一种控制无功补偿投切的工频通信装置制造方法
【专利摘要】一种控制无功补偿投切的工频通信装置，其特征为：主要包括微处理器电路、分别与微处理器电路相连的工频通信信号调制电路、工频通信信号采样电路、电压过零点检测电路和RS485通信接口电路。本实用新型结构简单，造价低廉，可以有效地控制配电网的无功补偿投切。
【专利说明】一种控制无功补偿投切的工频通信装置
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及电力系统自动化领域，特别是涉及控制无功补偿投切的工频通信技术。
【背景技术】
[0002]传统低压配电网无功补偿，通常采用配变负荷侧集中补偿方式，即在配变低压侧安装无功补偿装置，利用功率因素调整装置，随着负荷的变化自动逐级投入或切除低压电容器的部分或全部容量，这种补偿方式仅限于减少配电变压器本身及以上配电网的功率损耗，向低压负荷输送的无功功率仍然要经过低压线路的电阻和电抗，各负载之间存在着无功返流，功率损耗并未得到根本改善。
[0003]而采用无功补偿集中监测、分散补偿的方式，即在变压器低压侧安装电网监测控制器，根据各个配变台区线路长度和负荷分布情况合理选择安装地点，将低压无功补偿电容器分散安装在低压电网各个出线分支的无功最佳补偿点或负荷中心，然后通过电网监测控制器实时采样配电网无功运行参数，综合分析确定最佳补偿方案，远程控制补偿电容器就地补偿，能最大限度地减少无功电流在电网上的流动，降低线损，达到经济运行、改善电能质量的最终目的。
[0004]要实现补偿电容器的远距离分布式投切控制，需要采用一种简便可靠的通信方式，将电网监测控制器产生的控制命令远距离传送到分散在各点的无功补偿电容器，启动无功补偿投切，并将执行状态回传到电网监测控制器，才能实现集中监测和分散补偿的目的。
[0005]由于配电网强噪声干扰和负载衰减等因素，采用传统的电力载波通信实时控制效果并不理想，特别是在电网负荷较大的时候，有效通信信号完全被噪音信号所淹没，被负载吸收殆尽，无法进行正常的通信。
【发明内容】
[0006]本实用新型目的是设计制造一种控制无功补偿投切的工频通信装置，通过在配电网50Hz电压基波过零点附近调制电压或电流波形的微弱畸变来传输远程投切控制命令信息，能克服电网强噪声干扰和负荷衰减等因素的影响，实现高可靠性远距离的数据通信，适用于远程无功补偿投切控制。
[0007]本实用新型的目的是这样实现的:一种控制无功补偿投切的工频通信装置，其特征为:主要包括微处理器电路、分别与微处理器电路相连的工频通信信号调制电路、工频通信信号采样电路、电压过零点检测电路和RS485通信接口电路。
[0008]RS485通信接口电路用MAX485芯片做成。
[0009]采取以上措施的本实用新型，结构简单，造价低廉，可以有效地控制配电网的无功补偿投切。【专利附图】
【附图说明】
[0010]附图1是本实用新型工频通信装置的总体功能图；
[0011]附图2是本实用新型工频通信装置的电路方框图；
[0012]附图3是本实用新型实施例的工频通信装置的微处理器电路图；
[0013]附图4是本实用新型实施例的工频通信装置的工频通信信号调制电路的电路图；
[0014]附图5是本实用新型实施例的工频通信装置的工频通信信号采样电路的电路图；
[0015]附图6是本实用新型实施例的工频通信装置的电压过零点检测电路的电路图；
[0016]附图7是本实用新型实施例的工频通信装置的RS485通信接口电路的电路图；
[0017]附图8是本实用新型实施例的与电网监测控制器连接的工频通信装置的软件流程图；
[0018]附图9是本实用新型实施例的与无功补偿电容器连接的工频通信装置的软件流程图。
[0019]下面再结合附图和实施例对本实用新型作进一步详述。
【具体实施方式】
[0020]本实用新型主要包括微处理器电路、分别与微处理器电路相连的工频通信信号调制电路、工频通信信号采样电路、电压过零点检测电路和RS485通信接口电路。
[0021 ] 本实用新型还设置有电源电路与上述电路相连，保证上述电路正常工作。电源电路可以用电池或从电网降压整流获得。
[0022]附图1是本实用新型的总体功能图。本实用新型用于远程遥控低压无功补偿的工频通信装置，与电网监测控制器、无功补偿电容器连接，组成集中监测和分散补偿无功功率系统，其体系结构如附图1所示，电网监测控制器安装在变压器低压出口侧，无功补偿电容器分散安装在各个出线分支的无功最佳补偿点或负荷中心位置。装置内部装设有电容器组，电容器组通过可控硅或固态继电器等电力电子开关与配电网相连。电网监测控制器和每台无功补偿电容器均设有RS485通信接口，通过RS485通信接口与工频通信装置相连接，工频通信装置再连接到配电网同相电力线上。当电网监测控制器发送控制命令控制某一台无功补偿电容器进行投切时，命令通过RS485通信接口下传到相连接的工频通信装置，启动调制电路，将控制命令调制发送到低压电网中，随电网电压波形传输，被远端低压无功补偿装置中对应的工频通信装置所接收，通过RS485通信接口上传到与之相连接的无功补偿电容器，若装置编号与命令匹配，则启动执行投切控制。然后通过工频通信装置将投切状态发送到低压电网中，传输回电网监测控制器。
[0023]安装在变压器低压侧通过RS485通信接口与电网监测控制器连接的工频通信装置和安装在配电网负荷侧通过RS485通信接口与无功补偿电容器连接的工频通信装置，两者硬件电路结构完全一样，且均通过低压配电网同相电力线发送和接收控制命令，但软件流程各不相同。工频通信装置具有微处理器电路、分别与微处理器电路相连的工频通信信号调制电路、工频通信信号采样电路、电压过零点检测电路、RS485通信接口电路。
[0024]本实用新型由连接在低压配电网同相电力线上用于远程遥控低压无功补偿的工频通信装置，通过RS485通信接口与电网监测控制器、无功补偿电容器连接，组成集中监测和分散补偿无功功率系统，具有如下特征:1、系统变压器低压出口侧的电网监测控制器通过RS485通信接口与工频通信装置连接，各负荷点的无功补偿电容器通过RS485通信接口与各自的工频通信装置连接，工频通信装置均连接在同相电力线上，不用另外布设通信控制线路。电网监测控制器根据控制方案生成投切控制命令，通过RS485通信接口下传给与之连接的工频通信装置，然后沿着电力线在电压基波搭载工频通信信号实现投切控制命令的远距离传输，远端的工频通信装置收到投切控制命令后，通过RS485通信接口上传给与之连接的无功补偿电容器。无功补偿电容器执行投切操作后，再通过RS485通信接口将投切状态下传给与之连接的工频通信装置，由工频通信装置沿着电力线发送，被与电网监测控制器连接的工频通信装置接收，再通过RS485通信接口上传给电网监测控制器，完成一条命令的执行过程。2、每台无功补偿电容器设置相应的编码，电网监测控制器根据控制方案生成投切控制命令，命令指定执行投切动作的无功补偿电容器编码。当无功补偿电容器与之连接的工频通信装置，接收到投切控制命令后判断是否与自身编码相符，若相符则通过RS485通信接口将命令上传给无功补偿电容器执行投切，同时将执行结果回传，否则不执行。
[0025]附图2是本实用新型工频通信装置的电路方框图。包括:微处理器电路、工频通信信号调制电路、工频通信信号采样电路、电压过零点检测电路、RS485通信接口电路。微处理器电路:用于控制工频信号的调制发送和采样接收，控制RS485通信接口的数据传送等。工频通信调制电路:用于发送投切控制命令胡工频通信信号，当微处理器向调制电路发送触发信号时，其过零点前脉冲触发电路调制出一个瞬时电流脉冲，驱动可控硅调制电路导通和断开，产生一个微弱畸变电压信号，耦合在电压基波过零点附近位置上，随电压基波在电力线传输。工频通信信号采样电路:用于采样工频通信信号，当电网电压到过零点前规定的米样角度时，微处理器开始按一定米样时间间隔发送信号启动米样电路，经过一系列米样后，将含有位码畸变信号的电网电压波形数据采样送入微处理器解码。电压过零点检测电路:用于检测电网电压过零点，以同步数据发送采样的时间段。当电压到达过零点时产生过零中断信号到微处理器，微处理器以此作为起始时间段控制数据发送采样。R485通信接口电路:用于实现工频通信装置与与电网监测控制器或无功补偿电容器实现通信连接。
[0026]附图3是本实用新型实施例工频通信装置的微处理器电路图。微处理器电路采用具有64条引脚的LPC2136`微处理器芯片，电容C33、电容C34、电阻R23、晶振片X2组成
11.0592M晶振电路，微处理器通过引脚Ps向工频信号通信信号调制电路发送工频信号调制触发高电平信号；通过引脚RORC启动工频通信信号采样电路进行工频电压模拟信号A/D采样和采样数据读取；通过引脚ADIN在A/D采样完成时，利用STS低电平信号发读取中断请求信号，由微处理器控制将数据读回。通过引脚DB0、引脚DB1、引脚DB2、引脚DB3、引脚DB4、引脚DB5、引脚DB6、引脚DB7、引脚DB8、引脚DB9、引脚DB10、引脚DBll与工频通信信号采样电路的AD1674芯片对应引脚的连接，实现12位采样数据的并行读入。通过引脚ZO将电压过零点检测电路输出的电压过零翻转电平引入，触发电压过零中断，实现数据发送和接收的时间同步；通过引脚RXDO、引脚TXDO、引脚RSDP与RS485通信接口电路连接，再通过RS485通信接口与电网监测控制器或无功补偿电容器实现通信连接。
[0027]附图4是本实用新型实施例工频通信装置的工频通信信号调制电路的电路图。工频通信信号调制电路组成:可控硅Q2 (CS 45-12101)及电感L3 0-?ΟπιΗ)构成连接在配电网一相线路的可控硅触发电路，芯片74HC08的与门U3和电阻R19、电阻R20构成与逻辑门电路，电阻Rl2、三极管NI (C8085)、三极管N3 (C8550)、电容C29构成推挽功率放大电路，脉冲变压器TB2将信号转换成大电流信号驱动可控硅，芯片NE555、电阻R55、电阻R56，电容C55、电容C56, 二极管D55构成振荡信号发生电路。由微处理器引脚Ps发来的调制触发信号和自激振荡信号经与门电路输出到推挽功率放大电路和脉冲变压器逐级放大成为可控硅的门极触发信号，触发可控硅导通，在电力线耦合产生I个脉冲电流信号，实现控制指令I个位码的调制发送。
[0028]附图5是本实用新型实施例工频通信装置的工频通信信号采样电路的电路图。工频通信信号采样电路组成:电阻R70、电阻R71，电容C70，互感器PTO1、运算放大器U75A(NE5532),电阻R72、电阻R73、电阻R74、电容C71构成互感器变换与电压信号放大电路；芯片U18 (AD1674)、电阻R32、电阻R33构成A/D转换电路。电压经互感器变换与电压信号放大电路变换成标准低电压信号，由引脚Vl输入A/D转换电路转换成数字信号，再通过引脚DB0、引脚DB1、引脚DB2、引脚DB3、引脚DB4、引脚DB5、引脚DB6、引脚DB7、引脚DB8、引脚DB9、引脚DB10、引脚DBll将12位数字信号并行传送到微处理器中。
[0029]附图6是本实用新型实施例工频通信装置的电压过零点检测电路的电路图。电阻R80、电阻R81，芯片U80(AN6914)构成电压过零点检测电路。当输入电压信号为正电压时，输出高电平，当输入电压信号为低电压时，输出低电平，电压过零点为电平翻转时间。输出的电平翻转信号进入微处理器引脚ZO触发过零中断。
[0030]附图7是本实用新型实施例工频通信装置的RS485通信接口电路的电路图。芯片MAX485、电阻R90、电阻R91，构成RS485通信接口电路，引脚RXD0、引脚TXD0、引脚RSDP与微处理器连接，引脚A、引脚B与电网监测控制器或无功补偿电容器的RS485接口的引脚A、引脚B连接。当微处理器通过引脚RSDP输出高电平时，RS485接口处于数据发送状态，工频通信装置向外发送数据。当微处理器通过引脚RSDP输出低电平时，RS485接口处于数据接收状态，工频通信装置接收电网监测控制器或无功补偿电容器传送的数据。
[0031]附图8给出了本实用新型实施例的与电网监测控制器连接的工频通信装置的软件流程图，附图9给出了本实用新型实施例的与无功补偿电容器连接的工频通信装置的软件流程图。实施本实用新型时，按上述的软件流程，本领域的技术人员即可编出完整的源程序。
【权利要求】
1.一种控制无功补偿投切的工频通信装置，其特征为:主要包括微处理器电路、分别与微处理器电路相连的工频通信信号调制电路、工频通信信号采样电路、电压过零点检测电路和RS485通信接口电路。
2.根据权利要求1所述的控制无功补偿投切的工频通信装置，其特征为:RS485通信接口电路用MAX485芯片做成。
【文档编号】G08C19/00GK203536968SQ201320681829
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2013年11月1日
【发明者】麦青, 梁志武, 蒙恩, 邓志平, 周定炜, 田泉, 陈作铭, 龙光成, 姚普粮, 韦甘铭 申请人:广西电网公司北海供电局, 北海市深蓝科技发展有限责任公司