專利名稱：無功補償量化記錄器及其量化方法
技術領域：
本發明涉及一種無功補償量化記錄器及其量化方法。
背景技術：
目前，功率因數是考核用電設備用電效率的數據，功率因數低就說明用戶的用電效率低，就會占用較多的電網容量，降低電網的營運效率。因此國家電網根據實際運行的統計數據，要求用戶的功率因數必須達到規定值，達不到，就按比例收取功率因數調節費。達標好的，功率因數高于規定值就按比例發放獎勵。也就是所說的力調電費。
為了提高功率因數，需要在供電線路上安裝無功補償設備。現在只是在負載端采用電能表檢測功率因數，但對于使用該無功補償設備前后節約的電能卻不能夠進行量化計算出來，無法準確得出一段時間內的節約電量值。發明內容
為解決以上技術上的不足，本發明提供了一種無功補償量化記錄器及其量化方法。
本發明是通過以下措施實現的本發明的一種無功補償量化記錄器，其連接在接有電源、無功補償設備和負載的三相電回路上，包括單片機和兩個三相專用電能計量芯片ATT7022B，其中一個三相專用電能計量芯片ATT7022B的信號輸入引腳通過參數采集電路連接在電源與無功補償設備之間的三相電回路上；另一個三相專用電能計量芯片ATT7022B的信號輸入引腳通過參數采集電路連接在無功補償設備與負載之間的三相電回路上；兩個三相專用電能計量芯片ATT7022B與單片機信號連接，所述單片機連接有顯示器、按鍵模塊和通訊模塊。
上述參數采集電路包括電壓互感電路和電流互感電路，所述電壓互感電路分為分別接在三相電上的三個支路，三個支路分別連接三相專用電能計量芯片ATT7022B的V2P/ V2N、V4P/V4N、V6P/V6N引腳，每個支路包括電壓互感器PT2011，所述電壓互感器PT2011 一次側接三相電中的一相，電壓互感器PT2011 二次側連接正模擬輸入支路和負模擬輸入支路，正模擬輸入支路和負 模擬輸入支路之間連接電阻R1，正模擬輸入支路串聯R2后接V2P、 V4P或V6P引腳，負模擬輸入支路串聯R3后接V2N、V4N或V6N引腳，正模擬輸入支路和負模擬輸入支路均與接有電容Cl和電阻R4，電容Cl接地，電阻R4接三相專用電能計量芯片 ATT7022B 的 Refout 引腳，所述電阻 Rl、R2、R3、R4 的阻值分別為 220ΚΩ、1· 2ΚΩ、10ΚΩ ,電容 Cl 為 O. 01 μ F。
上述電流互感電路分為分別接在三相電上的三個支路，三個支路分別連接三相專用電能計量芯片ΑΤΤ7022Β的V1P/V1N、V3P/V3N、V5P/V5N引腳，每個支路包括電流互感器， 所述電流互感器一次側接三相電中的一相，電流互感器的二次側連接正模擬輸入支路和負模擬輸入支路，正模擬輸入支路和負模擬輸入支路之間連接電阻R5，正模擬輸入支路串聯 R6后接VIP、V3P或V5P引腳，負模擬輸入支路串聯R7后接V1N、V3N或V5N引腳，正模擬輸入支路和負模擬輸入支路均與接有電容C2和電阻R8，電容C2接地，電阻R7接三相專用電能計量芯片ATT7022B的Refout引腳，所述電阻R5、R6、R7的阻值分別為39Ω、1. 2ΚΩ、1. 2K Ω、IOK Ω，電容 C2 為 O. 01 μ F。
本發明的無功補償量化記錄器的量化方法，包括以下步驟a.—個三相專用電能計量芯片ATT7022B采集無功補償前線路上的電參數并計算出有功功率、無功功率、視在功率、電壓有效值、電流有效值和功率因數；b.另一個三相專用電能計量芯片ATT7022B采集無功補償后線路上的電參數并計算出有功功率、無功功率、視在功率、電壓有效值、電流有效值和功率因數；c.單片機接收兩個三相專用電能計量芯片ATT7022B計算出的參數和通過鍵盤模塊輸入的時間段參數，分別計算出該時間段內無功補償前后所用電量，并查找出無功補償前后的功率因數值所對應的每度電收費標準，進而分別計算出無功補償前后所需繳納的電費值，然后計算出無功補償前后的電費差值，在顯示器上顯示出來。
本發明的有益效果是結構簡單，安裝方便，能夠方便及時地將無功補償前后的節約電量進行量化，從而對無功補償設備的性能評價有了更為直觀和準確的依據，根據量化的節約電量方便換算出節煤量，由此算出補貼資金，省時省力，減少人為因素干擾，避免不必要的糾紛。


圖1為本發明的結構框圖。
圖2為本發明的參數采集電路的原理圖。
具體實施方式
如圖1、2所示，本發明的一種無功補償量化記錄器，其連接在接有電源、無功補償設備和負載的三相電回路上，包括單片機和兩個三相專用電能計量芯片ATT7022B，其中一個三相專用電能計量芯片ATT7022B的信號輸入引腳通過參數采集電路連接在電源與無功補償設備之間的三相電回路上；另一個三相專用電能計量芯片ATT7022B的信號輸入引腳通過參數采集電路連接在無功補償設備與負載之間的三相電回路上；兩個三相專用電能計量芯片ATT7022B與單片機信號連接，單片機連接有顯示器、按鍵模塊和通訊模塊。
參數采集電路包括電壓互感電路和電流互感電路，所述電壓互感電路分為分別接在三相電上的三個支路，三個支路分別連接三相專用電能計量芯片ATT7022B的V2P/V2N、 V4P/V4N、V6P/V6N引腳，每個支路包括電壓互感器PT2011，所述電壓互感器PT2011 —次側接三相電中的一相，電壓互感器PT2011 二次側連接正模擬輸入支路和負模擬輸入支路，正模擬輸入支路和負模擬輸入支路 之間連接電阻Rl，正模擬輸入支路串聯R2后接V2P、V4P或 V6P引腳，負模擬輸入支路串聯R3后接V2N、V4N或V6N引腳，正模擬輸入支路和負模擬輸入支路均與接有電容Cl和電阻R4，電容Cl接地，電阻R4接三相專用電能計量芯片ATT7022B 的Refout引腳，所述電阻Rl、R2、R3、R4的阻值分別為220ΚΩ、1· 2ΚΩ、10ΚΩ，電容Cl為 O. 01 μ F。
電流互感電路分為分別接在三相電上的三個支路，三個支路分別連接三相專用電能計量芯片ΑΤΤ7022Β的V1P/V1N、V3P/V3N、V5P/V5N引腳，每個支路包括電流互感器，所述電流互感器一次側接三相電中的一相，電流互感器的二次側連接正模擬輸入支路和負模擬輸入支路，正模擬輸入支路和負模擬輸入支路之間連接電阻R5，正模擬輸入支路串聯R6后接VIP、V3P或V5P引腳，負模擬輸入支路串聯R7后接V1N、V3N或V5N引腳，正模擬輸入支路和負模擬輸入支路均與接有電容C2和電阻R8，電容C2接地，電阻R7接三相專用電能計量芯片ATT7022B的Refout引腳，所述電阻R5、R6、R7的阻值分別為39 Ω、1. 2K Ω、1. 2K Ω、 IOK Ω，電容 C2 為 O. 01 μ F。
由于無功補償前后的電壓幾乎不變，所以為了簡化結構，降低成本，在無功補償后的三相專用電能計量芯片ΑΤΤ7022Β電壓信號輸入引腳連接無功補償前的三相專用電能計量芯片ΑΤΤ7022Β電壓信號輸入引腳，省去一個電壓互感電路。
本發明的無功補償量化記錄器的量化方法，包括以下步驟a.—個三相專用電能計量芯片ATT7022B采集無功補償前線路上的電參數并計算出有功功率、無功功率、視在功率、電壓有效值、電流有效值和功率因數；b.另一個三相專用電能計量芯片ATT7022B采集無功補償后線路上的電參數并計算出有功功率、無功功率、視在功率、電壓有效值、電流有效值和功率因數；c.單片機接收兩個三相專用電能計量芯片ATT7022B計算出的參數和通過鍵盤模塊輸入的時間段參數，分別計算出該時間段內無功補償前后所用電量，并查找出無功補償前后的功率因數值所對應的每度電收費標準，進而分別計算出無功補償前后所需繳納的電費值，然后計算出無功補償前后的電費差值，在顯示器上顯示出來。
以下舉例說明在某一時段內兩個三相專用電能計量芯片ATT7022B計量的無功補償前后的電量分別為Wp、Wq,功率因數為cos Φ、cos Φο。
單片機按照電費收費標準，也就是力調電費計算無功補償前，則該負載應付電費為Y=ffp*A*B無功補償后，則該負載應付電費為Yo= Wp*A*Bo式中A代表每度電電費，B代表功率因數為Coscj5時對應的力調電費系數，Bo代表功率因數為COSijiO時對應的力調電費系數。
由此，安裝無功補償裝置前后的節電值為電費節約值Yn= Y- Yo=Wp*A* (B-Bo)。
也可以計算出電費節約率ηη= (Y-Yo )/Y=Wp*A*(B-Bo)/ Wp*A*B= (B-Bo)/B 設定時間可長可短，然后對這一時段中的每一時段電費節約率進行累計和平均化處理，得到這一時段的電費節約率Π，將其乘以這一時段的電費值就得到這一時段的電費節約值。有了節約電量就可換算到節煤量(可以大概按 I噸標煤=3MWh電)，由此算出補貼資金(國家補助每噸煤補助240元(國家)+60 (省里))。
選取宏晶系列單片機STC12C5A32AD，此單片機在智能模塊及控制器上均已使用， 資料齊全，性能穩定，有助于提高開發周期。若后期開發數據處理較多，要求更高的情況下， 考慮使用ARM9系列單片機，ARM9系列單片機近幾年價格下降幅度較大，功能優于51單片機，價格差距不大的情況下，優選ARM系列單片機。
ATT7022B適用于三相三線和三相四線應用。能夠測量各相以及合相的有功功率、 無功功率、視在功率、有功能量以及無功能量，同時還能測量各相電流、電壓有效值、功率因 數、相角、頻率等參數，足以滿足新產品開發性能的要求。
選用128*64圖形點陣液晶顯示模塊，其可顯示漢字及圖形，內置8192個中文漢 字，128個字符及64*256點陣顯示RAM，具有光標顯示、畫面移位、睡眠模式等。
由于新產品需要設置的參數較少，按鍵較少，因此不需要專用芯片來處理按鍵操 作，四至六個按鍵足夠滿足要求。
以上所述僅是本專利的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人 員來說，在不脫離本專利技術原理的前提下，還可以做出若干改進和替換，這些改進和替換 也應視為本專利的保護范圍。
權利要求
1.一種無功補償量化記錄器，其特征在于其連接在接有電源、無功補償設 備和負載的三相電回路上，包括單片機和兩個三相專用電能計量芯片ATT7022B，其中一個三相專用電能計量芯片ATT7022B的信號輸入引腳通過參數采集電路連接在電源與無功補償設備之間的三相電回路上；另一個三相專用電能計量芯片ATT7022B的信號輸入引腳通過參數采集電路連接在無功補償設備與負載之間的三相電回路上；兩個三相專用電能計量芯片ATT7022B與單片機信號連接，所述單片機連接有顯示器、按鍵模塊和通訊模塊。
2.根據權利要求1所述無功補償量化記錄器，其特征在于所述參數采集電路包括電壓互感電路和電流互感電路，所述電壓互感電路分為分別接在三相電上的三個支路，三個支路分別連接三相專用電能計量芯片ATT7022B的V2P/V2N、V4P/V4N、V6P/V6N引腳，每個支路包括電壓互感器PT2011，所述電壓互感器PT2011 —次側接三相電中的一相，電壓互感器PT2011 二次側連接正模擬輸入支路和負模擬輸入支路，正模擬輸入支路和負模擬輸入支路之間連接電阻R1，正模擬輸入支路串聯R2后接V2P、V4P或V6P引腳，負模擬輸入支路串聯R3后接V2N、V4N或V6N引腳，正模擬輸入支路和負模擬輸入支路均與接有電容Cl和電阻R4，電容Cl接地，電阻R4接三相專用電能計量芯片ATT7022B的Refout引腳，所述電阻R1、R2、R3、R4 的阻值分別為 220 Ω、1. 2K Ω、1. 2K Ω、IOK Ω，電容 Cl 為 O. 01 μ F。
3.根據權利要求1所述無功補償量化記錄器，其特征在于所述電流互感電路分為分別接在三相電上的三個支路，三個支路分別連接三相專用電能計量芯片ΑΤΤ7022Β的VlP/V1N、V3P/V3N、V5P/V5N引腳，每個支路包括電流互感器，所述電流互感器一次側接三相電中的一相，電流互感器的二次側連接正模擬輸入支路和負模擬輸入支路，正模擬輸入支路和負模擬輸入支路之間連接電阻R5，正模擬輸入支路串聯R6后接V1P、V3P或V5P引腳，負模擬輸入支路串聯R7后接V1N、V3N或V5N引腳，正模擬輸入支路和負模擬輸入支路均與接有電容C2和電阻R8，電容C2接地，電阻R7接三相專用電能計量芯片ATT7022B的Refout引腳，所述電阻R5、R6、R7、R8的阻值分別為39 Ω、1. 2K Ω、1. 2K Ω、IOK Ω，電容C2為O. OlyF0
4.一種如權利要求1所述的無功補償量化記錄器的量化方法，其特征在于，包括以下步驟 a.—個三相專用電能計量芯片ATT7022B采集無功補償前線路上的電參數并計算出有功功率、無功功率、視在功率、電壓有效值、電流有效值和功率因數； b.另一個三相專用電能計量芯片ATT7022B采集無功補償后線路上的電參數并計算出有功功率、無功功率、視在功率、電壓有效值、電流有效值和功率因數； c.單片機接收兩個三相專用電能計量芯片ATT7022B計算出的參數和通過鍵盤模塊輸入的時間段參數，分別計算出該時間段內無功補償前后所用電量，并查找出無功補償前后的功率因數值所對應的每度電收費標準，進而分別計算出無功補償前后所需繳納的電費值，然后計算出無功補償前后的電費差值，在顯示器上顯示出來。
全文摘要
本發明的一種無功補償量化記錄器，其連接在接有電源、無功補償設備和負載的三相電回路上，包括單片機和兩個三相專用電能計量芯片ATT7022B，分別采集無功補償前后線路上的電參數，通過單片機計算出無功補償前后的節約電量值。本發明的有益效果是結構簡單，安裝方便，能夠方便及時地將無功補償前后的節約電量進行量化，從而對無功補償設備的性能評價有了更為直觀和準確的依據，根據量化的節約電量方便換算出節煤量，由此算出補貼資金，省時省力，減少人為因素干擾，避免不必要的糾紛。
文檔編號G01R11/56GK103033662SQ20121054990
公開日2013年4月10日 申請日期2012年12月18日 優先權日2012年12月18日
發明者段升超, 徐穆章, 張偉 申請人:山東特安電氣有限公司