一种具有零点投切及无线通讯功能的无功补偿装置的制作方法

本发明涉及电力系统无功补偿设备技术领域，具体涉及一种具有零点投切及无线通讯功能的无功补偿装置。

背景技术：

随着电力系统的发展，在电力传输过程中，为了改善配电网功率因数，降低电力输送过程的能量损耗，提高用电的工作效率，通常在配电网中接无功补偿装置。在投入无功补偿装置时，如何判断电网瞬间交流电压高低对电容器进行投切，若只根据功率因数大小将电容器投入配电网使用，这种方式有可能在交流电高峰电位投切电容器时，造成电容器的损坏，同时高电位投切也会产生瞬间大电流，给配电网带来很多干扰信号。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种具有零点投切及无线通讯功能的无功补偿装置，以解决现有技术中导致的上述缺陷。

一种具有零点投切及无线通讯功能的无功补偿装置，包括采集单元、控制单元、执行单元和通信单元，所述采集单元采集电网母线电压和电流且连接控制单元，所述控制单元包括微处理器，所述执行单元包括电容投切电路和电容组，所述电容投切电路分别连接微处理器和电容组，所述微处理器根据电压电流信号计算功率因数且根据电压信号零点状态控制电容投切电路，所述通信单元包括zigbee通讯模块，所述zigbee通讯模块连接微处理器，所述微处理器连接有显示设备和输入设备，所述显示设备显示功率因数、电压和电流等参数，所述输入设备可以设置无功补偿的各种参数。

优选的，所述采集单元包括电压互感器、电流互感器和a/d转换器，所述电压互感器和电流互感器分别耦合电网母线a相、b相和c相电压和电流且连接a/d转换器，所述a/d转换器连接微处理器。

优选的，所述电容组包括若干并联的不同容量的电容器，每一电容器均对应一编号，所述编号为0、1、…、n，所述微处理器根据计算功率因数大小选择对应编号的电容器。

优选的，所述电容投切电路由第0、1、…、n路单路电容投切电路并联而成，单路电容投切电路主要由光耦、三极管和继电器组成，微处理器输出口的控制信号经过光耦隔离后控制三极管的导通与关断，由所述三极管驱动继电器的通断，从而控制电容器是否投切到电网母线上，第0路单路电容投切电路中微处理器输出口p0连接电阻r0一端，电阻r0另一端连接光耦u0中光敏二极管阳极，光耦u0中npn三极管集电极连接电阻r10一端，电阻r10另一端连接三极管q0的基极，所述三极管q0集电极连接继电器k0线圈一端和电阻r20一端，电阻r20另一端连接电源vcc，所述光耦u0中光敏二极管阴极、光耦u0中npn三极管发射极、三极管q0发射极和继电器k0线圈另一端均接地，所述继电器k0的触点两端分别连接电容器0和电网母线，其余第1、…、n路单路电容投切电路连接方式和所述第0路单路电容投切电路相同。

优选的，所述zigbee通讯模块连接外信号传输网络，将功率因数等参数用于远程发送。

优选的，所述微处理器为单片机stc89c52。

本发明的优点在于：本装置采集单元采集电网电压电流，控制单元根据采集信号进行计算分析，在控制电容投切电路时，根据功率因数大小和电网瞬时电压是否过零点状态，控制不同容量的电容器投切动作，这种控制方式可延长电容器使用寿命，减少电网污染，不同容量电容器组合投切更精确的对功率因数进行补偿。本装置通过设置显示设备和输入设备，操作人员可以实时监控电网状态且可以手动修改控制指令，同时本装置还具通信单元，zigbee通讯模块可以将装置参数上送到后台监控室中去，实现远程监控。

附图说明

图1为本发明的工作原理框图。

图2为本发明的第0路单路电容投切电路原理图。

图3为本发明的电容投切电路与微处理器和电容组连接原理图。

图4为本发明的主程序流程图。

其中，1-采集单元，2-控制单元，3-执行单元，4-通信单元，11-电压互感器，12-电流互感器，13-a/d转换器，21-微处理器，22-显示设备，23-输入设备，31-电容投切电路，32-电容组，41-zigbee通讯模块，42-外信号传输网络。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。

如图1至图4所示一种具有零点投切及无线通讯功能的无功补偿装置，包括采集单元1、控制单元2、执行单元3和通信单元4，所述采集单元1采集电网母线电压和电流且连接控制单元2，所述控制单元2包括微处理器21，所述执行单元3包括电容投切电路31和电容组32，所述电容投切电路31分别连接微处理器21和电容组32，所述微处理器21根据电压电流信号计算功率因数且根据电压信号零点状态控制电容投切电路31，所述通信单元4包括zigbee通讯模块41，所述zigbee通讯模块41连接微处理器21，所述微处理器21连接有显示设备22和输入设备23，所述显示设备22显示功率因数、电压和电流等参数，所述输入设备23可以设置无功补偿的各种参数。

在本实施例中，所述采集单元1包括电压互感器11、电流互感器12和a/d转换器13，所述电压互感器11和电流互感器12分别耦合电网母线a相、b相和c相电压和电流且连接a/d转换器13，所述a/d转换器13连接微处理器21。

在本实施例中，所述电容组32包括若干并联的不同容量的电容器，每一电容器均对应一编号，所述编号为0、1、…、n，所述微处理器21根据计算功率因数大小选择对应编号的电容器。

在本实施例中，所述电容投切电路31由第0、1、…、n路单路电容投切电路并联而成，单路电容投切电路主要由光耦、三极管和继电器组成，微处理器21输出口的控制信号经过光耦隔离后控制三极管的导通与关断，由所述三极管驱动继电器的通断，从而控制电容器是否投切到电网母线上，第0路单路电容投切电路33中微处理器21输出口p0连接电阻r0一端，电阻r0另一端连接光耦u0中光敏二极管阳极，光耦u0中npn三极管集电极连接电阻r10一端，电阻r10另一端连接三极管q0的基极，所述三极管q0集电极连接继电器k0线圈一端和电阻r20一端，电阻r20另一端连接电源vcc，所述光耦u0中光敏二极管阴极、光耦u0中npn三极管发射极、三极管q0发射极和继电器k0线圈另一端均接地，所述继电器k0的触点两端分别连接电容器0和电网母线，其余第1、…、n路单路电容投切电路连接方式和所述第0路单路电容投切电路33相同。

在本实施例中，所述zigbee通讯模块41连接外信号传输网络42，将功率因数等参数用于远程发送。

在本实施例中，所述微处理器21为单片机stc89c52。

本发明的工作原理及过程如下：

首先电压互感器11、电流互感器12耦合电网母线电压和电流，将模拟信号通过a/d转换器13转换成数字信号传给单片机，然后单片机通过电压和电流信号计算出功率因数，如果功率因数小于设定功率因数下限值，同时判断电压信号是否在过零点附近，若是则单片机控制电容投切电路31，将相应电容器投入电网；反之如果功率因数大于设定功率因数下限值，同时判断电压信号是否在过零点附近，若是则单片机控制电容投切电路31，将切除相应电容器和电网连接。同时操作人员可以通过输入设备23手动修改控制指令，通过显示设备22可以实时监控电网状态，zigbee通讯模块41可以将装置参数上送到后台监控室中去，实现远程监控。

由技术常识可知，本发明可以通过其它的不脱离其精神实质或必要特征的实施方案来实现。因此，上述公开的实施方案，就各方面而言，都只是举例说明，并不是仅有的。所有在本发明范围内或在等同于本发明的范围内的改变均被本发明包含。