專利名稱：智能混合投切元件無功動態(tài)補償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及在電力系統(tǒng)中起無功補償作用的動態(tài)補償裝置，具體地說，是涉及直接利用電力電容器對電力系統(tǒng)中的無功負(fù)荷進行動態(tài)補償?shù)难b置。
背景技術(shù)：
把電力電容器接入電網(wǎng)常用的投切元件有半導(dǎo)體開關(guān)組件(以半導(dǎo)體開關(guān)和過零觸發(fā)電路為主要部件構(gòu)成)、復(fù)合開關(guān)(以機電式接觸器、半導(dǎo)體開關(guān)和控制電路為主要部件構(gòu)成)和切換電容器接觸器，通常的無功動態(tài)補償裝置只使用其中的一種投切元件，使用這些投切元件的無功動態(tài)補償裝置各有其優(yōu)點和不足由于半導(dǎo)體開關(guān)組件投切動作時間間隔短，所以利用它作為投切元件的補償裝置具有良好的動態(tài)補償性能，但卻存在工作時能耗大和所需投資大的不足；由于復(fù)合開關(guān)投切動作時間間隔較短，所以利用它作為投切元件的補償裝置具有較好的動態(tài)補償性能，但同樣存在所需投資大的不足；由于切換電容器接觸器工作時能耗小和價格低廉，所以利用它作為投切元件的補償裝置具有能耗小和投資少的優(yōu)點，但由于切換電容器接觸器投切涌流大、投切動作時間間隔長，所以利用它作為投切元件的補償裝置卻不適用于補償變化太頻繁的無功負(fù)荷。
雖然利用半導(dǎo)體開關(guān)組件作為投切元件的補償裝置具有良好的動態(tài)補償性能，利用復(fù)合開關(guān)作為投切元件的補償裝置也有較好的動態(tài)補償性能，但由于它們上述的不足，使得這些技術(shù)較先進的產(chǎn)品始終得不到廣泛地推廣應(yīng)用，不能為提高電網(wǎng)的功率因數(shù)、節(jié)約電能作出應(yīng)有的貢獻。
對于一個具有一定容量的電力系統(tǒng)，其無功負(fù)荷的組成通常有這樣的特點變化非常頻繁和較頻繁部分只占較小的比例，占較大比例的是相對穩(wěn)定部分。

發(fā)明內(nèi)容
為了使無功動態(tài)補償裝置避免上述提到的只采用一種投切元件時存在的不足，充分發(fā)揮各種投切元件的優(yōu)點，同時利用上述無功負(fù)荷的組成特點，本實用新型采用新的技術(shù)方案進行動態(tài)無功補償。
新的技術(shù)方案是無功動態(tài)補償裝置包括無功補償控制器和補償電路兩大部分。
補償電路同時采用半導(dǎo)體開關(guān)組件(19)、復(fù)合開關(guān)(23)和切換電容器接觸器(25)作為電力電容器(21)的投切元件，由這些投切元件分別與快速熔斷器(18)、電容放電燈(20)和電力電容器(21)連接構(gòu)成半導(dǎo)體開關(guān)補償支路(22)、復(fù)合開關(guān)補償支路(24)和接觸器補償支路(26)，所有的補償支路構(gòu)成補償電路，補償電路通過進線開關(guān)(15)接入電網(wǎng)。
無功補償控制器內(nèi)部同時具有半導(dǎo)體開關(guān)控制電路(10)、復(fù)合開關(guān)控制電路(11)和接觸器控制電路(12)。各種投切元件的投切動作時間間隔在控制器中可以單獨設(shè)置，以保證投切元件和電力電容器的安全運行。
投切元件的動作受投切元件控制電路的控制，由半導(dǎo)體開關(guān)控制電路(10)控制半導(dǎo)體開關(guān)補償支路(22)的投切，由復(fù)合開關(guān)控制電路(11)控制復(fù)合開關(guān)補償支路(24)的投切，由接觸器控制電路(12)控制接觸器補償支路(26)的投切。上述的各個控制電路則在無功補償控制器主控制CPU(7)的控制下工作。
在無功補償控制器的控制下，半導(dǎo)體開關(guān)補償支路(22)主要用于補償變化非常頻繁的無功負(fù)荷，復(fù)合開關(guān)補償支路(24)主要用于補償變化較頻繁的無功負(fù)荷，接觸器補償支路(26)用于補償相對穩(wěn)定的無功負(fù)荷。
本實用新型的有益效果是，發(fā)揮了半導(dǎo)體開關(guān)組件和復(fù)合開關(guān)適于進行頻繁和較頻繁投切的特點，減少了它們的使用量，減少了能耗；發(fā)揮了切換電容器接觸器工作時能耗小的特點，減少了它們的投切次數(shù)，延長了它們的使用壽命，減小投切涌流對電網(wǎng)的影響。從而在保證裝置具有良好無功動態(tài)補償性能的情況下，大幅度地降低了裝置的原材料成本和運行成本，有利于無功動態(tài)補償裝置的推廣和節(jié)能事業(yè)的進步。


圖1是本實用新型的一種方案無功補償控制器方框圖。
圖2是對應(yīng)圖1的方案的補償電路原理圖。
圖2中，14.避雷器，15.熔斷器式隔離開關(guān)，16.排風(fēng)機，17.溫度傳感器，18.快速熔斷器，19.半導(dǎo)體開關(guān)組件，20.電容放電燈，21.電力電容器，22.半導(dǎo)體開關(guān)補償支路，23.復(fù)合開關(guān)，24.復(fù)合開關(guān)補償支路，25.切換電容器接觸器，26.接觸器補償支路具體實施方式
一種智能混合投切元件無功動態(tài)補償裝置，包括無功補償控制器和補償電路，其無功補償控制器如圖1所示，其補償電路如圖2所示。
補償電路同時采用半導(dǎo)體開關(guān)組件(19)、復(fù)合開關(guān)(23)和切換電容器接觸器(25)作為電力電容器(21)的投切元件，由這些投切元件分別與快速熔斷器(18)、電容放電燈(20)和電力電容器(21)連接構(gòu)成半導(dǎo)體開關(guān)補償支路(22)、復(fù)合開關(guān)補償支路(24)和接觸器補償支路(26)，所有的補償支路構(gòu)成補償電路，補償電路通過進線開關(guān)(15)接入電網(wǎng)。
在無功補償控制器中，半導(dǎo)體開關(guān)組件(19)的投切動作時間間隔設(shè)置成40mS，復(fù)合開關(guān)(23)的投切動作時間間隔設(shè)置成4S，切換電容器接觸器(25)的投切動作時間間隔設(shè)置成1min，以保證投切元件和電力電容器的安全運行。來自電網(wǎng)的三相電壓、電流信號被送到無功補償控制器中的三相電壓、電流采樣處理電路(1)，信號經(jīng)過采樣處理后被送到信號處理芯片DSP CPU，計算出三相電壓、電流的有效值，有功功率，無功功率，各次電壓、電流諧波的含量及總的畸變率，然后這些數(shù)據(jù)通過通訊電路(6)送到主控制CPU(7)。主控制CPU(7)對這些數(shù)據(jù)、溫度傳感器(17)經(jīng)由溫度傳感器接口電路(2)送來的裝置溫度數(shù)據(jù)、鍵盤(8)和PC通訊接口電路(13)傳來的設(shè)定值進行綜合分析處理，當(dāng)裝置溫度超限值時，通過排風(fēng)機控制電路(9)啟動排風(fēng)機(16)；當(dāng)電網(wǎng)過壓、欠壓，諧波超限值時，控制半導(dǎo)體開關(guān)組件(19)、復(fù)合開關(guān)(23)和切換電容器接觸器(25)分?jǐn)嘌a償支路；當(dāng)需要進行無功補償時，對變化非常頻繁無功負(fù)荷通過半導(dǎo)體開關(guān)控制電路(10)控制半導(dǎo)體開關(guān)補償支路(22)進行補償，對變化較頻繁無功負(fù)荷通過復(fù)合開關(guān)控制電路(11)控制復(fù)合開關(guān)補償支路(24)進行補償，對相對穩(wěn)定無功負(fù)荷通過接觸器控制電路(12)控制接觸器補償支路(26)進行補償。
權(quán)利要求1.一種智能混合投切元件無功動態(tài)補償裝置，包括無功補償控制器和補償電路，無功補償控制器包含三相電壓、電流采樣處理電路(1)、數(shù)字信號處理芯片DSP CPU(5)、主控制CPU(7)、PC通訊接口電路(13)、顯示電路(4)和鍵盤(8)，補償電路包括避雷器(14)、進線開關(guān)(15)、快速熔斷器(18)、電容放電燈(20)和電力電容器(21)，其特征是同時采用半導(dǎo)體開關(guān)組件(19)、復(fù)合開關(guān)(23)和切換電容器接觸器(25)中的兩種或三種作為電力電容器(21)的投切元件，由這些投切元件分別與電力電容器(21)連接構(gòu)成各種補償支路，所有的補償支路構(gòu)成補償電路，無功補償控制器同時具有多種投切元件控制電路，各種投切元件的投切動作時間間隔在控制器中可以單獨設(shè)置。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能混合投切元件無功動態(tài)補償裝置，其特征是無功補償控制器同時具有接觸器控制電路(12)和半導(dǎo)體開關(guān)控制電路(10)，切換電容器接觸器(25)和半導(dǎo)體開關(guān)組件(19)的投切動作時間間隔在控制器中可以單獨設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能混合投切元件無功動態(tài)補償裝置，其特征是無功補償控制器同時具有接觸器控制電路(12)和復(fù)合開關(guān)控制電路(11)，切換電容器接觸器(25)和復(fù)合開關(guān)(23)的投切動作時間間隔在控制器中可以單獨設(shè)置。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的智能混合投切元件無功動態(tài)補償裝置，其特征是無功補償控制器同時具有接觸器控制電路(12)、復(fù)合開關(guān)控制電路(11)和半導(dǎo)體開關(guān)控制電路(10)，切換電容器接觸器(25)、復(fù)合開關(guān)(23)和半導(dǎo)體開關(guān)組件(19)的投切動作時間間隔在控制器中可以單獨設(shè)置。
專利摘要本實用新型智能混合投切元件無功動態(tài)補償裝置，它同時利用半導(dǎo)體開關(guān)組件(19)、復(fù)合開關(guān)(23)和切換電容器接觸器(25)作為投切元件把電力電容器接入電網(wǎng)進行無功補償，其結(jié)構(gòu)包括無功補償控制器和補償電路，控制器內(nèi)部同時具有三種投切元件的控制電路，各種投切元件的投切動作時間間隔在控制器中可以單獨設(shè)置，補償電路由包含電力電容器(21)的半導(dǎo)體開關(guān)補償支路(22)、復(fù)合開關(guān)補償支路(24)和接觸器補償支路(26)組成，在控制器的控制下這三種補償支路分別對變化非常頻繁、變化較頻繁和相對穩(wěn)定的無功負(fù)荷進行補償，從而使本裝置具有良好的動態(tài)補償性能、較低的造價和較小的能耗。
文檔編號H02J3/18GK2802814SQ20052005697
公開日2006年8月2日 申請日期2005年4月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者楊振輝 申請人:楊振輝