照明燈具功率因數補償電容故障監測方法
2023-04-23 09:32:46 1
專利名稱：照明燈具功率因數補償電容故障監測方法
技術領域：
本發明涉及一種照明燈具補償電容故障的監測方法，尤其是對公共照明
系統的照明燈具進行功率因數補償電容故障的自動檢測方法，具體地說是照 明燈具功率因數補償電容故障監測方法。
背景技術：
隨著全球不可再生資源減少，節約資源、節約能源已引起全社會高度關 注，節能減排顯的越來越重要。特別是公共照明燈具，通常都採用電感鎮流 器式高壓鈉燈類燈源，由於其感性負載所產生的無功功率，不採取無功補償 措施，使得功率因數降低，導致公共照明傳輸線纜載荷加重、壓降增加，造 成電力傳輸線路電能的無謂損失，不僅提高線纜投資成本而且影響線路末段
電壓，可能使得末段照明燈具無法啟動。因此，CJJ45-91《城市道路照明設 計標準》明確規定要求使用電容補償使得功率因數必須達到0.85以上，以 避免這些問題的發生；其二，採取功率因數補償電容後，由於公共照明管理 部門沒有技術手段監測功率因數補償電容的好壞狀況，在實際應用中電容損 壞往往不得而知。所以，現有的公共照明不能及時發現電容的故障，故障電 容得不到及時更換， 一旦電容故障照明燈具就一直處於低功率因數狀態下工 作，導致供電線路電流增大，線路電能損耗增加，線路壓降增加，造成電能 的大量浪費，降低線路使用壽命，增加路燈管理的營運成本。線路壓降的增 加還會使末段照明燈具的電壓太低不能正常啟動。
發明內容
本發明的目的是針對照明燈具補償電容故障的監測方法缺失，導致不能
3及時發現和更換照明燈具的故障電容，從而造成電能大量浪費的問題，提出了一種可對照明燈具補償電容的故障進行低成本監測及故障報警的照明燈具功率因數補償電容故障監測方法。本發明的技術方案是
一種照明燈具功率因數補償電容故障監測方法，其特徵是它包括以下步
驟
(a) .首先根據不同的被測照明燈具設置照明燈具的無功功率上、下限門值
和有功功率下限門值；
(b) .在照明燈具通電後測出照明燈具的有功功率和無功功率；
(C).比較測出的照明燈具無功功率和設置的照明燈具無功功率上、下限門值，如果測出的照明燈具無功功率大於設定的照明燈具無功功率上限門值或測出的照明燈具有功功率小於設定的有功功率下限門值且無功功率小於設定的照明燈具無功功率下限門值，判定照明燈具補償電容發生故障，否則重複步驟b-C。
本發明的照明燈具功率因數補償電容故障監測在通電一段時間後進行，
所述的一段時間為通電後的1-10分鐘。
本發明的有功功率和無功功率通過電力測量晶片和CPU內的嵌入式軟體計算得到。
本發明的照明燈具補償電容判定為故障後，由報警電路報警。
本發明的有益效果
1、 本發明判斷照明燈具的補償電容故障是通過監測照明燈具的有功功率和無功功率，即監測到無功功率大於設定的無功功率上限門值，或監測到有功功率小於設定的有功功率門限下值且無功功率小於設定的無功功率下限門值，則綜合判斷確認補償電容故障並輸出信號報警，本發明的功率因數補償電容故障監測與報警，便於及時發現和更換故障電容，降低線路電能損耗。
2、 本發明採用電力載波技術，進行窄帶雙頻的低壓電力線雙載波通訊，信號可以直接耦合在AC220V電力線上傳輸，無需鋪設專用電纜，降低了生產成本。 .
圖l是本發明的結構示意圖。
圖2是本發明實施例的結構示意圖。圖3是本發明實施例的電原理圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步的說明。
一種照明燈具功率因數補償電容故障監測方法，它包括以下步驟
(a) .首先根據不同的被測照明燈具設置照明燈具的無功功率的上、下限門值和有功功率下限門值，存放於CPU的電可擦可編程只讀存儲器EEPR0M裡；
(b) .在照明燈具通電後測出照明燈具的有功功率和無功功率；
(c) .比較測出的照明燈具無功功率和設置的照明燈具無功功率上、下限門
值，如果測出的照明燈具無功功率大於設定的照明燈具無功功率上限門值或測出的照明燈具有功功率小於設定的有功功率門限下值且無功功率小於設定的照明燈具無功功率下限門值，判定照明燈具補償電容發生故障。本發明的照明燈具功率因數補償電容故障監測在通電一段時間後進行，
所述的一段時間為通電後的1-10分鐘。主要是考慮到高壓鈉燈冷啟動時間較
長，有功功率和無功功率需要一定時間後才能正常穩定，避免誤報警現象。
本發明的有功功率和無功功率通過電力測量晶片和CPU內的嵌入式軟體程序計算得到。
本發明的照明燈具補償電容判定為故障後，由報警電路報警。
本發明的照明燈具功率因數補償電容故障監測裝置，如圖1所示它包
括電壓取樣電路、電流取樣電路、計算單元、CPU和報警電路，照明燈具由市電AC220V供電，照明燈具功率因數補償電容故障監測裝置的電壓取樣電路
並接在照明燈具的供電電源上、電流取樣電路串接在照明燈具供電電源的相
5線上，電壓取樣電路和電流取樣電路遊取樣信號輸出端接計算單元的信號輸入端，計算單元的輸出接CPU的信號輸入端，CPU的報警信號輸出端接報警
電路的信號輸入端。具體實施時
本發明的照明燈具功率因數補償電容故障監測方法，它包括以下步驟
(a) .首先根據不同的被測照明燈具通過通信口給照明燈具功率因數補償電容故障監測裝置設置照明燈具無功功率的上、下限門值和有功功率下限門值，
存放於CPU的EEPROM裡；
(b) .每次開燈後一段時間，照明燈具功率基本穩定後，通過電壓取樣電路和電流取樣電路，同時分別得到照明燈具的電壓取樣信號和電流取樣信號並
送至計算單元，如圖l所示；
(c) .通過計算單元算出照明燈具的有功功率P和無功功率Q送至CPU的比較單元；
(d) .在CPU的比較單元中比較被測照明燈具的有功功率P、無功功率Q、設置的照明燈具無功功率上、下限門值和有功功率下限門值，當無功功率Q大於設定的無功功率上限門值或有功功率P小於設定的有功功率下限門值且無功功率Q小於設定的無功功率下限門值時，判定照明燈具補償電容發生故障，CPU產生報警信號送至報警電路報警。
如圖2所示本發明的照明燈具功率因數補償電容故障監測裝置，它包括電壓取樣電路、電流取樣電路、電力測量晶片IC1 (型號可為ADE7753)、CPU (型號可為PL3120)和報警電路(採用電力載波技術通過電力線傳輸報警信號)。電壓取樣電路的取樣信號輸入端作為照明燈具功率因數補償電容故障監測裝置的電壓取樣信號輸入接市電電源端的火線L、零線N，電流取樣電
路的取樣信號輸入端作為照明燈具功率因數補償電容故障監測裝置的電流取樣信號輸入； 一端接火線L，另一端接被測照明燈具(含功率因數補償電容)的火線輸入端，電壓和電流取樣電路的取樣信號輸出端分別接電力測量晶片IC1的電壓、電流測量信號輸入端，電力測量晶片IC1的SPI通信接口與CPU的SPI通信接口相連，CPU的報警信號輸出端與報警電路的信號輸入端相連。
如圖3所示，本發明的電壓取樣電路包括電阻R16-R19、 R20、 R21和濾波電容C15、 C16。電流取樣電路包括電感L3、 L4、 L5、取樣電阻MR、電阻R14、 R15和濾波電容C13、 C14，電流取樣電路的取樣信號輸入端從電感L5的一端引入，電感L5的另一端接電阻MR的一端，電阻MR的另一端作為電流取樣電路的另一個取樣信號輸入端，電阻MR的兩端分別通過電感L3、電阻R15和電感L4、電阻R14接電力測量晶片IC1的電流測量信號輸入端，電阻R14與電力測量晶片IC1的連接點通過電容C13接地，電阻R15與電力測量晶片IC1的連接點通過電容C14接地，電壓取樣電路的取樣信號輸入端從分壓電路的輸入端即電阻R16的一端輸入，分壓電路的輸出端即電阻R19的一端接電力測量晶片IC1的電壓測量信號輸入端，電阻R19與電力測量晶片IC1的連接點通過並聯電容C16、電阻R21接地，電壓取樣電路的另一個取樣信號輸入端即電力測量晶片IC1的另一個電壓信號輸入端通過並聯電容C15、電阻R20接地，電力測量晶片IC1的SPI通信接口與CPU的SPI通信接口連接。
本發明的報警電路採用電力載波技術將報警信號耦合到電力線上進行報警信號傳輸。
本發明未涉及部分均與現有技術相同或可採用現有技術加以實現。
權利要求
1、一種照明燈具功率因數補償電容故障監測方法，其特徵是它包括以下步驟(a). 首先根據不同的被測照明燈具設置照明燈具的無功功率上、下限門值和有功功率下限門值；(b). 在照明燈具通電後測出照明燈具的有功功率和無功功率；(c). 比較測出的照明燈具無功功率和設置的照明燈具無功功率上、下限門值，如果測出的照明燈具無功功率大於設定的照明燈具無功功率上限門值或測出的照明燈具有功功率小於設定的有功功率下限門值且無功功率小於設定的照明燈具無功功率下限門值，判定照明燈具補償電容發生故障，否則重複步驟b-c。
2、 根據權利要求1所述的照明燈具功率因數補償電容故障監測方法，其特徵 是照明燈具功率因數補償電容故障監測在通電一段時間後進行，所述的一段 時間為通電後的1-10分鐘。
3、 根據權利要求1所述的照明燈具功率因數補償電容故障監測方法，其特徵 是所述的有功功率和無功功率通過電力測量晶片和CPU內的嵌入式軟體計算 得到。
4、 根據權利要求1所述的照明燈具功率因數補償電容故障監測方法，其特徵 是所述的照明燈具補償電容判定為故障後，由報警電路報警。
全文摘要
本發明的照明燈具功率因數補償電容故障監測方法，實時檢測照明燈具的有功功率和無功功率，當監測到無功功率大於設定的無功功率上限門值，或監測到有功功率小於設定的有功功率門限下值且無功功率小於設定的無功功率下限門值，則判定補償電容故障並輸出信號報警，本發明具有及時發現電容故障、提高功率因數、降低線損和節約電能的優點。
文檔編號H05B41/36GK101466193SQ200910028200
公開日2009年6月24日 申請日期2009年1月16日 優先權日2009年1月16日
發明者吳寶財, 吳曉龍, 顧德林 申請人:江蘇聯宏自動化系統工程有限公司