；無功補償裝置，實現(xiàn)具體無功補償工作；電平匹配電路，將微控制器與遠(yuǎn)程無線通信電路連接；遠(yuǎn)程無線通信電路，將微控制器分析處理的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、2-29次諧波數(shù)據(jù)以及無功補償裝置的工作狀態(tài)上傳至后臺服務(wù)器；后臺服務(wù)器，根據(jù)上傳的數(shù)據(jù)及無功補償裝置的工作狀態(tài)進(jìn)行分析、判斷來確定現(xiàn)場參數(shù)配置的合理性及設(shè)備數(shù)量、補償容量的合理性。

優(yōu)選地，所述交流采集電路包括電壓取樣電路和電流取樣電路，分別采樣相電壓與相電流，所述電壓取樣電路和電流取樣電路分別采用電壓互感器和電流互感器。其中，所述電壓互感器選用電壓電流型互感器，所述電流互感器選用電流電流型互感器。

優(yōu)選地，所述交流采集電路中還包括抗混疊濾波電路，所述抗混疊濾波電路分別設(shè)置在所述電壓互感器和電流互感器的次級端。其結(jié)構(gòu)和參數(shù)講究對稱，并采用溫度性能較好的元器件，從而保證良好的溫度特性。

優(yōu)選地，所述電能計量芯片還包括集成了A/D轉(zhuǎn)換器和采用從屬工作方式的SPI串行通信接口，所述電能計量芯片分別與電壓互感器和電流互感器連接，電能計量芯片可以將采集用電負(fù)載系統(tǒng)的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)的各模擬信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的能讀取的數(shù)字信號，A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度高，保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果的準(zhǔn)確性。

本發(fā)明還包括電平匹配電路，由于遠(yuǎn)程通信模塊的接口電平和微控制器的接口電平不一致，為了保證硬件電路的穩(wěn)定性而接入電平匹配電路，其中包括三極管、電阻和電容，所述三極管基極通過電阻與供電端連接，所述三極管的集電極連接微控制器，發(fā)射極連接無線通信電路，采用這樣結(jié)構(gòu)電路可以提高硬件電路的穩(wěn)定性。

作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述遠(yuǎn)程無功補償控制器還包括人機(jī)交互電路和數(shù)據(jù)存儲電路，所述人機(jī)交互電路與數(shù)據(jù)存儲電路分別連接所述微控制器，通過數(shù)據(jù)存儲電路形成本地記錄。微控制器將無功補償裝置本身情況和用電數(shù)據(jù)通過人機(jī)交互電路以人工界面方式顯示輸出，便于實時獲取無功補償裝置電容器的使用情況。

優(yōu)選地，所述通信總線單元包括SPI、RS485和UART，所述交流采集電路通過SPI與所述微控制器連接，所述RS485與所述無功補償裝置連接，所述UART與遠(yuǎn)程無線通信電路連接。同時該通訊總線單元還用于供后臺服務(wù)器讀取用電現(xiàn)場數(shù)據(jù)和無功補償裝置使用情況。

優(yōu)選地，所述微控制器與無功補償裝置采用動態(tài)自組網(wǎng)方式連接。所述的動態(tài)自組網(wǎng)功能可以隨意增加、更換、拆除無功補償裝置，無需整體斷電，及時有效地減少諧波對電網(wǎng)的影響。

本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明將無線通信技術(shù)和硬件設(shè)備結(jié)合應(yīng)用到無功補償控制器中，再依靠后臺服務(wù)器把用戶的用電環(huán)境、無功補償裝置的工作狀態(tài)、無功補償裝置的使用壽命等實時展現(xiàn)給用戶和電力部門，通過后臺服務(wù)器的統(tǒng)計數(shù)據(jù)與曲線數(shù)據(jù)的分析，幫助用戶對用電環(huán)境的分析，用戶和電力部門可以根據(jù)后臺服務(wù)器分析出現(xiàn)場采集的無功缺失的實際情況，來確定無功補償裝置中電容器的容量、數(shù)量、補償方式如何配置，確定已在工作的設(shè)備是否需要增加、更換。

附圖說明

附圖用來提供對本發(fā)明的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本發(fā)明的實施例一起用于解釋本發(fā)明，并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：

圖1是本發(fā)明遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o功補償控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明所述電平匹配電路示意圖；

圖3是本發(fā)明所述交流采集電路中的抗混疊濾波電路。

具體實施方式

如圖1-3所示，一種遠(yuǎn)程監(jiān)控?zé)o功補償控制器，包括交流采集電路11、電能計量芯片12、微控制器13、無功補償裝置15、電平匹配電路14、遠(yuǎn)程無線通信電路16和后臺服務(wù)器17，其中，為了保證電路的穩(wěn)定性，電平匹配電路將微控制器與遠(yuǎn)程無線通信電路連接。

使用時，包含電能計量芯片12的交流采集電路11采樣用電現(xiàn)場的相電壓和相電流，微控制器將采集的數(shù)據(jù)分析處理后，進(jìn)行無功補償控制，無功補償控制器控制無功補償裝置15做投切，然后，遠(yuǎn)程無線通信電路16將微控制器13分析處理的數(shù)據(jù)(電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、2-29次諧波數(shù)據(jù))以及無功補償裝置15的工作狀態(tài)上傳至后臺服務(wù)器17，最后，后臺服務(wù)器17根據(jù)上傳的數(shù)據(jù)及無功補償裝置15的工作狀態(tài)進(jìn)行分析、判斷來確定現(xiàn)場參數(shù)配置的合理性及設(shè)備數(shù)量、補償容量的合理性。微處理器13與無功補償裝置17之間采用動態(tài)自組網(wǎng)方式連接，結(jié)合動態(tài)自組網(wǎng)功能可以隨意增加、更換、拆除無功補償裝置17，無需整體斷電，及時有效地減少諧波對電網(wǎng)的影響。

在具體實施例中，交流采集電路11包括電壓取樣電路和電流取樣電路，電壓取樣電路和電流取樣電路分別采用電壓互感器和電流互感器。其中，電壓互感器優(yōu)先選用電壓電流型互感器，電流互感器優(yōu)先選用電流電流型互感器，電壓互感器和電流互感器分別采樣相電壓和相電流，當(dāng)額定電壓為220V，負(fù)載電路的阻值為216K，負(fù)載電流約1mA，由于電壓互感器為1:1，因此互感器次級約為1mA，因此進(jìn)入電能計量芯片12的電壓通道的ADC約為240mV，同樣，電流互感器比例為1000:1，當(dāng)額定電壓為5A時，電流互感器次級為5mA，因此進(jìn)入電能計量芯片12的電流通道的ADC值約為50mV。電壓通道與電流通道均采用差分輸入方式，如圖3所示，交流采集電路11中包括由電阻和電容構(gòu)成的抗混疊濾波器，所述抗混疊濾波電路分別設(shè)置在所述電壓互感器和電流互感器的次級端，其結(jié)構(gòu)和參數(shù)講究對稱，其中R1＝R2，R3＝R4，C1＝C2，并采用溫度性能較好的元器件，從而保證獲得良好的溫度特性。

電能計量芯片12選用ATT7022集成芯片，內(nèi)部集成了7路19位A/D轉(zhuǎn)換器，電能計量芯片12將采集用電負(fù)載系統(tǒng)的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)的各模擬信號數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的能讀取的數(shù)字信號，電流通道有效值在0.1mV至500mV的范圍內(nèi)線性誤差小于0.1％；電壓通道有效值在0.2mV至500mV的范圍內(nèi)線性誤差小于0.1％。A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換精度高，保證數(shù)據(jù)處理結(jié)果的準(zhǔn)確性。ATT7022內(nèi)部還集成了一個SPI串行通信接口，其工作方式為本領(lǐng)域公知，這里不再詳述。

由于遠(yuǎn)程通信模塊的接口電平為2.8V，而MCU微控制器的接口電平為3.3V，為了保證硬件電路的穩(wěn)定性從而接入電平匹配電路14，如圖2所示的一種實施例中，其中包括三極管Q、電阻R和電容C，三極管Q的基極通過電阻R與供電端VCC連接，三極管Q的發(fā)射極連接電容器C一端，三極管的集電極連接微處理器13，電容器C另一端連接地線。

本實施例中，遠(yuǎn)程無功補償控制器還包括人機(jī)交互電路18和數(shù)據(jù)存儲電路19，人機(jī)交互電路18與數(shù)據(jù)存儲電路19分別連接微控制器13，無功補償控制器通過遠(yuǎn)程無線通信電路16將數(shù)據(jù)上傳到后臺服務(wù)器17的同時數(shù)據(jù)存儲電路19也會形成本地記錄，數(shù)據(jù)存儲電路19采用EEPROM存儲芯片。該控制器將無功補償裝置15自身情況和用電數(shù)據(jù)通過人機(jī)交互電路19以人工界面方式顯示輸出，便于實時獲取電容補償裝置使用情況。無功補償控制器還包括通信總線單元，通信總線單元包括SPI、RS485和UART，交流采集電路11通過SPI與所述微控制器連接，RS485與所述無功補償裝置15連接，UART與遠(yuǎn)程無線通信電路16連接。同時該通訊總線單元還用于供后臺服務(wù)器17讀取用電現(xiàn)場數(shù)據(jù)和無功補償裝置15使用情況。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，盡管參照前述實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。