CN106058878B - 基于物联网的智能集成低压无功模块及其控制方法 - Google Patents

基于物联网的智能集成低压无功模块及其控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于物联网的智能集成低压无功模块及其控制方法，包含低压电力电容器、智能控制器、GPRS/无线网络、宽带有线网络、后台监控服务器和智能手机，所述低压电力电容器包含进线开关、电流互感器、投切开关和低压电力电容器本体，低压电力电容器本体内设置有温度传感器，所述智能控制器包含DSP数字信号处理器、物联网无线模块、AC/DC电压转换模块、电压采样电路、电流采样电路、控制输出接口电路和温度采样电路。本发明可实现实时数据采集、无线数据传输、并可通过智能手机随时查看电容工作电流、本体温度、谐波等相关数据并可及时发现故障电容。

Description

基于物联网的智能集成低压无功模块及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种低压无功模块及其控制方法，特别是一种基于物联网的智能集成低压无功模块及其控制方法。
背景技术
现有的集成式低压无功补偿模块，一般在用户配电室内安装数量较多，在运行一段时间后，特别是当电容出现故障或容量发生衰减后，配电管理人员无法及时了解情况并去处理，最终可能导致配电功率因数低下，无功损耗增大并且由于无功补偿不足而引起罚款。甚至有些由于管理水平低下以及对无功补偿的不够重视，导致一些电容长期不投运或者长期过补的状态。在传统领域，配电管理人员需了解电容运行情况，必须每天定时到配电室查看，极大增加了配电管理人员的工作量。即使通过有线网络监控方式，虽然能实现对现场电容运行状态的监测，但由于在建设前期需要铺设大量电力电缆，导致安装成本和管理成本大量增加。由于成本的原因，传统有线监控方式特别在用户配变不易普及。运行温度和谐波是影响电容器使用寿命的主要因素，传统的集成式低压无功补偿模块可测量运行温度，但无法测量出电容本体的电流谐波含量，即对于电流谐波，起不到有效的保护作用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种基于物联网的智能集成低压无功模块及其控制方法，可实现实时数据采集、无线数据传输、并可通过智能手机随时查看电容工作电流、本体温度、谐波等相关数据并可及时发现故障电容。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
一种基于物联网的智能集成低压无功模块，其特征在于：包含低压电力电容器、智能控制器、GPRS/无线网络、宽带有线网络、后台监控服务器和智能手机，智能控制器与低压电力电容器连接，智能控制器通过GPRS/无线网络和宽带有线网络与后台监控服务器连接，智能手机与后台监控服务器连接，所述低压电力电容器包含进线开关、电流互感器、投切开关和低压电力电容器本体，低压电力电容器本体内设置有温度传感器，所述智能控制器包含DSP数字信号处理器、物联网无线模块、AC/DC电压转换模块、电压采样电路、电流采样电路、控制输出接口电路和温度采样电路，物联网无线模块与DSP数字信号处理器连接用于与后台监控服务器进行通信，AC/DC电压转换模块两个输入端分别与进线开关输出端的UA、UC端连接，AC/DC电压转换模块两个输出端分别与DSP数字信号处理器和物联网无线模块连接，AC/DC电压转换模块用于从进线开关下端取交流电压并转化为直流电压输出给DSP数字信号处理器和物联网无线模块进行供电，电压采样电路两个输入端分别与进线开关输出端的UA、UC端连接，电压采样电路输出端与DSP数字信号处理器连接用于将电压信号转换处理成DSP数字信号处理器可识别的信号，电流采样电路分别与电流互感器和DSP数字信号处理器连接用于将电流信号转换处理成DSP数字信号处理器可识别的信号，控制输出接口电路分别与投切开关和DSP数字信号处理器连接用于控制投切开关的通断，温度采样电路分别与温度传感器和DSP数字信号处理器连接用于将温度传感器温度信号转换处理成DSP数字信号处理器可识别的信号。
进一步地，所述进线开关输入端与三相交流电源UA、UB、UC连接，进线开关输出端的UA、UC端分别与两个投切开关一端连接，两个投切开关的另一端和进线开关输出端的UB端与低压电力电容器本体连接，电流互感器设置在进线开关与投切开关之间的线路上。
进一步地，所述智能控制器还包含通信接口，通信接口与DSP数字信号处理器连接，通信接口采用RS485通信或网络口通信用于与其他设备联机通信。
进一步地，所述智能控制器还包含液晶显示组件，液晶显示组件与DSP数字信号处理器连接用于运行状态与参数的显示。
进一步地，所述智能控制器还包含按键，按键与DSP数字信号处理器连接用于人机交互干预工作进程。
进一步地，所述DSP数字信号处理器通过串口与物联网无线模块通信，发送设备的运行状态信息给物联无线模块。
一种基于物联网的智能集成低压无功模块控制方法，其特征在于：
智能手机通过网络连接到后台监控服务器，读取智能集成低压无功模块的运行状态信息，当状态异常时，DSP数字信号处理器主动上报异常信息给物联无线模块，物联无线模块通过无线网络、有线宽带网络中转给后台监控服务器，对于运行异常或故障信息，后台监控服务器主动把相关信息发给智能手机接收，同时配电管理人员通过智能手机的APP应用程序访问后台监控服务器，及时获知电容当前运行情况；
电压采样电路、电流采样电路和温度采样电路分别采集低压电力电容器的电压信号、电流信号和温度信号，将这些信号转换处理成DSP数字信号处理器可识别的信号传输给DSP数字信号处理器，DSP数字信号处理器对这些信号进行谐波计算和分析，分别计算出电网电压谐波、电容的谐波电流、电容本体温度数据；
DSP数字信号处理器通过电压采样电路实现对低压电力电容器运行电压及电压谐波的监测，当低压电力电容器运行电压或谐波超过设定保护值时，数字信号处理器通过控制输出接口电路控制投切开关跳开，以保护电容器；
DSP数字信号处理器通过电流采样电路实现对低压电力电容器运行电流及谐波的监测，当低压电力电容器运行电流或电流谐波超过设定保护值时，数字信号处理器通过控制输出接口电路控制投切开关跳开，以保护电容器；
DSP数字信号处理器通过温度采样电路以及电容本体内置温度传感器实现对低压电力电容器的温度监测，当低压电力电容器内部温度超过设定保护值时，数字信号处理器通过控制输出接口电路控制投切开关跳开，以保护电容器。
进一步地，DSP数字信号处理器通过控制输出接口电路对投切开关进行控制，实现对低压电力电容器本体的投退。
本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：基于物联网的智能集成低压无功模块，可实时采集数据、无线数据传输、具有谐波保护功能并可通过智能手机实时查看其运行状态以及电容工作电流、电容本体温度、谐波等相关数据。配电管理人员可通过智能手机随时了解电容运行情况，无需每天定期到配电室查看电容，大大减轻了配电管理人员的维护工作量。对于出现故障的电容，配电人员可通过智能手机及时发现，以避免因无功补偿不足导致损耗增大以及电容损坏后没有及时维修会造成功率因数降低而导致罚款。智能集成低压无功模块由于内置物联无线模块，在后台服务器可通过网络实现对智能集成低压无功模块的程序的更新、功能升级，以减少现场调试人员的工作量。
附图说明
图1是本发明的基于物联网的智能集成低压无功模块的示意图。
具体实施方式
下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。
一种基于物联网的智能集成低压无功模块，包含低压电力电容器、智能控制器0、GPRS/无线网络16、宽带有线网络17、后台监控服务器18和智能手机19，智能控制器0与低压电力电容器连接，智能控制器0通过GPRS/无线网络16和宽带有线网络17与后台监控服务器18连接，智能手机19与后台监控服务器18连接。低压电力电容器包含进线开关11、电流互感器12、投切开关13和低压电力电容器本体14，低压电力电容器本体14内设置有温度传感器15。智能控制器0包含DSP数字信号处理器1、物联网无线模块2、AC/DC电压转换模块6、电压采样电路7、电流采样电路8、控制输出接口电路9和温度采样电路10，物联网无线模块2与DSP数字信号处理器1连接用于与后台监控服务器进行通信，AC/DC电压转换模块6两个输入端分别与进线开关11输出端的UA、UC端连接，AC/DC电压转换模块6两个输出端分别与DSP数字信号处理器1和物联网无线模块2连接，AC/DC电压转换模块6用于从进线开关11下端取交流电压并转化为直流电压输出给DSP数字信号处理器1和物联网无线模块2进行供电，电压采样电路7两个输入端分别与进线开关11输出端的UA、UC端连接，电压采样电路7输出端与DSP数字信号处理器1连接用于将电压信号转换处理成DSP数字信号处理器1可识别的信号，电流采样电路8分别与电流互感器12和DSP数字信号处理器1连接用于将电流信号转换处理成DSP数字信号处理器1可识别的信号，控制输出接口电路9分别与投切开关13和DSP数字信号处理器1连接用于控制投切开关13的通断，温度采样电路10分别与温度传感器15和DSP数字信号处理器1连接用于将温度传感器15温度信号转换处理成DSP数字信号处理器1可识别的信号。
进线开关11输入端与三相交流电源UA、UB、UC连接，进线开关11输出端的UA、UC端分别与两个投切开关13一端连接，两个投切开关13的另一端和进线开关11输出端的UB端与低压电力电容器本体14连接，电流互感器12设置在进线开关11与投切开关13之间的线路上。
智能控制器0还包含通信接口3，通信接口3与DSP数字信号处理器1连接，通信接口采用RS485通信或网络口通信用于与其他设备联机通信。智能控制器0还包含液晶显示组件4，液晶显示组件4与DSP数字信号处理器1连接用于运行状态与参数的显示。智能控制器0还包含按键5，按键5与DSP数字信号处理器1连接用于人机交互干预工作进程。DSP数字信号处理器1通过串口与物联网无线模块2通信，发送设备的运行状态信息给物联无线模块2。
一种基于物联网的智能集成低压无功模块控制方法，包含：
智能手机通过网络连接到后台监控服务器，读取智能集成低压无功模块的运行状态信息，当状态异常时，DSP数字信号处理器主动上报异常信息给物联无线模块，物联无线模块通过无线网络、有线宽带网络中转给后台监控服务器，对于运行异常或故障信息，后台监控服务器主动把相关信息发给智能手机接收，同时配电管理人员通过智能手机的APP应用程序访问后台监控服务器，及时获知电容当前运行情况；
电压采样电路、电流采样电路和温度采样电路分别采集低压电力电容器的电压信号、电流信号和温度信号，将这些信号转换处理成DSP数字信号处理器可识别的信号传输给DSP数字信号处理器，DSP数字信号处理器对这些信号进行谐波计算和分析，分别计算出电网电压谐波、电容的谐波电流、电容本体温度数据；
DSP数字信号处理器通过电压采样电路实现对低压电力电容器运行电压及电压谐波的监测，当低压电力电容器运行电压或谐波超过设定保护值时，数字信号处理器通过控制输出接口电路控制投切开关跳开，以保护电容器；
DSP数字信号处理器通过电流采样电路实现对低压电力电容器运行电流及谐波的监测，当低压电力电容器运行电流或电流谐波超过设定保护值时，数字信号处理器通过控制输出接口电路控制投切开关跳开，以保护电容器；
DSP数字信号处理器通过温度采样电路以及电容本体内置温度传感器实现对低压电力电容器的温度监测，当低压电力电容器内部温度超过设定保护值时，数字信号处理器通过控制输出接口电路控制投切开关跳开，以保护电容器。
DSP数字信号处理器通过控制输出接口电路对投切开关进行控制，实现对低压电力电容器本体的投退。
DSP数字信号处理器1将运行工况通过液晶显示组件4显示，人工观察液晶显示组件4和操作按键5了解运行工况和干预工作进程，同时通过通信接口3与外部其他设备进行信息交换，并可构成***协调一致地工作。
智能手机19通过网络连接到后台监控服务器18，读取智能集成低压无功模块的运行状态信息。如电容本体出现故障或衰减，DSP数字信号处理器1主动上报异常信息给物联无线模块2，物联无线模块2通过无线网络16、有线宽带网络17中转给后台监控服务器。对于电容的运行异常或故障信息，后台监控服务器会主动把相关信息发给智能手机接收。同时配电管理人员也可通过智能手机19的APP应用程序随时访问后台监控服务器，及时获知电容当前运行情况。
本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种基于物联网的智能集成低压无功模块，其特征在于：包含低压电力电容器、智能控制器、GPRS无线网络、宽带有线网络、后台监控服务器和智能手机，智能控制器与低压电力电容器连接，智能控制器通过GPRS无线网络和宽带有线网络与后台监控服务器连接，智能手机与后台监控服务器连接，所述低压电力电容器包含进线开关、电流互感器、投切开关和低压电力电容器本体，低压电力电容器本体内设置有温度传感器，所述智能控制器包含DSP数字信号处理器、物联网无线模块、AC/DC电压转换模块、电压采样电路、电流采样电路、控制输出接口电路和温度采样电路，物联网无线模块与DSP数字信号处理器连接用于与后台监控服务器进行通信，AC/DC电压转换模块两个输入端分别与进线开关输出端的UA、UC端连接，AC/DC电压转换模块两个输出端分别与DSP数字信号处理器和物联网无线模块连接，AC/DC电压转换模块用于从进线开关下端取交流电压并转化为直流电压输出给DSP数字信号处理器和物联网无线模块进行供电，电压采样电路两个输入端分别与进线开关输出端的UA、UC端连接，电压采样电路输出端与DSP数字信号处理器连接用于将电压信号转换处理成DSP数字信号处理器可识别的信号，电流采样电路分别与电流互感器和DSP数字信号处理器连接用于将电流信号转换处理成DSP数字信号处理器可识别的信号，控制输出接口电路分别与投切开关和DSP数字信号处理器连接用于控制投切开关的通断，温度采样电路分别与温度传感器和DSP数字信号处理器连接用于将温度传感器温度信号转换处理成DSP数字信号处理器可识别的信号。
2.按照权利要求1所述的基于物联网的智能集成低压无功模块，其特征在于：所述进线开关输入端与三相交流电源UA、UB、UC连接，进线开关输出端的UA、UC端分别与两个投切开关一端连接，两个投切开关的另一端和进线开关输出端的UB端与低压电力电容器本体连接，电流互感器设置在进线开关与投切开关之间的线路上。
3.按照权利要求1所述的基于物联网的智能集成低压无功模块，其特征在于：所述智能控制器还包含通信接口，通信接口与DSP数字信号处理器连接，通信接口采用RS485通信或网络口通信用于与其他设备联机通信。
4.按照权利要求1所述的基于物联网的智能集成低压无功模块，其特征在于：所述智能控制器还包含液晶显示组件，液晶显示组件与DSP数字信号处理器连接用于运行状态与参数的显示。
5.按照权利要求1所述的基于物联网的智能集成低压无功模块，其特征在于：所述智能控制器还包含按键，按键与DSP数字信号处理器连接用于人机交互干预工作进程。
6.按照权利要求1所述的基于物联网的智能集成低压无功模块，其特征在于：所述DSP数字信号处理器通过串口与物联网无线模块通信，发送设备的运行状态信息给物联无线模块。
7.一种基于物联网的智能集成低压无功模块控制方法，其特征在于：
智能手机通过网络连接到后台监控服务器，读取智能集成低压无功模块的运行状态信息，当状态异常时，DSP数字信号处理器主动上报异常信息给物联无线模块，物联无线模块通过无线网络、宽带有线网络中转给后台监控服务器，对于运行异常或故障信息，后台监控服务器主动把相关信息发给智能手机接收，同时配电管理人员通过智能手机的APP应用程序访问后台监控服务器，及时获知电容器当前运行情况；
电压采样电路、电流采样电路和温度采样电路分别采集电容器的电压信号、电流信号和温度信号，将这些信号转换处理成DSP数字信号处理器可识别的信号传输给DSP数字信号处理器，DSP数字信号处理器对这些信号进行谐波计算和分析，分别计算出电网电压谐波、电容器的谐波电流、电容器本体温度数据；
DSP数字信号处理器通过电压采样电路实现对电容器运行电压及电压谐波的监测，当电容器运行电压或谐波超过设定保护值时，数字信号处理器通过控制输出接口电路控制投切开关跳开，以保护电容器；
DSP数字信号处理器通过电流采样电路实现对电容器运行电流及谐波的监测，当电容器运行电流或电流谐波超过设定保护值时，数字信号处理器通过控制输出接口电路控制投切开关跳开，以保护电容器；
DSP数字信号处理器通过温度采样电路以及电容器本体内置温度传感器实现对电容器的温度监测，当电容器内部温度超过设定保护值时，数字信号处理器通过控制输出接口电路控制投切开关跳开，以保护电容器。
8.按照权利要求7所述的基于物联网的智能集成低压无功模块控制方法，其特征在于：DSP数字信号处理器通过控制输出接口电路对投切开关进行控制，实现对低压电力电容器本体的投退。
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