專利名稱:電腦功率因數(shù)自動補償控制裝置的制作方法
一、所屬技術領域：
:無功功率補償，節(jié)約電能。
二、現(xiàn)有技術功率因數(shù)自動補償裝置用于低壓電網(wǎng)(對我國來說是380伏或220伏交流電網(wǎng))中，自動檢測電網(wǎng)的功率因數(shù)并自動控制補償電容器的投入和切出，使電網(wǎng)功率因數(shù)保持在一定的鎮(zhèn)定范圍內(nèi)，起到節(jié)電和提高電網(wǎng)輸電能力的作用。
現(xiàn)有技術多數(shù)采用由分立元件構成的橋接相敏放大器檢測頭電路，判斷電路和執(zhí)行電路組成。
三、本實用新型目的采取我們稱為“利用交變過零點進行時分割數(shù)字測相線路”，與一個微機系統(tǒng)結合起來，構成一種電腦控制的功率因數(shù)自動補償控制裝置。為工礦企業(yè)提供一種相位檢測準確度高、免調試、長期穩(wěn)定性好、有防止“系統(tǒng)振蕩”的自適應能力、高可靠、檢測信息多，能予防電容爆炸的功率因數(shù)自動補償控制裝置。
四、本實用新型
采用了我們稱之為“利用交變過零點進行時分割數(shù)字測相線路”，與一個微機系統(tǒng)結合，構成電腦功率因數(shù)自動補償控制裝置。(圖1)是這個裝置的框圖和線路圖。變壓器(18)將三相電中的兩相(1和3)電壓耦合到過零檢測器(6)，過零檢測器(6)的輸出電平在相線(1和3)電壓過零點時翻轉，把時間分割成高電平和低電平相間的時域，(圖2)中波形(23)為過零檢測器(6)的輸出波形。同樣，三相電另一相線(2)上的電流互感器(4)兩端的電壓經(jīng)過零檢測器(5)得到另一個波形(24)。這兩個波形(23和24)由微機系統(tǒng)通過輸入接口(9)識別，分割成波形(23)為低電平、波形(24)為高電平的時間T1(25)以及波形(23)、波形(24)同時為低電平的時間T2(26)，微機將這兩個時間T1和T2分別與微機系統(tǒng)內(nèi)的石英晶體(11)的標準周期進行比較，就可計算出三相電網(wǎng)中電流相位與功率因數(shù)正好為1時的偏差角，也就可以計算出此時的實際功率因數(shù)值，將這個功率因數(shù)值送數(shù)字顯示器(16)顯示。設計時事先將功率因數(shù)的鎮(zhèn)定范圍上限和下限值存放在存貯器(12)中，將測到的功率因數(shù)值與鎮(zhèn)定范圍進行比較，如果超出這個范圍就通過輸出接口(13)去控制用戶電容柜(15)里的補償電容的投入和切出，使電網(wǎng)功率因數(shù)回到鎮(zhèn)定范圍，完成自動補償功能。
五、與現(xiàn)有技術相比所具有的優(yōu)點1.精度高。測量相移角精確到π／500，數(shù)字顯示，顯示功率因數(shù)小數(shù)點后第三位。
2.由于指標取決于石英晶體(11)，長期穩(wěn)定性好。
3.現(xiàn)有技術中都只能有固定的鎮(zhèn)定范圍，實用中常發(fā)生功率因數(shù)若投入一個基本電容便超過鎮(zhèn)定范圍上限，不投又低于功率因數(shù)下限。裝置便會在投和切的動作中往返不停。我們說產(chǎn)生了“系統(tǒng)振蕩”。
本實用新型裝置有自適應能力。若投入一個基本電容便使電網(wǎng)功率因數(shù)超出鎮(zhèn)定范圍上限，我們稱之為出現(xiàn)“系統(tǒng)振蕩”的苗頭。本裝置自動計算調整存在存貯器(12)里的鎮(zhèn)定范圍，消除“系統(tǒng)振蕩”。當“系統(tǒng)振蕩”的可能消除之后，本裝置又會自動地將存在存貯器(12)里的鎮(zhèn)定范圍恢復到原設定的值。本裝置隨時根據(jù)電網(wǎng)和電容的實際情況、以最佳的鎮(zhèn)定范圍來自動地對電網(wǎng)進行補償。
4.本實用新型裝置是免調試的。無論是生產(chǎn)、修理還是用戶安裝均無須調整，長期不變。人為修改鎮(zhèn)定范圍可按鍵(7)象校電子手表那樣方便，一次精確設定。微機系統(tǒng)通過輸入接口(9)檢測按鍵(7)是否按下，若按下則將原存在存貯器(12)里的鎮(zhèn)定范圍上限、下限數(shù)值逐位修改，直到滿足修改人的意愿。被修改的值通過數(shù)字顯示器(16)顯示出來。
現(xiàn)有技術則不然，不但裝置要調試，尤其是改變鎮(zhèn)定范圍要等現(xiàn)場電網(wǎng)的實際效應來驗證。但這種滿足人們意愿的現(xiàn)場永遠也等不到。
5.本實用新型有一個輸出接口(19)，若電容柜(15)附加一組溫度傳感器(17)，本實用新型定時通過接口(19)輸出隔離信息，將傳感器(17)的超溫信息編組隔離，微機系統(tǒng)通過輸入接口(9)識別出哪組電容超溫，將其位號送數(shù)碼顯示器(16)顯示，并通過輸出口(13)切出該組電容，防止電容溫升過高而爆炸。切出的電容冷卻后又可繼續(xù)使用。
六圖1是本實用新型裝置的框圖和線路圖。微機系統(tǒng)是指微機主體(10)、石英晶體(11)、存貯器(12)、輸入接口(9)、輸出接口(13)、輸出接口(19)、數(shù)字顯示器(16)等按微計原理聯(lián)系在一起，帶有軟件的一個系統(tǒng)。
(1)、(2)、(3)是380伏三相電的三根相線。其中一根相線(2)上接有交流互感器(4)；交流互感器(4)的兩端經(jīng)一個限流保護電阻與過零檢測器(5)的兩個輸入端相接。變壓器(18)將三相電中兩相(1和3)耦合到過零檢測器(6)。過零檢測器(5和6)的輸出都接到輸入接口(9)上。接鍵(7)是用來通知微機系統(tǒng)人為改變存放在存貯器(12)中鎮(zhèn)定范圍的上限和下限。電源(8)提供＋5V電源。電容柜(15)是用戶自有的，里面放有電力補償電容。溫度傳感器(17)是用戶另外附加的。
圖2為原理波形圖。標明了三相電網(wǎng)中兩相(1和3)之間的電壓波形(20)、電流互感器(4)兩端的電壓波形(22)、過零檢測器(6)的輸出波形(23)、過零檢測器(5)的輸出波形(24)。標明了上述波形之間的相位時間關系。(25)是波形(23)為低電平、波形(24)為高電平同時發(fā)生的時間T1。(26)是波形(23)和波形(24)同時為低電平的延續(xù)時間T2。
七、實現(xiàn)本實用新型的最好方法變壓器(18)與本裝置的供電電源使用同一個變壓器，為防止相移，比較器(6)的輸入單獨使用一個次級繞組約4伏；過零檢測器(5和6)選用MC14574；輸入接口(9)用74LS244；微機主體(10)采用帶有軟件(EPROM2716)的Z80CPU；石英晶體為2MC；存貯器為2114(RAM)；(13和19)接口用74LS273；驅動器采用MC1413；數(shù)字顯示器(16)是由4個LED數(shù)碼管及數(shù)據(jù)鎖存74LS273和功率驅動MC1413等組成。
權利要求
1.一種檢測和控制電網(wǎng)功率因數(shù)的自動補償裝置，它由檢測頭電路、判斷部分和執(zhí)行部分組成。其特征在于檢測頭電路采取“利用交變過零點進行時分割的數(shù)字測相電路”；判斷和執(zhí)行部分是微機系統(tǒng)和微機操縱的執(zhí)行接口電路。
2.根據(jù)權利要求
書第1項所述的裝置，其檢測頭電路的特征是有兩個過零檢測器(5和6)，一個通過變壓器(18)檢測電壓相位過零點；另一個通過電流互感器檢測電流相位過零點，這兩個過零檢測器的輸出與判斷部分(微機系統(tǒng))接口。
3.根據(jù)權利要求
書第1和第2項所述的裝置，其判斷部分是一種四位以上的微機系統(tǒng)(例如八位的Z80系統(tǒng))。
4.根據(jù)權利要求
書第1項所述的裝置，其執(zhí)行接口電路能被微機選址、送數(shù)、并能鎖存數(shù)據(jù)。
專利摘要
本實用新型名稱是“電腦功率因數(shù)自動補償控制裝置”。屬節(jié)約電能領域。采取“利用交變過零點進行時分割數(shù)字測相線路”，與一個微機系統(tǒng)結合構成智能功率因數(shù)補償控制裝置。優(yōu)點是精度高；免調試；長期穩(wěn)定；有防止“系統(tǒng)振蕩”的自適應能力；高可靠；檢測信息多；能預防電容爆炸。該裝置能根據(jù)電網(wǎng)和電容的實際情況，自動地選擇最佳鎮(zhèn)定范圍。對節(jié)約電能、提高電網(wǎng)輸電能力有明顯效果。
文檔編號G05F1/70GK85200636SQ85200636
公開日1986年8月13日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者羅如, 羅臨如, 章達義 申請人:羅如, 羅臨如, 章達義導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan