基于物聯網的智能集成低壓無功模塊及其控制方法
【專利摘要】本發明公開了一種基于物聯網的智能集成低壓無功模塊及其控制方法，包含低壓電力電容器、智能控制器、GPRS/無線網絡、寬帶有線網絡、后臺監控服務器和智能手機，所述低壓電力電容器包含進線開關、電流互感器、投切開關和低壓電力電容器本體，低壓電力電容器本體內設置有溫度傳感器，所述智能控制器包含DSP數字信號處理器、物聯網無線模塊、AC/DC電壓轉換模塊、電壓采樣電路、電流采樣電路、控制輸出接口電路和溫度采樣電路。本發明可實現實時數據采集、無線數據傳輸、并可通過智能手機隨時查看電容工作電流、本體溫度、諧波等相關數據并可及時發現故障電容。
【專利說明】
基于物聯網的智能集成低壓無功模塊及其控制方法
技術領域
[0001]本發明涉及一種低壓無功模塊及其控制方法，特別是一種基于物聯網的智能集成低壓無功模塊及其控制方法。
【背景技術】
[0002]現有的集成式低壓無功補償模塊，一般在用戶配電室內安裝數量較多，在運行一段時間后，特別是當電容出現故障或容量發生衰減后，配電管理人員無法及時了解情況并去處理，最終可能導致配電功率因數低下，無功損耗增大并且由于無功補償不足而引起罰款。甚至有些由于管理水平低下以及對無功補償的不夠重視，導致一些電容長期不投運或者長期過補的狀態。在傳統領域，配電管理人員需了解電容運行情況，必須每天定時到配電室查看，極大增加了配電管理人員的工作量。即使通過有線網絡監控方式，雖然能實現對現場電容運行狀態的監測，但由于在建設前期需要鋪設大量電力電纜，導致安裝成本和管理成本大量增加。由于成本的原因，傳統有線監控方式特別在用戶配變不易普及。運行溫度和諧波是影響電容器使用壽命的主要因素，傳統的集成式低壓無功補償模塊可測量運行溫度，但無法測量出電容本體的電流諧波含量，即對于電流諧波，起不到有效的保護作用。
【發明內容】
[0003]本發明所要解決的技術問題是提供一種基于物聯網的智能集成低壓無功模塊及其控制方法，可實現實時數據采集、無線數據傳輸、并可通過智能手機隨時查看電容工作電流、本體溫度、諧波等相關數據并可及時發現故障電容。
[0004]為解決上述技術問題，本發明所采用的技術方案是:
一種基于物聯網的智能集成低壓無功模塊，其特征在于:包含低壓電力電容器、智能控制器、GPRS/無線網絡、寬帶有線網絡、后臺監控服務器和智能手機，智能控制器與低壓電力電容器連接，智能控制器通過GPRS/無線網絡和寬帶有線網絡與后臺監控服務器連接，智能手機與后臺監控服務器連接，所述低壓電力電容器包含進線開關、電流互感器、投切開關和低壓電力電容器本體，低壓電力電容器本體內設置有溫度傳感器，所述智能控制器包含DSP數字信號處理器、物聯網無線模塊、AC/DC電壓轉換模塊、電壓采樣電路、電流采樣電路、控制輸出接口電路和溫度采樣電路，物聯網無線模塊與DSP數字信號處理器連接用于與后臺監控服務器進行通信，AC/DC電壓轉換模塊兩個輸入端分別與進線開關輸出端的UA、UC端連接，AC/DC電壓轉換模塊兩個輸出端分別與DSP數字信號處理器和物聯網無線模塊連接，AC/DC電壓轉換模塊用于從進線開關下端取交流電壓并轉化為直流電壓輸出給DSP數字信號處理器和物聯網無線模塊進行供電，電壓采樣電路兩個輸入端分別與進線開關輸出端的UA、UC端連接，電壓采樣電路輸出端與DSP數字信號處理器連接用于將電壓信號轉換處理成DSP數字信號處理器可識別的信號，電流采樣電路分別與電流互感器和DSP數字信號處理器連接用于將電流信號轉換處理成DSP數字信號處理器可識別的信號，控制輸出接口電路分別與投切開關和DSP數字信號處理器連接用于控制投切開關的通斷，溫度采樣電路分別與溫度傳感器和DSP數字信號處理器連接用于將溫度傳感器溫度信號轉換處理成DSP數字信號處理器可識別的信號。
[0005]進一步地，所述進線開關輸入端與三相交流電源UA、UB、UC連接，進線開關輸出端的UA、UC端分別與兩個投切開關一端連接，兩個投切開關的另一端和進線開關輸出端的UB端與低壓電力電容器本體連接，電流互感器設置在進線開關與投切開關之間的線路上。
[0006]進一步地，所述智能控制器還包含通信接口，通信接口與DSP數字信號處理器連接，通信接口采用RS485通信或網絡口通信用于與其他設備聯機通信。
[0007]進一步地，所述智能控制器還包含液晶顯示組件，液晶顯示組件與DSP數字信號處理器連接用于運行狀態與參數的顯示。
[0008]進一步地，所述智能控制器還包含按鍵，按鍵與DSP數字信號處理器連接用于人機交互干預工作進程。
[0009]進一步地，所述DSP數字信號處理器通過串口與物聯網無線模塊通信，發送設備的運行狀態信息給物聯無線模塊。
[0010]—種基于物聯網的智能集成低壓無功模塊控制方法，其特征在于:
智能手機通過網絡連接到后臺監控服務器，讀取智能集成低壓無功模塊的運行狀態信息，當狀態異常時，DSP數字信號處理器主動上報異常信息給物聯無線模塊，物聯無線模塊通過無線網絡、有線寬帶網絡中轉給后臺監控服務器，對于運行異常或故障信息，后臺監控服務器主動把相關信息發給智能手機接收，同時配電管理人員通過智能手機的APP應用程序訪問后臺監控服務器，及時獲知電容當前運行情況；
電壓采樣電路、電流采樣電路和溫度采樣電路分別采集低壓電力電容器的電壓信號、電流信號和溫度信號，將這些信號轉換處理成DSP數字信號處理器可識別的信號傳輸給DSP數字信號處理器，DSP數字信號處理器對這些信號進行諧波計算和分析，分別計算出電網電壓諧波、電容的諧波電流、電容本體溫度數據；
DSP數字信號處理器通過電壓采樣電路實現對低壓電力電容器運行電壓及電壓諧波的監測，當低壓電力電容器運行電壓或諧波超過設定保護值時，數字信號處理器通過控制輸出接口電路控制投切開關跳開，以保護電容器；
DSP數字信號處理器通過電流采樣電路實現對低壓電力電容器運行電流及諧波的監測，當低壓電力電容器運行電流或電流諧波超過設定保護值時，數字信號處理器通過控制輸出接口電路控制投切開關跳開，以保護電容器；
DSP數字信號處理器通過溫度采樣電路以及電容本體內置溫度傳感器實現對低壓電力電容器的溫度監測，當低壓電力電容器內部溫度超過設定保護值時，數字信號處理器通過控制輸出接口電路控制投切開關跳開，以保護電容器。
[0011]進一步地，DSP數字信號處理器通過控制輸出接口電路對投切開關進行控制，實現對低壓電力電容器本體的投退。
[0012]本發明與現有技術相比，具有以下優點和效果:基于物聯網的智能集成低壓無功模塊，可實時采集數據、無線數據傳輸、具有諧波保護功能并可通過智能手機實時查看其運行狀態以及電容工作電流、電容本體溫度、諧波等相關數據。配電管理人員可通過智能手機隨時了解電容運行情況，無需每天定期到配電室查看電容，大大減輕了配電管理人員的維護工作量。對于出現故障的電容，配電人員可通過智能手機及時發現，以避免因無功補償不足導致損耗增大以及電容損壞后沒有及時維修會造成功率因數降低而導致罰款。智能集成低壓無功模塊由于內置物聯無線模塊，在后臺服務器可通過網絡實現對智能集成低壓無功模塊的程序的更新、功能升級，以減少現場調試人員的工作量。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明的基于物聯網的智能集成低壓無功模塊的示意圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖并通過實施例對本發明作進一步的詳細說明，以下實施例是對本發明的解釋而本發明并不局限于以下實施例。
[0015]—種基于物聯網的智能集成低壓無功模塊，包含低壓電力電容器、智能控制器0、GPRS/無線網絡16、寬帶有線網絡17、后臺監控服務器18和智能手機19，智能控制器O與低壓電力電容器連接，智能控制器O通過GPRS/無線網絡16和寬帶有線網絡17與后臺監控服務器18連接，智能手機19與后臺監控服務器18連接。低壓電力電容器包含進線開關11、電流互感器12、投切開關13和低壓電力電容器本體14，低壓電力電容器本體14內設置有溫度傳感器15。智能控制器O包含DSP數字信號處理器1、物聯網無線模塊2、AC/DC電壓轉換模塊6、電壓采樣電路7、電流采樣電路8、控制輸出接口電路9和溫度采樣電路1，物聯網無線模塊2與DSP數字信號處理器I連接用于與后臺監控服務器進行通信，AC/DC電壓轉換模塊6兩個輸入端分別與進線開關11輸出端的UA、UC端連接，AC/DC電壓轉換模塊6兩個輸出端分別與DSP數字信號處理器I和物聯網無線模塊2連接，AC/DC電壓轉換模塊6用于從進線開關11下端取交流電壓并轉化為直流電壓輸出給DSP數字信號處理器I和物聯網無線模塊2進行供電，電壓采樣電路7兩個輸入端分別與進線開關11輸出端的UA、UC端連接，電壓采樣電路7輸出端與DSP數字信號處理器I連接用于將電壓信號轉換處理成DSP數字信號處理器I可識別的信號，電流采樣電路8分別與電流互感器12和DSP數字信號處理器I連接用于將電流信號轉換處理成DSP數字信號處理器I可識別的信號，控制輸出接口電路9分別與投切開關13和DSP數字信號處理器I連接用于控制投切開關13的通斷，溫度采樣電路10分別與溫度傳感器15和DSP數字信號處理器I連接用于將溫度傳感器15溫度信號轉換處理成DSP數字信號處理器I可識別的信號。
[0016]進線開關11輸入端與三相交流電源UA、UB、UC連接，進線開關11輸出端的UA、UC端分別與兩個投切開關13—端連接，兩個投切開關13的另一端和進線開關11輸出端的UB端與低壓電力電容器本體14連接，電流互感器12設置在進線開關11與投切開關13之間的線路上。
[0017]智能控制器O還包含通信接口3，通信接口 3與DSP數字信號處理器I連接，通信接口采用RS485通信或網絡口通信用于與其他設備聯機通信。智能控制器O還包含液晶顯示組件4，液晶顯示組件4與DSP數字信號處理器I連接用于運行狀態與參數的顯示。智能控制器O還包含按鍵5，按鍵5與DSP數字信號處理器I連接用于人機交互干預工作進程。DSP數字信號處理器I通過串口與物聯網無線模塊2通信，發送設備的運行狀態信息給物聯無線模塊2。
[0018]—種基于物聯網的智能集成低壓無功模塊控制方法，包含:
智能手機通過網絡連接到后臺監控服務器，讀取智能集成低壓無功模塊的運行狀態信息，當狀態異常時，DSP數字信號處理器主動上報異常信息給物聯無線模塊，物聯無線模塊通過無線網絡、有線寬帶網絡中轉給后臺監控服務器，對于運行異常或故障信息，后臺監控服務器主動把相關信息發給智能手機接收，同時配電管理人員通過智能手機的APP應用程序訪問后臺監控服務器，及時獲知電容當前運行情況；
電壓采樣電路、電流采樣電路和溫度采樣電路分別采集低壓電力電容器的電壓信號、電流信號和溫度信號，將這些信號轉換處理成DSP數字信號處理器可識別的信號傳輸給DSP數字信號處理器，DSP數字信號處理器對這些信號進行諧波計算和分析，分別計算出電網電壓諧波、電容的諧波電流、電容本體溫度數據；
DSP數字信號處理器通過電壓采樣電路實現對低壓電力電容器運行電壓及電壓諧波的監測，當低壓電力電容器運行電壓或諧波超過設定保護值時，數字信號處理器通過控制輸出接口電路控制投切開關跳開，以保護電容器；
DSP數字信號處理器通過電流采樣電路實現對低壓電力電容器運行電流及諧波的監測，當低壓電力電容器運行電流或電流諧波超過設定保護值時，數字信號處理器通過控制輸出接口電路控制投切開關跳開，以保護電容器；
DSP數字信號處理器通過溫度采樣電路以及電容本體內置溫度傳感器實現對低壓電力電容器的溫度監測，當低壓電力電容器內部溫度超過設定保護值時，數字信號處理器通過控制輸出接口電路控制投切開關跳開，以保護電容器。
[0019]DSP數字信號處理器通過控制輸出接口電路對投切開關進行控制，實現對低壓電力電容器本體的投退。
[0020]DSP數字信號處理器I將運行工況通過液晶顯示組件4顯示，人工觀察液晶顯示組件4和操作按鍵5 了解運行工況和干預工作進程，同時通過通信接口 3與外部其他設備進行信息交換，并可構成系統協調一致地工作。
[0021]智能手機19通過網絡連接到后臺監控服務器18，讀取智能集成低壓無功模塊的運行狀態信息。如電容本體出現故障或衰減，DSP數字信號處理器I主動上報異常信息給物聯無線模塊2，物聯無線模塊2通過無線網絡16、有線寬帶網絡17中轉給后臺監控服務器。對于電容的運行異常或故障信息，后臺監控服務器會主動把相關信息發給智能手機接收。同時配電管理人員也可通過智能手機19的APP應用程序隨時訪問后臺監控服務器，及時獲知電容當前運行情況。
[0022]本說明書中所描述的以上內容僅僅是對本發明所作的舉例說明。本發明所屬技術領域的技術人員可以對所描述的具體實施例做各種修改或補充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發明說明書的內容或者超越本權利要求書所定義的范圍，均應屬于本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于物聯網的智能集成低壓無功模塊，其特征在于:包含低壓電力電容器、智能控制器、GPRS/無線網絡、寬帶有線網絡、后臺監控服務器和智能手機，智能控制器與低壓電力電容器連接，智能控制器通過GPRS/無線網絡和寬帶有線網絡與后臺監控服務器連接，智能手機與后臺監控服務器連接，所述低壓電力電容器包含進線開關、電流互感器、投切開關和低壓電力電容器本體，低壓電力電容器本體內設置有溫度傳感器，所述智能控制器包含DSP數字信號處理器、物聯網無線模塊、AC/DC電壓轉換模塊、電壓采樣電路、電流采樣電路、控制輸出接口電路和溫度采樣電路，物聯網無線模塊與DSP數字信號處理器連接用于與后臺監控服務器進行通信，AC/DC電壓轉換模塊兩個輸入端分別與進線開關輸出端的UA、UC端連接，AC/DC電壓轉換模塊兩個輸出端分別與DSP數字信號處理器和物聯網無線模塊連接，AC/DC電壓轉換模塊用于從進線開關下端取交流電壓并轉化為直流電壓輸出給DSP數字信號處理器和物聯網無線模塊進行供電，電壓采樣電路兩個輸入端分別與進線開關輸出端的UA、UC端連接，電壓采樣電路輸出端與DSP數字信號處理器連接用于將電壓信號轉換處理成DSP數字信號處理器可識別的信號，電流采樣電路分別與電流互感器和DSP數字信號處理器連接用于將電流信號轉換處理成DSP數字信號處理器可識別的信號，控制輸出接口電路分別與投切開關和DSP數字信號處理器連接用于控制投切開關的通斷，溫度采樣電路分別與溫度傳感器和DSP數字信號處理器連接用于將溫度傳感器溫度信號轉換處理成DSP數字信號處理器可識別的信號。2.按照權利要求1所述的基于物聯網的智能集成低壓無功模塊，其特征在于:所述進線開關輸入端與三相交流電源UA、UB、UC連接，進線開關輸出端的UA、UC端分別與兩個投切開關一端連接，兩個投切開關的另一端和進線開關輸出端的UB端與低壓電力電容器本體連接，電流互感器設置在進線開關與投切開關之間的線路上。3.按照權利要求1所述的基于物聯網的智能集成低壓無功模塊，其特征在于:所述智能控制器還包含通信接口，通信接口與DSP數字信號處理器連接，通信接口采用RS485通信或網絡口通信用于與其他設備聯機通信。4.按照權利要求1所述的基于物聯網的智能集成低壓無功模塊，其特征在于:所述智能控制器還包含液晶顯示組件，液晶顯示組件與DSP數字信號處理器連接用于運行狀態與參數的顯示。5.按照權利要求1所述的基于物聯網的智能集成低壓無功模塊，其特征在于:所述智能控制器還包含按鍵，按鍵與DSP數字信號處理器連接用于人機交互干預工作進程。6.按照權利要求1所述的基于物聯網的智能集成低壓無功模塊，其特征在于:所述DSP數字信號處理器通過串口與物聯網無線模塊通信，發送設備的運行狀態信息給物聯無線模塊。7.一種基于物聯網的智能集成低壓無功模塊控制方法，其特征在于: 智能手機通過網絡連接到后臺監控服務器，讀取智能集成低壓無功模塊的運行狀態信息，當狀態異常時，DSP數字信號處理器主動上報異常信息給物聯無線模塊，物聯無線模塊通過無線網絡、有線寬帶網絡中轉給后臺監控服務器，對于運行異常或故障信息，后臺監控服務器主動把相關信息發給智能手機接收，同時配電管理人員通過智能手機的APP應用程序訪問后臺監控服務器，及時獲知電容當前運行情況； 電壓采樣電路、電流采樣電路和溫度采樣電路分別采集低壓電力電容器的電壓信號、電流信號和溫度信號，將這些信號轉換處理成DSP數字信號處理器可識別的信號傳輸給DSP數字信號處理器，DSP數字信號處理器對這些信號進行諧波計算和分析，分別計算出電網電壓諧波、電容的諧波電流、電容本體溫度數據； DSP數字信號處理器通過電壓采樣電路實現對低壓電力電容器運行電壓及電壓諧波的監測，當低壓電力電容器運行電壓或諧波超過設定保護值時，數字信號處理器通過控制輸出接口電路控制投切開關跳開，以保護電容器； DSP數字信號處理器通過電流采樣電路實現對低壓電力電容器運行電流及諧波的監測，當低壓電力電容器運行電流或電流諧波超過設定保護值時，數字信號處理器通過控制輸出接口電路控制投切開關跳開，以保護電容器； DSP數字信號處理器通過溫度采樣電路以及電容本體內置溫度傳感器實現對低壓電力電容器的溫度監測，當低壓電力電容器內部溫度超過設定保護值時，數字信號處理器通過控制輸出接口電路控制投切開關跳開，以保護電容器。8.按照權利要求7所述的基于物聯網的智能集成低壓無功模塊控制方法，其特征在于:DSP數字信號處理器通過控制輸出接口電路對投切開關進行控制，實現對低壓電力電容器本體的投退。
【文檔編號】H02J3/18GK106058878SQ201610400327
【公開日】2016年10月26日
【申請日】2016年6月8日
【發明人】王新明, 夏武, 夏文, 王宗臣, 錢培泉, 王春生, 馮國偉, 楊建
【申請人】江蘇現代電力科技股份有限公司