專利名稱：無功功率的監(jiān)測及分相補償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種監(jiān)測低壓電力電網(wǎng)的功率因數(shù)并進行無功功率補償?shù)难b置。
背景技術(shù)：
目前，在我國電力工業(yè)上還有近80％的電力電網(wǎng)沒有進行低壓無功功率補償，因而電網(wǎng)的網(wǎng)損嚴重，電能的有效利用率低。雖然有的電力電網(wǎng)采用電容器組無功補償感性負載，但當前的無功補償完全是三相共補方式，這種方式通常是以某個單相的無功功率現(xiàn)狀作為補償?shù)囊罁?jù)，對三相投入相同的補償電容。由于居民等低壓用戶主要是單相負荷，因此三相電路功率消耗不平衡、無功功率的不平衡很嚴重，電力電網(wǎng)中幾乎沒有完全平衡的線路，所以三相共補的結(jié)果，有70％以上屬于“虛補償”，不能降低電力電網(wǎng)中的無功功率，有時候不但不能有效地降低無功電流的線損，反而增大了中線電流，造成安全危害。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種無功功率的監(jiān)測及分相補償裝置，以克服現(xiàn)有技術(shù)采用三相共補來補償無功功率時，不能降低電力電網(wǎng)中的無功功率，反而增大了中線電流，造成安全危害的缺陷。本實用新型的技術(shù)方案是它包括上位控制器7和單片機8，它還包括A相電流互感器1、A相電壓互感器2、B相電流互感器3、B相電壓互感器4、C相電流互感器5、C相電壓互感器6、A相電容投切驅(qū)動電路9、B相電容投切驅(qū)動電路10、C相電容投切驅(qū)動電路11、A相電容器12、B相電容器13、C相電容器14、A相開關(guān)16、B相開關(guān)17和C相開關(guān)18，A相電流互感器1、A相電壓互感器2、B相電流互感器3、B相電壓互感器4、C相電流互感器5和C相電壓互感器6的輸出端分別連接上位控制器7的一個輸入端，上位控制器7的第一輸出端7-1連接單片機8的輸入端，單片機8的三個輸出端分別連接A相電容投切驅(qū)動電路9、B相電容投切驅(qū)動電路10和C相電容投切驅(qū)動電路11的輸入端，A相電容投切驅(qū)動電路9的輸出端、B相電容投切驅(qū)動電路10的輸出端和C相電容投切驅(qū)動電路11的輸出端分別連接A相開關(guān)16的受控端、B相開關(guān)17的受控端和C相開關(guān)18的受控端，A相開關(guān)16的一端連接第一相線接點A，A相開關(guān)16的另一端連接A相電容器12的一端，B相開關(guān)17的一端連接第二相線接點B，B相開關(guān)17的另一端連接B相電容器13一端，C相開關(guān)18的一端連接第三相線接點C，C相開關(guān)18的另一端連接C相電容器14的一端，A相電容器12的另一端、B相電容器13的另一端和C相電容器14的另一端連接中線接點N。
本實用新型的裝置工作時，A相電流互感器1和A相電壓互感器2的輸入端連接在電力電網(wǎng)中的A相電路上，B相電流互感器3和B相電壓互感器4的輸入端連接在電力電網(wǎng)中的B相電路上，C相電流互感器5和C相電壓互感器6的輸入端連接在電力電網(wǎng)中的C相電路上，第一相線接點A、第二相線接點B、第三相線接點C和中線接點N分別接入電力電網(wǎng)的三相四線制電路中，上位控制器7通過順序采集電力電網(wǎng)每相線路的電壓和電流值，計算每相交流電的功率因數(shù)，如果某相的功率因數(shù)低于設(shè)定的數(shù)值，上位控制器7發(fā)出對該相進行無功補償?shù)男盘?，單片機8的相應(yīng)管腳輸出電平信號，相應(yīng)的電容投切驅(qū)動電路驅(qū)動A相開關(guān)16、B相開關(guān)17和C相開關(guān)18中的相應(yīng)開關(guān)，A相電容器12、B相電容器13、C相電容器14中的相應(yīng)電容器對該低功率因數(shù)相進行無功補償。當功率因數(shù)高于設(shè)定的數(shù)值后，上位控制器7發(fā)出停止無功補償?shù)男盘?，在單片機8的控制下，投切驅(qū)動電路把電容器從電力電網(wǎng)中切換掉。由于本實用新型的裝置能對電力電網(wǎng)的三相交流電進行單獨監(jiān)測、單獨補償，避免了三相共補存在的“虛補償”缺陷，使每相交流電的功率因數(shù)都能升高到0.9以上，從而降低了流入中線的電流，使中線更安全。本實用新型的裝置能對電力電網(wǎng)頻繁變化的無功功率及時跟蹤，自動投切電容器對供電系統(tǒng)的無功功率進行分相補償，具有性能可靠、價格低廉等優(yōu)點。能夠適應(yīng)低壓配電區(qū)、變電所等各種變化工況，對低壓電網(wǎng)的技術(shù)改造、降低線損、增加容量起到明顯作用，其應(yīng)用前景十分廣闊。


圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是實施方式四的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
具體實施方式
一下面結(jié)合圖1具體說明本實施方式。本實施方式由A相電流互感器1、A相電壓互感器2、B相電流互感器3、B相電壓互感器4、C相電流互感器5、C相電壓互感器6、上位控制器7、單片機8、A相電容投切驅(qū)動電路9、B相電容投切驅(qū)動電路10、C相電容投切驅(qū)動電路11、A相電容器12、B相電容器13、C相電容器14、A相開關(guān)16、B相開關(guān)17和C相開關(guān)18組成，A相電流互感器1、A相電壓互感器2、B相電流互感器3、B相電壓互感器4、C相電流互感器5和C相電壓互感器6的輸出端分別連接上位控制器7的一個輸入端，上位控制器7的第一輸出端7-1連接單片機8的輸入端，單片機8的三個輸出端分別連接A相電容投切驅(qū)動電路9、B相電容投切驅(qū)動電路10和C相電容投切驅(qū)動電路11的輸入端，A相電容投切驅(qū)動電路9的輸出端、B相電容投切驅(qū)動電路10的輸出端和C相電容投切驅(qū)動電路11的輸出端分別連接A相開關(guān)16的受控端、B相開關(guān)17的受控端和C相開關(guān)18的受控端，A相開關(guān)16的一端連接第一相線接點A，A相開關(guān)16的另一端連接A相電容器12的一端，B相開關(guān)17的一端連接第二相線接點B，B相開關(guān)17的另一端連接B相電容器13一端，C相開關(guān)18的一端連接第三相線接點C，C相開關(guān)18的另一端連接C相電容器14的一端，A相電容器12的另一端、B相電容器13的另一端和C相電容器14的另一端連接中線接點N。上位控制器7選用美國德州儀器公司生產(chǎn)的MSP430F149型號的控制器。上位控制器7計算各相交流電的功率因數(shù)時采用積分采樣算法，它能計算電力電網(wǎng)的多項電力參數(shù)，包括電壓、電流、功率、電能、頻率、功率因數(shù)等全信息，這些參數(shù)的基礎(chǔ)量是正弦電壓和正弦電流。它們在電工學(xué)中的理論定義，均是以周期T為依據(jù)的，如電流(有效值)I=1T∫0Ti2dt;]]>電壓(有效值)U=1T∫0Tu2dt;]]>有功功率P=1T∫0Tiudt;]]>功率因數(shù)cosθ=PUI]]>等等。
傳統(tǒng)的測量方法，正是依據(jù)這些定義進行的。顯而易見，電力參數(shù)的傳統(tǒng)檢測經(jīng)過一個周期T之后，就能獲得測量結(jié)果。另外由于功率因數(shù)測量的裝置在市場上已經(jīng)有很多種，上位控制器7也可以選用北京安宏科技有限公司制造的JKW1A-12型無功功率補償控制器。該無功功率補償控制器采用PHLIPS內(nèi)核技術(shù)，以無功功率為取樣物理量，對欲補償?shù)碾娏﹄娋W(wǎng)的無功進行偽隨機數(shù)值取樣及智能算法控制，根據(jù)無功功率滯后或者超前，給出控制信號(高電平有效)。綜上所述，所有相同功能的控制器都在本實施方式的選擇之列。
具體實施方式
二下面結(jié)合圖1具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式一的不同點是它還包括數(shù)據(jù)顯示單元20、數(shù)據(jù)存貯單元21，數(shù)據(jù)顯示單元20的輸入端和數(shù)據(jù)存貯單元21的輸入端分別連接在上位控制器7的第二輸出端7-2和第三輸出端7-3上。數(shù)據(jù)顯示單元20采用普通的顯示器或八段數(shù)碼顯示屏及其接口電路即可，它能即時地把電力參數(shù)(電壓、電流、功率、電能、頻率、功率因數(shù)等)顯示給管理人員。數(shù)據(jù)存貯單元21選用普通存儲芯片即可，用于即時存貯電壓、電流、功率、電能、頻率、功率因數(shù)等歷史信息。其它的組成和連接方式與實施方式一相同具體實施方式
三下面結(jié)合圖1具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式二的不同點是它還包括無線通信終端30，無線通信終端30的一個通信端口通過485總線連接在上位控制器7的通信端口7-4上。由于本實用新型的裝置可以被安裝在電力電網(wǎng)的很多部位，設(shè)置在電力調(diào)度中心或電業(yè)局中的中心計算機能夠通過本實施方式的無線通信終端30調(diào)取現(xiàn)運行的電能的電力參數(shù)和電力參數(shù)的歷史信息。如此設(shè)置，使本裝置的功能更多、更完備。無線通信終端30選用深圳市泰達鑫通信技術(shù)有限公司制造的TXD-2000型號的專用無線數(shù)傳模塊。其它的組成和連接方式與實施方式二相同。
具體實施方式
四下面結(jié)合圖2具體說明本實施方式。本實施方式與實施方式一的不同點是A相開關(guān)16由一號電磁接觸器16-1組成，B相開關(guān)17由二號電磁接觸器17-1組成，C相開關(guān)18由三號電磁接觸器18-1組成，A相電容投切驅(qū)動電路9、B相電容投切驅(qū)動電路10和C相電容投切驅(qū)動電路11分別由一號電磁線圈9-1、二號電磁線圈10-1和三號電磁線圈11-1組成，一號電磁接觸器16-1與一號電磁線圈9-1相連接以接受一號電磁線圈9-1的控制，二號電磁接觸器17-1與二號電磁線圈10-1相連接以接受二號電磁線圈10-1的控制，三號電磁接觸器18-1與三號電磁線圈11-1相連接以接受三號電磁線圈11-1的控制，一號電磁線圈9-1的一端連接單片機8的一個輸出端8-1，一號電磁線圈9-1的另一端接地，二號電磁線圈10-1的一端連接單片機8的另一個輸出端8-2，二號電磁線圈10-1的另一端接地，三號電磁線圈11-1的一端連接單片機8的又一個輸出端8-3，三號電磁線圈11-1的另一端接地，單片機8選用AT89C2051的芯片。本實施方式的A相開關(guān)、B相開關(guān)和C相開關(guān)也可以用可控硅來替換。本實施方式工作時，舉例如果單片機8的輸出端8-1輸出高電平，則一號電磁線圈9-1得電，使其控制的一號電磁接觸器16-1閉合導(dǎo)通，把A相電容器12接入電力電網(wǎng)進行無功補償。
權(quán)利要求1.無功功率的監(jiān)測及分相補償裝置，它包括上位控制器(7)和單片機(8)，其特征在于它還包括A相電流互感器(1)、A相電壓互感器(2)、B相電流互感器(3)、B相電壓互感器(4)、C相電流互感器(5)、C相電壓互感器(6)、A相電容投切驅(qū)動電路(9)、B相電容投切驅(qū)動電路(10)、C相電容投切驅(qū)動電路(11)、A相電容器(12)、B相電容器(13)、C相電容器(14)、A相開關(guān)(16)、B相開關(guān)(17)和C相開關(guān)(18)，A相電流互感器(1)、A相電壓互感器(2)、B相電流互感器(3)、B相電壓互感器(4)、C相電流互感器(5)和C相電壓互感器(6)的輸出端分別連接上位控制器(7)的一個輸入端，上位控制器(7)的第一輸出端(7-1)連接單片機(8)的輸入端，單片機(8)的三個輸出端分別連接A相電容投切驅(qū)動電路(9)、B相電容投切驅(qū)動電路(10)和C相電容投切驅(qū)動電路(11)的輸入端，A相電容投切驅(qū)動電路(9)的輸出端、B相電容投切驅(qū)動電路(10)的輸出端和C相電容投切驅(qū)動電路(11)的輸出端分別連接A相開關(guān)(16)的受控端、B相開關(guān)(17)的受控端和C相開關(guān)(18)的受控端，A相開關(guān)(16)的一端連接第一相線接點(A)，A相開關(guān)(16)的另一端連接A相電容器(12)的一端，B相開關(guān)(17)的一端連接第二相線接點(B)，B相開關(guān)(17)的另一端連接B相電容器(13)一端，C相開關(guān)(18)的一端連接第三相線接點(C)，C相開關(guān)(18)的另一端連接C相電容器(14)的一端，A相電容器(12)的另一端、B相電容器(13)的另一端和C相電容器(14)的另一端連接中線接點(N)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無功功率的監(jiān)測及分相補償裝置，其特征在于它還包括數(shù)據(jù)顯示單元(20)、數(shù)據(jù)存貯單元(21)，數(shù)據(jù)顯示單元(20)的輸入端和數(shù)據(jù)存貯單元(21)的輸入端分別連接在上位控制器(7)的第二輸出端(7-2)和第三輸出端(7-3)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的無功功率的監(jiān)測及分相補償裝置，其特征在于它還包括無線通信終端(30)，無線通信終端(30)的一個通信端口通過485總線連接在上位控制器(7)的通信端口(7-4)上。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的無功功率的監(jiān)測及分相補償裝置，其特征在于A相開關(guān)(16)由一號電磁接觸器(16-1)組成，B相開關(guān)(17)由二號電磁接觸器(17-1)組成，C相開關(guān)(18)由三號電磁接觸器(18-1)組成，A相電容投切驅(qū)動電路(9)、B相電容投切驅(qū)動電路(10)和C相電容投切驅(qū)動電路(11)分別由一號電磁線圈(9-1)、二號電磁線圈(10-1)和三號電磁線圈(11-1)組成，一號電磁接觸器(16-1)與一號電磁線圈(9-1)相連接以接受一號電磁線圈(9-1)的控制，二號電磁接觸器(17-1)與二號電磁線圈(10-1)相連接以接受二號電磁線圈(10-1)的控制，三號電磁接觸器(18-1)與三號電磁線圈(11-1)相連接以接受三號電磁線圈(11-1)的控制，一號電磁線圈(9-1)的一端連接單片機(8)的一個輸出端(8-1)，一號電磁線圈(9-1)的另一端接地，二號電磁線圈(10-1)的一端連接單片機(8)的另一個輸出端(8-2)，二號電磁線圈(10-1)的另一端接地，三號電磁線圈(11-1)的一端連接單片機(8)的又一個輸出端(8-3)，三號電磁線圈(11-1)的另一端接地。
專利摘要無功功率的監(jiān)測及分相補償裝置―公開了一種監(jiān)測低壓電網(wǎng)的功率因數(shù)并無功補償?shù)难b置。它解決了三相共補不能降低電網(wǎng)無功功率的問題。它由A、B、C相電流互感器1、3、5，A、B、C相電壓互感器2、4、6，上位控制器7，單片機8，A、B、C相電容投切驅(qū)動電路9、10、11，A、B、C相電容器12、13、14和A、B、C相開關(guān)16、17、18組成，1至6的輸出端分別連接7的輸入端，7的輸出端連接8的輸入端，8的三個輸出端分別連接9、10和11的輸入端，9、10和11的輸出端分別連接16、17和18的受控端，16、17、18的另一端連接12、13、14的一端。它能實現(xiàn)對低壓電網(wǎng)的無功功率進行分相補償。
文檔編號H02J3/18GK2765364SQ200520021399
公開日2006年3月15日 申請日期2005年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月9日
發(fā)明者張偉 申請人:哈爾濱電力設(shè)備試驗公司, 哈爾濱格福特電器有限公司