低壓無功補償柜故障監測裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及能夠監測低壓無功補償裝置諧波和溫度故障信息的裝置，具體為一種低壓無功補償柜故障監測裝置。
【背景技術】
[0002]隨著電力工業的迅速發展，智能化電網新課題的提出，以及配電系統自動化控制技術的進一步研究，勢必加速配電系統自動化控制的進程，而異常電網諧波信號會影響到配電網的正常運行，給電網的安全運行和用電設備造成影響。
[0003]所有的非線性負荷都能產生諧波電流，產生諧波的設備類型有:開關模式電源(SMPS )、電子熒光燈鎮流器、調速傳動裝置、不間斷電源(UPS)、磁性鐵芯設備及某些家用電器如電視機等。電網諧波來自于三個方面:一是發電源質量不高產生諧波;二是輸配電系統產生諧波;三是用電設備產生的諧波，其中用電設備產生的諧波最多。
[0004]諧波產生的原因多種多樣，主要有兩類:第一類是由于非線性負荷而產生諧波，例如可控硅(晶閘管)整流器、開關電源等，這一類負荷產生的諧波頻率均為工頻頻率的整數倍。例如三相六脈波整流器所產生的主要是5次和7次諧波，而三相12脈波整流器所產生的主要是11次和13次諧波。第二類是由于逆變負荷而產生諧波，例如中頻爐、變頻器，這一類負荷不僅產生整數次諧波，還產生頻率為逆變頻率2倍的分數諧波。例如:使用三相六脈波整流器而工作頻率為820Hz的中頻爐則不僅產生5次和7次諧波，還產生頻率為1640Hz的分數諧波。
[0005]諧波在電網誕生的同時就是存在的，因為發電機和變壓器都會產生少量的諧波。現在由于產生大量諧波的用電設備不斷增加，并且電網中大量使用的并聯電容器對諧波非常敏感甚至會產生諧波放大，當電網中的諧波電流較大，以至于電壓波形也產生畸變時，就會造成嚴重的電網污染。
[0006]諧波造成的危害主要有:一、由于諧波的頻率較高，使導線的趨膚效應加重，因此銅損急劇增加，同時變壓器鐵芯由于不能適應急劇變化的磁通而導致鐵損急劇增加;二、諧波會影響表計的計量精度，導致計量誤差;對于機械式電能表還會由于高頻率諧波所產生的高頻渦流阻力而變慢，在高次諧波嚴重的情況下(例如中頻爐)會嚴重影響電能表的計量精度，導致莫名其妙的掉電現象;三、嚴重干擾精密電子設備，甚至燒毀；四、電機類負荷由于諧波的逆序作用而導致輸出扭矩下降，繼電保護機構可能會由于諧波而產生誤動或拒動故障。
[0007]目前我國低壓無功補償柜基本采用一臺控制器加若干組投切開關，以及若干組電容和相應投切狀態指示燈等組成，屬于集中控制方式，這樣的控制方式有一個致命弱點，一旦控制器損壞，整套無功補償系統都失效，造成大量的無功損耗，由于諧波的存在，容易導致電容器發熱，噪音增加，影響電容器的正常工作，另外，補償支路電容、電抗的損壞也會影響整個設備的正常運行。

【發明內容】

[0008]本實用新型克服現有技術中存在的不足，提供一種能夠監測低壓無功補償裝置諧波和溫度故障信息的裝置，適用于供電部門。
[0009]本實用新型是采用如下技術方案實現的:
[0010]一種低壓無功補償柜故障監測裝置，包括主控制系統、諧波監測系統、溫度監測系統和電源系統;所述主控制系統分別與所述諧波監測系統、溫度監測系統和電源系統相連進行通訊。
[0011]所述諧波監測系統分為母線諧波監測模塊和多個支路諧波監測模塊，所述母線諧波監測模塊安裝在電容補償柜低壓母線上監測低壓母線諧波信號，所述支路諧波監測模塊安裝在電容補償柜補償支路上;上述母線諧波監測模塊和支路諧波監測模塊的電路結構相同，母線諧波監測模塊和支路諧波監測模塊分別與主控制系統相連進行通訊。
[0012]所述母線諧波監測模塊包括電壓互感器、電流互感器、信號隔離模塊和A/D轉換模塊，所述電壓互感器的信號輸出端和電流互感器的信號輸出端串接信號隔離模塊后與A/D轉換模塊的信號輸入端相連，所述A/D轉換模塊的信號輸出端與上述主控制系統相連進行通訊。
[0013]所述溫度監測系統包括無線接收模塊和無線測溫裝置，所述無線測溫裝置包括溫度傳感器、CUP模塊、電平轉換模塊和無線發送模塊，所述溫度傳感器的信號輸出端與CUP模塊的信號輸入端口相連，所述CUP模塊的信號輸出端串接電平轉換模塊后與無線發送模塊相連，所述無線發送模塊通過無線網絡與無線接收模塊相連進行通訊，所述無線接收模塊與上述主控制系統相連進行通訊。
[0014]所述主控制系統包括控制器模塊、存儲模塊、通訊模塊、繼電驅動模塊、顯示屏、報警指示燈和蜂鳴器;所述控制器模塊分別與上述存儲模塊、通訊模塊、繼電驅動模塊、顯示屏、報警指示燈和蜂鳴器相連進行通訊。
[0015]所述電源系統采用隔離電源模塊。
[0016]所述無線測溫裝置有多個，分別安裝在電容補償柜的電容器上。
[0017]所述顯示屏采用IXD顯示屏。
[0018]所述無線網絡采用ZigBee無線網絡。
[0019]本實用新型與現有技術相比具有的有益效果是:本實用新型能夠監測無功補償裝置母線上的諧波信息，同時能夠監測補償支路上的諧波信息，能夠及時發現補償支路的故障信息，有效避免了由于補償支路故障而引起的諧波對整個補償裝置的影響，避免了諧波計算誤差引起的補償失真。
【附圖說明】

[0020]圖1是本實用新型的電路結構不意圖。
[0021]圖2是本實用新型中母線諧波監測模塊的電路結構示意圖。
[0022]圖3是本實用新型中溫度監測系統的電路結構示意圖。
[0023]圖4是本實用新型中主控制系統的電路結構示意圖。
[0024]圖中:1_主控制系統，2-溫度監測系統，3-電源系統，4-母線諧波監測模塊，5-支路諧波監測模塊，6-電壓互感器，7-電流互感器，8-信號隔離模塊，9-A/D轉換模塊，10-無線接收模塊，11-無線測溫裝置，12-溫度傳感器，13-CUP模塊，14-電平轉換模塊，15-無線發送模塊，16-控制器模塊，17-存儲模塊，18-通訊模塊，19-繼電驅動模塊，20-顯示屏，21-報警指不燈，22-蜂鳴器。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0026]—種低壓無功補償柜故障監測裝置，如圖1所示，包括:主控制系統1、諧波監測系統、溫度監測系統2和電源系統3;所述主控制系統I分別與上述諧波監測系統、溫度監測系統2和電源系統3相連進行通訊。
[0027]上述諧波監測系統分為母線諧波監測模塊4和多個支路諧波監測模塊5，所述母線諧波監測模塊4安裝在電容補償柜低壓母線上監測低壓母線諧波信號，所述支路諧波監測模塊5安裝在電容補償柜補償支路上;上述母線諧波監測模塊4和支路諧波監測模塊5的電路結構相同，母線諧波監測模塊4和支路諧波監測模塊5分別與主控制系統I相連進行通訊。
[0028]該故障監測裝置能夠監測無功補償裝置母線上的諧波信息，同時能夠監測補償支路上的諧波信息，能夠及時發現補償支路的故障信息，特別是由于補償支路引起的諧波信息，有效避免了由于補償支路故障而引起的諧波對整個補償裝置的影響，避免了諧波計算誤差引起的補償失真。
[0029]如圖2所示，所述母線諧波監測模塊4包括:電壓互感器6、電流互感器7、信號隔離模塊8和A/D轉換模塊9，所述電壓互感器6的信號輸出端和電流互感器7的信號輸出端串接信號隔離模塊8后與A/D轉換模塊9的信號輸入端相連，所述A/D轉換模塊9的信號輸出端與上述主控制系統I相連進行通訊。
[0030]如圖3所示，所述溫度監測系統2包括:無線接收模塊10和無線測溫裝置11，所述無線測溫裝置11包括溫度傳感器12、CUP模塊13、電平轉換模塊14和無線發送模塊15，所述溫度傳感器12的信號輸出端與CUP模塊13的信號輸入端口相連，所述CUP模塊13的信號輸出端串接電平轉換模塊14后與無線發送模塊15相連，所述無線發送模塊15通過無線網絡與無線接收模塊10相連進行通訊，所述無線接收模塊10與上述主控制系統I相連進行通訊。
[0031]所述無線網絡采用ZigBee無線網絡，所述無線接收模塊10和無線發送模塊15采用SZ05系列的ZigBee無線數據通訊模塊，SZ05系列嵌入式無線串口通訊模塊應用于串口設備的無線聯網，采用了加強型的ZigBee無線技術，符合工業標準應用的無線通訊設備，具備中繼路由功能，理論最大視傳距離為2000米;采用2.4G直序擴頻技術，抗干擾能力強，通過透明數據或指令格式傳輸，最大波特率為115200波特，發送模式靈活，發送模式可選，網絡容量大;無線接收模塊10和無線發送模塊15的電源電路部分采用型號為AMS117的電壓轉換器，輸出3.3V直流電來驅動發光二極管，發光二極管作為指示燈可以指示無線接收模塊10和無線發送模塊15的工作狀態。
[0032]所述無線測溫裝置11有多個，分別安裝在電容補償柜的電容器上，用來檢測電容器的溫度，正常工作狀態下，電容器的溫度會有一定的溫升，但是溫升過高或者過快均會對電容器造成影響，甚至導致電容器爆裂。上述無線測溫裝置11的電源采用可充電式鋰電池，使無線測溫裝置11可以持續工作，電鋰電池配合可調升壓芯片，可以長時間為整個系統提供安全、穩定的5V工作直流電。
[0033]如圖4所示，所述主控制系統I包括:控制器模塊16、存儲模塊17、通訊模塊18、繼電驅動模塊19、顯示屏20、報警指示燈21和蜂鳴器22;所述控制器模塊16分別與上述存儲模塊17、通訊模塊18、繼電驅動模塊19、顯示屏20、報警指示燈21和蜂鳴器22相連進行通訊，上述A/D轉換模塊9和無線接收模塊10的信號輸出端分別與控制器模塊16的信號輸入端口相連。
[0034]所述控制器模塊16采用DSP+ARM+CPLD內核，數據處理快速準確，功能強大，大大提高了測試效率和水平，使得系統集成度更高，穩定性更強，并配備看門狗復位電路，裝置在強干擾環境下可自動復位，保證正常工作；同時測試通道多，配置靈活，最多可測量8路X3相電壓信號，8路X3相電流信號;并且可提供多路報警、跳閘繼電器接點；采用基準算法對諧波、三相不平衡度、閃變和波動均無近似計算，采用高精度A/D(16位)，同時采樣，采集速率12.8 kHz，符合國標A級儀器要求。
[0035]本實用新型中電壓輸入采用高電壓隔離模塊，電流輸入采用高精度電流變器使輸入信號和測量系統安全隔離，大大提高了裝置的抗干擾能力和安性;所述電源系統3采用隔離電源模塊，防止一個模塊因受高壓放電或其他原因導致損壞后殃及其他模塊，這樣做的目的可以保證每個模塊獨立工作，不受干擾。
[0036]所述顯示屏20采用LCD顯示屏，可切換至被監測的任一線路顯示實時數據、波形、頻譜；輸出各種功能曲線并可對曲線進行縮放、平移、對比；生成電能質量餅形、柱形分布圖；自動輸出電能質量統計報表、統計最大值、95%概率值、最小值、平均值，滿足人機交互的需要。
[0037]本實用新型為低壓電容補償柜提供了一種全新的故障檢測系統，能夠監測每個支路的諧波信息，可以有效判斷每個支路和母線的運行情況，結合溫度監測，極大提高了低壓電容補償柜的安全系數，整個裝置電路結構簡潔，實用性強，在電力行業具有較好的市場推廣應用價值。
[0038]最后應說明的是，以上實施例僅用以說明本實用新型的技術方案而非限制，盡管參照本實用新型實施例進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，對本實用新型的技術方案進行修改或者等同替換，都不脫離本實用新型的技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋本實用新型的權利要求保護范圍中。
【主權項】
1.一種低壓無功補償柜故障監測裝置，其特征在于:包括主控制系統(1)、諧波監測系統、溫度監測系統(2)和電源系統(3);所述主控制系統(I)分別與所述諧波監測系統、溫度監測系統(2)和電源系統(3)相連進行通訊； 所述諧波監測系統分為母線諧波監測模塊(4)和多個支路諧波監測模塊(5)，所述母線諧波監測模塊(4)安裝在電容補償柜低壓母線上監測低壓母線諧波信號，所述支路諧波監測模塊(5)安裝在電容補償柜補償支路上;所述母線諧波監測模塊(4)和支路諧波監測模塊(5)的電路結構相同，母線諧波監測模塊(4)和支路諧波監測模塊(5)分別與主控制系統(I)相連進行通訊。2.根據權利要求1所述的低壓無功補償柜故障監測裝置，其特征在于:所述母線諧波監測模塊(4)包括電壓互感器(6)、電流互感器(7)、信號隔離模塊(8)和A/D轉換模塊(9)，所述電壓互感器(6)的信號輸出端和電流互感器(7)的信號輸出端串接信號隔離模塊(8)后與A/D轉換模塊(9)的信號輸入端相連，所述A/D轉換模塊(9)的信號輸出端與上述主控制系統(I)相連進行通訊。3.根據權利要求1所述的低壓無功補償柜故障監測裝置，其特征在于:所述溫度監測系統(2)包括無線接收模塊(10)和無線測溫裝置(11)，所述無線測溫裝置(11)包括溫度傳感器(12 )、CUP模塊(13 )、電平轉換模塊(14)和無線發送模塊(15)，所述溫度傳感器(12 )的信號輸出端與CUP模塊(13 )的信號輸入端口相連，所述CUP模塊(13 )的信號輸出端串接電平轉換模塊(14)后與無線發送模塊(15)相連，所述無線發送模塊(15)通過無線網絡與無線接收模塊(10)相連進行通訊，所述無線接收模塊(10)與所述主控制系統(I)相連進行通訊。4.根據權利要求1至3任一權利要求所述的低壓無功補償柜故障監測裝置，其特征在于:所述主控制系統(I)包括控制器模塊(16)、存儲模塊(17)、通訊模塊(18)、繼電驅動模塊(19)、顯示屏(20)、報警指示燈(21)和蜂鳴器(22);所述控制器模塊(16)分別與所述存儲模塊(17)、通訊模塊(18)、繼電驅動模塊(19)、顯示屏(20)、報警指示燈(21)和蜂鳴器(22)相連進行通訊。5.根據權利要求4所述的低壓無功補償柜故障監測裝置，其特征在于:所述電源系統(3)采用隔離電源模塊。6.根據權利要求3所述的低壓無功補償柜故障監測裝置，其特征在于:所述無線測溫裝置(11)有多個，分別安裝在電容補償柜的電容器上。7.根據權利要求4所述的低壓無功補償柜故障監測裝置，其特征在于:所述顯示屏(20)采用IXD顯示屏。8.根據權利要求3所述的低壓無功補償柜故障監測裝置，其特征在于:所述無線網絡采用ZigBee無線網絡。
【專利摘要】本實用新型涉及能夠監測低壓無功補償裝置諧波和溫度故障信息的裝置，具體為一種低壓無功補償柜故障監測裝置，采用的技術方案是：低壓無功補償柜故障監測裝置包括：主控制系統、諧波監測系統、溫度監測系統和電源系統；所述主控制系統分別與上述諧波監測系統、溫度監測系統和電源系統相連進行通訊；上述諧波監測系統分為母線諧波監測模塊和多個支路諧波監測模塊，母線諧波監測模塊和支路諧波監測模塊分別與主控制系統相連進行通訊。本實用新型適用于供電部門。
【IPC分類】G01R31/00, H02J13/00, G01K13/00
【公開號】CN205385347
【申請號】CN201620144304
【發明人】張安國
【申請人】張安國
【公開日】2016年7月13日
【申請日】2016年2月26日