基于AVR单片机的智能电网功率平衡器.pdf

本发明公开了一种基于AVR单片机的智能电网功率平衡器，电路结构包括控制单元、电源、检测单元、可控硅无触点开关、显示器、键盘，电源为控制单元供电，检测单元包括由电流互感器、运放电路和门电路组成的电流检测电路和由电压互感器、运放电路和门电路组成的电压检测电路，键盘用于对控制单元输入设定信号，检测单元通过电压、电流互感器采得电压和电流信号，并利用运放电路、门电路得到反映相位差的方波信号传递给控制单元，控制单元AVR单片机接收到检测信号，经过逻辑运算以及与设定信号进行比较，发送到显示器进行显示，且控制可控硅无触点开关完成电容器组的投切。本发明可以瞬间实现电网功率的自动平衡，功率因素补偿值cos>95％。

权利要求书1.  一种基于AVR单片机的智能电网功率平衡器，连接到电网上连接的电容器 组，其特征在于，包括控制单元、电源、检测单元、可控硅无触点开关、显示器、 键盘，所述电源为控制单元供电，检测单元包括由电流互感器、运放电路和门电路 组成的电流检测电路和由电压互感器、运放电路和门电路组成的电压检测电路，所 述键盘用于对控制单元输入设定信号，检测单元通过电压、电流互感器采得电压和 电流信号，并利用运放电路、门电路得到反映相位差的方波信号传递给控制单元， 控制单元AVR单片机接收到检测信号，经过逻辑运算以及与设定信号进行比较，发 送到显示器进行显示，且控制可控硅无触点开关完成电容器组的投切。 2.  根据权利要求1的基于AVR单片机的智能电网功率平衡器，其特征在于： 所述可控硅上并联一个二极管。 3.  根据权利要求1的基于AVR单片机的智能电网功率平衡器，其特征在于： 所述控制单元为AVR单片机。 4.  根据权利要求2的基于AVR单片机的智能电网功率平衡器，其特征在于： 所述AVR单片机连接有报警单元。 5.  根据权利要求2的基于AVR单片机的智能电网功率平衡器，其特征在于： 所述AVR单片机的电源为快速充放电装置。

说明书基于AVR单片机的智能电网功率平衡器
技术领域
本发明涉及智能电网控制系统领域，是一种安全高效的基于AVR单片机的智能 电网功率平衡器。
背景技术
在电力系统中，由于电感、电容元件的存在，不仅系统中存在着有功功率，而 且存在无功功率。虽然无功功率本身不消耗能量，它的能量只是在电源及负载间进 行传输交换，但是在这种能量交换的过程会引起电能的损耗，并使电网的视在功率 增大，这将对系统产生以下一系列负面影响。
目前国内电网主要存在问题是控制规律简单、抗干扰能力差，不能很好的解决 无触点开关投切电容的问题，在三相不平衡条件下不能有效的进行无功补偿。同时 由于户外工作环境相对恶劣，装置的可靠性和控制精度难以满足现场运行的要求。 此外还不具备通讯功能，不能实现全电网的自动无功优化，不能对电能质量进行在 线监视以满足现代化电力系统建设的需要。
近年来企业中普遍利用并联电容器进行供用电线网的无功补偿，提高电网的功 率因数，降低供电线路的电流，减少了线损，取得了较好的效果。但不同的补偿方 式，在实际中的补偿效果仍有所差异。若能根据具体情况，选用综合性的全方位补 偿方式进行补偿，克服单一补偿方式的不足，其补偿效果会更好。从补偿方法上看， 主要有固定、手动、自动三种。控制规律简单、抗干扰能力差、可靠性和控制精度 低、防震动，防高频电磁干扰能力差等。
发明内容
本发明的目的是要解决现有技术的不足提供自动平衡提供一种基于AVR单片 机的智能电网功率平衡器，使变配电、电所低压端智能化功率分配，实现电网功率 的瞬间。
为达到上述目的，本发明是按照以下技术方案实施的：
一种基于AVR单片机的智能电网功率平衡器，是一种连接到电网上连接的电容 器组实现功率智能检测、平衡的基于AVR单片机的控制电路，它包括控制单元、电 源、检测单元、可控硅无触点开关、显示器、键盘，所述电源为控制单元供电，检 测单元包括由电流互感器、运放电路和门电路组成的电流检测电路和由电压互感器、 运放电路和门电路组成的电压检测电路，所述键盘用于对控制单元输入设定信号， 检测单元通过电压、电流互感器采得电压和电流信号，并利用运放电路、门电路得 到反映相位差的方波信号传递给控制单元，控制单元AVR单片机接收到检测信号， 经过逻辑运算以及与设定信号进行比较，发送到显示器进行显示，且控制可控硅无 触点开关完成电容器组的过零投切，投切时间在微秒级。
本产品所述控制单元为AVR单片机，可实现基于双重密钥网关的过零点智能投 切。
优选地，所述可控硅上并联一个二极管。由于采用了可控硅无触点开关，提高 了响应时间，解决了常规功率补偿电路中大电流烧触点的问题，投切电流可达100A， 整体产品体积小。可控硅上并联一个二极管，解决了电容放电问题，使用更加安全。
优选地，所述AVR单片机连接有报警单元。
具体地，所述AVR单片机的电源为快速充放电装置。
本发明产品工作原理：检测单元通过电压、电流互感器采得电压和电流信号， 并利用运放电路、门电路得到反映相位差的方波信号，传给AVR单片机，AVR单 片机接收到检测信号，经过逻辑运算得到实时cos，且和键盘输入AVR单片机的设 定信号比较，分别送到显示器，确定是否发出投切命令，通过可控硅无触点开关投 切装置完成电容器组的投切。
与现有技术相比，本发明可适用于国内变配、电所低端智能化功率分配，具有 无触点切换、安全模式工作、大电流(>80A)智能控制、过零智能投切4大主要特 点，采用了可控硅无触点开关，提高了相应时间，解决了大电流灼烧开关触点的难 题，投切电流可达单相150A，本发明可以瞬间实现电网功率的自动平衡，功率因素 补偿值cos>95％，采用可控硅开关技术，电网整体电路技术先进、安全性好、适应 性强、可靠性高、使用寿命长。
附图说明
图1是本发明的电路结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明作进一步描述，在此发明的示意性实施例以及说 明用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。
如图1所示的基于AVR单片机的智能电网功率平衡器，连接到电网上连接的电 容器组，包括控制单元、电源、检测单元、可控硅无触点开关、显示器、键盘，电 源为控制单元供电，检测单元包括由电流互感器、运放电路和门电路组成的电流检 测电路和由电压互感器、运放电路和门电路组成的电压检测电路，键盘用于对控制 单元输入设定信号，检测单元通过电压、电流互感器采得电压和电流信号，并利用 运放电路、门电路得到反映相位差的方波信号传递给控制单元，控制单元AVR单片 机接收到检测信号，经过逻辑运算以及与设定信号进行比较，发送到显示器进行显 示，且控制可控硅无触点开关完成电容器组的过零投切，投切时间在微秒级。采用 了可控硅无触点开关，提高了响应时间，解决了常规功率补偿电路中大电流烧触点 的问题，投切电流可达100A，整体产品体积小。可控硅上并联一个二极管，解决了 电容放电问题，使用更加安全。
AVR单片机的电源为快速充放电装置，确保了高电压工况下的使用安全。
控制单元为AVR单片机，AVR单片机连接有报警单元，可实现基于双重密钥 网关的过零点智能投切。对电气参数可实现声光报警和实时数据存储功能，外型精 巧，技术智能化、保密性高，批量生产成本较低，主要适应于复杂的电磁环境中(如： 医院、计算机中心、电子对抗理论研究场所、高等院校、炼钢厂、汽车充电站、智 能化生活小区、发电站、智能化军事营地)等场所的电网功率平衡的大规模使用。
使用时，检测单元通过电压、电流互感器采得电压和电流信号，并利用运放电 路、门电路得到反映相位差的方波信号，传给AVR单片机，AVR单片机接收到检 测信号，经过逻辑运算得到实时cos，且和键盘输入AVR单片机的设定信号比较， 分别送到显示器，确定是否发出投切命令，通过可控硅无触点开关投切装置完成电 容器组的投切。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案 做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。