专利名称：一种分补型低压智能组合式无功功率补偿器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及用于低压0. 4KV无功功率补偿的智能组合电力电容器，具体说是一种分补型低压智能组合式无功功率补偿器。
背景技术：
当前电网使用的电能主要是用于工业用电，大约占70%左右，而工业用电绝大部分是用于感性负载，如电动机等，还有部分用于阻性负载，如电加热等。用电环境错综复杂， 例如电动机的频繁启动、停止，电加热按照所需温度调整功率的大小，而且电加热很多只用到单相，即AC220V电源。对此，通常会在线路上并联电容器，以补充线路的无功功率损耗。以前提前预加电容器，容易在用电低谷阶段，出现过补，现在基本淘汰不使用。现在用户无功功率补偿措施通常都是在0. 4KV配电屏端通过功率因数控制器来控制多组电力电容器的投切，使功率因数达到0. 95左右。现有的配电屏无功功率补偿机构包括电力刀开关，熔断器，无功补偿检测装置， 电容器专用投切继电器，电力电容器等，如需达到消除谐波功能，还需另加谐波消除电抗线圈。其存在如下缺点投切电流大，对线路产生浪涌冲击电流，电容器专用投切继电器触点寿命短，接线繁杂，占用空间大，维护检修不方便，成本高，机械连接部件多，设备容易失效。 而市场上现有的智能或类智能型产品，操控界面都比较繁琐，对操控人员技术要求很高，需要专人跟踪技术指导，无法大面积普及，极大的限制了无功功率补偿器的推广使用，造成能源浪费。
发明内容
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种分补型低压智能组合式无功功率补偿器，投切安全，对电网冲击电流小，长寿命，低成本，具有过压、过流、过温保护，安装操作简便、直观，对操作人员只要求普通电工就能确保设备可靠运行。为达到以上目的，本发明采取的技术方案是一种分补型低压智能组合式无功功率补偿器，其特征在于，包括—个电源变换器1，接收AC380v电源输入，为CPU单元5和以下各单元、电路提供一路VCC-5v、一路VDD+12v、两路VDD+5v供电；其中，主电源VDD1+5ν供CPU单元5使用，同时VDD1+5V和VCC-5V提供给信号放大整流电路3，VDD2+12V供给第一、第二、第三功率投切模块7A、7B、7C和功率投切模块内的各过零投切IC 10，VDD3+5V提供给RS485通信单元8 ；CPU单元5通过线缆与一个操控面板单元4连接，操控面板单元4用于人机对话并显示相关信息；CPU单元5通过线缆与一个RS485通讯单元8连接；CPU单元5通过线缆与温度传感放大器单元9连接；温度传感放大器单元9用于采集电容器温度，对电容器实现过温保护；CPU单元5通过线缆与信号放大整流电路3连接；
信号放大整流电路3接收信号采集单元2的数据；所述信号采集单元2包括三个电压互感器21和三个电流互感器22 ；电流互感器 22检测三相的电流，电压互感器21检测三相的电压；CPU单元5通过线缆与输出控制功率开关投切单元6连接；输出控制功率开关投切单元6通过连接端子与第一、第二、第三功率投切模块7A、 7B、7C连接，所述各功率投切模块内均设有一个过零投切IC 10 ；第一、第二、第三功率投切模块7A、7B、7C与“星型”连接的三个电力电容器CAP1、 CAP2、CAP3连接。三个电力电容器CAP1、CAP2、CAP3为用于补偿的低压0. 4KV的电力电容器。在上述技术方案的基础上，第一功率投切模块7A的Kl引脚与三相相线的A相连接，第二功率投切模块7B的Kl引脚与三相相线的B相连接，第三功率投切模块7C的Kl引脚与三相相线的C相连接，第一功率投切模块7A的K2引脚与“星形”连接的三个电力电容器的Al端子连接，第二功率投切模块7B的K2引脚与“星形”连接的三个电力电容器的Bl端子连接，第三功率投切模块7C的K2引脚与“星形”连接的三个电力电容器的Cl端子连接，中性线N连接三个电力电容器的中性点。在上述技术方案的基础上，CPU单元5的型号为STC12C5620AD。在上述技术方案的基础上，操控面板单元4下部设有设定键、向上键、向下键，中部设有一个主LED显示框，环绕主LED显示框设有若干显示当前工作状态的LED指示灯。在上述技术方案的基础上，温度传感放大器单元9包括一热敏电阻RT，热敏电阻 RT是一个NTC器件，受温度变化，其本身阻值也会降低，热敏电阻RT与分压电阻串联分压后输入到CPU单元5，经CPU单元5内部模拟/数字变换后，与操控面板单元4设定值对比，判断是否过温，是否切断电力电容器。在上述技术方案的基础上，电流互感器22的型号为CT05-1，电流互感器22将通过一次电流互感器的配电三相电流产生的0-5A的信号电流变换成CPU单元5所能接受的电压信号，经CPU单元5内部模拟/数字变换后，测量出电网电流信号；并将CPU单元5与外部电力系统进行电气隔离；电压互感器21的型号为PT01-4，电压互感器21将配电电压220V变换成CPU单元 5所能接受的电压信号，并将CPU单元5与外部电力系统进行电气隔离，经CPU单元5内部模拟/数字变换后，与操控面板单元4设定值进行对比，检测是否过压、欠压，当过压时切断电力电容器，欠压时，禁止投入电力电容器，但允许切除电力电容器，从而确保电力电容器可靠运行不会损坏；同时，三相电压信号与三相电流信号进行对比，根据相位角的差距，计算无功功率大小，该无功功率超过操控面板单元4设定值时，投入电力电容器，进行无功功率补偿，提升电力线路供电效率。在上述技术方案的基础上，输出控制功率开关投切单元6由CPU单元5控制的，通过控制第一、第二、第三功率投切模块7A、7B、7C的S2和S4引脚的电平，闭合或断开各功率投切模块；
功率投切模块的Sl引脚和S3引脚与电源VDD2+12V连接，Si、S2引脚连接到设于功率投切模块内的磁保持继电器Jl的线圈两端，S3、S4引脚连接到设于功率投切模块内的过零投切IC 10，功率投切模块内还设有反向并联的晶闸管SCRl和SCR2，磁保持继电器Jl的一对常开触点中的一个触点连接晶闸管SCRl的阳极A极、 SCR2的阴极K极，另一个触点连接晶闸管SCRl的阴极K极、SCR2的阳极A极，晶闸管SCRl的阳极A极、SCR2的阴极K极连接到Kl端子，晶闸管SCRl的阴极K极、SCR2的阳极A极连接到K2端子，过零投切IC的一个输出控制端连接在晶闸管SCRl的门极G极，过零投切IC的另一个输出控制端连接到晶闸管SCR2的门极G极。在上述技术方案的基础上，过零投切IC 10型号为M0C3083。本发明所述的分补型低压智能组合式无功功率补偿器，投切安全，对电网冲击电流小，长寿命，低成本，具有过压、过流、过温保护，安装操作简便、直观，对操作人员只要求普通电工就能确保设备可靠运行。
本发明有如下附图图1分补型低压智能组合式无功功率补偿器的结构框图，图2操控面板单元示意图，图3过零投切IC结构示意图。
具体实施例方式以下结合附图对本发明作进一步详细说明。本发明所述的分补型低压智能组合式无功功率补偿器，以CPU单元5为核心，通过三个电压互感器和三个电流互感器对外部的电压信号、电流信号取样。其具体结构如图1 所示，包括一个电源变换器1，接收AC380v电源输入，为CPU单元5和以下各单元、电路提供一路VCC-5v、一路VDD+12v、两路VDD+5v供电；其中，主电源VDD1+5ν供CPU单元5使用，同时VDD1+5V和VCC-5V提供给信号放大整流电路3，VDD2+12V供给第一、第二、第三功率投切模块7A、7B、7C和功率投切模块内的各过零投切IC 10，VDD3+5V提供给RS485通信单元8 ；CPU单元5通过线缆与一个操控面板单元4连接，操控面板单元4用于人机对话并显示相关信息；本发明所述的分补型低压智能组合式无功功率补偿器在联机控制时，可以通过操控面板单元4设定一台为主机(通信地址设置为零地址)，其他为从机(通信地址设置成非零不重复序号)；主机作为主控制设备对配电信息采集计算，并根据计算结果与控制目标比较，对从机发出电容器投切命令，从机电容器投切按循环投切方式接受控制，以实现小范围连接，避免各台单独工作，投入了一起投入，切断了一起切断，使功率因数偏低；CPU单元5通过线缆与一个RS485通讯单元8连接；本发明所述的分补型低压智能组合式无功功率补偿器间可通过RS485通讯单元8进行485通讯，实现联网控制功能； RS485通讯单元8可采用现有技术实现；
CPU单元5通过线缆与温度传感放大器单元9连接；温度传感放大器单元9用于采集电容器温度，对电容器实现过温保护；温度传感放大器单元9可采用现有技术实现；CPU单元5通过线缆与信号放大整流电路3连接；信号放大整流电路3接收信号采集单元2的数据；所述信号采集单元2包括三个电压互感器21和三个电流互感器22 ；电流互感器 22检测三相的电流，电压互感器21检测三相的电压；CPU单元5通过线缆与输出控制功率开关投切单元6连接；输出控制功率开关投切单元6通过连接端子与第一、第二、第三功率投切模块7A、 7B、7C连接，所述各功率投切模块内均设有一个过零投切IC 10 ；第一、第二、第三功率投切模块7A、7B、7C与“星型”连接的三个电力电容器CAP1、 CAP2、CAP3连接。三个电力电容器CAP1、CAP2、CAP3为用于补偿的低压0. 4KV的电力电容ο在上述技术方案的基础上，CPU单元5的型号为STC12C5620AD。CPU单元5为控制核心，CPU单元5采用宏晶科技的STC12C5620AD单片机，该单片机可以工作在IT模式， 比普通51系列单片机速度快8 12倍，内部集成了 8路10位ADC和其他外围设备，满足产品测量控制要求。在上述技术方案的基础上，第一功率投切模块7A的Kl引脚与三相相线的A相连接，第二功率投切模块7B的Kl引脚与三相相线的B相连接，第三功率投切模块7C的Kl引脚与三相相线的C相连接，第一功率投切模块7A的K2引脚与“星形”连接的三个电力电容器的Al端子连接，第二功率投切模块7B的K2引脚与“星形”连接的三个电力电容器的Bl端子连接，第三功率投切模块7C的K2引脚与“星形”连接的三个电力电容器的Cl端子连接，中性线N连接三个电力电容器的中性点。三个电力电容器的“星形”连接为公知技术，可采用现有技术实现。在上述技术方案的基础上，如图2所示，操控面板单元4下部设有设定键、向上键、 向下键，中部设有一个主LED显示框，环绕主LED显示框设有若干显示当前工作状态的LED 指示灯。操控面板单元4工作过程如下在上电复位后，主LED显示框显示公司拼音缩写，亮1秒，之后分补型低压智能组合式无功功率补偿器进入自动运行状态，自动LED指示灯亮。进入自动运行状态后，主LED显示框依次显示以下各参数的值且相应的LED指示灯亮电容器补偿无功容量(容量LED指示灯亮)、功率因数下限(下限LED指示灯亮)、投切电容器延时(延时LED指示灯亮)、电流互感器变比(变比LED指示灯亮)、电容器过压保护值(过压LED指示灯亮)、电容器过温保护温度值(过温LED指示灯亮)、本机的通信地址(地址LED指示灯亮)，每个参数显示停留1秒，LED指示灯在参数显示后熄灭，上述各参数显示完成后，频率LED指示灯亮，主LED显示框显示电网频率。然后分补型低压智能组合式无功功率补偿器进入自动控制状态。进入自动控制状态后，当出现过电压时，主LED显示框显示过压的电压值，同时过压LED指示灯亮，如有投入电容则切除已投入的电容，并在电网电压降至过压保护值以下 10VAC前禁止电容器再次投入；当出现过温时，主LED显示框显示过温的温度值，同时过温 LED指示灯亮，切除已投入的电容，并在电容器温度降至过温保护值以下5°C前禁止电容器再次投入。在分补型低压智能组合式无功功率补偿器处于自动运行状态(自动LED指示灯亮)时，按设定键，主LED显示框显示内容依次在频率、三相电压、三相电流、功率因数之间切换，相应的频率指示灯、电压指示灯和对应的三相(A相、B相、C相LED指示灯)、电流指示灯和对应的三相(A相、B相、C相LED指示灯)、功率因数指示灯和对应的三相(A相、B相、 C相LED指示灯)亮。在分补型低压智能组合式无功功率补偿器处于自动运行状态(自动LED指示灯亮)时，同时按设定键和向上键，或先按下向上键并保持再按设定键，分补型低压智能组合式无功功率补偿器进入设置状态，再按设定键在电容器补偿无功容量、功率因数下限、投切电容器延时、电流互感器变比、电容器过压保护值、电容器过温保护温度值、本机的通信地址之间切换，同时相应的LED指示灯亮，按向上键增加当前设置参数的参数值，按向下键减小当前设置参数的参数值，所设定的新参数值自动保存。其中，当设定完本机的通信地址后，需要再次按设定键才返回自动运行状态。在分补型低压智能组合式无功功率补偿器处于自动运行状态(自动LED指示灯亮)时，同时按设定键和向下键，或先按下向下键并保持再按设定键，分补型低压智能组合式无功功率补偿器进入手动状态(手动LED指示灯亮)，按向上键投入电容，LED指示灯Ca、 Cb、Cc亮，按向下键切除电容，电容LED指示灯Ca、Cb、Cc灭，按设定键返回自动运行状态。在分补型低压智能组合式无功功率补偿器处于自动运行状态(自动LED指示灯亮)时，同时按向上键和向下键，或先按下向下键并保持再按向上键，分补型低压智能组合式无功功率补偿器进入调试状态(调试LED指示灯亮)，按向上键电容LED指示灯Ca、Cb、 Cc亮，但电容器不动作；按向下键电容LED指示灯Ca、Cb、Cc灭，但电容器不动作，按设定键返回自动运行状态。调试状态主要用于测试显示电路板的按键和显示部件是否正常。上述操控面板单元4采用的直观人性化的控制面板具有以下优点显示内容直观，主LED显示框显示内容和状态指示LED等相互对应，无需轮换选择显示内容，避免由于 LED显示框显示的缺陷，而误导操作人员，出现错误操作，比如LED屏无法区分“Τ”和“J”， 对操作人员要求很低，只要普通电工就可操作，并且不一定需要对应详细说明书。在上述技术方案的基础上，温度传感放大器单元9包括一热敏电阻RT，热敏电阻 RT是一个NTC(负温度系数)器件，受温度变化，其本身阻值也会降低，热敏电阻RT与分压电阻串联分压后输入到CPU单元5，经CPU单元5内部模拟/数字变换后，与操控面板单元 4设定值对比，判断是否过温，是否切断电力电容器，同时可以在操控面板单元4上查询当前温度值。在上述技术方案的基础上，电流互感器22的型号为CT05-1，电流互感器22将通过一次电流互感器的配电三相电流产生的0-5A的信号电流变换成CPU单元5所能接受的电压信号，经CPU单元5内部模拟/数字变换后，测量出电网电流信号；并将CPU单元5与外部电力系统进行电气隔离；电压互感器21的型号为PT01-4，电压互感器21将配电电压220V变换成CPU单元5所能接受的电压信号，并将CPU单元5与外部电力系统进行电气隔离，经CPU单元5内部模拟/数字变换后，与操控面板单元4设定值进行对比，检测是否过压、欠压，当过压时切断电力电容器，欠压时，禁止投入电力电容器，但允许切除电力电容器，从而确保电力电容器可靠运行不会损坏；同时，三相电压信号与三相电流信号进行对比，根据相位角的差距，计算无功功率大小，该无功功率超过操控面板单元4设定值时，投入电力电容器，进行无功功率补偿，提升电力线路供电效率；本发明所述的分补型低压智能组合式无功功率补偿器，需要三个电流互感器和三个电压互感器，电流互感器22用于检测三相相线的电流，电压互感器21用于检测三相的电压，通过CPU运算以后得出当前的功率因数和无功功率，如当前的功率因数低于设定值呈感性，滞后LED指示灯亮且该相无功功率大于电容器无功补偿设定值时，该相接通相应相电力电容器，以补偿提高功率因数，通过测量相角差，当电网容性时，超前LED指示灯亮同时切断该相补偿电力电容器。本发明中，三相电力电容器做“星型”连接，分别对各相进行补偿，三个电流互感器22和三个电压互感器21，信号取样后通过CPU单元5计算，再和操控面板单元4设定值对比，决定投入或切断。对同一线路上即有感性负载，又有阻性负载的， 实现更加精细的补偿。例如，低压A电流为100A，电压0. 4kV，有功功率8KW，功率因数提高到0. 96以上， 则视在功率S = UaIa = 220X50 = IlkVA (1)无功功率
权利要求
1.一种分补型低压智能组合式无功功率补偿器，其特征在于，包括一个电源变换器(1)，接收AC380V电源输入，为CPU单元(5)和以下各单元、电路提供一路VCC-5v、一路VDD+12v、两路VDD+5v供电；其中，主电源VDDl+5v供CPU单元(5)使用， 同时VDD1+5V和VCC-5V提供给信号放大整流电路(3)，VDD2+12V供给第一、第二、第三功率投切模块(7A、7B、7C)和功率投切模块内的各过零投切IC(IO)，VDD3+5V提供给RS485通信单元⑶；CPU单元( 通过线缆与一个操控面板单元(4)连接，操控面板单元(4)用于人机对话并显示相关信息；CPU单元( 通过线缆与一个RS485通讯单元(8)连接；CPU单元( 通过线缆与温度传感放大器单元(9)连接；温度传感放大器单元(9)用于采集电容器温度，对电容器实现过温保护；CPU单元( 通过线缆与信号放大整流电路C3)连接； 信号放大整流电路C3)接收信号采集单元O)的数据；所述信号采集单元( 包括三个电压互感器和三个电流互感器0 ；电流互感器0 检测三相的电流，电压互感器检测三相的电压；CPU单元(5)通过线缆与输出控制功率开关投切单元(6)连接； 输出控制功率开关投切单元(6)通过连接端子与第一、第二、第三功率投切模块(7A、 7B、7C)连接，所述各功率投切模块内均设有一个过零投切IC(IO)；第一、第二、第三功率投切模块(7A、7B、7C)与“星型”连接的三个电力电容器CAP1、 CAP2、CAP3连接。三个电力电容器CAP1、CAP2、CAP3为用于补偿的低压0. 4KV的电力电容
2.如权利要求1所述的分补型低压智能组合式无功功率补偿器，其特征在于第一功率投切模块(7A)的Kl引脚与三相相线的A相连接，第二功率投切模块(7B)的Kl引脚与三相相线的B相连接， 第三功率投切模块(7C)的Kl引脚与三相相线的C相连接，第一功率投切模块(7A)的K2引脚与“星形”连接的三个电力电容器的Al端子连接， 第二功率投切模块(7B)的K2引脚与“星形”连接的三个电力电容器的Bl端子连接， 第三功率投切模块(7C)的K2引脚与“星形”连接的三个电力电容器的Cl端子连接， 中性线N连接三个电力电容器的中性点。
3.如权利要求1所述的分补型低压智能组合式无功功率补偿器，其特征在于CPU单元 (5)的型号为 STC12C5620AD。
4.如权利要求1所述的分补型低压智能组合式无功功率补偿器，其特征在于操控面板单元(4)下部设有设定键、向上键、向下键，中部设有一个主LED显示框，环绕主LED显示框设有若干显示当前工作状态的LED指示灯。
5.如权利要求1所述的分补型低压智能组合式无功功率补偿器，其特征在于温度传感放大器单元(9)包括一热敏电阻RT，热敏电阻RT是一个NTC器件，受温度变化，其本身阻值也会降低，热敏电阻RT与分压电阻串联分压后输入到CPU单元(5)，经CPU单元(5)内部模拟/数字变换后，与操控面板单元(4)设定值对比，判断是否过温，是否切断电力电容器。
6.如权利要求1所述的分补型低压智能组合式无功功率补偿器，其特征在于电流互感器0 的型号为CT05-1，电流互感器0 将通过一次电流互感器的配电三相电流产生的0-5A的信号电流变换成CPU单元( 所能接受的电压信号，经CPU单元(5)内部模拟/ 数字变换后，测量出电网电流信号；并将CPU单元(5)与外部电力系统进行电气隔离；电压互感器的型号为PT01-4，电压互感器将配电电压220V变换成CPU单元(5)所能接受的电压信号，并将CPU单元(5)与外部电力系统进行电气隔离，经CPU单元 (5)内部模拟/数字变换后，与操控面板单元(4)设定值进行对比，检测是否过压、欠压，当过压时切断电力电容器，欠压时，禁止投入电力电容器，但允许切除电力电容器，从而确保电力电容器可靠运行不会损坏；同时，三相电压信号与三相电流信号进行对比，根据相位角的差距，计算无功功率大小，该无功功率超过操控面板单元(4)设定值时，投入电力电容器，进行无功功率补偿，提升电力线路供电效率。
7.如权利要求1所述的分补型低压智能组合式无功功率补偿器，其特征在于输出控制功率开关投切单元(6)由CPU单元(5)控制的，通过控制第一、第二、第三功率投切模块 (7A、7B、7C)的S2和S4引脚的电平，闭合或断开各功率投切模块；功率投切模块的Sl引脚和S3引脚与电源VDD2+12V连接，Si、S2引脚连接到设于功率投切模块内的磁保持继电器Jl的线圈两端，S3、S4引脚连接到设于功率投切模块内的过零投切IC(IO)，功率投切模块内还设有反向并联的晶闸管SCRl和SCR2，磁保持继电器Jl的一对常开触点中的一个触点连接晶闸管SCRl的阳极A极、SCR2的阴极K极，另一个触点连接晶闸管SCRl的阴极K极、SCR2的阳极A极， 晶闸管SCRl的阳极A极、SCR2的阴极K极连接到Kl端子， 晶闸管SCRl的阴极K极、SCR2的阳极A极连接到K2端子，过零投切IC的一个输出控制端连接在晶闸管SCRl的门极G极，过零投切IC的另一个输出控制端连接到晶闸管SCR2的门极G极。
8.如权利要求1所述的分补型低压智能组合式无功功率补偿器，其特征在于过零投切 IC(IO)型号为 M0C3083。
全文摘要
本发明是一种分补型低压智能组合式无功功率补偿器，CPU单元与一个操控面板单元连接；CPU单元与一个外部RS485通讯单元连接；CPU单元与温度传感器单元连接；CPU单元与输出控制功率开关投切单元连接；CPU单元与信号放大整流电路连接并采集的电网电压、电流数据；输出控制功率开关投切单元通过接线端子与功率投切模块连接，功率投切模块内设有过零投切IC。本发明所述的分补型低压智能组合式无功功率补偿器，投切安全，对电网冲击电流小，长寿命，低成本，具有过压、过流、过温保护，安装操作简便、直观，对操作人员只要求普通电工就能确保设备可靠运行。
文档编号H02J3/18GK102157945SQ20101051544
公开日2011年8月17日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年2月11日
发明者林锡洪 申请人:恒一电气有限公司