无功补偿智能监控管理系统技术方案

一种无功补偿智能监控管理系统，包括信号采集模块（１），该信号采集模块（１）的信号输出端连接有信号处理模块（２）的信号输入端，该信号处理模块（２）的信号输出端连接有执行模块（３）的信号输入端，具有以下显著效果：电容的合理投切，使电网达到理想的平衡补偿的效果，电容器的无涌流投入，使补偿装置的自耗电降至最小；能够实时监控、判断系统设备的健康状况，了解无功补偿的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电力系统领域，尤其是一种无功补偿智能监控管理系统。
技术介绍
目前，在城市配电网公用变低压侧，由于用户家用电器感性负载的不断增加，使得 功率因数较低，导致公用变压器低压侧线路损耗大。统计国内城乡无功损耗按电压等级分 0. 4KV级损耗占50%，IOKV级占30 35KV及以上占20%。因此做好IOKV等级电压以下的无 功补偿具有重要意义。近年来，由于计算机技术的发展，无功补偿技术已得到很大的改进，无功补偿装 置的发展已进入一个新的阶段。然而，许多电网仍存在补偿不足，调节手段落后，目前国 内较普遍方式的是在配电变压器400V侧进行三相均衡补偿(即三相共补)，低压无功补偿长 期缺乏监测手段，完全依靠无功补偿控制器的自动投切，而不能实时掌握低压无功功率、功 率因素、三相不平衡以及无功补偿情况等，给低压无功的运行管理工作带来了较大影响。三相均衡补偿采用三相电容器同时投切型补偿装置。这类补偿装置中使用三相电 力电容器，通过检测某一相的电流和另两相线电压来进行计算并控制电容器的投入数量来 达到补偿目的。由于电容器与三相提供的无功电流相等，而且三相同时投切，因此这类补偿 装置只适用于三相电流基本平衡、动力为主的配电区。当负荷的三相电流不平衡时，不能够 使三相均得到良好的补偿，可能造成某一相过补偿，另一相欠补偿。在投切电容时往往以功 率因数为判据，容易出现轻载时的频繁投切，而负荷较重时无功补偿不足。
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题在于提供一种控制电容器投切准确的无功补偿智能监控管理系统。为达到上述目的，本专利技术提供一种无功补偿智能监控管理系统，包括信号采集模 块，该信号采集模块的信号输出端连接有信号处理模块的信号输入端，该信号处理模块的 信号输出端连接有执行模块的信号输入端，其特征在于，所述信号采集模块包括三路电流 互感器、三路电压互感器和六路信号调理电路，所述三路电流互感器与所述六路信号调理 电路的电流输入端连接，所述三路电压互感器与所述六路信号调理电路的电压输入端连 接，所述六路信号调理电路的输出端与所述信号处理模块的输入端连接；所述信号处理模块设置有DSP信号处理器、AVR微控制器，所述DSP信号处理器的输入 端与所述六路信号调理电路的输出端连接，所述DSP信号处理器的输出端与所述AVR微控 制器的输入端连接，所述AVR微控制器通过通用I/O接口与功率驱动接口连接，该功率驱动 接口与所述执行模块连接；所述执行模块包括控制信号光电隔离器，该控制信号光电隔离器的驱动信号输入端4与所述功率驱动接口连接，所述控制信号光电隔离器的输出端连接有CPU的控制信号输入 端，该CPU还设置有过零信号输入端与过零检测电路的输出端连接，该过零检测电路检测 三相电源的零电压和零电流信号；所述CPU连接有至少一组触发电路，该触发电路设置有 光电隔离器，该光电隔离器输入端与所述CPU第一输出端连接，所述光电隔离器的输出端 连接有触发控制电路的输入端，该触发控制电路第一输出端连接有第一晶间管的门极，所 述触发控制电路第二输出端连接有第二晶间管的门极，所述第一晶间管的正极与所述第二 晶闸管的负极连接后都接三相电源中的一相，所述第一晶闸管的负极与所述第二晶闸管的 正极连接后都与电容器的一端连接，该电容器的另一端接地线；所述触发电路还设置有继 电器驱动器，该继电器驱动器的输入端与所述CPU第二输出端连接，所述继电器驱动器的 输出端连接有磁保持继电器，该磁保持继电器的常开开关跨接在所述第一晶间管、第二晶 闸管的两极之间。三路电流互感器、三路电压互感器对电网回路进行数据采样，采样数据经六路信 号调理电路对采样数据进行修正后传输到DSP信号处理器，DSP信号处理器对数据进行A/D 数模转换，并对数模转换后的数字信号进行数据计算和处理，计算出电网三相的频率、有功 功率、无功功率、功率因数等电参数，DSP信号处理器的外设单元电路协助其完成数据总线、 地址总线、控制总线的功能，完成数据采集，数据转换、数据计算分析后，将数据分析运算的 结果传输给AVR微控制器，AVR微控制器结合电网实测参数判断出最优化的补偿方式，输出 相应的控制信号自动匹配补偿最佳的电容容量、分相补偿路数和三相共补路数，AVR微控制 器通过内部通用I/O接口使功率驱动接口输出无功补偿投切的控制信号；执行模块设置的CPU接收控制信号光电隔离器输出的控制信号，当CPU接收到过零检 测电路检测到的三相电源的零电压和零电流信号时，CPU发出触发信号，通过触发电路，触 发可控硅(第一晶间管和第二晶间管)，使第一晶间管和第二晶间管导通，从而使得控制补 偿回路闭合，当第一晶间管和第二晶间管稳定导通运行后，CPU控制继电器驱动器控制磁保 持继电器工作，磁保持继电器常开开关闭合，同时CPU控制撤销对可控硅门极的控制信号， 使第一晶闸管和第二晶闸管在电流过零时自然关断。通过对电网电流、电压参数进行采样，计算出有效电压、电流、功率因数、有功功率 和无功功率等电参数，结合每一组电容的容量分别进行补偿，同时根据电容容量和A、B、C 三相的无功不平衡度选择最合适的组合进行投切，即混合补偿(分相补偿与三相共同补偿 相结合)与分级补偿相结合，实现电容的合理投切，使电网达到理想的平衡补偿的效果，避 免一相过补，一相欠补的情况发生。通过可控硅使电压过零投入和电流过零切除，实现了电容器的无涌流投入，再控 制磁保持继电器连续运行，使补偿装置的自耗电也降至最小。所述信号处理模块还设置有RS485通讯接口和RS232通讯接口 ；所述信号处理模 块还连接有通讯管理模块，所述通讯管理模块包括PC无功补偿监控管理系统，所述AVR微 控制器与所述RS485通讯接口连接，该RS485通讯接口与所述PC无功补偿监控管理系统通 信；所述AVR微控制器还与所述RS232通讯接口连接，该RS232通讯接口连接有GPRS/GSM 模块，该GPRS/GSM模块与所述PC无功补偿监控管理系统通信，所述RS232通讯接口还双向 连接有无线微功率发送模块，该无线微功率发送模块双向连接有无线微功率接收模块，该 无线微功率接收模块与所述PC无功补偿监控管理系统双向连接，所述无线微功率接收模块还双向连接有手持抄表器，该手持抄表器与所述PC无功补偿监控管理系统双向连接。RS485通讯接口实现信号处理模块与PC无功补偿监控管理系统实时通信，通过PC 无功补偿监控管理系统对电数据进行实时监控。信号处理模块通过RS232通讯接口、GPRS/GSM模块，实现将实时数据和历史数据 (整点数据、统计数据、谐波数据、停电数据、实时数据、运行参数等)无线上传到PC无功补偿 监控管理系统，通过PC无功补偿监控管理系统向信号处理模块发送数据进行参数设置。RS232通讯接口配合无线微功率发送模块，通过无线微波方式短距离发送数据，配 套手持抄表器，具备了选择抄收、自动抄收、设置参数等功能。在抄收数据中分别实现了对 整点数据、统计数据、谐波数据、停电数据、实时数据、运行参数的选择性抄收，即抄收某一 天或者某一项数据；自动抄收能完成一段时间所有数据的抄收(由于配电测控仪能保存2 个月的数据，所以手持抄表器也相应可以抄收本月和上月的数据)。手持抄表器通过RS232 通讯接口本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无功补偿智能监控管理系统，包括信号采集模块（１），该信号采集模块（１）的信号输出端连接有信号处理模块（２）的信号输入端，该信号处理模块（２）的信号输出端连接有执行模块（３）的信号输入端，其特征在于，所述信号采集模块（１）包括三路电流互感器（４）、三路电压互感器（５）和六路信号调理电路（６），所述三路电流互感器（４）与所述六路信号调理电路（６）的电流输入端连接，所述三路电压互感器（５）与所述六路信号调理电路（６）的电压输入端连接，所述六路信号调理电路（６）的输出端与所述信号处理模块（２）的输入端连接；所述信号处理模块（２）设置有ＤＳＰ信号处理器（７）、ＡＶＲ微控制器（８），所述ＤＳＰ信号处理器（７）的输入端与所述六路信号调理电路（６）的输出端连接，所述ＤＳＰ信号处理器（７）的输出端与所述ＡＶＲ微控制器（８）的输入端连接，所述ＡＶＲ微控制器（８）通过通用Ｉ／Ｏ接口与功率驱动接口（９）连接，该功率驱动接口（９）与所述执行模块（３）连接；所述执行模块（３）包括控制信号光电隔离器（１０），该控制信号光电隔离器（１０）的驱动信号输入端与所述功率驱动接口（９）连接，所述控制信号光电隔离器（１０）的输出端连接有ＣＰＵ（１１）的控制信号输入端，该ＣＰＵ（１１）还设置有过零信号输入端与过零检测电路（１２）的输出端连接，该过零检测电路（１２）检测三相电源的零电压信号；所述ＣＰＵ（１１）连接有至少一组触发电路，该触发电路设置有光电隔离器（１３），该光电隔离器（１３）输入端与所述ＣＰＵ（１１）第一输出端连接，所述光电隔离器（１３）的输出端连接有触发控制电路（１４）的输入端，该触发控制电路（１４）第一输出端连接有第一晶闸管（Ｔ１）的门极，所述触发控制电路（１４）第二输出端连接有第二晶闸管（Ｔ２）的门极，所述第一晶闸管（Ｔ１）的正极与所述第二晶闸管（Ｔ２）的负极连接后都接三相电源中的一相，所述第一晶闸管（Ｔ１）的负极与所述第二晶闸管（Ｔ２）的正极连接后都与电容器（Ｃ）的一端连接，该电容器（Ｃ）的另一端接地线；所述触发电路还设置有继电器驱动器（１５），该继电器驱动器（１５）的输入端与所述ＣＰＵ（１１）第二输出端连接，所述继电器驱动器（１５）的输出端连接有磁保持继电器（１６），该磁保持继电器（１６）的常开开关跨接在所述第一晶闸管（Ｔ１）、第二晶闸管（Ｔ２）的两极之间。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：刘械，周道娟，肖朝勋，何仕杨，付建中，吕东，王永忠，唐兵，
申请(专利权)人：重庆樱花电气开关有限公司，重庆市电力公司城区供电局，重庆市电力公司沙坪坝供电局，
类型：发明
国别省市：85[中国|重庆]