專利名稱：一種采用核心控制器以輸入電壓為參考進(jìn)行改善線路電壓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種支線電壓調(diào)節(jié)裝置領(lǐng)域，尤其涉及一種采用核心控制器以輸入電壓為參考進(jìn)行改善線路電壓的方法。
背景技術(shù)：
對(duì)于電力企業(yè)，降損節(jié)能和提高電能質(zhì)量是一直追求的目標(biāo)。農(nóng)村電網(wǎng)由于線路長、線損大、負(fù)荷分布廣、分支線多，用電負(fù)荷隨晝夜、季節(jié)變化較大的特點(diǎn)，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，末端電壓難以保證，功率因數(shù)達(dá)不到要求，線損嚴(yán)重。隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，廣大農(nóng)村用戶對(duì)用電質(zhì)量要求越來越高，提高電能質(zhì)量迫在眉睫。目前調(diào)整線路電壓的措施有:調(diào)節(jié)勵(lì)磁電流以改變發(fā)電機(jī)端電壓、適當(dāng)選擇變壓器的變比、改變線路的參數(shù)、改變無功功率的分布等。調(diào)整同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流。在銘牌規(guī)定值的范圍內(nèi)適當(dāng)調(diào)整同步電動(dòng)機(jī)的勵(lì)磁電流，使其超前或滯后運(yùn)行，就能產(chǎn)生超前或滯后的無功功率，從而達(dá)到改善網(wǎng)絡(luò)負(fù)荷的功率因數(shù)和調(diào)整電壓偏差的目的。但在實(shí)際中若由發(fā)電機(jī)發(fā)出大量的無功電源，不但降低發(fā)電機(jī)的效率，同時(shí)，發(fā)電機(jī)端的電壓也將抬高，而且也增加了大量的功率損耗。改變變壓器的變比，調(diào)整輸出電壓。由于調(diào)壓變壓器并不能改變無功需求平衡狀態(tài)，如果無功功率缺額較大時(shí)，為保持電壓水平，有載調(diào)壓變壓器動(dòng)作，電壓暫時(shí)上升，將無功功率缺額全部轉(zhuǎn)嫁到主網(wǎng)，從而使主網(wǎng)電壓逐漸下降，嚴(yán)重時(shí)可能引發(fā)系統(tǒng)電壓崩潰。而若是無載調(diào)壓變壓器，還需斷電操作，不便實(shí)際應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，針對(duì)上述調(diào)整電壓方式的缺點(diǎn)，提供一種采用核心控制器以輸入電壓為參考進(jìn)行改善線路電壓的方法；可應(yīng)用于電力降損節(jié)能和提高電能質(zhì)量的應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)跟蹤輸入電壓變化，從而控制無功功率的補(bǔ)償與有功功率的適當(dāng)平衡以實(shí)現(xiàn)各支線電壓的合理化調(diào)節(jié)。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明采用核心控制器以輸入電壓為參考進(jìn)行改善線路電壓的方法，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(yùn)行數(shù)據(jù)，根據(jù)無功功率平衡對(duì)電壓的影響來控制電容器投切動(dòng)作；2)當(dāng)無功電源輸出的無功功率大于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中損耗時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏高，此時(shí)控制減少電容器投入；3)當(dāng)無功電源發(fā)出的無功功率小于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏低，此時(shí)控制增加電容器投入；4)當(dāng)無功電源發(fā)出的無功功率與無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗基本平衡時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓處于正常范圍，此時(shí)控制電容器維持當(dāng)前狀態(tài)不變；核心控制器根據(jù)對(duì)線路各相電壓進(jìn)行采集分析，通過對(duì)跨接在相線間電容作用的矢量分解，控制相線間電容器的合理配置投切，對(duì)各相有功負(fù)荷的不平衡進(jìn)行合理的調(diào)整；經(jīng)過調(diào)整后，使得原本負(fù)荷重電壓偏低的相，負(fù)荷部分減輕電壓獲得提高；亦使得原本負(fù)荷輕電壓偏高的相，負(fù)荷部分增大，電壓偏高得到改善；線路上各相有功負(fù)荷不平衡度得到改善，各相的電壓相應(yīng)得到均衡化調(diào)節(jié);所述的核心控制器包括主控MCU、三相交流電壓參數(shù)采集模塊和投切開關(guān)控制模塊，所述的三相交流電壓參數(shù)采集模塊包括電能計(jì)量芯片和信號(hào)處理電路，通過信號(hào)處理電路將輸入的三相電壓調(diào)理后送入電能計(jì)量芯片內(nèi)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算，再將結(jié)果定時(shí)傳送給主控MCU ；A相線、B相線、C相線、N零線與三相交流電壓參數(shù)采集模塊連接；通過三相交流電壓參數(shù)采集模塊的信號(hào)處理電路調(diào)理后將調(diào)理后的A相、B相、C相的交流電壓信號(hào)送入電能計(jì)量芯片；主控MCU通過SPI通信總線控制電能計(jì)量芯片對(duì)該信號(hào)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算，以獲得A相、B相、C相的三相電壓基本均衡或不均衡，以及各相電壓偏低或偏高信息；再通過SPI通信總線將A相、B相、C相的三相電壓基本均衡或不均衡，以及各相電壓偏低或偏高結(jié)果信息傳送給主控MCU ;主控MCU經(jīng)過均衡及補(bǔ)償調(diào)整計(jì)算，計(jì)算出相應(yīng)個(gè)數(shù)的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號(hào)；主控MCU計(jì)算出的相應(yīng)個(gè)數(shù)的電容配置策略由I/O 口發(fā)出邏輯控制信號(hào)，經(jīng)由投切開關(guān)控制模塊轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)能力的復(fù)合開關(guān)控制信號(hào)，輸出復(fù)合開關(guān)控制信號(hào)控制各復(fù)合開關(guān)，復(fù)合開關(guān)投切相應(yīng)個(gè)數(shù)的星接電容器、角接電容器、控制無功功率的補(bǔ)償與有功功率的平衡；使得原本負(fù)荷重、電壓偏低的相，負(fù)荷部分減輕電壓獲得提高；亦使得原本負(fù)荷輕、電壓偏高的相，負(fù)荷部分增大，電壓偏高得到改善；線路上各相有功負(fù)荷不平衡度得到改善，各相的電壓相應(yīng)得到均衡化調(diào)節(jié)。所述的一種采用核心控制器以輸入電壓為參考進(jìn)行改善線路電壓的方法，其特征在于:將核心控制器、復(fù)合開關(guān)、電容器、斷路器、進(jìn)線口集成在電壓調(diào)節(jié)裝置的殼體內(nèi)實(shí)現(xiàn)無縫連接；采用無線手持機(jī)與電壓調(diào)節(jié)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(dòng)控制及獲取電壓調(diào)節(jié)裝置的各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、現(xiàn)場抄讀觀察各實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過無線手持機(jī)現(xiàn)場設(shè)置參數(shù)或通過無線手持機(jī)控制電壓調(diào)節(jié)裝置運(yùn)行狀態(tài)；通過無線手持機(jī)與電腦串口連接，將歷史數(shù)據(jù)上傳到主站系統(tǒng)里進(jìn)行決策分析。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明以電壓為判據(jù)，自動(dòng)跟蹤輸入電壓變化，實(shí)現(xiàn)了就地進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，能及時(shí)調(diào)整補(bǔ)償量。無功負(fù)荷的變化在電網(wǎng)各級(jí)系統(tǒng)中均產(chǎn)生電壓偏差，它是產(chǎn)生電壓偏差的源，因此，就地進(jìn)行無功功率補(bǔ)償，及時(shí)調(diào)整補(bǔ)償量，從源上解決問題，是改善電壓的最有效的措施。傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償電壓調(diào)節(jié)需要在各相上安裝電流CT，通過采集各相電流量或無功功率、功率因素等作為無功調(diào)整動(dòng)作的依據(jù)，這樣既增加了電流CT的成本投資，同時(shí)不管是停電安裝或者是選用開口 CT，CT的現(xiàn)場安裝都是極其不方便。本發(fā)明由于把以電壓為判據(jù)的控制器、復(fù)合開關(guān)、電容器、斷路器、進(jìn)線口、溫控器集成在支線電壓調(diào)節(jié)裝置的殼體中實(shí)現(xiàn)無縫連接。這樣既實(shí)現(xiàn)了無功補(bǔ)償功能，并且區(qū)別于傳統(tǒng)的以功率因素或無功功率作為投切判據(jù)的控制方式，而是以電壓為參考，控制電容器的投切補(bǔ)償動(dòng)作，從而控制無功功率的消長流動(dòng)，達(dá)到改善線路電壓的目的。因而克服了傳統(tǒng)無功補(bǔ)償需要加裝電流CT的不便及成本缺點(diǎn)，具有更好的使用價(jià)值。本發(fā)明還具有一定的有功負(fù)荷調(diào)整能力，能改善各相有功負(fù)荷不平衡度，使各相電壓相應(yīng)得到均衡化調(diào)節(jié)。本發(fā)明還集成采用無線手持機(jī)與調(diào)節(jié)箱構(gòu)成一體化系統(tǒng)，方便使用者進(jìn)行設(shè)置參數(shù)、手動(dòng)控制、及獲取調(diào)節(jié)箱的各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)。本發(fā)明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)整來改善電壓質(zhì)量，減少CT成本及安裝不便；增加了線路各相電壓均衡化調(diào)節(jié)功能；采用無線手持機(jī)人機(jī)接口，極大方便系統(tǒng)的操作維護(hù)。整個(gè)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)新穎合理，性能可靠，解決了支線電壓調(diào)節(jié)的難題。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的核心控制器接線示意圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例的總體示意圖。圖3為本發(fā)明的原理框圖。圖4為本發(fā)明與外部的主站系統(tǒng)連接的原理框圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的流程圖。圖6為本發(fā)明實(shí)施例的核心控制器內(nèi)部結(jié)構(gòu)原理圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的核心控制器接線示意圖和工作原理及工作過程進(jìn)行詳細(xì)說明:如圖1所示，本發(fā)明所述的核心控制器接線示意圖，本發(fā)明創(chuàng)造依據(jù)的原理是:其核心控制器I采集的是A、B、C三相交流電壓及參數(shù)，采集的數(shù)據(jù)經(jīng)核心控制器分析計(jì)算，同時(shí)核心控制器根據(jù)分析計(jì)算結(jié)果對(duì)投切開關(guān)控制模塊發(fā)出控制指令使相應(yīng)復(fù)合開關(guān)動(dòng)作調(diào)節(jié)相應(yīng)的星接電容器和角接電容器。其中星接電容器根據(jù)電力系統(tǒng)中無功功率平衡對(duì)電壓的影響原理來控制電容器投切動(dòng)作，改善線路電壓。當(dāng)無功電源輸出的無功功率大于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中損耗時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏高，此時(shí)控制減少電容器投入；當(dāng)無功電源發(fā)出的無功功率小于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏低，此時(shí)控制增加電容器投入；當(dāng)無功電源發(fā)出的無功功率與無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗基本平衡時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓處于正常范圍，此時(shí)控制電容器(電容器包括星接電容器9和角接電容器10)維持當(dāng)前狀態(tài)不變。角接電容是對(duì)線路各相電壓進(jìn)行采集分析，通過對(duì)跨接在相線間電容作用的矢量分解，控制相線間電容器(電容器包括星接電容器和角接電容器)的合理配置投切，對(duì)各相有功負(fù)荷的不平衡進(jìn)行合理的調(diào)整。經(jīng)過調(diào)整后，使得原本負(fù)荷重電壓偏低的相，負(fù)荷部分減輕電壓獲得提高；亦使得原本負(fù)荷輕電壓偏高的相，負(fù)荷部分增大，電壓偏高得到改善。從而，線路上各相有功負(fù)荷不平衡度得到改善，各相的電壓相應(yīng)得到均衡化調(diào)節(jié)。如圖2所示，本發(fā)明所述實(shí)施例的總體示意圖。主要組成有電壓調(diào)節(jié)裝置的殼體、核心控制器1，復(fù)合開關(guān)2，電容器3 (電容器3包括星接電容器9和角接電容器10)，斷路器4，進(jìn)線口 5，溫控器6，排氣扇7，無線手持機(jī)8。其中核心控制器I包括主控MCU、三相交流電壓參數(shù)采集模塊和投切開關(guān)控制模塊，核心控制器I是以電壓為判斷依據(jù)，同時(shí)核心控制器I還可以發(fā)送控制指令對(duì)復(fù)合開關(guān)2進(jìn)行投切控制。當(dāng)復(fù)合開關(guān)2投切時(shí)使電容器3作用、即可以改善線路電壓質(zhì)量并對(duì)各相電壓均衡化調(diào)節(jié)，其中星接電容器改善線路電壓質(zhì)量、角接電容對(duì)各相電壓均衡化調(diào)節(jié)作用。其中斷路器4為空開保護(hù)作用，當(dāng)電流超出安全值會(huì)引起自動(dòng)斷開保護(hù)。其中進(jìn)線口5為外接電源線，溫控器6為溫度控制模塊，當(dāng)溫度控制模塊偵測到溫度超過設(shè)定值時(shí)驅(qū)動(dòng)排氣扇7工作，排氣扇7在箱子通風(fēng)口處起到降溫作用。無線手持機(jī)8方便使用者進(jìn)行設(shè)置參數(shù)、手動(dòng)控制、及獲取調(diào)節(jié)箱的各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)。這樣，解決了使用者不易直接靠近箱體操作的不便，同時(shí)提高了現(xiàn)場操作人員的安全因素。操作人員通過手持機(jī)，在箱體50米附近范圍內(nèi)，可以現(xiàn)場抄讀觀察各實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可以很方便的現(xiàn)場設(shè)置參數(shù)或控制調(diào)節(jié)器運(yùn)行狀態(tài)。結(jié)合圖1、圖2所示的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明實(shí)施例的總體示意圖是這樣連接的:進(jìn)線口 5拉進(jìn)A、B、C、N四根電線到核心控制器I和斷路器4，其中A、B、C、N四根導(dǎo)線到核心控制器I和斷路器4是并聯(lián)連接。斷路器4連接到復(fù)合開關(guān)2，復(fù)合開關(guān)2接到電容器3，作為電氣的主路。電容器3包括星接電容器和角接電容器，其中星接電容器用于分相補(bǔ)償改善分相電壓值，其兩端分別接復(fù)合開關(guān)對(duì)應(yīng)相的出線、N線；角接電容用于相間平衡補(bǔ)償改善各相電壓均衡化狀況，其兩端分別接復(fù)合開關(guān)相鄰相的進(jìn)線、出線。同時(shí)核心控制器I有若干控制信號(hào)線分別連接到各復(fù)合開關(guān)以便控制各開關(guān)。另外，核心控制器I接出一條電壓為12V的導(dǎo)線到溫控器6和排氣扇7為其供電。如圖3所示，本發(fā)明的原理框圖。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(duì)采集的三相交流電壓參數(shù)進(jìn)行分析與計(jì)算，對(duì)復(fù)合開關(guān)投切控制發(fā)出指令操作，這些指令操作程序?yàn)橐话慵夹g(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的。2)三相交流電壓參數(shù)采集模塊:它包括電能計(jì)量芯片和信號(hào)處理電路，電能計(jì)量芯片作為電壓計(jì)量使用，信號(hào)處理電路的作用是將輸入的A、B、C三相電壓調(diào)理成當(dāng)輸入到電能計(jì)量芯片內(nèi)能做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算的信號(hào)，此部分采用了專業(yè)的電能計(jì)量芯片，通過信號(hào)處理電路將輸入的三相電壓調(diào)理后送入電能計(jì)量芯片內(nèi)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算，再將結(jié)果定時(shí)傳送給主控MCU。3)投切開關(guān)控制模塊:此模塊由光耦隔離電路、移位邏輯芯片、達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)電路等部分構(gòu)成，將主控MCU發(fā)出的邏輯控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)能力的復(fù)合開關(guān)控制信號(hào)，以便輸出控制信號(hào)控制各復(fù)合開關(guān)。所述的光耦隔離電路、移位邏輯芯片、達(dá)林頓管驅(qū)動(dòng)電路為一般技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)。4)數(shù)據(jù)查詢存儲(chǔ):此模塊對(duì)各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)及查詢，可以采用各類存儲(chǔ)介質(zhì)。5)人機(jī)界面:此模塊是使用者進(jìn)行設(shè)置參數(shù)、手動(dòng)控制、及查詢調(diào)節(jié)箱的各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，可以采用觸摸屏。6)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(jī)對(duì)接交互。從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程或本地遙控、遙調(diào)、遙測等功能。7)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(chǔ)器、無線通訊模塊、人機(jī)界面工作電壓3.3V，三相交流電壓參數(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6所示，核心控制器I包括主控MCU、三相交流電壓參數(shù)采集模塊和投切開關(guān)控制模塊，A相線、B相線、C相線、N零線接入三相交流電壓參數(shù)采集模塊后，通過其信號(hào)處理電路調(diào)理后送入電能計(jì)量芯片。主控MCU通過SPI通信總線控制電能計(jì)量芯片(三相交流電壓參數(shù)采集芯片)對(duì)該信號(hào)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算，精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算為一般技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的，以便獲得A、B、C三相電壓基本均衡或不均衡，以及各相電壓偏低或偏高等信息。再通過SPI通信總線將A、B、C三相電壓基本均衡或不均衡，以及各相電壓偏低或偏高等結(jié)果信息定時(shí)傳送給主控MCU。主控MCU再經(jīng)過均衡及補(bǔ)償調(diào)整算法，均衡及補(bǔ)償調(diào)整算法為一般技術(shù)人員能實(shí)現(xiàn)的技術(shù)，計(jì)算出合適的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號(hào)，具體控制情況詳見下段的具體應(yīng)用敘述(如圖5所示，在實(shí)際線路中……)；主控MCU計(jì)算出的合適的電容配置策略由I/O 口發(fā)出邏輯控制信號(hào)，經(jīng)由投切開關(guān)控制模塊轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)能力的復(fù)合開關(guān)控制信號(hào)，以便輸出控制各復(fù)合開關(guān)，如復(fù)合開關(guān)K1、K4、K7等或更多星接、角接電容的復(fù)合開關(guān)通斷，以投切合適的星接、角接電容器個(gè)數(shù)。從而控制無功功率的補(bǔ)償與有功功率的適當(dāng)平衡以實(shí)現(xiàn)各相線電壓的合理化調(diào)節(jié)，達(dá)到改善線路電壓質(zhì)量的目的。數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器用來存儲(chǔ)各種實(shí)時(shí)、歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)，以便供外界(如主站、手持機(jī))或主控MCU查詢使用數(shù)據(jù)。人機(jī)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(shí)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GP RS通訊和主站進(jìn)行交互，或通過433無線通訊和無線手持機(jī)對(duì)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(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行不間斷的供電。如圖5所示，在實(shí)際線路中當(dāng)A、B、C三相電壓基本均衡，但都偏低時(shí)，即當(dāng)三相交流電壓參數(shù)采集模塊采集輸入的A、B、C三相電壓后，發(fā)現(xiàn)三相電壓基本均衡但電壓偏低，并把此結(jié)果信息定時(shí)傳送給主控MCU。主控MCU再經(jīng)過均衡及補(bǔ)償調(diào)整算法，計(jì)算出合適的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號(hào)，即分析計(jì)算各電壓偏低程度得出各相需要投入的具體電容量，經(jīng)由投切開關(guān)控制模塊轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)能力的復(fù)合開關(guān)控制信號(hào)，然后通過輸出接口發(fā)出邏輯控制信號(hào)KZn等，邏輯控制信號(hào)KZn等觸使復(fù)合開關(guān)K1、K2、K3或更多星接電容器的復(fù)合開關(guān)閉合，以投入合適的星接電容器9個(gè)數(shù)，通過適合個(gè)數(shù)的星接電容器達(dá)到實(shí)現(xiàn)無功需量補(bǔ)償，使各相電壓獲得提升，圖中C1、C2、C3為電容。這樣就實(shí)現(xiàn)分相補(bǔ)償改善分相電壓值，達(dá)到改善線路電壓質(zhì)量。(這是本發(fā)明的星接電容器的工作實(shí)現(xiàn)例子)在實(shí)際線路中，當(dāng)三相交流電壓參數(shù)采集模塊采集A、B、C三相電壓不均衡明顯，如A相相對(duì)偏高、B相相對(duì)中等、C相相對(duì)偏低。此結(jié)果信息定時(shí)傳送給主控MCU，主控MCU根據(jù)采集輸入的A相、B相、C相的三相電壓后，分析了該不均衡狀況，根據(jù)均衡及補(bǔ)償調(diào)整算法，計(jì)算出合適的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號(hào)，即計(jì)算得出角接電容器9和星接電容器10的配置對(duì)策，由投切開關(guān)控制模塊轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)能力的復(fù)合開關(guān)控制信號(hào)，然后通過輸出接口發(fā)出邏輯控制信號(hào)KXn、KYn、KZn等，使得復(fù)合開關(guān)K6、K9或更多相應(yīng)的角接電容復(fù)合開關(guān)閉合，以投入合適的相應(yīng)角接電容器個(gè)數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)將C相有功負(fù)荷部分相對(duì)轉(zhuǎn)移至A相，使得C相相對(duì)減輕有功負(fù)荷，電壓獲得一定提升改善；Α相相對(duì)增加有功負(fù)荷，電壓偏高程度得到減小。同時(shí)，對(duì)于C相或B相等，若電壓仍偏低，主控MCU會(huì)根據(jù)電壓狀況，繼續(xù)計(jì)算后輸出控制合適個(gè)數(shù)的星接電容器投入的信號(hào)，發(fā)出指令控制開關(guān)K2、Κ3或更多合適個(gè)數(shù)的星接電容的復(fù)合開關(guān)閉合，以投入合適的星接電容器個(gè)數(shù)，實(shí)現(xiàn)無功需量補(bǔ)償，使C相或B相電壓得到繼續(xù)升高改善。同理，若A相電壓仍偏高，主控MCU經(jīng)過計(jì)算后會(huì)發(fā)出該路星接電容器切出的控制信號(hào)，控制開關(guān)Kl或更多相應(yīng)該路的復(fù)合開關(guān)斷開，以切出該路星接電容器，減少該路投入的無功量，達(dá)到減小該路電壓的目的。這樣先實(shí)現(xiàn)平衡補(bǔ)償改善各相電壓均衡化狀況，然后再根據(jù)實(shí)際情況確定是否繼續(xù)分相補(bǔ)償改善分相電壓值，最終達(dá)到改善線路電壓質(zhì)量。圖中C3、C4、C5、C7、C8、C9為電容；K4、K5、K6、Κ7、Κ8、Κ9為復(fù)合開關(guān)。(這是本發(fā)明的星接電容器和角接電容器同時(shí)使用的工作實(shí)現(xiàn)例子)本發(fā)明的工作原理:具體應(yīng)用情況:本發(fā)明的帶有以電壓為判據(jù)的控制器、復(fù)合開關(guān)的支線電壓調(diào)節(jié)裝置通過對(duì)進(jìn)線口進(jìn)來的三相交流電的采集在數(shù)據(jù)查詢存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)后，核心控制器以電壓為判斷依據(jù)進(jìn)行分析及計(jì)算，再發(fā)出指令控制復(fù)合開關(guān)對(duì)電容器進(jìn)行投切動(dòng)作，從而改善線路電壓質(zhì)量并對(duì)各相電壓均衡化調(diào)節(jié)。把現(xiàn)場設(shè)置的參數(shù)、控制調(diào)節(jié)器運(yùn)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(jī)對(duì)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1、圖2、圖3、圖4、圖5、圖6所示，本發(fā)明采用核心控制器以輸入電壓為參考進(jìn)行改善線路電壓的方法，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(yùn)行數(shù)據(jù)，根據(jù)無功功率平衡對(duì)電壓的影響來控制電容器投切動(dòng)作；2)當(dāng)無功電源輸出的無功功率大于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中損耗時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏高，此時(shí)控制減少電容器投入；3)當(dāng)無功電源發(fā)出的無功功率小于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏低，此時(shí)控制增加電容器投入；4)當(dāng)無功電源發(fā)出的無功功率與無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗基本平衡時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓處于正常范圍，此時(shí)控制電容器維持當(dāng)前狀態(tài)不變。所述核心控制器根據(jù)對(duì)線路各相電壓進(jìn)行采集分析，通過對(duì)跨接在相線間電容作用的矢量分解，控制相線間電容器的合理配置投切，對(duì)各相有功負(fù)荷的不平衡進(jìn)行合理的調(diào)整；經(jīng)過調(diào)整后，使得原本負(fù)荷重電壓偏低的相，負(fù)荷部分減輕電壓獲得提高；亦使得原本負(fù)荷輕電壓偏高的相，負(fù)荷部分增大，電壓偏高得到改善；線路上各相有功負(fù)荷不平衡度得到改善，各相的電壓相應(yīng)得到均衡化調(diào)節(jié)。所述的核心控制器I包括主控MCU、三相交流電壓參數(shù)采集模塊和投切開關(guān)控制模塊，A相線、B相線、C相線、N零線與三相交流電壓參數(shù)采集模塊連接，通過三相交流電壓參數(shù)采集模塊的信號(hào)處理電路調(diào)理后送入電能計(jì)量芯片；主控MCU通過SPI通信總線控制電能計(jì)量芯片對(duì)該信號(hào)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算，以獲得A相、B相、C相的三相電壓基本均衡或不均衡，以及各相電壓偏低或偏高等信息；再通過SPI通信總線將A相、B相、C相的三相電壓基本均衡或不均衡，以及各相電壓偏低或偏高等結(jié)果信息傳送給主控MCU ；主控MCU經(jīng)過均衡及補(bǔ)償調(diào)整計(jì)算，計(jì)算出相應(yīng)個(gè)數(shù)的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號(hào)；主控MCU計(jì)算出的相應(yīng)個(gè)數(shù)的電容配置策略由I/O 口發(fā)出邏輯控制信號(hào)，經(jīng)由投切開關(guān)控制模塊轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)能力的復(fù)合開關(guān)控制信號(hào)，輸出復(fù)合開關(guān)控制信號(hào)控制各復(fù)合開關(guān)，復(fù)合開關(guān)投切相應(yīng)個(gè)數(shù)的星接電容器、角接電容器、控制無功功率的補(bǔ)償與有功功率的平衡；使得原本負(fù)荷重、電壓偏低的相，負(fù)荷部分減輕電壓獲得提高；亦使得原本負(fù)荷輕、電壓偏高的相，負(fù)荷部分增大，電壓偏高得到改善；線路上各相有功負(fù)荷不平衡度得到改善，各相的電壓相應(yīng)得到均衡化調(diào)節(jié)。本發(fā)明將核心控制器、復(fù)合開關(guān)、電容器、斷路器、進(jìn)線口、溫控器集成在本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)裝置的殼體內(nèi)實(shí)現(xiàn)無縫連接；采用無線手持機(jī)8與本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)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(dòng)控制及獲取本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)裝置的各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、現(xiàn)場抄讀觀察各實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，也可以很方便地通過無線手持機(jī)現(xiàn)場設(shè)置參數(shù)或通過無線手持機(jī)控制本發(fā)明的電壓調(diào)節(jié)裝置運(yùn)行狀態(tài)；通過無線手持機(jī)與電腦串口連接，將歷史數(shù)據(jù)上傳到主站系統(tǒng)里進(jìn)行決策分析。
權(quán)利要求
1.一種采用核心控制器以輸入電壓為參考進(jìn)行改善線路電壓的方法，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(yùn)行數(shù)據(jù)，根據(jù)無功功率平衡對(duì)電壓的影響來控制電容器投切動(dòng)作；2)當(dāng)無功電源輸出的無功功率大于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中損耗時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏高，此時(shí)控制減少電容器投入；3)當(dāng)無功電源發(fā)出的無功功率小于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓就偏低，此時(shí)控制增加電容器投入；4)當(dāng)無功電源發(fā)出的無功功率與無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗基本平衡時(shí)，負(fù)荷側(cè)的電壓處于正常范圍，此時(shí)控制電容器維持當(dāng)前狀態(tài)不變；核心控制器根據(jù)對(duì)線路各相電壓進(jìn)行采集分析，通過對(duì)跨接在相線間電容作用的矢量分解，控制相線間電容器的合理配置投切，對(duì)各相有功負(fù)荷的不平衡進(jìn)行合理的調(diào)整；經(jīng)過調(diào)整后，使得原本負(fù)荷重電壓偏低的相，負(fù)荷部分減輕電壓獲得提高；亦使得原本負(fù)荷輕電壓偏高的相，負(fù)荷部分增大，電壓偏高得到改善；線路上各相有功負(fù)荷不平衡度得到改善，各相的電壓相應(yīng)得到均衡化調(diào)節(jié)； 所述的核心控制器(I)包括主控MCU、三相交流電壓參數(shù)采集模塊和投切開關(guān)控制模塊，所述的三相交流電壓參數(shù)采集模塊包括電能計(jì)量芯片和信號(hào)處理電路，通過信號(hào)處理電路將輸入的三相電壓調(diào)理后送入電能計(jì)量芯片內(nèi)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算，再將結(jié)果定時(shí)傳送給主控MCU ;A相線、B相線、C相線、N零線與三相交流電壓參數(shù)采集模塊連接；通過三相交流電壓參數(shù)采集模塊的信號(hào)處理電路調(diào)理后將調(diào)理后的A相、B相、C相的交流電壓信號(hào)送入電能計(jì)量芯片；主控MCU通過SPI通信總線控制電能計(jì)量芯片對(duì)該信號(hào)做精確模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換及計(jì)算，以獲得A相、B相、C相的三相電壓基本均衡或不均衡，以及各相電壓偏低或偏高信息；再通過SPI通信總線將A相、B相、C相的三相電壓基本均衡或不均衡，以及各相電壓偏低或偏高結(jié)果信息傳送給主控MCU ;主控MCU經(jīng)過均衡及補(bǔ)償調(diào)整計(jì)算，計(jì)算出相應(yīng)個(gè)數(shù)的電容配置策略形成相應(yīng)的邏輯控制信號(hào)；主控MCU計(jì)算出的相應(yīng)個(gè)數(shù)的電容配置策略由I/O 口發(fā)出邏輯控制信號(hào)，經(jīng)由投切開關(guān)控制模塊轉(zhuǎn)換為具有驅(qū)動(dòng)能力的復(fù)合開關(guān)控制信號(hào)，輸出復(fù)合開關(guān)控制信號(hào)控制各復(fù)合開關(guān)，復(fù)合開關(guān)投切相應(yīng)個(gè)數(shù)的星接電容器、角接電容器、控制無功功率的補(bǔ)償與有功功率的平衡；使得原本負(fù)荷重、電壓偏低的相，負(fù)荷部分減輕電壓獲得提高；亦使得原本負(fù)荷輕、電壓偏高的相，負(fù)荷部分增大，電壓偏高得到改善；線路上各相有功負(fù)荷不平衡度得到改善，各相的電壓相應(yīng)得到均衡化調(diào)節(jié)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用核心控制器以輸入電壓為參考進(jìn)行改善線路電壓的方法，其特征在于:將核心控制器、復(fù)合開關(guān)、電容器、斷路器、進(jìn)線口集成在電壓調(diào)節(jié)裝置的殼體內(nèi)實(shí)現(xiàn)無縫連接；采用無線手持機(jī)與電壓調(diào)節(jié)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(dòng)控制及獲取電壓調(diào)節(jié)裝置的各種實(shí)時(shí)與歷史運(yùn)行數(shù)據(jù)、現(xiàn)場抄讀觀察各實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，通過無線手持機(jī)現(xiàn)場設(shè)置參數(shù)或通過無線手持機(jī)控制電壓調(diào)節(jié)裝置運(yùn)行狀態(tài)；通過無線手持機(jī)與電腦串口連接，將歷史數(shù)據(jù)上傳到主站系統(tǒng)里進(jìn)行決策分析。
全文摘要
本發(fā)明公開一種采用核心控制器以輸入電壓為參考進(jìn)行改善線路電壓的方法，包括核心控制器和復(fù)合開關(guān)，其特點(diǎn)為所述核心控制器依據(jù)所采集的三相交流電壓及參數(shù)進(jìn)行分析計(jì)算，同時(shí)核心控制器根據(jù)分析計(jì)算結(jié)果對(duì)投切開關(guān)控制模塊發(fā)出控制指令使相應(yīng)復(fù)合開關(guān)動(dòng)作調(diào)節(jié)相應(yīng)的電容器投入；當(dāng)無功電源輸出的無功功率大于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中損耗時(shí)，此時(shí)核心控制器控制減少電容器投入；當(dāng)無功電源發(fā)出的無功功率小于無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗時(shí)，此時(shí)核心控制器控制增加電容器投入；當(dāng)無功電源發(fā)出的無功功率與無功負(fù)荷及網(wǎng)絡(luò)中的損耗平衡或基本平衡時(shí)，此時(shí)核心控制器控制電容器維持當(dāng)前狀態(tài)不變。實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)跟蹤輸入電壓變化，實(shí)現(xiàn)各支線電壓的合理化調(diào)節(jié)。
文檔編號(hào)H02J13/00GK103187731SQ201310039860
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月21日
發(fā)明者傅謙, 易智勇, 余輝生 申請(qǐng)人:福建陽谷智能技術(shù)有限公司