專利名稱：帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調(diào)節(jié)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及ー種單相電壓調(diào)節(jié)裝置，尤其涉及一種帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調(diào)節(jié)裝置。
背景技術(shù)：
對于電カ企業(yè)，農(nóng)村供電分支線多、線路長，尤其是部分偏遠(yuǎn)地區(qū)，存在一定數(shù)量供電半徑超過國家規(guī)定的遠(yuǎn)距離支線線路，特別是單相支線線路的大量存在。2008年金融危機的產(chǎn)生，國家出臺家用電器三下鄉(xiāng)政策，農(nóng)村大量使用家用電器。同時隨著城鄉(xiāng)經(jīng)濟的高速發(fā)展，農(nóng)村小作坊、小商店、小飯店、魚塘、養(yǎng)殖場等急劇增加，間歇性用電情況十分普遍，造成原先線路供電不堪重負(fù)，支線末端電壓下降，直接影響了農(nóng)村家用電器的使用、照明和經(jīng)濟生活。到目前為止未能找到徹底解決支線単相線路低電壓問題。 發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的在于，針對上述支線單相線路電壓問題，提供一種將帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調(diào)節(jié)裝置；可應(yīng)用于電カ降損節(jié)能和提高電能質(zhì)量的應(yīng)用。實現(xiàn)了自動跟蹤輸入電壓的變化，從而控制無功功率的補償以實現(xiàn)各支線電壓的合理化調(diào)節(jié)。本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的，所述的帶有核心控制器、智能電容器的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，包括核心控制器、斷路器、智能電容器、火線和零線，其結(jié)構(gòu)特點為火線、零線兩根電線從進(jìn)線ロ拉進(jìn)經(jīng)斷路器連接到核心控制器和智能電容器上，所述的核心控制器的兩個功能控制引腳連接到智能電容器上；所述的核心控制器包括主控MCU和単相交流電壓參數(shù)采集模塊，火線、零線分別與単相交流電壓參數(shù)采集模塊連接，在主控MCU的功能引腳上分別連接有単相交流電壓參數(shù)采集模塊、數(shù)據(jù)查詢存儲模塊、人機界面以及無線通訊模塊；智能電容器包括復(fù)合開關(guān)和多組不同容量的電容器組。本實用新型的目的還可以通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，所述的帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，其特點為還包括単相電壓提升裝置的殼體，所述的核心控制器、斷路器、進(jìn)線ロ、智能電容器集成在電壓調(diào)節(jié)箱的殼體內(nèi)實現(xiàn)無縫連接。所述的帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，其特點為所述的單相交流參數(shù)采集模塊包括電能計量芯片和信號處理電路，信號處理電路將輸入的該支線単相線路電壓調(diào)理成電能計量芯片內(nèi)能做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算的信號；通過信號處理電路將輸入的該支線単相線路電壓調(diào)理成信號后送入電能計量芯片內(nèi)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算，再將結(jié)果定時傳送給主控MCU，同時主控MCU輸出投切控制信號控制智能電容器中的復(fù)合開關(guān)；所述數(shù)據(jù)查詢存儲模塊用于對各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；所述人機界面模塊是作為使用者進(jìn)行設(shè)置參數(shù)、手動控制、及查詢的各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)的人機界面；所述的無線通訊模塊包含GPRS通訊和433無線通訊,通過GPRS通訊和主站系統(tǒng)進(jìn)行交互；通過433無線通訊和無線手持機對接交互。所述的帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，其特點為所述無線手持機與電腦串ロ連接，將歷史數(shù)據(jù)上傳到主站系統(tǒng)里進(jìn)行決策分析。本實用新型的優(yōu)點本實用新型以電壓為判據(jù)，自動跟蹤輸入電壓變化，從而通過分步補償方式，根據(jù)電カ系統(tǒng)中無功功率平衡對電壓的影響原理來控制電容器投切動作?？刂剖沟迷驹撝Ь€單相線路不合格的電壓獲得調(diào)節(jié)改善。本實用新型集成采用無線手持機與単相電壓提升裝置構(gòu)成一體化系統(tǒng)，方便使用者進(jìn)行設(shè)置參數(shù)、手動控制、及獲取單相電壓提升裝置的各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)。本實用新型在功能及操作性能上做出了創(chuàng)新，以電壓為參考控制無功調(diào)整來改善支線單相線路電壓質(zhì)量；采用了支線線路単相電壓分步補償?shù)恼{(diào)節(jié)功能；采用無線手持機人機接ロ，極大方便系統(tǒng)的操作維護(hù)。整個系統(tǒng)結(jié)構(gòu)新穎合理，性能可靠，解決了支線單相線路電壓調(diào)節(jié)的難題。

圖I是本實用新型實施例的単相電壓提升裝置接線示意圖。圖2是本實用新型實施例的總體示意圖。圖3為實用新型實施例的核心控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型進(jìn)行詳細(xì)說明如圖I所示，本實用新型所述的單相電壓提升裝置接線示意圖，本實用新型的創(chuàng)新依據(jù)的原理是其核心控制器采集的是支線単相線路交流電壓及參數(shù)，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)核心控制器分析計算，同時核心控制器根據(jù)分析計算結(jié)果輸出控制信號對智能電容器發(fā)出控制指令投切相應(yīng)容量的電容器組。其中分布補償方式根據(jù)電カ系統(tǒng)中無功功率平衡對電壓的影響原理來控制智能電容器投切動作，改善支線單相線路電壓。當(dāng)所采集的電壓低于供電合格電壓時，此時控制智能電容器投入；當(dāng)所采集的電壓處于供電合格電壓范圍時，此時控制智能電容器保持當(dāng)前投切狀態(tài)；當(dāng)所采集的電壓高于供電合格電壓時，此時控制智能電容器切除。如圖2所示，本實用新型所述實施例的總體示意圖。圖中核心控制器1，智能電容器2、斷路器3，無線手持機4，進(jìn)線ロ 5。核心控制器I包括主控MCU和単相交流參數(shù)采集模塊，核心控制器I是以電壓為判斷依據(jù)。當(dāng)核心控制器I控制智能電容器2投切時，使得原本該支線単相線路不合格的電壓獲得調(diào)節(jié)改善。其中斷路器3為空開保護(hù)作用，當(dāng)電流超出安全值會引起自動斷開保護(hù)。其中進(jìn)線ロ 5作為外接電源線用。無線手持機4方便使用者進(jìn)行設(shè)置參數(shù)、手動控制、及獲取單相電壓提升裝置的各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)。這樣，解決了使用者不易直接靠近裝置操作的不便，同時提高了現(xiàn)場操作人員的安全因素。操作人員通過手持機，在裝置50米附近范圍內(nèi)，可以現(xiàn)場抄讀觀察各實時數(shù)據(jù)，也可以很方便的現(xiàn)場設(shè)置參數(shù)或控制單相電壓提升裝置運行狀態(tài)。結(jié)合圖I、圖2所示的結(jié)構(gòu)，本實用新型實施例的總體示意圖是這樣連接的從進(jìn)線ロ 5拉進(jìn)火線、零線兩根導(dǎo)線到斷路器3。斷路器3連接到核心控制器I和智能電容器2上，作為電氣的主路。智能電容器3包括內(nèi)分布幾組不同容量的電容器及復(fù)合開關(guān)，圖I實施例是包括三組不同容量的電容器，分別為第一組電容器Cl、第二組電容器C2、第三組電容器C3，其用于分步補償改善単相電壓值的電容器，其中分步補償方式根據(jù)電カ系統(tǒng)中無功功率平衡對電壓的影響原理來控制電容器投切動作，改善支線單相線路電壓，其兩端分別接核心控制器的火線、零線。同時核心控制器I有兩根控制信號線分別連接到智能控制器2投切電容器組以便控制不同容量的電容器投入。圖I中的智能電容器有進(jìn)線ロ SI、S2、S3，出線ロ 01、02、03。如圖3所示，本實用新型實施例的核心控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖。具體各部件模塊及功能如下I)主控MCU :采用現(xiàn)有市售產(chǎn)品，完成傳輸與控制、對采集的單相交流電壓、電流參數(shù)進(jìn)行分析與計算，對復(fù)合開關(guān)發(fā)出控制指令操作，這些指令操作程序為一般技術(shù)人員能實現(xiàn)的。2)単相交流參數(shù)采集模塊它包括電能計量芯片和信號處理電路，電能計量芯片作為電壓計量使用，信號處理電路的作用是將輸入的支線單相線路電壓調(diào)理成電能計量芯片內(nèi)能做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算的信號，此部分采用了專業(yè)的電能計量芯片，通過信號處理電路將輸入的單相電壓調(diào)理成信號后送入電能計量芯片內(nèi)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算，再將結(jié)果定時傳送給主控MCU。電能計量芯片和信號處理電路為現(xiàn)有技木。3)數(shù)據(jù)查詢存儲模塊此模塊對各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲及查詢，可以采用各類存儲介質(zhì)，為現(xiàn)有技木。4)人機界面模塊此模塊是使用者進(jìn)行設(shè)置參數(shù)、手動控制、及查詢單相電壓提升裝置的各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)，可以采用觸摸屏。5)無線通訊模塊此模塊包含GPRS通訊和433無線通訊。通過GPRS通訊和主站進(jìn)行交互。通過433無線通訊和無線手持機對接交互。從而實現(xiàn)遠(yuǎn)程或本地遙控、遙調(diào)、遙測等功能。6)工作電源交流220V作為電源輸入，經(jīng)過電源模塊轉(zhuǎn)換成多路直流電壓供各電路模塊使用。其中主控MCU、數(shù)據(jù)存儲器、無線通訊模塊、人機界面工作電壓3. 3V，単相交流電壓參數(shù)采集模塊工作電壓5V，投切開關(guān)控制模塊工作電壓12V。如圖3所示，核心控制器I包括主控MCU、単相交流電壓參數(shù)采集模塊，火線、零線接入?yún)g相交流參數(shù)采集模塊后，通過其信號處理電路調(diào)理后送入電能計量芯片。主控MCU通過SPI通信總線控制電能計量芯片(単相交流參數(shù)采集芯片)對該信號做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算，精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算程序為一般技術(shù)人員能實現(xiàn)的，以便獲得支線單相線路電壓信息。再通過SPI通信總線將該支線単相線路電壓、電流信息傳送給主控MCU中，與供電合格電壓對比后得出的偏低或偏高等結(jié)果；主控MCU再經(jīng)過分步補償調(diào)整算法，分步補償調(diào)整算法為一般技術(shù)人員能實現(xiàn)的技術(shù)，計算出合適的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號，具體控制情況詳見下段的具體應(yīng)用敘述；主控MCU計算出的合適的電容配置策略由I/O ロ發(fā)出邏輯控制信號，經(jīng)由智能電容器2中的復(fù)合開關(guān)轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動能力的實際投切動作，以便控制不同容量的電容器。從而控制無功功率的補償以實現(xiàn)電壓的合理化調(diào)節(jié)，達(dá)到改善支線單相線路電壓質(zhì)量的目的。數(shù)據(jù)存儲器用來存儲各種實時、歷史運行數(shù)據(jù)，以便供外界(如主站、手持機)或主控MCU查詢使用數(shù)據(jù)。人機界面模塊包括顯示、按鍵等功能，通過I/O控制線連接到主控MCU，實現(xiàn)響應(yīng)用戶各種設(shè)置、控制、查詢按鍵功能，及通過顯示界面顯示操作結(jié)果或各類信息。主控MCU通過GPRS通訊和主站進(jìn)行交互，或通過433無線通訊和無線手持機對接交互，從而提供了無線遠(yuǎn)程設(shè)置、控制、查詢等功能。其中電源對各個模塊進(jìn)行不間斷的供電。本實用新型的工作原理具體應(yīng)用情況本實用新型所述的帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調(diào)節(jié)裝置通過對進(jìn)線ロ進(jìn)來的単相交流電的采集在數(shù)據(jù)查詢存儲器中存儲后，核心控制器以電壓為判斷依據(jù)進(jìn)行分析及計算，再發(fā)出指令控制智能電容器進(jìn)行投切動作，從而得原本該支線單相線路不合格的電壓獲得調(diào)節(jié)改善。把現(xiàn)場設(shè)置的參數(shù)、単相電壓提升裝置運行狀態(tài)、各類歷史數(shù)據(jù)，通過433無線通訊與無線手持機對接交互，或者通過GPRS無線通訊與主站進(jìn)行交互。這樣方便管理。如圖I、圖2、圖3所示，本實用新型采用核心控制器以輸入電壓為參考進(jìn)行改善支線單相線路電壓的方法，包括如下步驟I)核心控制器以輸入電壓為參考，結(jié)合線路歷史運行數(shù)據(jù)，根據(jù)判斷輸入電壓與供電電壓合格率對比來控制智能電容器投切動作；2)當(dāng)所采 集的電壓低于供電合格電壓時，此時核心控制器控制智能電容器增加電容器投入；3)當(dāng)所采集的電壓處于供電合格電壓范圍時，此時核心控制器控制智能電容器保持當(dāng)前電容投切狀態(tài)；4)當(dāng)所采集的電壓高于供電合格電壓時，此時核心控制器控制智能電容器減少電容器投入。所述核心控制器根據(jù)對支線單相線路電壓、電流進(jìn)行采集分析，通過分步補償方式，根據(jù)電カ系統(tǒng)中無功功率平衡對電壓的影響原理來控制電容器投切動作，改善支線單相線路電壓。所述的核心控制器I包括主控MCU、單相交流參數(shù)采集模塊，火線、零線與單相交流參數(shù)采集模塊連接，通過單相交流參數(shù)采集模塊的信號處理電路調(diào)理后送入電能計量芯片；主控MCU通過SPI通信總線控制電能計量芯片對該信號做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算，以便獲得支線單相線路電壓信息。再通過SPI通信總線將該支線單相線路電壓信息傳送給主控MCU中，與供電合格電壓對比后得出的偏低或偏高等結(jié)果；主控MCU經(jīng)過分步補償調(diào)整計算，計算出相應(yīng)容量的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號；主控MCU經(jīng)過分步補償調(diào)整計算，計算出相應(yīng)容量的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號；主控MCU計算出的相應(yīng)容量的電容配置策略由I/O ロ發(fā)出邏輯控制信號，經(jīng)由智能電容器中的復(fù)合開關(guān)轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動能力實際投切動作，以控制相應(yīng)容量的電容器，使得原本該支線単相線路不合格的電壓獲得調(diào)節(jié)改善。本實用新型將核心控制器、斷路器、進(jìn)線ロ、智能電容器集成在単相電壓提升裝置的殼體內(nèi)實現(xiàn)無縫連接；采用無線手持機與単相電壓提升裝置無線連接構(gòu)成一體化系統(tǒng)，方便使用者進(jìn)行設(shè)置參數(shù)、手動控制及獲取單相電壓提升裝置的各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)、現(xiàn)場抄讀觀察各實時數(shù)據(jù)，也可以很方便地通過無線手持機現(xiàn)場設(shè)置參數(shù)或通過無線手持機控制單相電壓提升裝置運行狀態(tài)；通過無線手持機與電腦串ロ連接，將歷史數(shù)據(jù)上傳到主站的系統(tǒng)里進(jìn)行決策分析。
權(quán)利要求1.一種帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，包括核心控制器、斷路器、智能電容器、火線和零線，其特征在于火線、零線兩根電線從進(jìn)線ロ拉進(jìn)經(jīng)斷路器(3)連接到核心控制器(I)和智能電容器(2)上，所述的核心控制器(I)的兩個功能控制引腳連接到智能電容器(2)上；所述的核心控制器包括主控MCU和単相交流電壓參數(shù)采集模塊，火線、零線分別與単相交流電壓參數(shù)采集模塊連接，在主控MCU的功能引腳上分別連接有単相交流電壓參數(shù)采集模塊、數(shù)據(jù)查詢存儲模塊、人機界面以及無線通訊模塊；智能電容器(2)包括復(fù)合開關(guān)和多組不同容量的電容器組。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在干還包括単相電壓提升裝置的殼體，所述的核心控制器、斷路器、進(jìn)線ロ、智能電容器集成在電壓調(diào)節(jié)箱的殼體內(nèi)實現(xiàn)無縫連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在干所述的單相交流參數(shù)采集模塊包括電能計量芯片和信號處理電路，信號處理電路將輸入的該支線単相線路電壓調(diào)理成電能計量芯片內(nèi)能做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算的信號； 通過信號處理電路將輸入的該支線単相線路電壓調(diào)理成信號后送入電能計量芯片內(nèi)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計算，再將結(jié)果定時傳送給主控MCU，同時主控MCU輸出投切控制信號控制智能電容器中的復(fù)合開關(guān)；所述數(shù)據(jù)查詢存儲模塊用于對各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲；所述人機界面模塊是作為使用者進(jìn)行設(shè)置參數(shù)、手動控制、及查詢的各種實時與歷史運行數(shù)據(jù)的人機界面；所述的無線通訊模塊包含GPRS通訊和433無線通訊，通過GPRS通訊和主站系統(tǒng)進(jìn)行交互；通過433無線通訊和無線手持機對接交互。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，其特征在于所述無線手持機與電腦串ロ連接。
專利摘要本實用新型公開一種帶有核心控制器、智能電容的單相電壓調(diào)節(jié)裝置，包括核心控制器、斷路器、智能電容器、火線和零線，其特點為火線、零線兩根電線從進(jìn)線口拉進(jìn)經(jīng)斷路器連接到核心控制器和智能電容器上，所述的核心控制器的兩個功能控制引腳連接到智能電容器上；所述的核心控制器包括主控MCU和單相交流電壓參數(shù)采集模塊，火線、零線分別與單相交流電壓參數(shù)采集模塊連接，在主控MCU的功能引腳上分別連接有單相交流電壓參數(shù)采集模塊、數(shù)據(jù)查詢存儲模塊、人機界面以及無線通訊模塊；智能電容器包括復(fù)合開關(guān)和多組不同容量的電容器組。本實用新型以電壓為參考控制無功調(diào)整來改善支線單相線路電壓質(zhì)量；極大方便系統(tǒng)的操作維護(hù)。
文檔編號H02J3/16GK202455078SQ20112057227
公開日2012年9月26日 申請日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者傅謙, 易智勇, 郭毓斌 申請人:福建陽谷智能技術(shù)有限公司