專利名稱：三相無功功率自動補償裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于電力系統(tǒng)無功功率補償裝置，特別是涉及一種電力電網的三相無功功率就地補償控制裝置。
現(xiàn)有的無功功率就地補償裝置中，特別是針對小用電負荷的無功就地補償裝置，一般采用交流接觸器或負荷開關。對補償電容的投入和切除通常采用人工操作，或根據時間劃分進行投切，或根據電壓高低進行投切；在結構上，則根據功率因數(shù)及無功功率、無功電流，采用較為復雜的智能化電路或簡單的模擬電路進行投切。這些工作方式和補償結構存在許多不足人工投切，操作復雜煩瑣；根據時間劃分及電壓的高低投切，缺乏嚴格的科學根據，且智能化電路成本高；而模擬電路檢測，控制精度較低。以上幾種投切方式均不能實時根據線路的功率因素準確地對電容器進行投切，難以難確的就地補償無功功率。
本實用新型的目的是提供一種能自動檢測電網的功率因數(shù)，自動根據功率因數(shù)的大小，準確地控制電容器投入和切除的一種新型三相無功功率自動補償裝置。以實現(xiàn)實時就地無功功率的補償。
本實用新型由信號取樣部分、信號處理部分、信號轉換部分、數(shù)據處理部分、信號輸出部分、補償執(zhí)行部分組成，其特征在于信號取樣部分包括電流變換器(1)及電壓變換器(2)，信號處理部分包括相位自動識別器(6)、過電壓比較器(4)、電流放大器(3)及低負荷電流比較器(5)，信號轉換部分包括相位轉換電路(7)、電流模擬一數(shù)字轉換電路(8)及電壓模擬一數(shù)字轉換電路(9)，數(shù)據處理部分包括計數(shù)器(10)、存儲器(11)、數(shù)據變換器(12)及循環(huán)控制器(13)，信號輸出部分包括狀態(tài)顯示器(14)及驅動放大器(15)，補償執(zhí)行部分包括中間繼電器(16)、交流接觸器(17)及補償電容器組(18)。其中，電流變換器(1)與電壓變換器(2)的輸出端分別與相位自動識別器(6)的輸入端相連接，過電壓比較器(4)的輸入端與電壓變換器(2)的輸出端相連接，電流放器(3)的輸入端與電流變換器(1)的輸出端相連接，相位自動識別器(6)的輸出端接相位轉換電路(7)中的IC3，過電壓比較器(4)的輸出端接電壓模擬一數(shù)字轉換電路(9)，電流放大器(3)的輸出信號經低負荷電流比較器(5)輸給電流模擬一數(shù)字轉換電路(8)。
上述電路的工作過程如下電流變換器(1)將來自電網母線上的電流信號變換成電流方波信號，在電壓變換器(2)輸出信號的作用下，相位自動識別器(6)判斷電流相位的反正，經相位轉換電路(7)轉換后，作用于計數(shù)器(10)。計數(shù)器(10)在相位信號，低電流信號、過電壓信號共同作用下，將數(shù)據輸入存儲器(11)。存儲器(11)中的數(shù)據信號分別輸入狀態(tài)顯示器(14)與循環(huán)控制器(13)，在數(shù)據信號的作用下，狀態(tài)顯示器(14)顯示COSφ值的大小，電壓的高低，負荷電流的大小及補償電容的投切狀態(tài)。在信號處理部分中，經相位轉換電路(7)輸出的電壓相位信號與電流相位信號接計數(shù)器(10)的脈沖輸入端，低負荷電流比較器(5)輸出的低電流信號與過電壓比較器(4)輸出的過電壓信號經計數(shù)器(10)中的IC7，計數(shù)器(10)輸出的信號進入存貯器(11)后輸給數(shù)據變換器(12)。循環(huán)控制器(13)輸出的投入或切除信號經驅動放大器(15)驅動中間繼電器(16)動作，交流接觸器(17)閉合或斷開，控制補償電容器組(18)的投入和切除。
本實用新型與現(xiàn)有的無功功率補償裝置相比，具有以下優(yōu)點可自動識別電流或電壓信號的極性，并能自動轉換。特別是采用的電流、電壓模擬一數(shù)字轉換電路，克服了補償裝置成本高、控制精度低、穩(wěn)定性較差的缺陷。本實用新型結構緊湊，操作簡便，既可人工投切，也可自動投切。可分別顯示COSφ值的大小、電壓高低、負荷電流大小及補償電容器組(18)的投切狀態(tài)，尤其適用于小容量用電負荷就地無功補償。
以下將結合附圖對本實用新型的技術方案作詳細說明。
圖1為電路方框圖。
圖2為電路原理圖。
參照圖1、圖2的電路方框圖和電路原理圖，圖1中的(1)為電流變換器，(2)為電壓變器器，(3)為電流放大器，(4)為過電壓比較器，(5)為低負荷電流比較器，(6)為相位自動識別器，(7)為相位轉換電路，(8)為電流模擬一數(shù)字轉換電路，(9)為電壓模擬一數(shù)字轉換電路，(10)為計數(shù)器，(11)為存儲器，(12)為數(shù)據變換器，(13)為循環(huán)控制器，(14)為狀態(tài)顯示器，(15)為驅動放大器，(16)為中間繼電器，(17)為交流接觸器，(18)為補償電容器組。
電流變換器(1)由流流互感器CT、取樣電阻R1和二極管D1、D2及運算放大器IC1組成。IC1接通電流互感器CT，將電網檢測到的電流信號轉換成與電流同相、頻率為50HZ的對稱方波信號。電壓變波換器(2)由電壓互感器PT、分壓電阻R2、R3、二極管D3、D4及運算放大器IC2組成。IC2接通電壓互感器PT，將電網檢測到的電壓信號轉換成與電壓同相、頻率為50HZ的對稱方波信號。電壓、電流方波信號一起送入相位自動識別器(6)中的IC3。相位自動識別器(6)根據產生的信號，判斷輸入信號相位的反正，并將判斷信號送入相位轉換電路(7)中。電流測量端或電壓測量端的任何一個相位接反時，相位自動識別器(6)將會自動將其反相，使測量信號始終保持正確相位。
過電壓比較器(4)由IC4及電阻R4、R5、D5、IC1組成。電流放大器(3)由IC5及電阻R6、R7、R8、C2組成，將電流互感器CT測到的電流信號進行放大，并送入由IC6和R9、R10組成的低負荷電流比較器(5)中。過電壓比較器(4)及低負荷電流比較器(5)根據電網的電壓、電流狀況與設定值比較后，分別發(fā)出過電壓信號和低負荷電流信號。過電壓信號、低負荷電流信號為數(shù)字開關信號，開關信號控制計數(shù)器(10)的計數(shù)方式。計數(shù)器(10)由IC7構成。IC7計數(shù)脈沖的多少，由電壓相位信號及電流相位信號的差值確定。差值的多少則根據功率因數(shù)的大小而定。IC7在相位差值信號、過電壓信號、負荷電流信號下進行計數(shù)，輸出的數(shù)據值進入由IC8構成的存儲器(11)，由存儲器(11)輸出對應的COSφ值、投入或切除指令、投入或切除狀態(tài)信號，分別進入由IC9和三位數(shù)碼管組成的狀態(tài)顯示器(14)，顯示COSφ值的大小、電壓的高低、負荷電流的大小及補償電容器組(18)的投切狀態(tài)。數(shù)據變換器(12)中的IC10將投入或切除指令變換成控制信號，再經由IC11和IC12組成的循環(huán)控制器(13)進入驅動放大器(15)中的IC13，驅動中間繼電器(16)的J1-J4，控制交流接觸器(17)CJ1-CJ4動作，控制補償電容器組(18)的投入或切除，達到電網線路的無功功率補償。
本實施例的集成電路型號是IC1、IC2、IC4～IC6為“LM324”,IC3為“CD4013”,IC7為“CD4060”,IC8為“27128”,IC9為“CD4511”,IC10為“CD4520”,IC11為“CD4019”,IC12為“CD4099”IC13為“MC1413”。
權利要求1．一種三相無功功率自動補償裝置，它是由信號取樣部分、信號處理部分、信號轉換部分，數(shù)據處理部分、信號輸出部分，補償執(zhí)行部分組成，其特征在于信號取樣部分包括電流變換器(1)、電壓變換器(2)、信號處理部分包括相位自動識別器(6)、過電壓比較器(4)、電流放大器(3)、低負荷電流比較器(5)、信號轉換部分包括相位轉換電路(7)、電流模擬一數(shù)字轉換電路(8)、電壓模擬-數(shù)字轉換電路(9)、數(shù)據處理部分包括計數(shù)器(10)、存儲器(11)、數(shù)據變換器(12)、循環(huán)控制器(13)、信號輸出部分包括狀態(tài)顯示器(14)、驅動放大器(15)、補償執(zhí)行部分包括中間繼電器(16)、交流接觸器(17)、補償電容器組(18)，其中，電流變換器(1)與電壓變換器(2)的輸出端分別與相位自動識別器(6)的輸入端相連接，過電壓比較器(4)的輸入端與電壓變換器(2)的輸出端相連接，電流放大器(3)的輸入端與電流變換器(1)的輸出端相連接，相位自動識別器(6)的輸出端接相位轉換電路(7)中的IC3，過電壓比較器(4)的輸出端接電壓模擬-數(shù)字轉換電路(9)，電流放大器(3)的輸出信號經低負荷電流比較器(5)輸給電流模擬-數(shù)字轉換電路(8)。
2．根據權利要求1所述的三相無功率自動補償裝置，其特征是在所述的電流變換(1)由電流互感器CT、取樣電阻R1、二極管D1、D2、運算放大器IC1構成，取樣電阻R1為純阻性，它直接串聯(lián)在電流互感器CT回路中。
3．根據權利要求1所述的三相無功功率自動補償裝置，其特征是在所述的存儲器(11)由可編程數(shù)據存貯器IC8構成，存儲器(11)的數(shù)據包括投入與切除門限設定值、COSφ數(shù)據轉換表、過電壓信號、低負荷電流信號，并與IC7、數(shù)據變換器(12)構成投入或切除門限調整系統(tǒng)。
4．根據權利要求1所述的三相無功功率自動補償裝置，其特征是在所述的信號處理部分中，經相位轉換電路(7)輸出的電壓相位信號與電流相位信號接計數(shù)器(10)的脈沖輸入端，低負荷電流比較器(5)輸出的低電流信號與過電壓比較器(4)輸出的過電壓信號經計數(shù)器(10)中的IC7，計數(shù)器(10)輸出的信號進入存貯器(11)后輸給數(shù)據變換器(12)。
5．根據權利要求1所述的三相無功功率自動補償裝置，其特征是在所述的信號輸出部分中，數(shù)據變換器(12)經循環(huán)控制器(13)，IC11、IC12接通驅動放大器(15)中的IC13，驅動放大器(15)接通中間繼電器(16)J1-J4，交流接觸器(17)CJ1-CJ4控制補償電容器組(18)。
專利摘要三相無功功率自動補償裝置,主要由信號取樣部分、信號處理部分、信號轉換部分,數(shù)據處理部分、信號輸出部分、補償執(zhí)行部分和補償電容器組等組成。電流變換器將來自電網母線上的電流信號變換成電流方波信號,在電壓變換器的作用下,相位自動識別器判斷電流相位的反正,數(shù)據變換器將投入或切除指令變換成控制信號,驅動中間繼電器和交流接觸器動作,補償電容器進行投入或切除,達到補償線路的最佳無功功率因素補償。本裝置具有結構緊湊、操作簡便，既可人工投切,也可自動投切等優(yōu)點。
文檔編號G05F1/70GK2335294SQ9722162
公開日1999年8月25日 申請日期1997年7月12日 優(yōu)先權日1997年7月12日
發(fā)明者劉曉勇, 伍一民, 劉勇發(fā) 申請人:重慶三力電器研究所