CN203312817U - 一种低压无功补偿装置 - Google Patents
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Abstract
一种低压无功补偿装置，该装置包括核心控制单元单片机控制器和与其连接的无功补偿电路、功率因数检测电路、母联开关检测电路以及人机接口，所述的单片机控制器由单片机芯片及其外围电路组成；所述的无功补偿电路包括多个无功补偿电容器组成的无功补偿电容组和多个投切开关组成的投切开关组；所述的功率因数检测电路由一组电压互感器、多组电流互感器、多个滤波电路及A/D转换器组成；所述的母联开关检测电路包括与电力系统中母联开关数量相应的开关量检测器；所述的人机接口包括分别与单片机芯片的I/O口连接的一按键电路和一显示模块。该无功补偿装置结构简单，可实现对多种低压电力系统的无功补偿。
Description
技术领域
本实用新型设计发电或配电技术领域，具体涉及一种无功功率补偿装置。
背景技术
随着工业的飞速发展，人们对电能质量的要求越来越高。为了提高电力系统的功率因数，减少线路损耗，越来越多的功率因数补偿装置被应用到电力系统中。然而，目前的低压电力系统中所采用的低压无功补偿装置大多是针对一条进线设计的，这类无功补偿装置仅能够检测该条母线进线处的功率因数然后接入相应的补偿电容实现单一进线的无功补偿。显然，该类无功补偿装置无法检测多条进线的功率因数，灵活性较差，并不能适应目前大多数单母分段和多母线的电力系统。
发明内容
鉴于现有技术之不足，本实用新型提供了一种低压无功补偿装置，该装置可针对多种电力系统准确地进行无功功率补偿。
本实用新型解决上述问题的技术方案如下：
一种低压无功补偿装置，该装置包括核心控制单元单片机控制器和与其连接的无功补偿电路、功率因数检测电路、母联开关检测电路以及人机接口，其特征在于，
所述的单片机控制器由单片机芯片及其外围电路组成；
所述的无功补偿电路包括多个无功补偿电容器组成的无功补偿电容组和多个投切开关组成的投切开关组，其中，各投切开关上均串有一熔断器，各投切开关的控制端分别与单片机芯片的一I/O口连接，每个无功补偿电容器分别与一投切开关串联后跨接于低压主母线和地线之间；
所述的功率因数检测电路由一组电压互感器、多组电流互感器、多个滤波电路及A/D转换器组成，其中，电压互感器跨接于低压主母线与地线之间，各组电流互感器分别套接于各低压母线的进线端，电压互感器和各电流互感器分别经各自的滤波电路连接至相应的A/D转换器的模拟信号输入端，各A/D转换器的数字信号输出端分别与单片机芯片的I/O口连接；
所述的母联开关检测电路包括与电力系统中母联开关数量相应的开关量检测器，各开关量检测器的输出端分别与单片机芯片的一I/O口连接；
所述的人机接口包括分别与单片机芯片的I/O口连接的一按键电路和一显示模块。
为保证电力系统及补偿装置的可靠性和使用安全，所述的开关量检测器的输出端及各投切开关的控制端可分别经过一光电耦合器连接至单片机芯片的I/O口。
本实用新型所提供的低压无功补偿装置的有益效果在于:
该无功补偿装置可通过人工按键设定或单片机程序设定方式，由单片机芯片检测低压主母线的电压值、各低压母线的进线电流值和母联开关的开闭，根据检测到的闭合的母联开关的数量及各低压母线的进线电流适时计算当前电力系统中的功率因数，自动将相应的无功补偿电容器接入电力系统中。该装置结构简单，可实现对单母线、单母分段及多母线等多种低压电力系统的无功补偿。
附图说明
图1为本实用新型所述的一种低压无功补偿装置的一个具体实施例的结构框图，图2为图1中所述功率因数检测电路的电路结构框图，图3～图5为本实用新型的所述的一种低压无功补偿装置的电路原理图。
具体实施方式
本例是本实用新型所提供的应用于单母分段的电力系统的一种低压无功补偿装置，如图1所示，该装置包括核心控制单元单片机控制器和与其连接的无功补偿电路、功率因数检测电路、母联开关检测电路以及人机接口，其中，
如图2和图4所示，所述的功率因数检测电路由跨接于低压主母线的第一母线与地线之间的一个电压互感器T1、2个分别套接于第一母线和第二母线的进线端的电流互感器TA1和TA2、多个滤波电路及内置于单片机U1内的对应A/D转换器组成，其中，电压互感器T1和各电流互感器TA1、TA2分别经各自的滤波电路连接至单片机U1具有A/D转换器功能的I/O口P0.0～P0.2,由单片机程序控制完成第一母线和第二母线的进线端的电流检测、第一母线上的电压检测；
如图3所示，所述的单片机控制器由美国Silicon Labs公司生产的型号为C8051F580的51系列单片机芯片U1及其外围电路组成，其中，该单片机内置128k的片上FLASH和高达200Ksps采样速率的12位A/D转换器；
如图5所示，所述的无功补偿电路包括4个无功补偿电容器C1～C4组成的无功补偿电容组和4个投切开关组成的投切开关组K1，其中，各投切开关上均串有一熔断器F1～F4，各投切开关的控制端分别通过图3所示的一由台湾EVERLIGHT公司生产的型号为TIL113的光电耦合器P1～P4及其外围电路组成的光电耦合电路与单片机芯片的I/O口P3.4～P3.7连接，每个无功补偿电容器C1～C4分别与一投切开关串联后跨接于作为低压主母线的第一母线和和地线之间；
参见图1和图5，由于本系统属于单母分段的电力系统，因此本例中所述的母联开关检测电路为一个检测第一母线和第二母线电力连接的母联开关S2的开关量检测器，该开关量检测器的输出端经由台湾EVERLIGHT公司生产的型号为TIL113的光电耦合器P5及其外围电路组成的光电耦合电路与单片机芯片的I/O口P3.3连接；
参见图3，所述的人机接口包括一按键电路和一显示模块，其中，所述的按键电路由日本omron公司生产的型号为B3F-5050按键开关S3及外围电阻R6串联组成，该按键电路跨接于单片机U1的I/O口P0.4与数字电源地之间；所述的显示模块由型号为YM12864的液晶显示屏模块U2及其外围电路组成，该液晶显示模块的数字通信接口D1～D8、控制接口RS、R/W、/CS分别与单片机U1的I/O口P2.0～P2.7、P1.5～P1.7连接。
该应用于单母分段电力系统的无功补偿装置可通过按键S3人工设定或单片机程序设定方式，由单片机芯片U1检测作为低压主母线第一母线的电压值和波形、各低压母线的进线电流值和波形和母联开关S2的开闭，根据母联开关S2是否闭合及各低压母线的进线电流参数适时计算当前电力系统中的功率因数，自动将相应的无功补偿电容器接入电力系统中。该装置结构简单，避免了一条母线停止供电、另一条母线供电且母联开关合的并网运行情况下，补偿装置不能有效补偿母线无功的问题，同时也解决了母联开关合上后，两条母线上的原有的补偿装置产生补偿冲突，或仅有单条母线装有无功补偿装置会失去补偿的问题，还确保了设备的安全运行和人身的安全。
Claims (2)
1.一种低压无功补偿装置，该装置包括核心控制单元单片机控制器和与其连接的无功补偿电路、功率因数检测电路、母联开关检测电路以及人机接口，其特征在于，
所述的单片机控制器由单片机芯片及其外围电路组成；
所述的无功补偿电路包括多个无功补偿电容器组成的无功补偿电容组和多个投切开关组成的投切开关组，其中，各投切开关上均串有一熔断器，各投切开关的控制端分别与单片机芯片的一I/O口连接，每个无功补偿电容器分别与一投切开关串联后跨接于低压主母线和地线之间；
所述的功率因数检测电路由一组电压互感器、多组电流互感器、多个滤波电路及A/D转换器组成，其中，电压互感器跨接于低压主母线与地线之间，各组电流互感器分别套接于各低压母线的进线端，电压互感器和各电流互感器分别经各自的滤波电路连接至相应的A/D转换器的模拟信号输入端，各A/D转换器的数字信号输出端分别与单片机芯片的I/O口连接；
所述的母联开关检测电路包括与电力系统中母联开关数量相应的开关量检测器，各开关量检测器的输出端分别与单片机芯片的一I/O口连接；
所述的人机接口包括分别与单片机芯片的I/O口连接的一按键电路和一显示模块。
2.如权利要求1所述的一种低压无功补偿装置，其特征在于，所述的开关量检测器的输出端及各投切开关的控制端分别经过一光电耦合器连接至单片机芯片的I/O口。
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