專利名稱：低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種低壓配電網絡的負荷測錄及無功調節裝置。
背景技術：
隨著社會經濟發展及居民生活水平的提高，對低壓配電網絡提出了越來越 高的要求，單相和三相的感性用電設備也大幅增加，給電網供電質量提出了新 的要求，同時電網線路損耗也大幅度增加。為了使電網處于較佳的運行狀態， 電網均設有無功補償裝置，通常原有的電網無功補償裝置一般按照電網的功率 因數投切電容器進行無功補償，且大多為三相共補。這種補償方法，對于三相 無功功率不平衡系統很不適用，容易造成三相電源中有的相過補、有的相欠補。 特別是當系統負荷比較小的時候，容易產生投切振蕩，即投入就過補償，切出 就欠補償，反復投切，造成電網運行不穩定。
發明內容
本實用新型所要解決的技術問題是提供一種低壓配電網絡負荷測錄及無 功調節裝置，本裝置實現了對低壓配電網絡的實時監測和無功功率調節，保證 了低壓配電網絡良好穩定的運行狀態，同時能夠記錄電網運行數據為電網運行 狀態分析提供依據。
為解決上述技術問題，本實用新型低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置 包括電壓互感器和電流互感器，所述電壓互感器和電流互感器連接于三相電網 中，還包括一中央處理器，以及分別與該中央處理器連接的輸入模塊、輸出模 塊、數據存儲器、信號采樣模塊、通訊模塊和時鐘及失電存儲模塊，其中
所述的信號采樣模塊接收來自所述電壓互感器和電流互感器信號作為其
輸入信號，并經處理后將該信號輸出至所述中央處理器；
所述的輸入模塊將電網運行參數輸入至所述中央處理器；所述的輸出模塊接收來自所述中央處理器經過處理后的輸出信號，并將其 信號放大后供電網運行參數顯示和電網無功功率調節控制； 所述數據存儲器用于存儲所述中央處理器處理的數據；
所述時鐘及失電存儲模塊提供中央處理器時鐘信號和同步信號，以及失電 保護數據存儲；
所述通訊模塊用于所述中央處理器與外部的數據通訊。
上述信號采樣模塊包括信號調理濾波子模塊和與該子模塊相連的A/D轉換 及測量計算子模塊，所述信號調理濾波子模塊接收所述電壓互感器和電流互感 器的輸入信號，經調理濾波后通過所述A/D轉換及測量計算子模塊輸出至所述 中央處理器。
上述輸出模塊包括輸出功率放大子模塊和與之相連的輸出控制子模塊和 顯示子模塊，所述輸出功率放大子模塊將來自所述中央處理器的信號放大后輸 出給輸出控制子模塊和顯示子模塊，所述輸出控制子模塊用于調節電網的無功 功率，所述顯示子模塊用于顯示電網運行參數。
上述輸出控制子模塊包括電子開關和固態觸點開關，分別用于電網電容器 的投切。
上述通訊模塊包括通訊切換選擇子模塊和RS485通訊模式子模塊和/或 USB通訊模式子模塊和/或GSM通訊模式子模塊，所述通訊切換選擇子模塊向 所述中央處理器發出通訊請求并接受數據，同時依據所需通訊模式分別通過 RS485通訊模式子模塊和/或USB通訊模式子模塊和/或GSM通訊模式子模塊 與外部進行數據通訊。
上述輸入模塊采用鍵盤向中央處理器輸入命令和電網運行設置數據。
上述數據存儲器采用串行EEPROM存儲器，其可靠性高、功耗小，無需 后備電池，失電時亦可保持數據。
上述電壓互感器和電流互感器線圈是非晶態合金材料繞制而成，保證了信 號的精度和線性度，尤其明顯的是在小電流信號的情況下，同樣保證了全量程 范圍內的測量精度。
為方便連接和維護，本裝置還包括聯結端子，所述電流互感器與所述信號 采用模塊之間通過所述聯結端子連接。由于本實用新型低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置采用了上述技術 方案，即采用電壓和電流互感器監測電網運行信號并經信號采樣模塊采集處理 后輸入中央處理器，中央處理器依據電網運行信號和由輸入模塊輸入的電網運 行設置數據經運算處理后輸出信號至輸出模塊，輸出模塊將該信號功率放大后 作輸出控制和電網運行數據顯示，輸出控制通過電子開關和固態觸點開關實現 電網電容器的投切，用于電網無功功率調節；同時中央處理器通過數據存儲器 保存電網的運行數據，并通過通訊模塊實現本裝置與外部的數據通訊，本裝置 采用時鐘及失電存儲模塊向系統提供時鐘信號和同步信號以及失電保護數據 存儲。本裝置實現了對低壓配電網絡的實時監測和無功功率調節，保證了低壓 配電網絡良好的運行狀態，同時能夠記錄電網運行數據為電網運行狀態分析提 供依據。
以下結合附圖和實施方式對本實用新型作進一步的詳細說明
圖1為本實用新型低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置的結構框圖。
具體實施方式
如圖l所示，本實用新型低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置包括電壓 互感器8和電流互感器9，所述電壓互感器8和電流互感器9連接于三相電網 中，還包括一中央處理器1，以及分別與該中央處理器1連接的輸入模塊3、 輸出模塊5、數據存儲器4、信號采樣模塊2、通訊模塊7和時鐘及失電存儲模 塊6，其中
所述的信號采樣模塊2接收來自所述電壓互感器8和電流互感器9信號作 為其輸入信號，并經處理后將該信號輸出至所述中央處理器1;
所述的輸入模塊3將電網運行參數輸入至所述中央處理器1;
所述的輸出模塊5接收來自所述中央處理器1經過處理后的輸出信號，并 將其信號放大后供電網運行參數顯示和電網無功功率調節控制； 所述數據存儲器4用于存儲所述中央處理器1處理的數據；
所述時鐘及失電存儲模塊6提供中央處理器1時鐘信號和同步信號，以及
6失電保護數據存儲；
所述通訊模塊7用于所述中央處理器1與外部的數據通訊。 上述信號采樣模塊2包括信號調理濾波子模塊21和與該子模塊相連的A/D 轉換及測量計算子模塊22,所述信號調理濾波子模塊21接收所述電壓互感器 8和電流互感器9的輸入信號，經調理濾波后通過所述A/D轉換及測量計算子 模塊22輸出至所述中央處理器1， A/D轉換及測量計算子模塊22采用同時具 備電壓電流采樣的具有數字信號處理內核的A/D轉換芯片，其采樣測量計算得 到的數據經中央處理器1處理后存放于數據存儲器4內，以供中央處理器1進 行運算及判斷。
上述輸出模塊5包括輸出功率放大子模塊51和與之相連的輸出控制子模 塊52和顯示子模塊53，所述輸出功率放大子模塊51將來自所述中央處理器1 的信號放大后輸出給輸出控制子模塊52和顯示子模塊53，所述輸出控制子模 塊52用于調節電網的無功功率，所述顯示子模塊53用于顯示電網運行參數。
上述輸出控制子模塊52包括電子開關和固態觸點開關，分別用于電網電 容器的投切。電子開關主要作用于電容器投切時的暫態過程，避免了沖激電流 的產生，固態觸點開關作用于電容器投運時的穩態過程，避免了電容器投運時 的熱量產生。通過電子開關和固態觸點開關的不同組合實現0—4星形及一12 三角形的各種連接以進行電網無功功率的調節。星形聯接主要作用于三相無功 功率基本平衡，三角形聯接主要作用于三相共同補償達到無功功率最小。降低 了線路損耗，提高了低壓配電網絡的運行可靠性。
上述通訊模塊7包括通訊切換選擇子模塊71和RS485通訊模式子模塊72 和/或USB通訊模式子模塊73和/或GSM通訊模式子模塊74，所述通訊切換選 擇子模塊71向所述中央處理器1發出通訊請求并接受數據，同時依據所需通 訊模式分別通過RS485通訊模式子模塊72和/或USB通訊模式子模塊73禾口/ 或GSM通訊模式子模塊74與外部進行數據通訊。同樣，通訊模式并不局限于 上述各種，也可選用紅外通訊模式等。
上述輸入模塊3采用鍵盤向中央處理器1輸入命令和電網運行設置數據。
上述數據存儲器4采用串行EEPROM存儲器，其可靠性高、功耗小，無 需后備電池，失電時亦可保持數據。上述電壓互感器8和電流互感器9線圈是非晶態合金材料繞制而成，保證
了監測信號的精度和線性度，尤其明顯的是在小電流信號的情況下，同樣保證 了全量程范圍內的測量精度。
為方便連接和維護，本裝置還包括聯結端子91，所述電流互感器9與所述 信號采用模塊2之間通過所述聯結端子91連接。
本裝置不采用任何電位器或可調元件，避免了因可調元件的數值改變而引 起的誤差，使電網負荷測錄和無功調節更為準確。
本裝置對低壓配電網絡的三相電壓、零序電壓、三相電流、零序電流、有 功功率、無功功率、功率因數、四象限電量等運行參數進行長期不間斷實時監 測，并將監測數據加以存儲和統計分析，并依據三相電壓、無功功率、功率因 數的綜合分析對低壓配電網絡的無功功率進行合理調節。
本裝置依據測錄的電網電壓、功率因數及無功功率等參數，采用輸出控制 子模塊的電子開關和固態觸點開關的各種組合，以最佳方式進行電網的無功補 償，不會產生投切振蕩。而且本裝置綜合采用星形加三角形的混合補償方法， 星形用于單相補償，三角形用于三相補充，當只有一或二相缺無功時，投入星 形連結的電容器且只投缺無功的一相或二相，當三相都缺無功時即投入三角形 連結的電容器，達到三相共補。且當三相都缺無功時投入三角形連結的電容器 可以降低成本、提高效率且控制簡單，通過這樣的補償方式，能達到電網的三 相無功功率基本平衡。
本實用新型低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置采用電壓和電流互感 器監測電網運行信號并經信號采樣模塊采集處理后輸入中央處理器，中央處理 器依據電網運行信號和由輸入模塊輸入的電網運行設置數據經運算處理后輸 出信號至輸出模塊，輸出模塊將該信號功率放大后作輸出控制和電網運行數據 顯示，輸出控制通過電子開關和固態觸點開關實現電網電容器的投切，用于電 網無功功率調節；同時中央處理器通過數據存儲器保存電網的運行數據，并通 過通訊模塊實現本裝置與外部的數據通訊，本裝置采用時鐘及失電存儲模塊向 系統提供時鐘信號和同步信號以及失電保護數據存儲。本裝置實現了對低壓配 電網絡的實時監測和無功功率調節，保證了低壓配電網絡良好的運行狀態，同 時能夠記錄電網運行數據為電網運行狀態分析提供依據。
權利要求1、一種低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置，包括電壓互感器和電流互感器，所述電壓互感器和電流互感器連接于三相電網中，其特征在于還包括一中央處理器，以及分別與該中央處理器連接的輸入模塊、輸出模塊、數據存儲器、信號采樣模塊、通訊模塊和時鐘及失電存儲模塊，其中所述的信號采樣模塊接收來自所述電壓互感器和電流互感器信號作為其輸入信號，并經處理后將該信號輸出至所述中央處理器；所述的輸入模塊將電網運行參數輸入至所述中央處理器；所述的輸出模塊接收來自所述中央處理器經過處理后的輸出信號，并將其信號放大后供電網運行參數顯示和電網無功功率調節控制；所述數據存儲器用于存儲所述中央處理器處理的數據；所述時鐘及失電存儲模塊提供中央處理器時鐘信號和同步信號，以及失電保護數據存儲；所述通訊模塊用于所述中央處理器與外部的數據通訊。
2、 根據權利要求1所述的低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置，其特征在于所述信號采樣模塊包括信號調理濾波子模塊和與該子模塊相連的AZD轉換及測量計算子模塊，所述信號調理濾波子模塊接收所述電壓互感器和電流互感器的輸入信號，經調理濾波后通過所述A/D轉換及測量計算子模塊輸出至所述中央處理器。
3、 根據權利要求1所述的低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置，其特征在于所述輸出模塊包括輸出功率放大子模塊和與之相連的輸出控制子模塊和顯示子模塊，所述輸出功率放大子模塊將來自所述中央處理器的信號放大后輸出給輸出控制子模塊和顯示子模塊，所述輸出控制子模塊用于調節電網的無功功率，所述顯示子模塊用于顯示電網運行參數。
4、 根據權利要求3所述的低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置，其特征在于所述輸出控制子模塊包括電子開關和固態觸點開關，分別用于電網電容器的投切。
5、 根據權利要求1所述的低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置，其特征在于所述通訊模塊包括通訊切換選擇子模塊和RS485通訊模式子模塊和/或USB通訊模式子模塊和/或GSM通訊模式子模塊，所述通訊切換選擇子模塊向所述中央處理器發出通訊請求并接受數據，同時依據所需通訊模式分別通過RS485通訊模式子樓塊和/或USB通訊模式子模塊和/或GSM通訊模式子模塊與外部進行數據通訊。
6、 根據權利要求1所述的低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置，其特征在于所述輸入模塊是鍵盤。
7、 根據權利要求1所述的低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置，其特征在于所述數據存儲器是串行EEPROM存儲器。
8、 根據權利要求1所述的低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置，其特征在于所述電壓互感器和電流互感器線圈是非晶態合金材料繞制而成。
9、 根據權利要求1所述的低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置，其特征在于還包括聯結端子，所述電流互感器與所述信號采用模塊之間通過所述聯結端子連接。
專利摘要本實用新型公開了一種低壓配電網絡負荷測錄及無功調節裝置，采用互感器監測電網信號并經信號采樣模塊采集處理后輸入中央處理器，中央處理器依據電網運行信號和由輸入模塊輸入的電網運行設置數據經運算處理后輸出信號至輸出模塊，輸出模塊將該信號功率放大后作輸出控制和電網運行數據顯示，輸出控制通過電子和固態觸點開關實現電網電容器的投切；同時中央處理器通過數據存儲器保存數據，并通過通訊模塊實現本裝置與外部的數據通訊，本裝置采用時鐘及失電存儲模塊向系統提供時鐘和同步信號以及失電保護數據存儲。本裝置實現了對電網的實時監測和無功調節，保證了電網良好的運行狀態，同時能夠記錄電網運行數據為電網運行狀態分析提供依據。
文檔編號H02J3/18GK201398080SQ20092006813
公開日2010年2月3日 申請日期2009年2月26日 優先權日2009年2月26日
發明者葉傳良, 張建民, 張菁菁, 朱進亮 申請人:上海久電科技開發有限公司