專利名稱：電力濾波裝置智能控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電網(wǎng)功率因數(shù)的檢測(cè)、計(jì)算補(bǔ)償、濾波及控 制裝置，特別是一種適用于供配電系統(tǒng)無源濾波裝置以及變電站用移 相電容器進(jìn)行集中補(bǔ)償?shù)淖詣?dòng)投切的智能控制器。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)普遍采用的控制器是循環(huán)投切工作方式，即控制器檢 測(cè)到電網(wǎng)電壓及電流的過零時(shí)間差(即得電壓電流相位角)計(jì)算得功 率因數(shù)值小于設(shè)定值時(shí)，投入一組電容器，若電網(wǎng)功率因數(shù)不夠則再 投一組電容器，如果出現(xiàn)功率因數(shù)過補(bǔ)償則切除先投的電容器支路。 尤其在負(fù)荷較輕時(shí)，投切可能發(fā)生振蕩，巿場(chǎng)上有的控制器在產(chǎn)生頻繁動(dòng)作3 4次后，用自動(dòng)延長(zhǎng)投切時(shí)間的方法來抑制振蕩。盡管如 此，在短期內(nèi)還是造成了控制電容器開關(guān)(接觸器或斷路器)的投切 次數(shù)增加和無功功率過補(bǔ)償(簡(jiǎn)稱過補(bǔ))現(xiàn)象。由于開關(guān)的操作次數(shù) 是有限的，尤其是高壓斷路器不能頻繁搡作。如果循環(huán)投切工作方式 的控制器用于投切電力濾波裝置，例如用于由H5+H7+H11+H13組成的 濾波裝置，可能會(huì)造成H5, H7濾波裝置切除了，而較高次濾波器 Hll+H13運(yùn)行在系統(tǒng)上，這樣會(huì)引起低次諧波電流放大現(xiàn)象的發(fā)生。 濾波器是要按照"順投倒切"的規(guī)則來投切的。要確保低次濾波器投 上后，才依次投入較高次濾波器，在實(shí)際工程中，為防止在沒有投低 次濾波器時(shí)而先投入較高次濾波器，在控制線路上用電路互鎖，這樣 做往往會(huì)有這種現(xiàn)象發(fā)生，即自動(dòng)控制器發(fā)出指令投低次濾波器后，
由于控制器外部線路或者投切開關(guān)出故障，在低次濾波器其實(shí)并沒有 真正投上的條件下，控制器并不知情，就投入了下一個(gè)較高次濾波器， 因此造成低次諧波放大現(xiàn)象的發(fā)生。因此，這種控制器的不足之處是(1) 短期內(nèi)造成電網(wǎng)無功功率過補(bǔ)(過補(bǔ)同樣產(chǎn)生損耗)。(2) 縮短了控制開關(guān)的壽命。(3) 循環(huán)投切工作方式不適合用于投切濾波裝置。(4) 不能確保濾波器正確投切，引起諧波放大。實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述不足而提出一種的電力濾波裝置 智能控制器，它可以預(yù)先判斷假設(shè)投一組電容器經(jīng)計(jì)算電網(wǎng)功率因數(shù) 為負(fù)(即過補(bǔ))則不投此組電容器，這種帶預(yù)計(jì)算功能的智能控制器 能預(yù)防電網(wǎng)無功功率的過補(bǔ)，確保濾波器正確投切，以防諧波電流放大。為實(shí)現(xiàn)所述的目，本實(shí)用新型的電力濾波裝置智能控制器接在電 網(wǎng)母線上，包括單片機(jī)、輸入電路、輸出電路、通信電路、鍵盤輸入 電路、顯示電路，其中輸入電路包括PT.CT及濾波電路、采樣保持電 路、A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路；母線上的電壓、電流信號(hào)通過輸入電路采 樣、轉(zhuǎn)換后輸入單片機(jī)中；該智能控制器的開關(guān)量輸出通過輸出電路 分別接在濾波器回路上的高壓真空斷路器上；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是在單片 機(jī)的輸入口至少增設(shè)了四個(gè)同樣的輸入電路，這四個(gè)輸入電路分別通 過電流互感器連接到濾波器的回路上，構(gòu)成濾波器的支路電流檢測(cè)電 路，支路電流檢測(cè)電路檢測(cè)到濾波器的電流信號(hào)通過采樣、轉(zhuǎn)換后輸 入單片機(jī)中。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下特點(diǎn)1、 由于增加了檢測(cè)各濾波器的支路電流檢測(cè)電路，尤其應(yīng)用到 自動(dòng)投切電力濾波裝置(兼功率因數(shù)補(bǔ)償)中，在確保低次濾波器投 上以后，再投較高次濾波器，有效防止了諧波電流放大現(xiàn)象，保證了 電力濾波裝置的安全運(yùn)行。2、 由于增加了檢測(cè)各濾波器的支路電流檢測(cè)電路，鍵盤設(shè)定各 濾波器的電容器容量以后，當(dāng)單片機(jī)判斷要投某一濾波器時(shí)，預(yù)先比 較計(jì)算投上此濾波器后是否過補(bǔ)，如過補(bǔ)則不投此組濾波器，以免投 上以后才發(fā)現(xiàn)過補(bǔ)而切除，造成開關(guān)操作次數(shù)增加和減少開關(guān)壽命。3、 由于增加了檢測(cè)各濾波器的支路電流檢測(cè)電路，因此，電力 濾波器具有各個(gè)支路的過電流保護(hù)，缺相保護(hù)。附田說明
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說明

圖1為本實(shí)用新型電力濾波裝置智能控制器單線圖。
具體實(shí)施方式
如圖所示，本實(shí)用新型的電力濾波裝置智能控制器接在電網(wǎng)母線 上29，包括單片機(jī)l、輸入電路2、輸出電路3、通信電路4、鍵盤 輸入電路5、顯示電路6，其中輸入電路包括PT.CT及濾波電路12、 采樣保持電路13、 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路14;母線上的電壓U、電流信 號(hào)I通過輸入電路2采樣、轉(zhuǎn)換后輸入單片機(jī)l中；該智能控制器的 開關(guān)量S1、 S2、 S3、 S4輸出通過輸出電路3分別接在濾波器回路上 的高壓真空斷路器31、 32、 33、 34上；其結(jié)構(gòu)要點(diǎn)是在單片機(jī)1 的輸入口至少增設(shè)了四個(gè)同樣的輸入電路2a、 2b、2。.2d，這四個(gè)輸入 電路2,-2d分別通過電流互感器24、 25、 26、 27連接到各濾波器的
回路上，構(gòu)成濾波器的支路電流檢測(cè)電路7、 8、 9、 10，這些支路電 流檢測(cè)電路7 ~ 10檢測(cè)到各濾波器的電流信號(hào)通過釆樣、轉(zhuǎn)換后輸入 單片機(jī)l中。假設(shè)系統(tǒng)母線29電壓為Us-10KV,負(fù)載11為六相整流直流傳 動(dòng)系統(tǒng)，直流傳動(dòng)系統(tǒng)將產(chǎn)生(6k+l)次諧波，同時(shí)10KV母線29上 的無功功率補(bǔ)償需要補(bǔ)償和諧波濾波。設(shè)計(jì)一套電力濾波裝置30， 附圖中電力濾波裝置30由4個(gè)諧波濾波器組成，分別依次為H5、 H7、 Hll、 H13濾波器。由于負(fù)荷變化需要對(duì)各濾波器自動(dòng)投切?？傔M(jìn)線 電流互感器35電流信號(hào)I，電網(wǎng)電壓信號(hào)U通過輸入電路2采樣、 轉(zhuǎn)換后輸入單片機(jī)l中，H5 H13濾波器回路上的電流信號(hào)分別通過 支路電流檢測(cè)電路7-10采樣、轉(zhuǎn)換后輸入單片機(jī)l中。控制器的開 關(guān)量輸出Sl-S4分別接高壓真空斷路器31-34?？傔M(jìn)線電流互感器35電流信號(hào)I,電網(wǎng)電壓信號(hào)U通過輸入電 路2中的PT.CT及濾波電路12，由采樣保持電路13保持后，送到IO 位A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路14，經(jīng)計(jì)算保存在單片機(jī)l的RAM中；濾波器 (H5、 H7、 Hll、 H13)回路上的電流信號(hào)，通過支路電流檢測(cè)電路7~ 10中的電流互感器24、 25、 26、 27， PT. CT及濾波電路12,由采樣 保持電路13保持后，送到10位A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路14，經(jīng)計(jì)算也保 存在單片機(jī)l的RAM中。由鍵盤輸入電路5外部中斷調(diào)用不同的顯示 程序可以由LED顯示電路6顯示各電量參數(shù)。由鍵盤輸入電路5設(shè)置 的各濾波器(H5、 H7、 Hll、 H13)電容容量和投切時(shí)間，地址單元保 存在RAM中，當(dāng)檢測(cè)到電網(wǎng)無功不夠時(shí)，單片機(jī)1先假設(shè)投H5濾波 器，經(jīng)計(jì)算電網(wǎng)功率因數(shù)不過補(bǔ)時(shí)，則單片機(jī)1通過輸出電路3中的 外部擴(kuò)展PI/08255電路20經(jīng)光電隔離電路21,控制繼電器21的動(dòng) 作完成H5濾波器的投入，若計(jì)算的得出電網(wǎng)功率因數(shù)過補(bǔ)時(shí)，則干 脆不投H5濾波器，以減少H5補(bǔ)償支路真空斷路器的動(dòng)作次數(shù)而造成
真空斷路器的壽命簡(jiǎn)短。同時(shí)投上的濾波器的電流信號(hào)經(jīng)釆樣保持電路13釆樣保持，到10位A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路14輸入到單片機(jī)1判斷 H5濾波器是否有電流，在確保H5低次濾波器確實(shí)投上(有電流說明 已投上)以后，再考慮是否投下一個(gè)濾波器(H7濾波器)。如果H5 低次濾波器沒有投上而投較高次濾波支路會(huì)造成諧波放大而影響電 力濾波裝置的安全運(yùn)行。同理，按H7預(yù)先設(shè)定的補(bǔ)償容量計(jì)算，若 預(yù)先計(jì)算結(jié)果是過補(bǔ)，則干脆不投H7濾波器以減少投切次數(shù)和線路 損耗，若計(jì)算結(jié)果不過補(bǔ)，則單片機(jī)1通過輸出電路3中的外部擴(kuò)展 PI/0 口 8255電路20經(jīng)光電隔離21,控制繼電器22的動(dòng)作來完成 H7濾波器的投切。Hll和H13同樣按以上方案投切。濾波器的切除原 則是只要單片機(jī)1檢測(cè)到電網(wǎng)的功率因數(shù)為負(fù)(由于負(fù)荷變化引起) 則切除后投的濾波器。另外，還可以通過通信電路4實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。 因此，由于本實(shí)用新型電力濾波裝置智能控制器增加了檢測(cè)各濾 波器的支路電流檢測(cè)電路7 10，有效地預(yù)防了電網(wǎng)無功功率過補(bǔ)和投切震蕩現(xiàn)象以及有效的防止了諧波放大現(xiàn)象，達(dá)到了電力濾波裝置 安全運(yùn)行和減少了線路損耗以及延長(zhǎng)斷路器的搡作壽命的目的。
權(quán)利要求1、 一種電力濾波裝置智能控制器接在電網(wǎng)母線(29)上，包括 單片機(jī)(l)、輸入電路(2)、輸出電路(3)、通信電路(4)、鍵盤輸 入電路(5)、顯示電路(6)，其中輸入電路(2)包括PT.CT及濾波 電路U2)、采樣保持電路(13)、 A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換電路(14);母線(29 ) 上的電壓U、電流信號(hào)I通過輸入電路(2)采樣、轉(zhuǎn)換后輸入單片 機(jī)(1)中；該智能控制器的開關(guān)量S1、 S2、 S3、 S4輸出通過輸出電 路(3 )分別接在濾波器回路上的高壓真空斷路器(31 ~ 34 )上；其 特征在于在單片機(jī)(1)的輸入口至少增設(shè)了四個(gè)同樣的輸入電路 (2a)、 (2b), (2c). (2d)，這四個(gè)輸入電路(2a~2d)分別通過電流互 感器(24)、 (25)、 (26)、 (27)連接到各濾波器的回路上，構(gòu)成濾波 器的支路電流檢測(cè)電路(7)、 (8)、 (9)、 (10)，這些支路電流檢測(cè)電 路(7-10)檢測(cè)到各濾波器的電流信號(hào)通過釆樣、轉(zhuǎn)換后輸入單片 機(jī)(1)中。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種電力濾波裝置智能控制器，包括單片機(jī)(1)、輸入電路(2)、輸出電路(3)、通信電路(4)、鍵盤輸入電路(5)、顯示電路(6)，該智能控制器的開關(guān)量S1～S4輸出通過輸出電路(3)分別接在濾波器回路上的高壓真空斷路器(31～34)上；在單片機(jī)(1)的輸入口至少增設(shè)了四個(gè)同樣的輸入電路(2_a～2_d)，這四個(gè)輸入電路(2_a～2_d)分別通過電流互感器(24～27)連接到各濾波器的回路上，構(gòu)成濾波器的支路電流檢測(cè)電路(7～10)，這些支路電流檢測(cè)電路(7～10)檢測(cè)到各濾波器的電流信號(hào)通過采樣、轉(zhuǎn)換后輸入單片機(jī)(1)中。由于該智能控制器增加了支路電流檢測(cè)電路(7～10)，能預(yù)防電網(wǎng)無功功率的過補(bǔ)，確保濾波器正確投切，以防諧波電流放大，延長(zhǎng)斷路器的操作壽命。
文檔編號(hào)H02J3/01GK201038766SQ200720033940
公開日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2007年2月1日
發(fā)明者馮汪根, 華 夏, 張南林, 林 申, 章學(xué)勝, 郭智文, 郭禮生 申請(qǐng)人:中冶華天工程技術(shù)有限公司