一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，包括電流互感器、交流插件、A/D轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還包括無(wú)功補(bǔ)償控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)、電子復(fù)合開(kāi)關(guān)和補(bǔ)償元件。所述無(wú)功補(bǔ)償控制器由CPU、交流模塊、電源模塊、出口模塊、人機(jī)對(duì)話板構(gòu)成。所述電子復(fù)合開(kāi)關(guān)由晶閘管與交流接觸器并聯(lián)構(gòu)成，所述電子復(fù)合開(kāi)關(guān)充分利用晶閘管投切時(shí)間控制準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，在電容器組投切的瞬間以晶閘管開(kāi)關(guān)為主，而在電容器投入運(yùn)行期間則退出晶閘管開(kāi)關(guān)，以交流接觸器的觸點(diǎn)通過(guò)電容負(fù)載電流。本發(fā)明裝置控制器是基于16位的DSP設(shè)計(jì)，響應(yīng)速度快，能對(duì)低壓配電網(wǎng)無(wú)功進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償。而且控制簡(jiǎn)單，性能可靠，人機(jī)界面友好，操作方便。本發(fā)明適用于電網(wǎng)的低壓無(wú)功補(bǔ)償。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置
[0001]

【技術(shù)領(lǐng)域】
本發(fā)明涉及一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，屬電力無(wú)功補(bǔ)償【技術(shù)領(lǐng)域】。
[0002]

【背景技術(shù)】
目前在我國(guó)，對(duì)于低壓電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，一般都采用三相四線制配電方式，配電變壓器為Y/ynO接線。由于大量的單相負(fù)載以及用電不同時(shí)性的原因，因此配電變壓器的三相不平衡運(yùn)行是不可避免的。
[0003]三相電壓或電流不對(duì)稱會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)中的發(fā)電、輸電、配電設(shè)備及用電設(shè)備造成一系列的危害:增加了線路損耗；增加了配電變壓器的有功損耗；降低了配電變壓器出力；影響電動(dòng)機(jī)輸出功率，并使繞組溫度升高；影響正常通信質(zhì)量；對(duì)一些計(jì)量?jī)x表的精度會(huì)產(chǎn)生影響。
[0004]目前在中、低壓配電網(wǎng)中，廣泛采用手動(dòng)或自動(dòng)投切的電容器組進(jìn)行補(bǔ)償。但是即使是最先進(jìn)的晶閘管分相投切電容器組，也只能解決功率因數(shù)的補(bǔ)償問(wèn)題，而不能有效地平衡三相負(fù)荷。
[0005]在目前電網(wǎng)中，使用的無(wú)功補(bǔ)償裝置一般是同步調(diào)相機(jī)、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置、并聯(lián)電容器等。
[0006]同步調(diào)相機(jī)能獨(dú)立地用調(diào)節(jié)勵(lì)磁來(lái)調(diào)節(jié)無(wú)功的大小，有較大的過(guò)負(fù)荷能力。缺點(diǎn)是:設(shè)備投資高；起動(dòng)、運(yùn)行、維修復(fù)雜；動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)慢；不適應(yīng)太大或太小的補(bǔ)償；發(fā)生失磁故障時(shí)將加重系統(tǒng)的電壓波動(dòng)。
[0007]靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置具有吸收或發(fā)出無(wú)功電流的能力，具有提高系統(tǒng)的功率因數(shù)、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、抑制系統(tǒng)振蕩等功能。目前這種靜止開(kāi)關(guān)主要分為兩種，即斷路器和電力電子開(kāi)關(guān)。由于用斷路器作為接觸器的開(kāi)關(guān)速度較慢，約為1s?30s，不可能快速跟蹤負(fù)載無(wú)功功率的變化，而且投切電容器時(shí)可能會(huì)引起嚴(yán)重的沖擊電流和操作過(guò)電壓，這樣不但容易造成接觸點(diǎn)燒焊，而且可能使補(bǔ)償電容器內(nèi)部擊穿，所受的應(yīng)力大，維修量大。
[0008]并聯(lián)電容補(bǔ)償可永久連接或用斷路器連接至系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)上。和調(diào)相機(jī)相比，其優(yōu)點(diǎn)是:投資省、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、容量可任意選擇、實(shí)用性強(qiáng)。缺點(diǎn)是:無(wú)功輸出不可調(diào)，且對(duì)系統(tǒng)中的高次諧波有放大作用，在諧波電流過(guò)大時(shí)，可能引起爆炸。
[0009]而且以上這些裝置均不能有效地降低三相不平衡度，容易造成網(wǎng)損偏大。
[0010]


【發(fā)明內(nèi)容】

本發(fā)明的目的是，根據(jù)現(xiàn)有無(wú)功補(bǔ)償裝置存在的問(wèn)題，本發(fā)明提出一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，以電子復(fù)合開(kāi)關(guān)對(duì)電容器組進(jìn)行投切來(lái)補(bǔ)償無(wú)功。
[0011]實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案是:
本發(fā)明一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，包括電流互感器、交流插件、A/D轉(zhuǎn)換器，還包括:無(wú)功補(bǔ)償控制器:用于控制補(bǔ)償電網(wǎng)中的無(wú)功需求，監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的三相電壓、電流、功率因數(shù)等運(yùn)行數(shù)據(jù)，輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)；
執(zhí)行機(jī)構(gòu):根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償控制器發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，執(zhí)行對(duì)補(bǔ)償元件的投切；
電子復(fù)合開(kāi)關(guān):用于準(zhǔn)確投切和穩(wěn)定運(yùn)行； 補(bǔ)償元件:由星型、角型混合接法的電容器組成，用于作為不等量投切的補(bǔ)償元件。
[0012]電網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓分別通過(guò)電流互感器和電壓互感器連接交流插件變?yōu)榉递^小的交流信號(hào)，然后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器到無(wú)功補(bǔ)償控制器；由無(wú)功補(bǔ)償控制器的DSP進(jìn)行交流采樣，并計(jì)算出各項(xiàng)電網(wǎng)參數(shù)，然后根據(jù)控制規(guī)律通過(guò)串口輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成電各器的投切。
[0013]本發(fā)明無(wú)功補(bǔ)償控制器由CPU、交流模塊、電源模塊、出口模塊、人機(jī)對(duì)話板構(gòu)成，并把CPU、交流模塊、電源模塊等集成在一塊主電路板MAIN板上；出口模塊和人機(jī)對(duì)話板分別是獨(dú)立的一塊電路板，均由DSP驅(qū)動(dòng)。
[0014]本發(fā)明無(wú)功補(bǔ)償控制器的CPU采用DSP56F807芯片，所述芯片具有多個(gè)I/O 口和多種外圍設(shè)備，同時(shí)具有60KX 16位的程序FLASH存儲(chǔ)器、2KX 16位的程序RAM存儲(chǔ)器、8KX 16位的數(shù)據(jù)FLASH存儲(chǔ)器、4KX 16位的數(shù)據(jù)RAM存儲(chǔ)器。本發(fā)明無(wú)功補(bǔ)償控制器采用功能模塊化的設(shè)計(jì)，這樣有利于提高裝置硬件的通用性，即不同功能的部分可以由相同的各功能組件按需要組合配置，實(shí)現(xiàn)了功能模塊的標(biāo)準(zhǔn)化。
[0015]本發(fā)明中電子復(fù)合開(kāi)關(guān)由晶閘管與交流接觸器并聯(lián)構(gòu)成，所述電子復(fù)合開(kāi)關(guān)充分利用晶閘管投切時(shí)間控制準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，在電容器組投切的瞬間以晶閘管開(kāi)關(guān)為主，而在電容器投入運(yùn)行期間則退出晶閘管開(kāi)關(guān)，以交流接觸器的觸點(diǎn)通過(guò)電容負(fù)載電流。
[0016]本發(fā)明的主要運(yùn)行流程如下:裝置上電后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行初始化，初始化主要包括設(shè)置標(biāo)志位和變量的初值，中斷初始化，設(shè)置各接口芯片的初始化、電容器組投切狀態(tài)指示燈的初始狀態(tài)等。然后程序進(jìn)入主循環(huán):首先進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和處理，包括電壓電流的采集和處理、計(jì)算有功、無(wú)功和功率因數(shù)；接著程序進(jìn)入控制算法程序，控制算法程序首先根據(jù)計(jì)算出的功率因數(shù)或負(fù)序電流大小進(jìn)行投切判斷:當(dāng)功率因數(shù)低于給定定值或者負(fù)序電流大于給定定值時(shí)啟動(dòng)不平衡電流補(bǔ)償算法，由CPU算出各相及相間應(yīng)投的電容量，然后通過(guò)串口輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成電容器的投切。
[0017]電子復(fù)合開(kāi)關(guān)的合閘和分閘的控制邏輯如下:
合閘過(guò)程的控制邏輯:
(I)需要投入某組電容器時(shí)，控制裝置可在任一時(shí)刻同時(shí)對(duì)晶閘管和交流接觸器發(fā)合閘令:晶閘管元件發(fā)門(mén)極正脈沖，交流接觸器則是閉合其合閘線圈的回路。
[0018]由于晶閘管交流開(kāi)關(guān)良好的可控性，觸發(fā)回路自動(dòng)在下一個(gè)電壓過(guò)零點(diǎn)發(fā)門(mén)極正向電壓保證在5μ S的時(shí)間內(nèi)導(dǎo)通，在5ms的時(shí)間內(nèi)完成對(duì)電容器組合閘的暫態(tài)過(guò)程，因此經(jīng)過(guò)20ms-30ms后交流接觸器觸點(diǎn)閉合必將是一個(gè)平穩(wěn)的合閘過(guò)程。
[0019]事實(shí)上，一旦交流接觸器觸點(diǎn)閉合，由于觸點(diǎn)之間的內(nèi)阻很小，并聯(lián)晶閘管開(kāi)關(guān)后:
①晶閘管所流過(guò)的電流ic幾乎全部被觸點(diǎn)分流；
②晶閘管的陽(yáng)極在觸點(diǎn)閉合后被短接，只有幾十毫伏的電壓，不具備陽(yáng)極電壓的導(dǎo)通條件。
[0020]此時(shí)，即使門(mén)極電壓仍保持高電平，晶閘管也會(huì)在ic電流過(guò)零后全部截止。
[0021](2)為了可靠起見(jiàn)，在交流接觸器觸點(diǎn)閉合后，再延遲15-20ms，停止晶閘管的門(mén)極正向電壓，促使正反兩個(gè)晶閘管都將進(jìn)入完全的截止?fàn)顟B(tài)，退出運(yùn)行。
[0022]經(jīng)過(guò)二次合閘操作，電容器組在50-100ms內(nèi)進(jìn)入正常運(yùn)行工況。其中晶閘管的運(yùn)行時(shí)間僅為30-50ms。
[0023]分閘過(guò)程的控制邏輯:
(I)控制器根據(jù)切掉某電容器組的命令，在任意時(shí)刻下達(dá)該晶閘管交流開(kāi)關(guān)的合閘命令，此時(shí)觸發(fā)電路檢測(cè)到的晶閘管陽(yáng)極電壓幾乎為零(因?yàn)橐驯挥|點(diǎn)短接)，將立即發(fā)門(mén)極正向電壓。晶閘管開(kāi)關(guān)不導(dǎo)通，但處于與觸點(diǎn)并聯(lián)準(zhǔn)備導(dǎo)通的運(yùn)行狀態(tài)。
[0024](2)延遲5-lOms后，控制器再發(fā)交流接觸器的分閘令，隨著觸點(diǎn)的分?jǐn)噙^(guò)程，晶閘管陽(yáng)極電壓上升，晶閘管交流開(kāi)關(guān)立即導(dǎo)通，經(jīng)過(guò)20-30ms交流接觸器觸點(diǎn)完全分開(kāi)，晶閘管交流開(kāi)關(guān)也進(jìn)入作為主開(kāi)關(guān)的過(guò)渡運(yùn)行期。
[0025](3)再延遲10ms，控制器可在任意時(shí)刻停止門(mén)極正向電壓，晶閘管開(kāi)關(guān)將在下一個(gè)ic電流過(guò)零時(shí)刻全部關(guān)斷電容器組的回路。
[0026]經(jīng)過(guò)三次分閘操作，電容器組在50ms內(nèi)完成分閘。其中晶閘管交流開(kāi)關(guān)的運(yùn)行時(shí)間僅為10_15ms左右。
[0027]本發(fā)明的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為一塊開(kāi)出電路板，這塊板上共有30個(gè)繼電器，可控制30個(gè)單相交流接觸器，另外還有24個(gè)光耦，可控制24個(gè)可控硅，完成電容器的投切。
[0028]本發(fā)明的補(bǔ)償元件共配有4組Y形電容器，4組Λ形電容器；為了能夠?qū)崿F(xiàn)分相補(bǔ)償和三相平衡處理，實(shí)現(xiàn)單個(gè)電容器可以獨(dú)立投切，分容量控制。
[0029]本發(fā)明裝置的不等量投切方法如下:
(1)把原來(lái)△形接法的共補(bǔ)電容器組接法，改為△形接法分相可控電容器組接法，不同容量的△形接法分相可控電容器組容量可根據(jù)配電變壓器的容量選擇；
(2)把星形接法的分補(bǔ)電容器組接法，改為相鄰二相可以共用的電容器組接法。
[0030]所述裝置的功能包括:
(1)無(wú)功補(bǔ)償及降低三相不平衡度功能:
通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償控制器對(duì)三相λ形可控補(bǔ)償+Y形分補(bǔ)的電容器組進(jìn)行投切，實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償、降低三相不平衡度和網(wǎng)損；
(2)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能及抄表功能:
實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的三相電壓、電流、有功、無(wú)功、功率因數(shù)等運(yùn)行數(shù)據(jù)，完成對(duì)整個(gè)低壓配電線路的監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)分析等綜合管理；
(3)保護(hù)功能:
欠壓保護(hù):最小線電壓<設(shè)定下限時(shí)(0.65?0.95范圍內(nèi)可調(diào))，欠無(wú)功不投，已投的全切(每5s切一組)，切除總時(shí)間不超過(guò)60s ；
過(guò)壓保護(hù):最大線電壓 > 設(shè)定上限時(shí)(1.0?1.2范圍內(nèi)可調(diào))，欠無(wú)功不投，已投的全切(每5s切一組)，切除總時(shí)間不超過(guò)60s ；
失電保護(hù):裝置在斷電后控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，保證在再通電時(shí)各電容器組處于分?jǐn)酄顟B(tài)；
缺相保護(hù):當(dāng)相電壓低于65%額定值時(shí)，視為斷相，由控制器切除輸出回路；
諧波保護(hù):當(dāng)電壓或電流諧波超過(guò)電壓或電流諧波畸變率上限值后(可設(shè)定)，控制器發(fā)出指令將各電容器組逐組退出；
短路保護(hù):控制器監(jiān)測(cè)與外設(shè)熔斷器結(jié)合，短路時(shí)控制器發(fā)退出命令，熔斷器后備； 閉鎖告警保護(hù):當(dāng)電網(wǎng)電壓大于等于107%或小于70%額定電壓(線電壓)時(shí)，閉鎖控制器；
(4)設(shè)置功能:
能夠設(shè)置定值、本機(jī)時(shí)鐘及口令；
(5)自檢復(fù)歸功能:
每次通電后，控制器進(jìn)行自檢并復(fù)歸輸出回路使之處于斷路狀態(tài)；
(6)防止投切振蕩功能:
在每次切出與投入的動(dòng)作間保持最小300s的動(dòng)作間隔，以確保補(bǔ)償裝置在負(fù)荷較輕時(shí)不出現(xiàn)頻繁切投的不良狀態(tài)；
(7)延時(shí)功能:
電容器投切延時(shí):靜態(tài)10?120s，動(dòng)態(tài)1ms?30ms可設(shè)定；投切動(dòng)作閉鎖時(shí)間間隔:彡300s ;過(guò)壓分?jǐn)嗫傃訒r(shí):彡60s ;
(8)自動(dòng)/手動(dòng)切換功能(含外部強(qiáng)投/強(qiáng)切功能)；
(9)支持遠(yuǎn)方投/退功能。
[0031]本發(fā)明的有益效果是:
(I)本發(fā)明裝置控制器是基于16位的DSP設(shè)計(jì)，響應(yīng)速度快，能對(duì)低壓配電網(wǎng)無(wú)功進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償。而且控制簡(jiǎn)單，性能可靠，人機(jī)界面友好，操作方便。
[0032](2)本發(fā)明裝置控制器的硬件采用了模塊化設(shè)計(jì)，是按照具體實(shí)現(xiàn)的功能將裝置控制器分為CPU模塊、交流模塊、電源模塊、出口模塊和人機(jī)對(duì)話板，通過(guò)完成各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)達(dá)到裝置整體設(shè)計(jì)的目的。而且采用模塊化設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)裝置的通用性，例如通過(guò)改變各個(gè)模塊的組合方式或者通過(guò)更換某些模塊，實(shí)現(xiàn)新的功能，這樣可以降低相關(guān)裝置的開(kāi)發(fā)成本，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。
[0033](3)本發(fā)明裝置采用了星型、角型混合接法的電容器組為補(bǔ)償元件，在投切過(guò)程中采用AB、BC、CA、A、B、C電容器不等量投切的控制方式，可以在保證三相有功負(fù)荷總量不變的前提下，把三相不平衡負(fù)載轉(zhuǎn)化成平衡負(fù)載，且能提高各相的功率因數(shù)。
[0034](4)本發(fā)明裝置采用的電子復(fù)合開(kāi)關(guān)充分利用晶閘管投切時(shí)間控制準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，在電容器組投切的瞬間以晶閘管開(kāi)關(guān)為主，而在電容器投入運(yùn)行期間則退出晶閘管開(kāi)關(guān)，以交流接觸器的觸點(diǎn)通過(guò)電容負(fù)載電流。所以電子復(fù)合開(kāi)關(guān)可以充分保證交流接觸器觸點(diǎn)在頻繁操作下的運(yùn)行可靠性，又降低了開(kāi)關(guān)元件的功耗。
[0035]

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
圖1為低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置控制器結(jié)構(gòu)示意框圖；
圖2為電子復(fù)合開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
圖3為△形接法共補(bǔ)電容器組連接示意圖；
圖4為△形接法分相可控電容器組連接示意圖；
圖5為星形接法電容器組連接示意圖；
圖6是相鄰兩相共用的星形接法電容器組連接示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0036]本實(shí)施例一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，是以一個(gè)屏柜的形式組裝起來(lái)的。無(wú)功補(bǔ)償柜里除了安裝有無(wú)功補(bǔ)償控制器以外還配備了電容、電流互感器、空氣開(kāi)關(guān)、電子復(fù)合開(kāi)關(guān)等部件。它的控制器以數(shù)字信號(hào)處理器DSP56F807為核心，集電網(wǎng)監(jiān)測(cè)與無(wú)功補(bǔ)償控制、電容器保護(hù)于一體，不但可以補(bǔ)償電網(wǎng)中的無(wú)功需求，提高功率因數(shù)，降低不平衡度，降低線損，從而提高電網(wǎng)的負(fù)載能力和供電質(zhì)量，同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的三相電壓、電流、功率因數(shù)等運(yùn)行數(shù)據(jù)，完成對(duì)整個(gè)低壓配電線路的監(jiān)測(cè)、分析處理等綜合管理。無(wú)功補(bǔ)償控制器硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0037]從圖1中可以看出，幅值較大的工頻電流、電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)交流插件(AC插件)變?yōu)榉递^小的交流信號(hào)，然后由DSP進(jìn)行交流采樣，并計(jì)算出各項(xiàng)電網(wǎng)參數(shù)，然后根據(jù)控制規(guī)律通過(guò)串口輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際上是一塊開(kāi)出電路板，這塊板上共有30個(gè)繼電器，可控制30個(gè)單相交流接觸器，另外還有24個(gè)光耦，可控制24個(gè)可控硅，完成電各器的投切。
[0038]本實(shí)施例裝置的硬件以Motorola公司生產(chǎn)的DSP56F807芯片為核心。它具有豐富的I/O 口和多種外圍設(shè)備，同時(shí)具有60KX 16位的程序FLASH存儲(chǔ)器、2KX 16位的程序RAM存儲(chǔ)器、8KX 16位的數(shù)據(jù)FLASH存儲(chǔ)器、4KX 16位的數(shù)據(jù)RAM存儲(chǔ)器。無(wú)功補(bǔ)償裝置的控制器采用功能模塊化的設(shè)計(jì)思想，這樣有利于提高裝置硬件的通用性，即不同功能的部分可以由相同的各功能組件按需要組合配置，實(shí)現(xiàn)了功能模塊的標(biāo)準(zhǔn)化。該控制器由CPU、交流模塊、電源模塊、出口模塊、人機(jī)對(duì)話板構(gòu)成，并把CPU、交流模塊、電源模塊等集成在一塊主電路板MAIN板上。出口模塊和人機(jī)對(duì)話板分別是獨(dú)立的一塊電路板，均由DSP驅(qū)動(dòng)。
[0039]在采用新型無(wú)功補(bǔ)償控制技術(shù)后，低壓電容器組將增加大量投切開(kāi)關(guān)。作為電容器投切過(guò)程的操作執(zhí)行元件，其功耗大小、性能好壞對(duì)低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置的可靠性及功耗起了重要的作用。
[0040]本實(shí)施例的電子復(fù)合開(kāi)關(guān)是晶閘管與交流接觸器相結(jié)合的產(chǎn)物，如圖2所示。它充分利用晶閘管投切時(shí)間控制準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，在電容器組投切的瞬間以晶閘管開(kāi)關(guān)為主，而在電容器投入運(yùn)行期間則退出晶閘管開(kāi)關(guān)，以交流接觸器的觸點(diǎn)通過(guò)電容負(fù)載電流。
[0041]本實(shí)施例低壓無(wú)功補(bǔ)償柜的具體補(bǔ)償過(guò)程為:
本實(shí)施例低壓無(wú)功控制裝置需要采集的低壓電壓經(jīng)過(guò)空氣開(kāi)關(guān)3ZK引入裝置PT，作為裝置的電壓信號(hào)。而電流信號(hào)通過(guò)空開(kāi)IZK接入變比為50/5A的電流互感器BH — 0.66CT，然后引入裝置內(nèi)部CT，作為裝置的電流信號(hào)?？刂破鞅旧淼碾娫词墙?jīng)空開(kāi)2ZK引入220V交流市電。補(bǔ)償柜共配有4組Y形電容器，4組Λ形電容器。為了能夠?qū)崿F(xiàn)分相補(bǔ)償和三相平衡處理，實(shí)現(xiàn)單個(gè)電容器可以獨(dú)立投切，分容量控制。其中25JIT30JK是星型分相部分的倒相開(kāi)關(guān)，采用的是單相交流接觸器，而KP是電子復(fù)合開(kāi)關(guān)，用來(lái)接通或切除電容。
[0042]本實(shí)施例無(wú)功擴(kuò)展控制器共有30個(gè)光耦輸出信號(hào)，可控制30個(gè)可控硅(即晶閘管)輸出；30個(gè)繼電器輸出信號(hào)，可控制30個(gè)單相交流接觸器的輸出。其中交流接觸器為韓國(guó)凱思KACOM公司的KMC系列單相接觸器，我們選用的規(guī)格是額定電流為30Α的KMC —30S型以及50Α的KMC - 50S型單相交流接觸器。
[0043]本實(shí)施例低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置與常規(guī)無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)電容器組配置的最大區(qū)別在于增加各相電容器組投入容量選擇的靈活性。低壓電容器組的補(bǔ)償配置方式如下:
(I)把原來(lái)△形接法的共補(bǔ)電容器組接法如圖3所示，改為△形接法分相可控電容器組，即AB、BC、CA分別可控的Λ形電容器組接法如圖4所示。
[0044]圖4的Λ形接法可以通過(guò)ΚΡ1、ΚΡ2、ΚΡ3等電子復(fù)合開(kāi)關(guān)自由選擇投AB、BC或CA相的電容器，實(shí)現(xiàn)三相相間不等量的電容器投切。不同容量的△形接法分相可控電容器組容量可根據(jù)配電變壓器的容量選擇，本裝置配置的有3Kvar、4Kvar、8Kvar、12Kvar等規(guī)格。
實(shí)際的無(wú)功補(bǔ)償控制中，為了把三相不平衡負(fù)載轉(zhuǎn)化為三相平衡負(fù)載，裝置算法給出的電容器組相間投入電容量是不等的。裝置將根據(jù)實(shí)際△形接線電容器組的容量選擇相近容量分別投入Cab、Cbc、Cca電容器組。
[0045](2)把星形接法的分補(bǔ)電容器組如圖5所示，改為相鄰二相可以共用的電容器組接法如圖6所示。
[0046]圖6為改變接法的星形電容器組(KA、KB為倒相開(kāi)關(guān)，由交流接觸器構(gòu)成；而KP1、KP2、KP3則為電子復(fù)合開(kāi)關(guān))，當(dāng)KA合(KB分)時(shí)為A相補(bǔ)償電容器組；若改為KB合(KA分)時(shí)，則可以為B相補(bǔ)償電容器組。其目的是實(shí)現(xiàn)為分相不等量電容補(bǔ)償時(shí)電容器組投入的配置方式的靈活性。
[0047]實(shí)際的無(wú)功補(bǔ)償控制中，為了把三相不平衡負(fù)載轉(zhuǎn)化為三相平衡負(fù)載，裝置算法給出的三相電容器組分相投入電容容量也是不等的。裝置將根據(jù)星形接法電容器組的容量選擇相近容量分別投入Ca、Cb> Ce各相電容器。
[0048](3)值得說(shuō)明的是，由于電容器組制造的容量是分級(jí)的，實(shí)際控制中我們無(wú)法根據(jù)理論計(jì)算的Ca、Cb、Ce、Cab、Cbc, Cca電容補(bǔ)償值進(jìn)行準(zhǔn)確的補(bǔ)償，因此這種控制是有級(jí)差的控制。我們只能在電容器組容量配置有限的條件下找到一種最接近的投切控制方案。
【權(quán)利要求】
1.一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，包括電流互感器、交流插件、A/D轉(zhuǎn)換器，其特征在于，還包括 無(wú)功補(bǔ)償控制器；用于控制補(bǔ)償電網(wǎng)中的無(wú)功需求，監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的三相電壓、電流、功率因數(shù)等運(yùn)行數(shù)據(jù)，輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)； 執(zhí)行機(jī)構(gòu)，根據(jù)無(wú)功補(bǔ)償控制器發(fā)來(lái)的控制信號(hào)，執(zhí)行對(duì)補(bǔ)償元件的投切； 電子復(fù)合開(kāi)關(guān)；用于準(zhǔn)確投切和穩(wěn)定運(yùn)行； 補(bǔ)償元件，由星型、角型混合接法的電容器組成，用于作為不等量投切的補(bǔ)償元件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于，電網(wǎng)電流和電網(wǎng)電壓分別通過(guò)電流互感器和電壓互感器連接交流插件變?yōu)榉递^小的交流信號(hào)，然后通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換器到無(wú)功補(bǔ)償控制器；由無(wú)功補(bǔ)償控制器的DSP進(jìn)行交流采樣，并計(jì)算出各項(xiàng)電網(wǎng)參數(shù)，然后根據(jù)控制規(guī)律通過(guò)串口輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)，完成電容器的投切。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述無(wú)功補(bǔ)償控制器由CPU、交流模塊、電源模塊、出口模塊、人機(jī)對(duì)話板構(gòu)成，并把CPU、交流模塊、電源模塊等集成在一塊主電路板MAIN板上；出口模塊和人機(jī)對(duì)話板分別是獨(dú)立的一塊電路板，均由DSP驅(qū)動(dòng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述電子復(fù)合開(kāi)關(guān)由晶閘管與交流接觸器并聯(lián)構(gòu)成，所述電子復(fù)合開(kāi)關(guān)充分利用晶閘管投切時(shí)間控制準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，在電容器組投切的瞬間以晶閘管開(kāi)關(guān)為主，而在電容器投入運(yùn)行期間則退出晶閘管開(kāi)關(guān)，以交流接觸器的觸點(diǎn)通過(guò)電容負(fù)載電流。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)為一塊開(kāi)出電路板，這塊板上共有30個(gè)繼電器，可控制30個(gè)單相交流接觸器，另外還有24個(gè)光耦，可控制24個(gè)可控硅，完成電容器的投切。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述補(bǔ)償元件共配有4組Y形電容器，4組Λ形電容器；為了能夠?qū)崿F(xiàn)分相補(bǔ)償和三相平衡處理，實(shí)現(xiàn)單個(gè)電容器可以獨(dú)立投切，分容量控制。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述裝置的不等量投切方法如下: (1)把原來(lái)△形接法的共補(bǔ)電容器組接法，改為△形接法分相可控電容器組接法，不同容量的△形接法分相可控電容器組容量可根據(jù)配電變壓器的容量選擇； (2)把星形接法的分補(bǔ)電容器組接法，改為相鄰二相可以共用的電容器組接法。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述裝置的功能包括: (1)無(wú)功補(bǔ)償及降低三相不平衡度功能: 通過(guò)無(wú)功補(bǔ)償控制器對(duì)三相Λ形可控補(bǔ)償+Y形分補(bǔ)的電容器組進(jìn)行投切，實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償、降低三相不平衡度和網(wǎng)損； (2)數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)功能及抄表功能: 實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的三相電壓、電流、有功、無(wú)功、功率因數(shù)等運(yùn)行數(shù)據(jù)，完成對(duì)整個(gè)低壓配電線路的監(jiān)測(cè)、統(tǒng)計(jì)分析等綜合管理； (3)保護(hù)功能: 欠壓保護(hù):最小線電壓<設(shè)定下限時(shí)，欠無(wú)功不投，已投的全切，切除總時(shí)間不超過(guò)60s ； 過(guò)壓保護(hù):最大線電壓〉設(shè)定上限時(shí)，欠無(wú)功不投，已投的全切，切除總時(shí)間不超過(guò)60s ； 失電保護(hù):裝置在斷電后控制開(kāi)關(guān)自動(dòng)斷開(kāi)，保證在再通電時(shí)各電容器組處于分?jǐn)酄顟B(tài)； 缺相保護(hù):當(dāng)相電壓低于65%額定值時(shí)，視為斷相，由控制器切除輸出回路；諧波保護(hù):當(dāng)電壓或電流諧波超過(guò)電壓或電流諧波畸變率上限值后，控制器發(fā)出指令將各電容器組逐組退出； 短路保護(hù):控制器監(jiān)測(cè)與外設(shè)熔斷器結(jié)合，短路時(shí)控制器發(fā)退出命令，熔斷器后備； 閉鎖告警保護(hù):當(dāng)電網(wǎng)電壓大于等于107%或小于70%額定電壓時(shí)，閉鎖控制器； (4)設(shè)置功能: 能夠設(shè)置定值、本機(jī)時(shí)鐘及口令； (5)自檢復(fù)歸功能: 每次通電后，控制器進(jìn)行自檢并復(fù)歸輸出回路使之處于斷路狀態(tài)； (6)防止投切振蕩功能: 在每次切出與投入的動(dòng)作間保持最小300s的動(dòng)作間隔，以確保補(bǔ)償裝置在負(fù)荷較輕時(shí)不出現(xiàn)頻繁切投的不良狀態(tài)； (7)延時(shí)功能: 電容器投切延時(shí):靜態(tài)10?120s，動(dòng)態(tài)1ms?30ms可設(shè)定；投切動(dòng)作閉鎖時(shí)間間隔:彡300s ;過(guò)壓分?jǐn)嗫傃訒r(shí):< 60s ; (8)自動(dòng)/手動(dòng)切換功能； (9)支持遠(yuǎn)方投/退功能。
9.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述CPU采用DSP56F807芯片，所述芯片具有多個(gè)I/O 口和多種外圍設(shè)備，同時(shí)具有60KX 16位的程序FLASH存儲(chǔ)器、2KX 16位的程序RAM存儲(chǔ)器、8KX 16位的數(shù)據(jù)FLASH存儲(chǔ)器、4KX 16位的數(shù)據(jù)RAM存儲(chǔ)器。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種新型低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置，其特征在于， 所述欠壓保護(hù)設(shè)定下限為在線電壓的0.65?0.95范圍內(nèi)可調(diào)； 所述過(guò)壓保護(hù)設(shè)定上限為在線電壓的1.0?1.2范圍內(nèi)可調(diào)； 所述全切指每5s切一組。
【文檔編號(hào)】H02J3/26GK104269860SQ201410523261
【公開(kāi)日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月8日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月8日
【發(fā)明者】鄒進(jìn), 潘本仁, 熊麗霞, 桂小智, 謝國(guó)強(qiáng), 余侃勝, 徐在德, 魏孝銘, 劉航, 孫愛(ài)國(guó) 申請(qǐng)人:國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)江西省電力科學(xué)研究院, 北京四方立德保護(hù)控制設(shè)備有限公司