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      相控式無功功率動態(tài)補償裝置的制作方法

      文檔序號:7490999閱讀:558來源:國知局
      專利名稱:相控式無功功率動態(tài)補償裝置的制作方法
      技術(shù)領(lǐng)域
      本實用新型涉及一種相控式無功功率動態(tài)補償裝置。
      背景技術(shù)
      近年來,低壓配電網(wǎng)的非線性、不對稱及沖擊性負(fù)荷迅速增多,致使電網(wǎng)諧波嚴(yán)重超標(biāo)、電網(wǎng)的電能質(zhì)量惡化,這將產(chǎn)生以下不利影響1、非線性負(fù)荷產(chǎn)生的無功及諧波電流大量向中、高壓配電系統(tǒng)滲透,長期得不到治理,增加了系統(tǒng)的損耗。2、不對稱負(fù)荷加劇了電網(wǎng)的不平衡度。3、快速沖擊負(fù)荷(如軋鋼機、焊機、大型沖床等)從電網(wǎng)吸收無功,同時產(chǎn)生電壓波動和閃變,降低電動機的有效出力,使產(chǎn)品成品率降低,縮短設(shè)備使用壽命。4、 諧波電流不但引起變壓器繞組附加損耗,也引起外殼、外層硅鋼片和某些緊固件發(fā)熱,并且有可能引起局部的嚴(yán)重過熱,諧波使變壓器噪聲增大,諧波源造成的流經(jīng)變壓器的諧波電流在諧振條件下可能損害變壓器。5、諧波通過電容耦合、電磁感應(yīng)和電氣傳導(dǎo)會感應(yīng)到通信線路上,影響通話的質(zhì)量,在極端情況下,威脅設(shè)備和人員的安全。因此有必要對這些無功負(fù)荷進行就地補償和諧波治理??刂茻o功功率的方法較多,有同步發(fā)電機、同步電動機、同步調(diào)相機、并聯(lián)電容器等。在上述幾種方法中,并聯(lián)電容器簡單、經(jīng)濟、方便,且具有濾波功能,故逐步取代前三種方法,為目前廣泛應(yīng)用的方法?,F(xiàn)有的無功功率并聯(lián)電容器補償裝置存在的問題是1、采用交流接觸器等機械觸點投切電力電容器,涌流大、電壓沖擊大、打火、振動以及使用壽命短。2、采用投和切固定電容器組,因負(fù)荷變化而出現(xiàn)過補償、欠補償,從而造成電容器利用率低,電網(wǎng)的功率因數(shù)不能平穩(wěn)控制。3、皆為三相電容器聯(lián)動投切方式,只適用于三相平衡負(fù)載,而對于高層建筑、民用電及農(nóng)電系統(tǒng)等企事業(yè)單位的不平衡負(fù)載難以適用。

      實用新型內(nèi)容本實用新型是要解決現(xiàn)在技術(shù)存在的上述問題,提供一種集電能質(zhì)量監(jiān)測、無功補償、諧波治理于一體,可解決三相不平衡負(fù)載出現(xiàn)的“倒節(jié)點”現(xiàn)象,將各相功率因數(shù)提高到最佳狀態(tài),有效降低電網(wǎng)的損耗,有效抑制系統(tǒng)中諧波電壓、諧波電流,提高供電電壓的質(zhì)量及電力網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定及經(jīng)濟運行水平的相控式無功功率動態(tài)補償裝置。本實用新型是這樣實現(xiàn)的由動態(tài)控制裝置、動態(tài)過零投切元件、多組濾波電容器和保護反饋裝置組成,其特殊之處是所述的動態(tài)控制裝置是由對主變低壓側(cè)三相電壓及三相電流共六組信號進行實時同步檢測的采樣單元、根據(jù)負(fù)載無功的大小來對多組濾波電容器進行動態(tài)過零投切控制的動態(tài)主控單元、連接在動態(tài)主控單元和動態(tài)過零投切元件之間的觸發(fā)脈沖單元、與動態(tài)主控單元相連接用來顯示各種運行參數(shù)和運行中出現(xiàn)的故障類型的顯示單元,與動態(tài)主控單元連接的鍵盤輸入單元和向外傳輸信號以實現(xiàn)計算機的聯(lián)網(wǎng)控制與管理的通信接口組成。該無功功率動態(tài)補償裝置將三相電容器的聯(lián)動投切改為可實現(xiàn)單相相控式結(jié)構(gòu), 集電能質(zhì)量監(jiān)測、無功補償、諧波治理于一體,可根據(jù)電網(wǎng)中無功功率的大小和性質(zhì)來決定電容器的投入或退出電網(wǎng),使電網(wǎng)中的無功功率降低至設(shè)定值。投切時在斷口電壓過零時刻投入電容器組,在電流過零時刻切除電容器組功能,實現(xiàn)電容器組無涌流和無過電壓投切,這樣消除了由合閘涌流、操作過電壓等對系統(tǒng)及電容器設(shè)備造成的危害;同時可以改善電網(wǎng)的電壓質(zhì)量,提高電力系統(tǒng)輸、變電設(shè)備的傳輸能力;延長了電容器的使用壽命,提高無功補償精度;達到降損節(jié)電及實現(xiàn)變電站綜合自動化的目的,提高電力網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定及經(jīng)濟運行水平。該裝置適用于380V、50Hz三相低壓配電網(wǎng),可廣泛應(yīng)用于單臺容量 200KVA及以上的戶外臺式變壓器、室內(nèi)配電站室、箱式變電站及機械、礦山、鐵道、化工等低壓電力用戶進行無功補償及電量監(jiān)測,是城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造和建設(shè)的理想設(shè)備,其還具有以下優(yōu)點(1)對于380/220V三相四線制的供電系統(tǒng),無論負(fù)載是否平衡皆可將cos Φ補償?shù)?. 98以上。(2)可大幅度發(fā)掘變壓器設(shè)備潛力,原來C0S(i) ^ 0. 7,超載25%者,投入該補償裝置后,即不再超載。(3)可避免用戶交功率因數(shù)調(diào)節(jié)電費。例如cos(i)=0. 65時,可少交納15%,例如 配用315KVA變壓器,每年可節(jié)電2-4萬kW. h。(4)可實現(xiàn)無觸點投切,可對電容器“等電位投,零電流切”,徹底克服了以往交流接觸器等機械觸點投切電力電容器時涌流大、電壓沖擊大、打火、振動以及使用壽命短的缺點。(5)可實現(xiàn)“遙測”、“遙控”、“遙信”、“遙調(diào)”等多種功能。
      圖1是本實用新型的方框圖;圖2是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。
      具體實施方式
      如圖所示,本實用新型由動態(tài)控制裝置1、動態(tài)過零投切元件2、多組濾波電容器3 和保護反饋裝置4組成。所述的動態(tài)過零投切元件2采用大功率可控硅觸發(fā)模塊,多組濾波電容器3為金屬化自愈式濾波電容器。所述的動態(tài)控制裝置1是由對主變低壓側(cè)三相電壓及三相電流共六組信號Ua、Ub、U。及Ia、Ib、I。進行實時同步檢測并每周波采樣的采樣單元101、將采樣單元101輸入的每個電網(wǎng)周期的所有數(shù)據(jù)進行分析并將運行參數(shù)貯存以及根據(jù)負(fù)載無功的大小來對多組濾波電容器3進行投切控制的動態(tài)主控單元102、連接在動態(tài)主控單元102和動態(tài)過零投切元件2之間的觸發(fā)脈沖單元103、與主控制單元102連接用來顯示各種運行參數(shù)和運行中出現(xiàn)的故障類型的顯示單元104,與動態(tài)主控單元102連接的鍵盤輸入單元105和通信接口 106組成,所述的通信接口 106用來向外傳輸信號以實現(xiàn)計算機的聯(lián)網(wǎng)控制與管理,進一步實現(xiàn)“遙測”、“遙控”、“遙信”、“遙調(diào)”等多種功能。所述的動態(tài)主控單元102采用雙CPU控制形式。動態(tài)主控單元102是以數(shù)字信號處理器DSP和VLSI電路為基礎(chǔ),在每個電網(wǎng)周期對所有數(shù)據(jù)進行分析。顯示單元104采用液晶顯示器可顯示1 個運行參數(shù),并對1 63 次諧波進行分析,且顯示棒型諧波的百分比值,運行中若出現(xiàn)故障,即時告警,并能判斷故障類型予以顯示,便于快速檢修。動態(tài)控制裝置1對三相電壓及三相電流共六組信號進行實時同步檢測,每周波采樣,應(yīng)用FFT (快速傅立葉)算法計算系統(tǒng)提供給負(fù)載的無功功率,根據(jù)負(fù)載無功的大小來對多組濾波電容器3進行投切控制,以盡可能的減小負(fù)載從電力系統(tǒng)5中吸收的無功功率, 并維持三相電壓在所要求范圍內(nèi)。此外,對三相電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率等參數(shù)進行檢測和統(tǒng)計,通過通信接口 106將這些參數(shù)上傳至主站。為保證檢測信號的精度,本動態(tài)裝置采用跟蹤過零點的同步采樣方式,并對由于采樣的時間延遲進行相位補償。當(dāng)所測得的無功功率達到規(guī)定的投入或切除條件時,動態(tài)控制裝置1便發(fā)出相應(yīng)的投切命令,根據(jù)無功功率的大小來決定是投切一組、兩組或更多組電容器。需要指出的是,對多組濾波電容器3的投切是在電力系統(tǒng)((A、B、C、N))電壓電流過零值時觸發(fā)或關(guān)斷動態(tài)過零投切元件2中的晶閘管,以減小對晶閘管和系統(tǒng)的沖擊。若電網(wǎng)的電壓超過或低于所規(guī)定的上限和下限值,動態(tài)控制裝置1將按設(shè)定的延時時間對多組濾波電容器3進行切除操作。
      權(quán)利要求1. 一種相控式無功功率動態(tài)補償裝置,由動態(tài)控制裝置、動態(tài)過零投切元件、多組濾波電容器和保護反饋裝置組成,其特征是所述的動態(tài)控制裝置是由對主變低壓側(cè)三相電壓及三相電流共六組信號進行實時同步檢測的采樣單元、根據(jù)負(fù)載無功的大小來對多組濾波電容器進行動態(tài)過零投切控制的動態(tài)主控單元、連接在動態(tài)主控單元和動態(tài)過零投切元件之間的觸發(fā)脈沖單元、與動態(tài)主控單元相連接用來顯示各種運行參數(shù)和運行中出現(xiàn)的故障類型的顯示單元,與動態(tài)主控單元連接的鍵盤輸入單元和向外傳輸信號以實現(xiàn)計算機的聯(lián)網(wǎng)控制與管理的通信接口組成。
      專利摘要一種相控式無功功率動態(tài)補償裝置,由動態(tài)控制裝置、動態(tài)過零投切元件、多組濾波電容器和保護反饋裝置組成,其特殊之處是所述的動態(tài)控制裝置是由對主變低壓側(cè)三相電壓及三相電流共六組信號進行實時同步檢測的采樣單元、根據(jù)負(fù)載無功的大小來對多組濾波電容器進行動態(tài)過零投切控制的動態(tài)主控單元、連接在動態(tài)主控單元和動態(tài)過零投切元件之間的觸發(fā)脈沖單元、與動態(tài)主控單元相連接用來顯示各種運行參數(shù)和運行中出現(xiàn)的故障類型的顯示單元,與動態(tài)主控單元連接的鍵盤輸入單元和向外傳輸信號的通信接口組成??山鉀Q三相不平衡負(fù)載出現(xiàn)的“倒節(jié)點”現(xiàn)象,將各相功率因數(shù)提高到最佳狀態(tài),有效降低電網(wǎng)的損耗,提高供電電壓的質(zhì)量。
      文檔編號H02J3/18GK202218020SQ20112033735
      公開日2012年5月9日 申請日期2011年9月9日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月9日
      發(fā)明者侯舉賢, 關(guān)捷, 孟革生, 石生 申請人:錦州萬仕電容器成套設(shè)備有限公司
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