基于2.4gism頻段無線通信的低壓無功補償裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于2.4G ISM頻段無線通信的低壓無功補償裝置；其特征在于：包括無功補償控制器以及多個電容投切裝置；無功補償控制器包括MCU單元11、AC/DC開關電源電路、三相電壓電流采樣電路、LED/LCD顯示/按鍵模塊、無線通信模塊15；其中，AC/DC開關電源電路、三相電壓電流采樣電路分別與MCU單元11連接，MCU單元11同時還與LED/LCD顯示/按鍵模塊、無線通信模塊15連接；電容投切裝置包括MCU單元21、電源電路、LED顯示模塊、溫度電流采樣電路、無線通信模塊25。本實用新型中控制器和電容投切裝置之間用無線通信技術代替現有的有線通信，大大簡化了無功補償裝置中的連線。該裝置基于2.4GISM頻段，采用了跳頻技術，具有很好的抗干擾性。
【專利說明】
基于2.4GI SM頻段無線通信的低壓無功補償裝置
技術領域
[0001]本實用新型涉及一種低壓無功補償裝置，尤其是一種基于2.4GISM頻段無線通信的低壓無功補償裝置。
【背景技術】
[0002]無功功率補償在電力供電系統中起提高電網的功率因數的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環境。所以無功功率補償裝置在電力供電系統中處在一個不可缺少的非常重要的位置。合理的選擇補償裝置，可以做到最大限度的減少電網的損耗，使電網質量提高。反之，如選擇或使用不當，可能造成供電系統，電壓波動，諧波增大等諸多因素。
[0003]現有的低壓無功補償裝置中，控制器和電容投切裝置之間基本都采用了有線連接，布線繁瑣。負荷投切產生時會產生很大的電磁干擾，這種有線式控制連接很容易受到干擾。
【實用新型內容】
[0004]本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，在此提供一種基于2.4GISM頻段無線通信的低壓無功補償裝置。控制器和電容投切裝置之間用無線通信技術代替現有的有線通信，大大簡化了無功補償裝置中的連線。該裝置基于2.4GISM頻段，采用了跳頻技術，具有很好的抗干擾性。
[0005]本實用新型是這樣實現的，構造一種基于2.4GISM頻段無線通信的低壓無功補償裝置，其特征在于:所述低壓無功補償裝置包括無功補償控制器以及多個電容投切裝置；
[0006]無功補償控制器包括MCU單元11、AC/DC開關電源電路、三相電壓電流采樣電路、LED/LCD顯示/按鍵模塊、無線通信模塊15;其中，AC/DC開關電源電路、三相電壓電流采樣電路分別與MCU單元11連接，M⑶單元11同時還與LED/LCD顯示/按鍵模塊、無線通信模塊15連接；
[0007]電容投切裝置包括MCU單元21、電源電路、LED顯示模塊、溫度電流采樣電路、無線通信模塊25;電源電路、溫度電流采樣電路分別與MCU單元21連接，M⑶單元21還與LED顯示模塊、無線通信模塊25連接;MCU單元21同時與電容過零切投開關連接。
[0008]本實用新型的優點在于:本實用新型所述一種基于2.4GISM頻段無線通信的低壓無功補償裝置;該裝置基于2.4G ISM頻段，在控制器和電容投切裝置之間建立穩定可靠的無線通信網絡，自動組網，自動分配地址，完全省掉二者之間的布線。由于裝置的通信數據調制到了 2.4G的高頻載波信號上，并且采用了跳頻技術，所以具有很好的抗干擾性。
【附圖說明】
[0009]圖1是本實用新型整體框圖
[0010]圖2是本實用新型無功補償控制器硬件框圖
[0011]圖3是本實用新型電容投切裝置硬件框圖
[0012]圖4是控制器無線網絡流程圖
[0013]圖5是電容投切裝置無線狀態圖
[0014]圖6是電容投切裝置無線網絡流程圖。
【具體實施方式】
[0015]下面將結合附圖1-3對本實用新型進行詳細說明，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0016]本實用新型通過改進提供一種基于2.4GISM頻段無線通信的低壓無功補償裝置，如圖1-3所示，可以按照如下方式予以實施;所述低壓無功補償裝置包括無功補償控制器10以及多個電容投切裝置20。
[0017]所述無功補償控制器10包括MCU單元11、AC/DC開關電源電路12、三相電壓電流采樣電路13、LED/LCD顯示/按鍵模塊14、無線通信模塊15;其中，AC/DC開關電源電路12、三相電壓電流采樣電路13分別與M⑶單元11連接，M⑶單元11同時還與LED/IXD顯示/按鍵模塊14、無線通信模塊15連接。
[0018]所述電容投切裝置20包括MCU單元21、電源電路22、LED顯示模塊23、溫度電流采樣電路24、無線通信模塊25;電源電路22、溫度電流采樣電路24分別與MCU單元21連接，MCU單元21還與LED顯示模塊23、無線通信模塊25連接;M⑶單元21同時與電容過零切投開關26連接。
[0019]所述無功補償控制器主控芯片采用了STM32F103VCT6，LQFP100封裝，ARM 32位的Cortex-M3 CPU 72MHz，1.25DMips/MHz，0等待周期的存儲器，單周期乘法和硬件除法，256K字節的閃存程序存儲器，32K字節的SRAM，7通道DMA控制器，12位模數轉換器，Ius轉換時間(16通道)，外設:定時器、ADC、SP1、I2C和USART，CAN，USB 2.0全速接口，串行線調試(SWD)和JTAG接口。
[0020]無線通信模塊采用了TI公司的CC2500芯片，單片2.4GHzRF(射頻)收發器，頻率范圍:2400-2483.5MHz，高靈敏度(10kbpsT_98dBm，I %數據包誤差率)，可編程控制的數據傳輸率，可達500kbps，可編程控制的輸出功率，可達+IdBm，64字節RX和TX數據FIFO，芯片內頻率合成器，快速頻率變動合成器帶來的合適的頻率跳躍系統，支持傳輸前自動清理信道訪問(CCA)，可控的數據包處理硬件:對同步詞匯插入的芯片偵測，地址檢查，靈活的數據包長度及自動CRC處理，調制方式支持OOK，ASK，2-FSK和MSK。
[0021]控制器上電時收集無線節點信息，自動分配節點地址，已分配地址節點成為在線節點，所有在線節點進行自檢并上傳自檢結果，控制器根據自檢結果得到一個補償電容容量和類型信息的設備列表。控制器采樣3相電流電壓信號，經FFT運算，得到電壓，電流，相位，有功，無功，功率因數，諧波總量等電參數信息，根據無功量及功率因數在設備列表中搜索合適的容量進行補償。通過無線網絡向選定的節點發送投切命令。所有在線節點每隔5秒上傳一次狀態，當節點出現過熱，電流異常，電壓異常，掉電等故障時，控制器通過無線網絡可以及時獲得故障信息，從而將相應的故障節點從設備列表中移出。每隔10秒控制器和所有在線節點進行一次同步跳頻。
[0022]電容投切裝置主控芯片采用了STM32F103R8T6，LQFP64封裝，ARM 32位的Cortex-M3 CPU 72MHz a.25DMips/MHz, O等待周期的存儲器，單周期乘法和硬件除法，64K字節的閃存程序存儲器，20K字節的SRAM，7通道DMA控制器，12位模數轉換器，Ius轉換時間(16通道)，外設:定時器、ADC、SP1、12C和USART，CAN，USB 2.0全速接口，串行線調試(SWD)和JTAG接口。
[0023]每個電容投切裝置上電后均為離線狀態，掃描控制器無線信號，當捕捉到控制器無線信號后，上傳Frame_SQuestJoin請求加入控制器網絡，控制器收到Frame_SQuestJoin后，分配地址并發送Frame_MAddrDi str，電容投切裝置收到Frame_MAddrDi str后開始自檢并上傳Frame_SUpData，至此電容投切裝置正式加入控制器無線網絡，處于在線狀態，每隔5秒上傳一次狀態，每隔10秒進行一次跳頻，并開始接受控制器的控制命令。
[0024]該裝置包括一個無功補償控制器和最多64個電容投切裝置。
[0025]控制器和電容投切裝置之間通過無線通信建立連接，上電后，每個電容投切裝置自動掃描控制器所在頻道，當捕捉到控制器無線信號之后，發送SQuest Join幀請求加入控制器網絡，控制器收到SQuest Join后，進行地址分配，然后發送MAddrDi str幀，每個電容投切裝置在收到相應的MAddrDi str幀后，進行自檢，并將自檢結果通過SUpData幀發送給控制器，至此控制器和電容投切裝置正式建立了一個無線通信通道，每隔10秒該無線通道進行一次跳頻，跳頻前后頻率相差接近20MHZ，所以具有很好的抗干擾性。重復以上過程，控制器最多可以和64個電容投切裝置建立起一個無線通信網絡。通過該無線網絡，每個電容投切裝置每隔5秒會通過SUpData幀把本機的所有數據和狀態信息上傳給控制器，這樣通過控制器就能很方便的查看每一個電容投切裝置的狀態和數據。每隔10秒，控制器根據當前的電網電參數數據以及網絡中的每個電容投切裝置的狀態數據信息，選擇需要投切的電容投切裝置發送MMCtrl幀，電容投切裝置在收到MMCtrl后，進行相應的投切動作。
[0026]在一些特殊的故障情況，比如控制器掉電重啟，所有在線的電容投切裝置會檢測到控制器掉電重啟情況，全部離線，通過上述過程重新與控制器建立連接。
[0027]該裝置還通過一個3位撥碼開關來設置無線網絡采用的頻道，只有撥碼開關設置一樣的控制器和電容投切裝置之間才會進行無線通信。撥碼開關設置不一樣的無線網絡之間無線信號完全不會相互干擾。這樣在同一個無線信號覆蓋區域內最多可以個共存8個這樣的無功補償裝置。
[0028]該裝置中的所有無線通信功能都基于TI公司的CC2500無線芯片。
[0029]該裝置采用了 2.4G的無線通信方式，自組網，自動分配地址，完全無需人工干預，具有通信穩健可靠，設置簡單，零二次側布線，抗干擾性好的特點。
[0030]對所公開的實施例的上述說明，使本領域專業技術人員能夠實現或使用本實用新型。對這些實施例的多種修改對本領域的專業技術人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本實用新型的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現。因此，本實用新型將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。
【主權項】
1.一種基于2.4G ISM頻段無線通信的低壓無功補償裝置，其特征在于:所述低壓無功補償裝置包括無功補償控制器(10)以及多個電容投切裝置(20); 無功補償控制器(10)包括MCU單元(11)、AC/DC開關電源電路(12)、三相電壓電流采樣電路(13)、1^0/10>顯示/按鍵模塊(14)、無線通信模塊(15);其中4(:/0(:開關電源電路(12)、三相電壓電流采樣電路(13)分別與MCU單元(11)連接，M⑶單元(I I)同時還與LED/IXD顯示/按鍵模塊(14)、無線通信模塊(15)連接； 電容投切裝置(20)包括M⑶單元(21)、電源電路(22)、LED顯示模塊(23)、溫度電流采樣電路(24)、無線通信模塊(25);電源電路(22)、溫度電流采樣電路(24)分別與MCU單元(21)連接，M⑶單元(21)還與LED顯示模塊(23)、無線通信模塊(25)連接;M⑶單元(21)同時與電容過零切投開關(26)連接。
【文檔編號】H02J3/18GK205429742SQ201620105347
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2016年2月3日
【發明人】付少良, 羅飛雪, 付澤林
【申請人】四川省科學城久信科技有限公司