帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調節裝置的製作方法

2024-02-09 21:35:15 1

專利名稱：帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調節裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及ー種單相電壓調節裝置，尤其涉及一種帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調節裝置。
背景技術：
對於電カ企業，農村供電分支線多、線路長，尤其是部分偏遠地區，存在一定數量供電半徑超過國家規定的遠距離支線線路，特別是單相支線線路的大量存在。2008年金融危機的產生，國家出臺家用電器三下鄉政策，農村大量使用家用電器。同時隨著城鄉經濟的高速發展，農村小作坊、小商店、小飯店、魚塘、養殖場等急劇增加，間歇性用電情況十分普遍，造成原先線路供電不堪重負，支線末端電壓下降，直接影響了農村家用電器的使用、照明和經濟生活。到目前為止未能找到徹底解決支線単相線路低電壓問題。 發明內容本實用新型的目的在於，針對上述支線單相線路電壓問題，提供一種將帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調節裝置；可應用於電カ降損節能和提高電能質量的應用。實現了自動跟蹤輸入電壓的變化，從而控制無功功率的補償以實現各支線電壓的合理化調節。本實用新型的目的是這樣實現的，所述的帶有核心控制器、智能電容器的單相電壓調節裝置，包括核心控制器、斷路器、智能電容器、火線和零線，其結構特點為火線、零線兩根電線從進線ロ拉進經斷路器連接到核心控制器和智能電容器上，所述的核心控制器的兩個功能控制引腳連接到智能電容器上；所述的核心控制器包括主控MCU和単相交流電壓參數採集模塊，火線、零線分別與単相交流電壓參數採集模塊連接，在主控MCU的功能引腳上分別連接有単相交流電壓參數採集模塊、數據查詢存儲模塊、人機界面以及無線通訊模塊；智能電容器包括複合開關和多組不同容量的電容器組。本實用新型的目的還可以通過以下技術方案實現的，所述的帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調節裝置，其特點為還包括単相電壓提升裝置的殼體，所述的核心控制器、斷路器、進線ロ、智能電容器集成在電壓調節箱的殼體內實現無縫連接。所述的帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調節裝置，其特點為所述的單相交流參數採集模塊包括電能計量晶片和信號處理電路，信號處理電路將輸入的該支線単相線路電壓調理成電能計量晶片內能做精確模擬數字轉換及計算的信號；通過信號處理電路將輸入的該支線単相線路電壓調理成信號後送入電能計量晶片內做精確模擬數字轉換及計算，再將結果定時傳送給主控MCU，同時主控MCU輸出投切控制信號控制智能電容器中的複合開關；所述數據查詢存儲模塊用於對各種實時與歷史運行數據進行存儲；所述人機界面模塊是作為使用者進行設置參數、手動控制、及查詢的各種實時與歷史運行數據的人機界面；所述的無線通訊模塊包含GPRS通訊和433無線通訊,通過GPRS通訊和主站系統進行交互；通過433無線通訊和無線手持機對接交互。所述的帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調節裝置，其特點為所述無線手持機與電腦串ロ連接，將歷史數據上傳到主站系統裡進行決策分析。本實用新型的優點本實用新型以電壓為判據，自動跟蹤輸入電壓變化，從而通過分步補償方式，根據電カ系統中無功功率平衡對電壓的影響原理來控制電容器投切動作。控制使得原本該支線單相線路不合格的電壓獲得調節改善。本實用新型集成採用無線手持機與単相電壓提升裝置構成一體化系統，方便使用者進行設置參數、手動控制、及獲取單相電壓提升裝置的各種實時與歷史運行數據。本實用新型在功能及操作性能上做出了創新，以電壓為參考控制無功調整來改善支線單相線路電壓質量；採用了支線線路単相電壓分步補償的調節功能；採用無線手持機人機接ロ，極大方便系統的操作維護。整個系統結構新穎合理，性能可靠，解決了支線單相線路電壓調節的難題。

圖I是本實用新型實施例的単相電壓提升裝置接線示意圖。圖2是本實用新型實施例的總體示意圖。圖3為實用新型實施例的核心控制器內部結構原理圖。
具體實施方式
以下結合附圖和實施例對本實用新型進行詳細說明如圖I所示，本實用新型所述的單相電壓提升裝置接線示意圖，本實用新型的創新依據的原理是其核心控制器採集的是支線単相線路交流電壓及參數，採集的數據經核心控制器分析計算，同時核心控制器根據分析計算結果輸出控制信號對智能電容器發出控制指令投切相應容量的電容器組。其中分布補償方式根據電カ系統中無功功率平衡對電壓的影響原理來控制智能電容器投切動作，改善支線單相線路電壓。當所採集的電壓低於供電合格電壓時，此時控制智能電容器投入；當所採集的電壓處於供電合格電壓範圍時，此時控制智能電容器保持當前投切狀態；當所採集的電壓高於供電合格電壓時，此時控制智能電容器切除。如圖2所示，本實用新型所述實施例的總體示意圖。圖中核心控制器1，智能電容器2、斷路器3，無線手持機4，進線ロ 5。核心控制器I包括主控MCU和単相交流參數採集模塊，核心控制器I是以電壓為判斷依據。當核心控制器I控制智能電容器2投切時，使得原本該支線単相線路不合格的電壓獲得調節改善。其中斷路器3為空開保護作用，當電流超出安全值會引起自動斷開保護。其中進線ロ 5作為外接電源線用。無線手持機4方便使用者進行設置參數、手動控制、及獲取單相電壓提升裝置的各種實時與歷史運行數據。這樣，解決了使用者不易直接靠近裝置操作的不便，同時提高了現場操作人員的安全因素。操作人員通過手持機，在裝置50米附近範圍內，可以現場抄讀觀察各實時數據，也可以很方便的現場設置參數或控制單相電壓提升裝置運行狀態。結合圖I、圖2所示的結構，本實用新型實施例的總體示意圖是這樣連接的從進線ロ 5拉進火線、零線兩根導線到斷路器3。斷路器3連接到核心控制器I和智能電容器2上，作為電氣的主路。智能電容器3包括內分布幾組不同容量的電容器及複合開關，圖I實施例是包括三組不同容量的電容器，分別為第一組電容器Cl、第二組電容器C2、第三組電容器C3，其用於分步補償改善単相電壓值的電容器，其中分步補償方式根據電カ系統中無功功率平衡對電壓的影響原理來控制電容器投切動作，改善支線單相線路電壓，其兩端分別接核心控制器的火線、零線。同時核心控制器I有兩根控制信號線分別連接到智能控制器2投切電容器組以便控制不同容量的電容器投入。圖I中的智能電容器有進線ロ SI、S2、S3，出線ロ 01、02、03。如圖3所示，本實用新型實施例的核心控制器內部結構原理圖。具體各部件模塊及功能如下I)主控MCU :採用現有市售產品，完成傳輸與控制、對採集的單相交流電壓、電流參數進行分析與計算，對複合開關發出控制指令操作，這些指令操作程序為一般技術人員能實現的。2)単相交流參數採集模塊它包括電能計量晶片和信號處理電路，電能計量晶片作為電壓計量使用，信號處理電路的作用是將輸入的支線單相線路電壓調理成電能計量晶片內能做精確模擬數字轉換及計算的信號，此部分採用了專業的電能計量晶片，通過信號處理電路將輸入的單相電壓調理成信號後送入電能計量晶片內做精確模擬數字轉換及計算，再將結果定時傳送給主控MCU。電能計量晶片和信號處理電路為現有技木。3)數據查詢存儲模塊此模塊對各種實時與歷史運行數據進行存儲及查詢，可以採用各類存儲介質，為現有技木。4)人機界面模塊此模塊是使用者進行設置參數、手動控制、及查詢單相電壓提升裝置的各種實時與歷史運行數據，可以採用觸控螢幕。5)無線通訊模塊此模塊包含GPRS通訊和433無線通訊。通過GPRS通訊和主站進行交互。通過433無線通訊和無線手持機對接交互。從而實現遠程或本地遙控、遙調、遙測等功能。6)工作電源交流220V作為電源輸入，經過電源模塊轉換成多路直流電壓供各電路模塊使用。其中主控MCU、數據存儲器、無線通訊模塊、人機界面工作電壓3. 3V，単相交流電壓參數採集模塊工作電壓5V，投切開關控制模塊工作電壓12V。如圖3所示，核心控制器I包括主控MCU、単相交流電壓參數採集模塊，火線、零線接入単相交流參數採集模塊後，通過其信號處理電路調理後送入電能計量晶片。主控MCU通過SPI通信總線控制電能計量晶片(単相交流參數採集晶片)對該信號做精確模擬數字轉換及計算，精確模擬數字轉換及計算程序為一般技術人員能實現的，以便獲得支線單相線路電壓信息。再通過SPI通信總線將該支線単相線路電壓、電流信息傳送給主控MCU中，與供電合格電壓對比後得出的偏低或偏高等結果；主控MCU再經過分步補償調整算法，分步補償調整算法為一般技術人員能實現的技術，計算出合適的電容配置策略形成相應的邏輯控制信號，具體控制情況詳見下段的具體應用敘述；主控MCU計算出的合適的電容配置策略由I/O ロ發出邏輯控制信號，經由智能電容器2中的複合開關轉換為具有驅動能力的實際投切動作，以便控制不同容量的電容器。從而控制無功功率的補償以實現電壓的合理化調節，達到改善支線單相線路電壓質量的目的。數據存儲器用來存儲各種實時、歷史運行數據，以便供外界(如主站、手持機)或主控MCU查詢使用數據。人機界面模塊包括顯示、按鍵等功能，通過I/O控制線連接到主控MCU，實現響應用戶各種設置、控制、查詢按鍵功能，及通過顯示界面顯示操作結果或各類信息。主控MCU通過GPRS通訊和主站進行交互，或通過433無線通訊和無線手持機對接交互，從而提供了無線遠程設置、控制、查詢等功能。其中電源對各個模塊進行不間斷的供電。本實用新型的工作原理具體應用情況本實用新型所述的帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調節裝置通過對進線ロ進來的単相交流電的採集在數據查詢存儲器中存儲後，核心控制器以電壓為判斷依據進行分析及計算，再發出指令控制智能電容器進行投切動作，從而得原本該支線單相線路不合格的電壓獲得調節改善。把現場設置的參數、単相電壓提升裝置運行狀態、各類歷史數據，通過433無線通訊與無線手持機對接交互，或者通過GPRS無線通訊與主站進行交互。這樣方便管理。如圖I、圖2、圖3所示，本實用新型採用核心控制器以輸入電壓為參考進行改善支線單相線路電壓的方法，包括如下步驟I)核心控制器以輸入電壓為參考，結合線路歷史運行數據，根據判斷輸入電壓與供電電壓合格率對比來控制智能電容器投切動作；2)當所採 集的電壓低於供電合格電壓時，此時核心控制器控制智能電容器增加電容器投入；3)當所採集的電壓處於供電合格電壓範圍時，此時核心控制器控制智能電容器保持當前電容投切狀態；4)當所採集的電壓高於供電合格電壓時，此時核心控制器控制智能電容器減少電容器投入。所述核心控制器根據對支線單相線路電壓、電流進行採集分析，通過分步補償方式，根據電カ系統中無功功率平衡對電壓的影響原理來控制電容器投切動作，改善支線單相線路電壓。所述的核心控制器I包括主控MCU、單相交流參數採集模塊，火線、零線與單相交流參數採集模塊連接，通過單相交流參數採集模塊的信號處理電路調理後送入電能計量晶片；主控MCU通過SPI通信總線控制電能計量晶片對該信號做精確模擬數字轉換及計算，以便獲得支線單相線路電壓信息。再通過SPI通信總線將該支線單相線路電壓信息傳送給主控MCU中，與供電合格電壓對比後得出的偏低或偏高等結果；主控MCU經過分步補償調整計算，計算出相應容量的電容配置策略形成相應的邏輯控制信號；主控MCU經過分步補償調整計算，計算出相應容量的電容配置策略形成相應的邏輯控制信號；主控MCU計算出的相應容量的電容配置策略由I/O ロ發出邏輯控制信號，經由智能電容器中的複合開關轉換為具有驅動能力實際投切動作，以控制相應容量的電容器，使得原本該支線単相線路不合格的電壓獲得調節改善。本實用新型將核心控制器、斷路器、進線ロ、智能電容器集成在単相電壓提升裝置的殼體內實現無縫連接；採用無線手持機與単相電壓提升裝置無線連接構成一體化系統，方便使用者進行設置參數、手動控制及獲取單相電壓提升裝置的各種實時與歷史運行數據、現場抄讀觀察各實時數據，也可以很方便地通過無線手持機現場設置參數或通過無線手持機控制單相電壓提升裝置運行狀態；通過無線手持機與電腦串ロ連接，將歷史數據上傳到主站的系統裡進行決策分析。
權利要求1.一種帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調節裝置，包括核心控制器、斷路器、智能電容器、火線和零線，其特徵在於火線、零線兩根電線從進線ロ拉進經斷路器(3)連接到核心控制器(I)和智能電容器(2)上，所述的核心控制器(I)的兩個功能控制引腳連接到智能電容器(2)上；所述的核心控制器包括主控MCU和単相交流電壓參數採集模塊，火線、零線分別與単相交流電壓參數採集模塊連接，在主控MCU的功能引腳上分別連接有単相交流電壓參數採集模塊、數據查詢存儲模塊、人機界面以及無線通訊模塊；智能電容器(2)包括複合開關和多組不同容量的電容器組。
2.根據權利要求I所述的帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調節裝置，其特徵在幹還包括単相電壓提升裝置的殼體，所述的核心控制器、斷路器、進線ロ、智能電容器集成在電壓調節箱的殼體內實現無縫連接。
3.根據權利要求I或2所述的帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調節裝置，其特徵在幹所述的單相交流參數採集模塊包括電能計量晶片和信號處理電路，信號處理電路將輸入的該支線単相線路電壓調理成電能計量晶片內能做精確模擬數字轉換及計算的信號； 通過信號處理電路將輸入的該支線単相線路電壓調理成信號後送入電能計量晶片內做精確模擬數字轉換及計算，再將結果定時傳送給主控MCU，同時主控MCU輸出投切控制信號控制智能電容器中的複合開關；所述數據查詢存儲模塊用於對各種實時與歷史運行數據進行存儲；所述人機界面模塊是作為使用者進行設置參數、手動控制、及查詢的各種實時與歷史運行數據的人機界面；所述的無線通訊模塊包含GPRS通訊和433無線通訊，通過GPRS通訊和主站系統進行交互；通過433無線通訊和無線手持機對接交互。
4.根據權利要求3所述的帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調節裝置，其特徵在於所述無線手持機與電腦串ロ連接。
專利摘要本實用新型公開一種帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調節裝置，包括核心控制器、斷路器、智能電容器、火線和零線，其特點為火線、零線兩根電線從進線口拉進經斷路器連接到核心控制器和智能電容器上，所述的核心控制器的兩個功能控制引腳連接到智能電容器上；所述的核心控制器包括主控MCU和單相交流電壓參數採集模塊，火線、零線分別與單相交流電壓參數採集模塊連接，在主控MCU的功能引腳上分別連接有單相交流電壓參數採集模塊、數據查詢存儲模塊、人機界面以及無線通訊模塊；智能電容器包括複合開關和多組不同容量的電容器組。本實用新型以電壓為參考控制無功調整來改善支線單相線路電壓質量；極大方便系統的操作維護。
文檔編號H02J3/16GK202455078SQ20112057227
公開日2012年9月26日 申請日期2011年12月31日 優先權日2011年12月31日
發明者傅謙, 易智勇, 郭毓斌 申請人:福建陽穀智能技術有限公司