共補無功補償裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種共補無功補償裝置，其包括MCU以及與MCU連接的計量芯片、485通訊組網模塊、輸入輸出模塊、零點檢測模塊、電源模塊、掉電檢測模塊、開關狀態檢測模塊和預充電投切模塊，計量芯片、零點檢測模塊、掉電檢測模塊、開關狀態檢測模塊和預充電投切模塊還連接到三相電路。本方案采用計量芯片采集三相電路中的電壓和電流，并計算出電信號參數。MCU根據電信號參數以及零點檢測模塊檢測到的數值，在電壓波峰點控制預充電投切模塊投入開關，可以有效延長開關的使用壽命。通過485通訊組網模塊，可以將多個共補無功補償裝置組成一個網絡，實現群控功能和分級投切。本方案適用于三相電路。
【專利說明】
共補無功補償裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及電力輸電系統領域，尤其是涉及一種可以零點投切的共補無功補
【背景技術】
[0002]近年來，隨著我國電力行業的不斷發展，大范圍的高壓輸電網絡逐步形成，同時對電網無功功率的要求也日益嚴格，無功補償是保證電力系統電能質量、降低電網損耗以及保證其安全運行所不可缺少的部分。電網無功功率不平衡將導致系統電壓的巨大波動，嚴重時會導致用電設備的損壞，出現系統電壓崩潰和穩定破壞事故。因此無功功率對電力系統是十分重要的，研究無功功率具有重要的現實意義。
[0003]現有的無功補償方案存在以下缺點:
[0004]1.投切開關不能做到真正零點投切，開關使用壽命短；
[0005]2.沒有按無功量需求的投切機制，易造成投切震蕩，影響電容器和用電設備的安全；
[0006]3.無法組網運行，分級投切。
[0007]中華人民共和國國家知識產權局于2015年02月25日公開了名稱為《一種無功補償裝置》的專利文獻(公開號:CN104377704A)，包括控制器、可控電抗器和電容器，所述控制器與電容器形成電路連接，所述的無功補償裝置還包括第一斷路器、第二斷路器和第三斷路器，所述的第一斷路器與電容器形成電路連接，所述的第一斷路器與第二斷路器和第三斷路器形成電路連接。此方案仍然不能做到在零點投切，會影響投切開關的使用壽命。
【發明內容】
[0008]本實用新型主要是解決現有技術所存在的無法做到零點投切、不能組網運行等的技術問題，提供一種可以做到組網投切、有效延長開關使用壽命、可以組網運行分級投切的共補無功補償裝置。
[0009]本實用新型針對上述技術問題主要是通過下述技術方案得以解決的:一種共補無功補償裝置，包括MCU、計量芯片、485通訊組網模塊、輸入輸出模塊、零點檢測模塊、電源模塊、掉電檢測模塊、開關狀態檢測模塊和預充電投切模塊，所述計量芯片、485通訊組網模塊、輸入輸出模塊、零點檢測模塊、掉電檢測模塊、開關狀態檢測模塊和預充電投切模塊都與MCU連接，所述電源模塊為其余各模塊供電，計量芯片、零點檢測模塊、掉電檢測模塊、開關狀態檢測模塊和預充電投切模塊還連接到三相電路。
[0010]本方案采用計量芯片采集三相電路中的電壓和電流，并計算出電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、無功量的電信號參數。MCU根據電信號參數以及零點檢測模塊檢測到的數值，在電壓波峰點控制預充電投切模塊投入開關，可以有效延長開關的使用壽命。通過485通訊組網模塊，可以將多個共補無功補償裝置組成一個網絡，實現群控功能和分級投切，減小投切震蕩和對用電負載的沖擊。輸入輸出模塊包括按鍵、顯示屏等，實現人機交互。掉電檢測模塊用于檢測電路是否掉電。開關狀態檢測模塊用于檢測投切開關的當前狀態。
[0011]作為優選，所述預充電投切模塊包括二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、熱敏電阻PTCl、熱敏電阻PTC2、磁保持繼電器Kl、電阻R9、電阻Rl 1、繼電器驅動芯片、電容C2、電容C3和電容C4，電容C2為補償電容，所述二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、熱敏電阻PTCl和熱敏電阻PTC2依次串聯之后跨接在電路A相和補償電容的充電端之間或跨接在電路C相和補償電容的充電端之間，補償電容的另一端連接電路B相;磁保持繼電器KI的被控端跨接在電路A相和補償電容的充電端之間或跨接在電路C相和補償電容的充電端之間，線圈端分別連接繼電器驅動芯片的I腳和5腳;繼電器驅動芯片的3腳通過電阻Rll連接MCU，7腳通過電阻R9連接M⑶，8腳連接電源15V，4腳接地；電容C3—端連接繼電器驅動芯片的3腳，另一端接地;電容C4一端連接繼電器驅動芯片的7腳，另一端接地。
[0012]上電后，電壓經過整流后對補償電容進行直流充電，補償電容充電充滿后電壓穩定在交流電電壓的波峰處，然后在通過零點檢測模塊采集電壓波峰，在電壓波峰處投入開關，做到零壓差投入，這樣相比電壓零點處投入開關的方法容錯率更大，因為交流電波形的波峰處斜率大大低于零點處，這樣就大大提高了開關的使用壽命。
[0013]本無功補償裝置采用磁保持繼電器作為投切開關，磁保持繼電器相比晶閘管更節能，更高效。
[0014]作為優選，開關狀態檢測模塊包括電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電容C6、二極管Dl和光耦01，所述電阻Rl的第一端連接補償電容的充電端，第二端通過依次串聯的電阻R2、電阻R3和電阻R4連接光耦OI的I腳;二極管DI的正極連接光耦01的2腳，負極連接光耦01的I腳;光耦01的2腳還連接電路B相；電容C6與二極管DI并聯;光耦OI的4腳連接電源15V，3腳連接電阻R5的第一端，電阻R5的第二端通過電阻R6接地，電阻R5的第二端還連接MCU ο
[0015]開關狀態檢測電路通過判斷電容正向的電壓波形，開關未投入時為直流高電平；開關投入時為一個正弦波;充電電路故障時為低電平，這個電路巧妙的利用了電容充電電路處的波形來判斷開關的狀態，大大提高了效率。
[0016]作為優選，零點檢測模塊包括A相檢測單元和C相檢測單元，A相檢測單元包括電阻1?33、電阻1?30、電阻1?8、電阻1?43、電阻1?7、電阻1?39、二極管013、二極管212和光耦02，所述二極管D13的正極通過依次串聯的電阻R43、電阻R38、電阻R30和電阻R33連接電路A相，二極管D13的負極連接光耦02的I腳，光耦02的2腳連接電路B相；二極管Z12的正極連接光耦02的2腳，負極連接光耦02的I腳;光耦02的3腳連接電阻R39的第一端，4腳連接電源VCC;電阻R39的第二端通過電阻R7接地，電阻R39的第二端還連接MCU; C相檢測單元結構與A相檢測單元相同。
[0017]零點檢測模塊用于檢測電壓波峰。
[0018]本實用新型帶來的有益效果是，采用電容預充電方式，零壓差投入，零電流切除，大大提高開關的使用壽命;本方案采用模塊化設計，體積小，可靠性高，具有過壓，過流，過溫，電容器容量衰減等保護功能，更安全;本方案還具有組網功能，多臺電容器可組成一個網絡，實現群控功能，實現分級投切。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型的一種電路框圖；
[0020]圖2是本實用新型的一種M⑶電路圖；
[0021 ]圖3是本實用新型的一種預充電投切模塊電路圖；
[0022]圖4是本實用新型的一種開關狀態檢測模塊電路圖；
[0023]圖5是本實用新型的一種零點檢測模塊電路圖；
[0024]圖中:1、M⑶，2、計量芯片，3、485通訊組網模塊，4、輸入輸出模塊，5、零點檢測模塊，6、電源模塊，7、掉電檢測模塊，8、開關狀態檢測模塊，9、預充電投切模塊。
【具體實施方式】
[0025]下面通過實施例，并結合附圖，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。
[0026]實施例:本實施例的一種共補無功補償裝置，如圖1所示，包括MCUl、計量芯片2、485通訊組網模塊3、輸入輸出模塊4、零點檢測模塊5、電源模塊6、掉電檢測模塊7、開關狀態檢測模塊8和預充電投切模塊9，所述計量芯片、485通訊組網模塊、輸入輸出模塊、零點檢測模塊、掉電檢測模塊、開關狀態檢測模塊和預充電投切模塊都與MCU連接，所述電源模塊為其余各模塊供電，計量芯片、零點檢測模塊、掉電檢測模塊、開關狀態檢測模塊和預充電投切模塊還連接到三相電路。
[0027]本方案采用計量芯片采集三相電路中的電壓和電流，并計算出電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數、無功量的電信號參數。MCU根據電信號參數以及零點檢測模塊檢測到的數值，在電壓波峰點控制預充電投切模塊投入開關，可以有效延長開關的使用壽命。通過485通訊組網模塊，可以將多個共補無功補償裝置組成一個網絡，實現群控功能和分級投切，減小投切震蕩和對用電負載的沖擊。輸入輸出模塊包括按鍵、顯示屏等，實現人機交互。掉電檢測模塊用于檢測電路是否掉電。開關狀態檢測模塊用于檢測投切開關的當前狀態。
[0028]圖2為本實施例的MCU電路圖。
[0029]如圖3所示，所述預充電投切模塊包括二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、熱敏電阻PTC1、熱敏電阻PTC2、磁保持繼電器K1、電阻R9、電阻R11、繼電器驅動芯片、電容C2、電容C3和電容C4，電容C2為補償電容，所述二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、熱敏電阻PTCl和熱敏電阻PTC2依次串聯之后跨接在電路A相和補償電容的充電端之間或跨接在電路C相和補償電容的充電端之間，補償電容的另一端連接電路B相;磁保持繼電器Kl的被控端跨接在電路A相和補償電容的充電端之間或跨接在電路C相和補償電容的充電端之間，線圈端分別連接繼電器驅動芯片的I腳和5腳;繼電器驅動芯片的3腳通過電阻Rll連接M⑶，7腳通過電阻R9連接M⑶，8腳連接電源15V，4腳接地；電容C3—端連接繼電器驅動芯片的3腳，另一端接地;電容C4一端連接繼電器驅動芯片的7腳，另一端接地。
[0030]上電后，電壓經過整流后對補償電容進行直流充電，補償電容充電充滿后電壓穩定在交流電電壓的波峰處，然后在通過零點檢測模塊采集電壓波峰，在電壓波峰處投入開關，做到零壓差投入，這樣相比電壓零點處投入開關的方法容錯率更大，因為交流電波形的波峰處斜率大大低于零點處，這樣就大大提高了開關的使用壽命。
[0031]本無功補償裝置采用磁保持繼電器作為投切開關，磁保持繼電器相比晶閘管更節能，更高效。
[0032 ] 如圖4所示，開關狀態檢測模塊包括電阻Rl、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電容C6、二極管Dl和光耦01，所述電阻Rl的第一端連接補償電容的充電端，第二端通過依次串聯的電阻R2、電阻R3和電阻R4連接光耦OI的I腳;二極管DI的正極連接光耦01的2腳，負極連接光耦01的I腳;光耦01的2腳還連接電路B相；電容C6與二極管DI并聯;光耦OI的4腳連接電源15V，3腳連接電阻R5的第一端，電阻R5的第二端通過電阻R6接地，電阻R5的第二端還連接MCU ο
[0033]開關狀態檢測電路通過判斷電容正向的電壓波形，開關未投入時為直流高電平；開關投入時為一個正弦波;充電電路故障時為低電平，這個電路巧妙的利用了電容充電電路處的波形來判斷開關的狀態，大大提高了效率。
[0034]如圖5所示，零點檢測模塊包括A相檢測單元和C相檢測單元，A相檢測單元包括電阻R33、電阻R30、電阻R38、電阻R43、電阻R7、電阻R39、二極管D13、二極管Z12和光耦02，所述二極管Dl 3的正極通過依次串聯的電阻R43、電阻R38、電阻R30和電阻R33連接電路A相，二極管D13的負極連接光耦02的I腳，光耦02的2腳連接電路B相;二極管Zl 2的正極連接光耦02的2腳，負極連接光耦02的I腳;光耦02的3腳連接電阻R39的第一端，4腳連接電源VCC ；電阻R39的第二端通過電阻R7接地，電阻R39的第二端還連接MCU; C相檢測單元結構與A相檢測單元相同。
[0035]零點檢測模塊用于檢測電壓波峰。
[0036]本文中所描述的具體實施例僅僅是對本發明創造精神作舉例說明。本實用新型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各樣的修改或補充或采用類似的方式替代，但并不會偏離本實用新型的原理或者超越所附權利要求書所定義的范圍。
[0037]盡管本文較多地使用了MCU、零點檢測、預充電投切等術語，但并不排除使用其它術語的可能性。使用這些術語僅僅是為了更方便地描述和解釋本實用新型的本質;把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發明創造精神相違背的。
【主權項】
1.一種共補無功補償裝置，其特征在于，包括M⑶、計量芯片、485通訊組網模塊、輸入輸出模塊、零點檢測模塊、電源模塊、掉電檢測模塊、開關狀態檢測模塊和預充電投切模塊，所述計量芯片、485通訊組網模塊、輸入輸出模塊、零點檢測模塊、掉電檢測模塊、開關狀態檢測模塊和預充電投切模塊都與MCU連接，所述電源模塊為其余各模塊供電，計量芯片、零點檢測模塊、掉電檢測模塊、開關狀態檢測模塊和預充電投切模塊還連接到三相電路。2.根據權利要求1所述的共補無功補償裝置，其特征在于，所述預充電投切模塊包括二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、熱敏電阻PTCl、熱敏電阻PTC2、磁保持繼電器Kl、電阻R9、電阻R11、繼電器驅動芯片、電容C2、電容C3和電容C4，電容C2為補償電容，所述二極管D2、二極管D3、二極管D4、二極管D5、熱敏電阻PTCl和熱敏電阻PTC2依次串聯之后跨接在電路A相和補償電容的充電端之間或跨接在電路C相和補償電容的充電端之間，補償電容的另一端連接電路B相;磁保持繼電器Kl的被控端跨接在電路A相和補償電容的充電端之間或電路C相和補償電容的充電端之間，線圈端分別連接繼電器驅動芯片的I腳和5腳;繼電器驅動芯片的3腳通過電阻RlI連接M⑶，7腳通過電阻R9連接M⑶，8腳連接電源15V，4腳接地；電容C3—端連接繼電器驅動芯片的3腳，另一端接地；電容C4一端連接繼電器驅動芯片的7腳，另一端接地。3.根據權利要求1或2所述的共補無功補償裝置，其特征在于，開關狀態檢測模塊包括電阻R1、電阻R2、電阻R3、電阻R4、電阻R5、電阻R6、電容C6、二極管Dl和光耦01，所述電阻Rl的第一端連接補償電容的充電端，第二端通過依次串聯的電阻R2、電阻R3和電阻R4連接光耦01的I腳;二極管Dl的正極連接光耦01的2腳，負極連接光耦01的I腳;光耦01的2腳還連接電路B相；電容C6與二極管Dl并聯;光耦01的4腳連接電源15V，3腳連接電阻R5的第一端，電阻R5的第二端通過電阻R6接地，電阻R5的第二端還連接MCU。4.根據權利要求3所述的共補無功補償裝置，其特征在于，零點檢測模塊包括A相檢測單元和C相檢測單元，A相檢測單元包括電阻R33、電阻R30、電阻R38、電阻R43、電阻R7、電阻R39、二極管D13、二極管Z12和光耦02，所述二極管D13的正極通過依次串聯的電阻R43、電阻R38、電阻R30和電阻R33連接電路A相，二極管D13的負極連接光耦02的I腳，光耦02的2腳連接電路B相；二極管Z12的正極連接光耦02的2腳，負極連接光耦02的I腳;光耦02的3腳連接電阻R39的第一端，4腳連接電源VCC;電阻R39的第二端通過電阻R7接地，電阻R39的第二端還連接MCU;C相檢測單元結構與A相檢測單元相同。
【文檔編號】H02J3/18GK205646832SQ201620416244
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月10日
【發明人】金韜, 吳孝兵, 趙國棟
【申請人】杭州休普電子技術有限公司