智聯(lián)無功補(bǔ)償控制儀及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明是一種電氣檢測設(shè)備，特別是涉及一種控制方法智聯(lián)無功補(bǔ)償控制儀及其控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前我國電力工業(yè)的發(fā)展速度，已由過去主要取決于投資規(guī)模逐步轉(zhuǎn)化為有市場需求來定，電力市場也將逐步由賣方市場向買方市場轉(zhuǎn)變，以往我國發(fā)電和配電投資比例為1:0.12，大大落后于先進(jìn)國家的1:0.6-0.7的投資比例，由于配電自動化是我國近年來電力發(fā)展的重要方向，再加上中國幅員遼闊，電力設(shè)備普遍落后，配電需求量也在不斷加大，因此，國內(nèi)市場出現(xiàn)了較多的TTU產(chǎn)品，做得較好的有南瑞集團(tuán)，許繼集團(tuán)等，但他們的產(chǎn)品價格大概在5000-1萬左右，價格較高，且大部分產(chǎn)品的功能不夠齊全，兼容性和通用性較差，系統(tǒng)的擴(kuò)充性、開放性不夠，隨著電子技術(shù)和通信技術(shù)的高速發(fā)展及配電自動化的要求，未來TTU設(shè)備將朝著集成化高，可靠性高，實(shí)用性高，兼容性高的方向發(fā)展。
[0003]TTU屬于配網(wǎng)終端重要組成部分，它屬于配網(wǎng)自動化系統(tǒng)的底層，主要采集配電變壓器的電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、頻率、諧波等物理量的數(shù)據(jù)，并記錄存儲這些數(shù)據(jù)。為電力部門的專業(yè)分析，如負(fù)荷預(yù)測，線損分析，故障判斷，經(jīng)濟(jì)運(yùn)行等提供數(shù)據(jù)。進(jìn)而從技術(shù)和管理上提高電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性和安全性。2010年以來，市場的TTU具有的基本功能有以下幾點(diǎn)，實(shí)時數(shù)據(jù)采集功能:可整點(diǎn)或定點(diǎn)如每分鐘等記錄配電變壓器的三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、電網(wǎng)頻率、三相線圈溫度等數(shù)據(jù)。實(shí)時監(jiān)測功能:能夠?qū)崟r檢測配變的三相電壓、三相電流、有功功率、無功功率、電網(wǎng)頻率、三相線圈溫度等參數(shù)變化情況，記錄并統(tǒng)計各種參數(shù)最大值，最小值，出現(xiàn)的時間，計算平均值，超標(biāo)時間累計等數(shù)據(jù)。實(shí)時遙信功能；具有遙信輸入端口，可檢測配變高壓低側(cè)開關(guān)，有載調(diào)壓開關(guān)檔位等狀態(tài)量，當(dāng)開關(guān)狀態(tài)發(fā)生變化時，記錄并上報其當(dāng)前的的狀態(tài)和時間。遙控和遙測功能:可根據(jù)所檢測的三相電壓、電流和功率因數(shù)隨時間變化和越限情況，就地啟動無功補(bǔ)償和自動調(diào)壓策略，計算無功補(bǔ)償量和調(diào)節(jié)抽頭量，分級投切電容器和調(diào)節(jié)變壓器抽頭等。數(shù)據(jù)顯示功能:顯示部件便于現(xiàn)場檢查數(shù)據(jù)設(shè)置參數(shù)和調(diào)試設(shè)備，除了上述功能以外，作為智能化設(shè)備的還具有自診斷功能，失電數(shù)據(jù)保護(hù)功能和故障自恢復(fù)功能。無功補(bǔ)償控制功能:根據(jù)電網(wǎng)中的無功變化情況，實(shí)時的控制電容器的投入與切除，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償。在現(xiàn)有的低壓無功補(bǔ)償裝置應(yīng)用中，雖然滿足終端用戶的無功功率補(bǔ)償基本要求，并實(shí)現(xiàn)了一定程度上的智能化功能。但在實(shí)際使用中，一方面終端用戶的補(bǔ)償裝置工作狀況往往采用人員現(xiàn)場巡查的方式來獲取，效率極其低下，對裝置在運(yùn)行中發(fā)生的故障告警無法及時傳遞，狀態(tài)異常無法及時知曉，極易造成經(jīng)濟(jì)損失，且此種情況存在普遍性。另一方面電力管理部門對于分布在農(nóng)網(wǎng)、城網(wǎng)的公變、專變下的無功補(bǔ)償裝置，其故障、運(yùn)行狀況甚至損壞都不能實(shí)時監(jiān)測及時應(yīng)對。更不可能對用戶端無功補(bǔ)償裝置進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測，根據(jù)現(xiàn)場無功補(bǔ)償?shù)男Ч扇〖皶r的措施以降低用戶供電變壓器損耗和線路損耗。目前我國業(yè)內(nèi)已經(jīng)出現(xiàn)多種電能質(zhì)量檢測裝置的產(chǎn)品，目前的設(shè)計方案多數(shù)采取采集卡加工控機(jī)的設(shè)計或者是采取一塊MCU的設(shè)計理念，但是采集卡加工控機(jī)的設(shè)計應(yīng)用的比較早，設(shè)計的檢測裝置采集功能強(qiáng)大，人機(jī)交互性好，但是成本較高，體積大，不適合大量定點(diǎn)安放在各檢測現(xiàn)場，而且沒有實(shí)現(xiàn)智能化，網(wǎng)絡(luò)化，難以保證系統(tǒng)的實(shí)時性，故這種設(shè)計在現(xiàn)在用的不是很多。采用基于一塊MCU的設(shè)計理念則是一塊單片機(jī)完成從數(shù)據(jù)的采集到分析處理以及鍵盤顯示、通信等所有的功能，例如C8051F020，MPS230，它們具有良好的控制能力，特點(diǎn):方便，經(jīng)濟(jì)，性能高，可靠性強(qiáng)。不過，這種純單片機(jī)設(shè)計方案僅適用于對數(shù)據(jù)處理要求不高，運(yùn)算量不大的監(jiān)控裝置中，如果單片機(jī)運(yùn)行負(fù)荷較重，會影響單片機(jī)的運(yùn)行速度和性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為解決目前的技術(shù)方案中存在純單片機(jī)設(shè)計方案僅適用于對數(shù)據(jù)處理要求不高，運(yùn)算量不大的監(jiān)控裝置中，如果單片機(jī)運(yùn)行負(fù)荷較重，會影響單片機(jī)的運(yùn)行速度和性能的問題，提供一種將智能無功補(bǔ)償裝置的工作狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、線路功率因素變化狀態(tài)、故障告警等數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳至云平臺實(shí)時呈現(xiàn)給用戶，自動生成無功補(bǔ)償調(diào)整方案、故障解決方案等來進(jìn)一步提高無功補(bǔ)償裝置的工作效能，從而有效的降低變壓器損耗和線路損耗，實(shí)現(xiàn)對變壓器及線路的能耗管理的控制方法智聯(lián)無功補(bǔ)償控制儀及其控制方法。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種智聯(lián)無功補(bǔ)償控制儀，用于智聯(lián)電容器的控制，包括電源模塊、交流采樣模塊、通訊模塊、ARM控制單元、時鐘模塊、人機(jī)交互模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊，所述通訊模塊電連接有以太網(wǎng)接口、WIFI接口、RS485接口、USB接口和GPRS接口，所述電源模塊的輸入端與三相電連接，所述交流采樣模塊、通訊模塊和ARM控制單元均由所述的電源模塊輸出端供電，所述交流采樣模塊的電壓采樣輸入端也與所述電源模塊的輸出端連接，所述交流采樣模塊的電流采樣輸入端直接對三相電進(jìn)行采樣，所述交流采樣模塊的輸出端與所述ARM控制單元電連接，所述ARM控制單元與所述通訊模塊電連接，所述ARM控制單元還分別與時鐘模塊的輸入端、人機(jī)交互模塊的輸入端以及數(shù)據(jù)存儲模塊電連接，所述RS485接口包括連接智聯(lián)電容器的RS485接口和接外設(shè)的RS485接口，所述連接智聯(lián)電容器的RS485接口和接外設(shè)的RS485接口均與所述通訊模塊電連接。本發(fā)明，控制單元:采用ST的32位ARM級處理器一STM32F429，處理速度更快，頻率達(dá)168M，支持浮點(diǎn)運(yùn)算，內(nèi)置TFT屏驅(qū)動器。電源模塊:采用開關(guān)穩(wěn)壓電源，提供其他電路所需的直流電源，為實(shí)現(xiàn)各個模塊的安全工作。交流采樣模塊:主要由數(shù)據(jù)采集電路和A/D芯片構(gòu)成，完成對三相電壓，電流信號的采樣和模擬轉(zhuǎn)換，A/D采用ATT7022E高精度電量采集芯片，對電壓、電流、功率、諧波進(jìn)行分析處理。人機(jī)交互模塊:采用7寸TFT電容觸摸屏，顯示更加直觀、人性化。數(shù)據(jù)存儲模塊:采用華邦的大容量(256Mbit)存儲芯片，保存電測量歷史數(shù)據(jù)，預(yù)留SD卡接口，可根據(jù)客戶需求定制。時鐘模塊:采用RX8025，實(shí)時RTC，有備用電源提供蓄電。本發(fā)明將智能無功補(bǔ)償裝置的工作狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、線路功率因素變化狀態(tài)、故障告警等數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳至云平臺實(shí)時呈現(xiàn)給用戶，自動生成無功補(bǔ)償調(diào)整方案、故障解決方案等來進(jìn)一步提高無功補(bǔ)償裝置的工作效能，從而有效的降低變壓器損耗和線路損耗，實(shí)現(xiàn)對變壓器及線路的能耗管理。
[0006]作為優(yōu)選，所述交流采樣模塊為DSP交流采樣電路，所述DSP交流采樣電路通過UART總線與所述ARM控制單元連接。
[0007]作為優(yōu)選，所述通訊模塊為STM8S207R8T6芯片電路，所述RS485接口包括MAX13085芯片、電阻R8、電阻R9、電阻R11、電阻R12和電容C5，所述MAX13085芯片的RO端與所述STM8S207R8T6芯片的PA4端連接，所述MAX13085芯片的/RE和DE端均與所述STM8S207R8T6芯片的PA6端連接，所述MAX13085芯片的/RE和DE端還通過電阻Rll接地，所述MAX13085芯片的DI端與所述STM8S207R8T6芯片的PA5端連接，所述MAX13085芯片的VCC端接電源，所述MAX13085芯片的VCC端通過電容C5接地，所述MAX13085芯片的A端口通過電阻R8接電源，所述MAX13085芯片的A端口連接智聯(lián)電容器，所述MAX13085芯片的GND端接地，所述MAX13085芯片的B端口通過電阻R12接電源，所述MAX13085芯片的B端口連接外設(shè)，所述MAX13085芯片的B端口與MAX13085芯片的A端口之間連接有電阻R9。
[0008]一種智聯(lián)無功補(bǔ)償控制儀控制方法，適用于如權(quán)利要求4所述的智聯(lián)無功補(bǔ)償控制儀，包括以下步驟:
[0009]步驟一，智聯(lián)無功補(bǔ)償控制儀啟動，完成初始化設(shè)置，然后同步執(zhí)行步驟二、步驟三和步驟四，
[0010]步驟二，智聯(lián)無功補(bǔ)償控制儀根據(jù)傳感器數(shù)據(jù)實(shí)時數(shù)據(jù)監(jiān)測功能，實(shí)時采集配電變壓器的三相電壓、三相電流、電網(wǎng)頻率、溫度，計算有功功率、無功功率、功率因數(shù)、電壓諧波和電流諧波，根據(jù)預(yù)設(shè)參數(shù)對過電壓、欠電壓、過流、過溫、缺相、過諧超限進(jìn)行保護(hù)，
[0011]步驟三，通訊模塊傳輸相應(yīng)數(shù)據(jù)至人機(jī)交互模塊，人機(jī)交互模塊實(shí)時顯示電壓、電流、功率因數(shù)、無功功率、有功功率、諧波總畸變率和分次諧波、補(bǔ)償電流、智聯(lián)電容器參數(shù)，
[0012]步驟四，智聯(lián)無功補(bǔ)償控制儀實(shí)行無功補(bǔ)償控制功能，采用無功趨勢潮流算法，實(shí)現(xiàn)編碼循環(huán)投切功能，根據(jù)電網(wǎng)中的無功變化情況，實(shí)時的控制電容器的投入與切除，實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償，
[0013]步驟五，在無事件告警時，定時存儲電壓、電流、無功功率、有功功率、功率因數(shù)、電壓/電流諧波、電網(wǎng)頻率、電容柜電流、補(bǔ)償容量和智聯(lián)電容器相關(guān)參數(shù)；在告警事件發(fā)生時，記錄告警事件類型、相關(guān)參數(shù)、發(fā)生時間和結(jié)束時間，具有歷史數(shù)據(jù)存儲和查看功能，
[0014]作為優(yōu)選，在步驟一中還包括有智能網(wǎng)絡(luò)子步驟，
[0015]智能網(wǎng)絡(luò)子步驟，智聯(lián)無功補(bǔ)償控制儀通過RS485與智聯(lián)電容器自動組網(wǎng)，智聯(lián)無功補(bǔ)償控制儀根據(jù)預(yù)設(shè)的ID分配規(guī)則自動分配ID，實(shí)現(xiàn)無功控制與信息交換功能；在連接后臺服務(wù)器時，提供遠(yuǎn)程通訊接口，通過有線或無線定時上傳各種監(jiān)測數(shù)據(jù)至后臺監(jiān)測系統(tǒng)。
[0016]作為優(yōu)選，當(dāng)智聯(lián)無功補(bǔ)償控制儀檢測到網(wǎng)絡(luò)中斷或告警事件發(fā)生時，進(jìn)行短信通知和網(wǎng)絡(luò)中斷提醒。
[0017]本發(fā)明的實(shí)質(zhì)性效果是:本發(fā)明將智能無功補(bǔ)償裝置的工作狀態(tài)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、線路功率因素變化狀態(tài)、故障告警等數(shù)據(jù)通過無線網(wǎng)絡(luò)上傳至云平臺實(shí)時呈現(xiàn)給用戶，自動生成無功補(bǔ)償調(diào)整方案、故障解決方案等來進(jìn)一步提高無功補(bǔ)償裝置的工作效能，從而有效的降低變壓器損耗和線路損耗，實(shí)現(xiàn)對變壓器及線路的能耗管理。
【附圖說明】
[0018]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為本發(fā)明中通訊模塊的電路示意圖；
[0020]圖3為本發(fā)明中RS485接口的電路原理圖。
【具體實(shí)施方式】
[0021]下面通過具體實(shí)施例，并結(jié)合附圖，對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的具體說明。