本发明属于用于低压0.4KV快速无功功率补偿设备技术领域，具体涉及一种零过渡低压智能无功补偿控制装置。
背景技术：
电网中的电力负荷大部分属于感性负荷，如电动机、变压器等。在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率，导致功率因数降低，线路电流增大，电能损耗增大。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗。
主流的无功补偿一种是控制器配复合开关和常规电力电容器，另一种是智能电容器。这两种方案都能实现电参检测和自动投切补偿，基本可以满足大部分现场无功补偿的需求。他们的工作模式为控制器或者智能电容器，检测到功率因数低，无功功率大，然后依次分时逐个投入电容器进行补偿无功功率，当检测到过补偿后，依次分时逐个切除电容器。这种补偿模式投切都有一定的滞后性，对于负载比较稳定的现场可以满足补偿要求。但是一些功率变化快的场合会造成欠补偿和过补偿。如点焊机烧结机等设备，当开始工作时，电流很大，无功很大，持续几秒钟后，工作完成，电流很小。传统补偿模式，设备工作起来，由于工作时间短，电容器还没有来得及延时投入，设备已经停止工作。设备停止工作后已投入的电容器要延时逐个切除，这段时间会是过补偿状态。所以以上方案都不能应用于负载变化大变化频繁的现场。
技术实现要素：
本发明的目的是提供一种结构设置合理且使用稳定性好的零过渡低压智能无功补偿控制装置，旨在解决传统技术中存在滞后性过补偿或欠补偿的技术不足。
实现本发明目的的技术方案是一种零过渡低压智能无功补偿控制装置，包括
中央处理器，用于对各相电压、电流全波采样、计算幅值和谐波含量，将各相电压、电流过零比较把相位角转换为异步时间；
存储器，通过电缆与所述中央处理器相连接，用于存储电压电流功率因数最大值最小值以及节省电量历史数据；
时钟电路，与中央处理器通过线缆相连接，用于时间显示及数据存储时标；
触摸屏电路，与中央处理器通过线缆相连接，用于人机对话并显示信息；
信号采样电路，用于同步采样各相电压信号和电流信号；
信号处理电路，通过电缆连接在信号采样电路与中央处理器之间，用于接收信号采集电路中采集的电流信号和电压信号并进行初步处理；
控制信号输出电路，通过电缆与中央处理器相连接，用于将带光电隔离信号输出给无触点开关进行控制；
RS485通讯电路，通过电缆与所述中央处理器相连接，用于实现中央处理器与外接远程设备信号连接；
交直流电源变换器，用于提供一路-5V电源、两路+5V电源、一路+12V电源和一路+24V电源，一路+5V电源与中央处理器、RS485通讯电路、存储器和时钟电路相连接，-5V电源和另一路+5V电源与信号处理电路相连接，+12V电源与控制信号输出电路相连接，+24V电源与触摸屏电路相连接。
还包括与信号处理电路相连接的基准值设定按键，所述信号处理电路采用加法电路，进行全波形信号采样，通过傅立叶变换计算谐波，并根据计算值和设定值进行比较进行谐波保护。
所述信号采样电路包括电压互感器和电流互感器，信号采样电路对各相电压电流同步采样，前半周采样，后半周计算控制，实现单周期内投入切除的零过渡响应，并测量补偿电流。
还包括与所述中央处理器相连接的报警电路、过压保护电路、欠压保护电路、过谐波保护电路。
所述中央处理器的芯片型号为STM32F103RB。
所述触摸屏电路包括480*272彩色触摸屏。
所述电压互感器的芯片型号为TR3121CH，所述电流互感器的芯片型号为TR2120C。
本发明具有积极的效果：本发明的结构设置合理，其可以通过信号采样电路实现同步电压和电流采样，并通过半半周采样，后半周计算控制输出，实现快速无功补偿不会出现滞后现象，从而不会出现过补偿和欠补偿，解决传统技术中存在滞后性过补偿或欠补偿的技术不足，使用稳定性好且实用性强；同时还设置有触摸屏电路，使显示内容更加丰富直观，参数设置和校准等功能，操作更为便捷；同时还设置有过压、欠压、过谐波保护电路，可有效的保证运行安全可靠，适用性强且实用性好。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1为本发明的结构示意图。
具体实施方式
(实施例1)
图1显示了本发明的一种具体实施方式，其中图1为本发明的结构示意图。
见图1，一种零过渡低压智能无功补偿控制装置，包括
中央处理器1，用于对各相电压、电流全波采样、计算幅值和谐波含量，将各相电压、电流过零比较把相位角转换为异步时间；
存储器2，通过电缆与所述中央处理器相连接，用于存储电压电流功率因数最大值最小值以及节省电量历史数据；存储器采用2GB的TF卡，用于存储12个月的历史数据。历史数据包括每天的电压电流功率因数的最大值最小值，以及无功补偿节省电量的累计参考值等数据。
时钟电路3，与中央处理器通过线缆相连接，用于时间显示及数据存储时标；时钟电路采用DS1302时钟，为时间显示和历史数据存储提供时标。
触摸屏电路4，与中央处理器通过线缆相连接，用于人机对话并显示信息；
信号采样电路5，用于同步采样各相电压信号和电流信号；
信号处理电路6，通过电缆连接在信号采样电路与中央处理器之间，用于接收信号采集电路中采集的电流信号和电压信号并进行初步处理；
控制信号输出电路7，通过电缆与中央处理器相连接，用于将带光电隔离信号输出给无触点开关进行控制；
RS485通讯电路8，通过电缆与所述中央处理器相连接，用于实现中央处理器与外接远程设备信号连接；RS485通讯电路采用光电隔离和电源隔离技术，防止设备损坏影响485总线通讯。
交直流电源变换器9，用于提供一路-5V电源、两路+5V电源、一路+12V电源和一路+24V电源，一路+5V电源与中央处理器、RS485通讯电路、存储器和时钟电路相连接，-5V电源和另一路+5V电源与信号处理电路相连接，+12V电源与控制信号输出电路相连接，+24V电源与触摸屏电路相连接。
还包括与信号处理电路相连接的基准值设定按键10，所述信号处理电路采用加法电路，进行全波形信号采样，通过傅立叶变换计算谐波，并根据计算值和设定值进行比较进行谐波保护。
所述信号采样电路包括电压互感器和电流互感器，信号采样电路对各相电压电流同步采样，前半周采样，后半周计算控制，实现单周期内投入切除的零过渡响应，并测量补偿电流。
所述电压互感器的芯片型号为TR3121CH，所述电流互感器的芯片型号为TR2120C。
还包括与所述中央处理器相连接的报警电路11、过压保护电路12、欠压保护电路13、过谐波保护电路14。
所述中央处理器的芯片型号为STM32F103RB。
所述触摸屏电路包括480*272彩色触摸屏。
工作过程如下：
在上电复位后，触摸屏电路显示公司logo名称电话，亮3秒之后运行指示灯1秒闪烁，屏幕显示三相的电压电流功率因数有功无功电压总谐波含量，电流总谐波含量。其中A相数据用黄色字体显示，B相数据用绿色字体显示，C相用红色字体显示。同时屏幕右上角显示当前的日期和时间。右端界面上有操作按钮显示可以进行参数输入或者数据查询操作。
进入自动控制状态后，控制装置会在前半周进行采样，后半周进行计算控制，把测量参数显示在触摸屏电路中，当出现过电压时，控制结构会快速同时把控制输出断开，迅速切除外部开关，切除补偿电容器。同时，在报警查询菜单显示具体的报警信息，其中没有该项报警的是绿色显示，有该项报警的是红色显示。当报警解除后，重新投入控制投入电容器。其他报警如欠压、电压过谐波，电流过谐波，电压不平衡，缺相处理同上。
在处于自动运行状态，右端界面显示参数设置按键，点击该按键进入参数设置菜单。参数设置包括运行参数设置、16路电容设置、时间设置和参数校准；运行参数设置包括投切门限、变比、过压、欠压、过谐波、投切延时等参数。16路电容设置包括设置对应每一路输出电容的补偿方式和补偿容量。如果系统时间不准，点时间设置按键进入时间设置界面，进行时间设置。参数校准包括电压校准和电流校准。以上都是通过触摸屏上文本编辑框配合选择框进行修改的。编辑框根据实际情况，限制对应项的输入参数合法，然后进行存储，否则不能成功输入。参数设置完成后，点返回按键，返回到自动运行状态的界面。
在处于自动运行状态(运行状态LED指示绿灯亮)时，点击补偿信息按键，会进入补偿信息显示界面，界面显示累计运行时间、累计节省电量、当月累计节约电量以及补偿电容的A相电流，C相电流。同时显示当前16路电容器状态，红色为切除，绿色为投入。点击返回键返回自动运行状态。
在处于自动运行状态(运行状态LED指示绿灯亮)时，点击历史记录按键，显示当前天的电压电流功率因数最大值，最小值。文本框输入月日，然后点击确定键可以查询一年内某天的负载运行情况，点击返回键返回自动运行状态。
在处于自动运行状态(运行状态LED指示绿灯亮)时，点击手动控制按键，自动运行LED灯灭，手动LED指示灯亮，同时进入手动投切界面。手动投切界面显示当前16路电容的投切状态，文本框输入需要投切的通道，点击投入按键，该通道电容器投入，屏幕该通道点显示绿色。点击切除按键，电容器切除，屏幕该通道点显示红色。点击返回按键，手动led指示灯灭，自动led灯闪烁，进入自动运行状态。
上述触摸屏电路配合Led指示灯显示具有以下优点：分相不同彩色显示，内容直观简洁明了。触摸屏输入，文本框和选择框提示操作方便，都是汉字显示，调试维护人员要求低。
在上述技术方案的基础上，信号采集电路中电压互感器型号为TR3121CH，电流互感器型号为TR2120C。电流互感器的型号为TR2120C，一次电流互感器输出的0～5A电流信号转化成小信号，输入到信号处理电路，将正负半周的电流信号变换为正幅值的电压信号输入到中央处理器，经中央处理器全波采样并计算出电流有效值和电流谐波总含有率，测量出电网电流信号；
电压互感器型号为TR3121CH，电压互感器感应出来和电源电压成比例的电压信号，输入到信号处理电路3，将正负半周的电压信号变换为正幅值的电压信号输入到中央处理器，经中央处理器全波采样并计算出电压有效值和电压谐波总含有率，与触摸屏电路参数设定电压值及电压谐波总含有率值进行对比，检测是否过压、欠压、过谐波，当超过过压设置时断开输出回路，切除电力电容器，确保电力电容器可靠运行不会损坏；
采样电压电流过零的时间差，把时间差转换为相位角，根据相位角，计算功率因数和计算无功功率大小，该无功功率超过触摸屏电路参数设定菜单下16路电容容量设定值时，并且功率因数低于投入门限时，根据无功功率，控制输出同时投入合适的电力电容器，进行无功功率补偿，提升电力线路供电效率。
本发明的结构设置合理，其可以通过信号采样电路实现同步电压和电流采样，并通过半半周采样，后半周计算控制输出，实现快速无功补偿不会出现滞后现象，从而不会出现过补偿和欠补偿，解决传统技术中存在滞后性过补偿或欠补偿的技术不足，使用稳定性好且实用性强；同时还设置有触摸屏电路，使显示内容更加丰富直观，参数设置和校准等功能，操作更为便捷；同时还设置有过压、欠压、过谐波保护电路，可有效的保证运行安全可靠，适用性强且实用性好。
显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本发明的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本发明的保护范围。