專利名稱：一種多功能新型電壓無(wú)功綜合控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種多功能新型電壓無(wú)功綜合控制器。
背景技術(shù)：
目前，市面上存在無(wú)功補(bǔ)償控制器有普通電容器投切式控制器；磁控式動(dòng)態(tài)無(wú)功 補(bǔ)償控制器。 普通電容器投切式控制器適用于6kV以上補(bǔ)償電容的自動(dòng)投切控制?？煽刂瓢?組電容組。采集系統(tǒng)電壓電流，根據(jù)無(wú)功功率大小，功率因數(shù)和電壓范圍，自動(dòng)控制電容器 投切進(jìn)行補(bǔ)償。有效減少線路無(wú)功損耗，提高電網(wǎng)的功率因素。對(duì)需要電壓優(yōu)先控制的情 況，還可利用電容的調(diào)壓作用提高電壓合格率。 變壓器調(diào)整電容器兩端電壓動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制器采集系統(tǒng)電壓電流，根據(jù)電網(wǎng) 的參數(shù)控制有載調(diào)壓變壓器自動(dòng)調(diào)壓和無(wú)功補(bǔ)償電容器組的自動(dòng)投切。使變壓器和電容器 工作在最佳狀況，確保電壓合格率達(dá)到規(guī)定的要求，有效減少無(wú)功損耗并保持系統(tǒng)功率因 數(shù)在較高范圍內(nèi)。
磁控式動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償控制器采集系統(tǒng)電壓電流，根據(jù)電網(wǎng)的參數(shù)給出脈沖控制 晶閘管導(dǎo)通，實(shí)現(xiàn)直流勵(lì)磁電流改變，達(dá)到控制并聯(lián)可控電抗器感性輸出，與電容配合對(duì)電 壓優(yōu)先控制，有效減少線路無(wú)功損耗，提高電網(wǎng)的功率因素。 實(shí)用新型的內(nèi)容 本實(shí)用新型的目的在于，提供一種多功能新型電壓無(wú)功綜合控制器，提高控制器 的抗干擾能力，使控制器能適用于各種比較惡劣現(xiàn)場(chǎng)，提高控制器采樣精度，提高控制準(zhǔn)確 度，并同時(shí)能夠根據(jù)系統(tǒng)情況，采用不同的控制方案，使無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)控制方案， 同時(shí)降低磁控電抗器的設(shè)計(jì)容量，降低無(wú)功補(bǔ)償成套裝置成本，可以針對(duì)各種電壓等級(jí)電 力系統(tǒng)，對(duì)星型接法磁控電抗器，角型接法磁控電抗器進(jìn)行三相統(tǒng)一調(diào)整和三相分相調(diào)整 及單項(xiàng)控制，并能對(duì)多組電容器組實(shí)現(xiàn)分組投切控制?？刂破鳛榱藢?shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新 型采用了如下技術(shù)方案 —種多功能新型電壓無(wú)功綜合控制器，所述控制器包括模擬量采樣電路、數(shù)字量
采樣電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、同步信號(hào)電路、CPU控制中心、顯示電路、按鍵電路、繼電器輸出電
路、通訊輸出電路、P麗輸出電路、LED燈顯示電路、電源回路，其特征在于 模擬量采樣電路與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字量采樣電路、同步信號(hào)
電路與CPU控制中心連接，CPU控制中心控制顯示電路、按鍵電路、繼電器輸出電路、通訊輸
出電路、P麗輸出電路及LED燈顯示電路，電源回路分別與同步信號(hào)電路、CPU控制中心和
LED燈顯示電路連接。 該控制器進(jìn)一步包括源電路一，源電路一該控制器控制方案包括源電路一，源電 路一高壓側(cè)110kV或220kV母線上連接有一個(gè)三相電壓互感器PT及三相電流互感器CT，控 制器采集高壓側(cè)PT、 CT信號(hào)，通過(guò)CPU控制中心計(jì)算并根據(jù)需求對(duì)單相磁控電抗器進(jìn)行調(diào) 節(jié)，低壓側(cè)27. 5kV母線上連接有一相電壓互感器PT及一相電流互感器CT，控制器通過(guò)PT、CT信號(hào)，提供對(duì)磁控單項(xiàng)電抗器Ll、及電容器組Cl提供保護(hù)。 該控制器控制方案包括源電路二，源電路二在高壓側(cè)110kV或220kV連接有一個(gè) 三相電壓互感器PT及三相電流互感器CT，控制器采集高壓側(cè)PT、CT信號(hào)，通過(guò)CPU控制中 心計(jì)算并根據(jù)系統(tǒng)需求對(duì)角型接線的三相磁控電抗器L1進(jìn)行同步調(diào)節(jié)，使磁控電抗器L1 感性電流輸出一致，保證系統(tǒng)三相輸出平衡，在低壓側(cè)6kV、10kV、35kV控制器通過(guò)三相電 壓互感器PT及三相電流互感器CT信號(hào)，通過(guò)計(jì)算為低壓側(cè)補(bǔ)償電容器組Cl及磁控電抗器 Ll提供保護(hù)。 該控制器包括控制方案源電路三，源電路三在高壓側(cè)110kV或220kV連接有一個(gè) 三相電壓互感器PT及三相電流互感器CT，控制器采集高壓側(cè)PT、CT信號(hào)，通過(guò)CPU控制中 心計(jì)算并根據(jù)系統(tǒng)需求對(duì)星型接線的三相磁控電抗器Ll進(jìn)行分相調(diào)節(jié)，根據(jù)系統(tǒng)的三相 不平衡度，使磁控電抗器L1感性輸出電流于系統(tǒng)電流合成達(dá)到三相平衡，保證系統(tǒng)三相輸 出平衡，在低壓側(cè)6kV、10kV、35kV控制器通過(guò)三相電壓互感器PT及三相電流互感器CT信 號(hào)，通過(guò)計(jì)算為低壓側(cè)補(bǔ)償電容器組Cl及磁控電抗器Ll提供保護(hù)。 該控制器包括源電路四，源電路四在高壓側(cè)110kV或220kV連接有一個(gè)三相電壓 互感器PT及三相電流互感器CT，控制器采集高壓側(cè)PT、CT信號(hào)，通過(guò)CPU控制中心計(jì)算并 根據(jù)系統(tǒng)需求對(duì)角型接線的三相磁控電抗器Ll進(jìn)行同步調(diào)節(jié)，同時(shí)根據(jù)系統(tǒng)需求，控制器 控制Cl、 C2、 C3、 C4的投切，以減小磁控電抗器的設(shè)計(jì)容量，降低成套成本。在低壓側(cè)6kV、 10kV、 35kV控制器通過(guò)三相電壓互感器PT及三相電流互感器CT信號(hào)，通過(guò)計(jì)算為低壓側(cè)補(bǔ) 償電容器組Cl、 C2、 C3、 C4及磁控電抗器Ll提供保護(hù)。 所述電源回路在L、N兩極間并聯(lián)壓敏電阻NR1，在L極上串接熔斷器R2，在L、N兩 極并聯(lián)電容Cl，在L、 N兩極并聯(lián)安規(guī)電容C2，在L、 N與地之間并聯(lián)聚炳電容C3、 C4。 所述P麗輸出電路從CPU出來(lái)的P麗1、P麗2、P麗3脈沖控制信號(hào)，與一系列的光隔 芯片、電阻、電容、可控硅BU406構(gòu)成P麗脈沖控制回路?？刂破鬏敵?路P麗脈沖控制信 號(hào)，(BG1，KK1)、 (BG2，KK2)、 (BG3， KK3)，同時(shí)構(gòu)成3路P麗輸出電路，主要用于控制補(bǔ)償電 抗器L1。所述同步信號(hào)電路A、B、C3相電壓信號(hào)通過(guò)PT(140V/3. 53V)，再通過(guò)跟隨電路、濾 波電路、移相電路、整形電路進(jìn)入CPU，作為同步觸發(fā)信號(hào)，作為L(zhǎng)1控制的同步信號(hào)源。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益的效果 液晶顯示采用320*240點(diǎn)陣液晶，屏幕寬大，便于人機(jī)交流。采用外部AD轉(zhuǎn)換芯 片ADS8365，它是16位的AD轉(zhuǎn)換，可同時(shí)轉(zhuǎn)換6路信號(hào)。與4個(gè)多路模擬開(kāi)關(guān)9052可實(shí)現(xiàn) 24路模擬量采樣，由于可以同時(shí)轉(zhuǎn)換6路信號(hào)，可同時(shí)進(jìn)行3路電壓3路電流轉(zhuǎn)換，減少電 壓電流相位差，提高計(jì)算有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)的計(jì)算準(zhǔn)確度。16路開(kāi)關(guān)量信號(hào)通 過(guò)光電隔離輸入，為無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)采集必要的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。電源回路采用了線圈、磁環(huán)、安 規(guī)電容、聚炳電容、壓敏電阻，構(gòu)成良好的抑制共模干擾、差模干擾的電源回路，同時(shí)對(duì)電源 回路提供保護(hù)。2路串口通訊，可同時(shí)與上位機(jī)后臺(tái)通訊及下位機(jī)保護(hù)裝置通訊。CPU通過(guò) 光隔控制12路繼電器輸出，為控制器告警、保護(hù)跳閘及電容器組投退提供信號(hào)。由于采用 光電隔離，防止外部干擾信號(hào)進(jìn)入，提高控制器安全可靠程度，控制器可以在多種電力系統(tǒng) 模式下，針對(duì)電容器、可控電抗器進(jìn)行控制，達(dá)到實(shí)現(xiàn)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康?，控制器根?jù)系統(tǒng)情 況，采用不同的控制方案，使無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)達(dá)到最優(yōu)控制方案，同時(shí)降低磁控電抗器的設(shè)計(jì)容量，降低無(wú)功補(bǔ)償成套裝置成本。
圖1是本實(shí)用新型控制器的電路示意圖。 圖2是源電路一 的電路圖。 圖3是源電路二的電路圖。 圖4是源電路三的電路圖。 圖5是源電路四的電路圖。 圖6是電源回路的電路圖。 圖7是P麗輸出電路的電路圖。 圖8是同步信號(hào)電路的電路圖。 圖9是A/D轉(zhuǎn)換電路的電路圖。 具體的實(shí)施方式 下面結(jié)合說(shuō)明書(shū)附圖1-9對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步的說(shuō)明，但本實(shí)用新型所要保護(hù) 的范圍并不局限于此。 控制器的原理在于控制器采集母線三相電壓，三相電流，以及電抗器的三相電 流，通過(guò)計(jì)算系統(tǒng)的有功功率，無(wú)功功率。系統(tǒng)電壓在合適范圍內(nèi)，通過(guò)調(diào)整脈沖輸出，控制 磁控電抗器輸出，使系統(tǒng)功率因數(shù)維持在設(shè)定的功率因數(shù)水平上。在系統(tǒng)電壓過(guò)高時(shí)(未 出現(xiàn)過(guò)壓)，加大電抗器感性輸出，調(diào)整系統(tǒng)電壓，在系統(tǒng)電壓過(guò)低時(shí)(未出現(xiàn)欠壓)，減少 系統(tǒng)感性輸出，使系統(tǒng)電壓穩(wěn)定在設(shè)定范圍內(nèi)。同時(shí)采集系統(tǒng)的開(kāi)關(guān)量，輕瓦斯信號(hào)、重瓦 斯信號(hào)、溫度信號(hào)、開(kāi)關(guān)節(jié)點(diǎn)信號(hào)。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)過(guò)流、速斷、過(guò)壓、欠壓、輕瓦斯、重瓦斯、溫度 等故障時(shí)，控制器根據(jù)故障情況給出告警、跳閘信號(hào)。 見(jiàn)圖l-9所示，一種多功能新型電壓無(wú)功綜合控制器，所述控制器包括模擬量采 樣電路、數(shù)字量采樣電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、同步信號(hào)電路、CPU控制中心、顯示電路、按鍵電 路、繼電器輸出電路、通訊輸出電路、P麗輸出電路、LED燈顯示電路、電源回路，其特征在 于 模擬量采樣電路與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字量采樣電路、同步信號(hào) 電路與CPU控制中心連接，CPU控制中心控制顯示電路、按鍵電路、繼電器輸出電路、通訊輸 出電路、P麗輸出電路及LED燈顯示電路，電源回路分別與同步信號(hào)電路、CPU控制中心和 LED燈顯示電路連接。 源電路一有一個(gè)三相電壓互感器PT及三相電壓互感器CT連接110kV母線，有一 相電壓互感器PT及一相電流互感器CT連接27. 5kV母線，在27. 5kV母線側(cè)連接有補(bǔ)償電 容器C1及補(bǔ)償電抗器L1。 源電路二在高壓側(cè)連接有一個(gè)三相電壓互感器PT及三相電流互感器CT，低壓側(cè) 連接有一個(gè)三相電壓互感器PT及三相電流互感器CT，在低壓側(cè)連接有星型接線的補(bǔ)償電 容器組Cl及角型接線的補(bǔ)償電抗器Ll ?？刂破骺筛鶕?jù)高壓側(cè)量的電壓電流計(jì)算有功功率、 無(wú)功功率、功率因數(shù)對(duì)補(bǔ)償電抗器L1實(shí)現(xiàn)三相同步控制，使系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償達(dá)到效果；也可 根據(jù)低壓側(cè)測(cè)量的電壓電流計(jì)算有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)對(duì)補(bǔ)償電抗器Ll實(shí)現(xiàn)三相 同步控制，使系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償達(dá)到效果。[0035] 源電路三在高壓側(cè)連接有一個(gè)三相電壓互感器PT及三相電流互感器CT，低壓側(cè) 連接有一個(gè)三相電壓互感器PT及三相電流互感器CT，在低壓側(cè)連接有星型接線的補(bǔ)償電 容器組Cl及星型接線的補(bǔ)償電抗器LI ?？刂破骺筛鶕?jù)高壓側(cè)量的電壓電流計(jì)算有功功率、 無(wú)功功率、功率因數(shù)對(duì)補(bǔ)償電抗器L1實(shí)現(xiàn)三相分項(xiàng)控制，使系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償達(dá)到效果；也可 根據(jù)低壓側(cè)測(cè)量的電壓電流計(jì)算有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)對(duì)補(bǔ)償電抗器LI實(shí)現(xiàn)三相 分項(xiàng)控制，使系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償達(dá)到效果。 源電路四在高壓側(cè)連接有一個(gè)三相電壓互感器PT及三相電流互感器CT，低壓側(cè) 連接有一個(gè)三相電壓互感器PT及三相電流互感器CT，在低壓側(cè)連接有星型接線的補(bǔ)償電 容器組Cl、 C2、 C3、 C4及角型接線的補(bǔ)償電抗器Ll?？刂破骺筛鶕?jù)高壓側(cè)量的電壓電流計(jì) 算有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)對(duì)補(bǔ)償電容器Cl、 C2、 C3、 C4實(shí)現(xiàn)投切控制及補(bǔ)償電抗器 Ll實(shí)現(xiàn)三相同步控制，使系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償達(dá)到效果；也可根據(jù)低壓側(cè)量的電壓電流計(jì)算有功 功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)對(duì)補(bǔ)償電容器C1、C2、C3、C4實(shí)現(xiàn)投切控制及補(bǔ)償電抗器L1實(shí)現(xiàn) 三相同步控制，使系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償達(dá)到效果； 電源回路在L、N兩極間并聯(lián)壓敏電阻NR1，在L極上串接熔斷器R2，在L、N兩極并
聯(lián)電容Cl，在L、 N兩極并聯(lián)安規(guī)電容C2，在L、 N與地之間并聯(lián)聚炳電容C3、 C4。 P麗輸出電路包括P麗l、 P麗2、 P麗3脈沖控制信號(hào)，與 一 些列的光隔芯片
(TLP181)、電阻、電容、可控硅BU406構(gòu)成P麗輸出電路?？刂破鬏敵?路P麗脈沖控制信
號(hào)，(BG1， KK1) 、 (BG2， KK2) 、 (BG3， KK3)，同時(shí)構(gòu)成3路脈沖控制回路，主要用于控制補(bǔ)償電
抗器L1。 電壓、電流模擬信號(hào)進(jìn)入裝置通過(guò)PT (140V/3. 53V)及CT (9A/3. 53V)，進(jìn)入多路模 擬開(kāi)關(guān)9052，再通過(guò)濾波電路、移相電路進(jìn)入ADS8365實(shí)現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換。 A、 B、 C3相電壓信號(hào)通過(guò)PT(140V/3. 53V)，再通過(guò)跟隨電路、濾波電路、移相電路、 整形電路進(jìn)入CPU，作為同步觸發(fā)信號(hào)，作為L(zhǎng)l控制的同步信號(hào)源。
權(quán)利要求一種多功能新型電壓無(wú)功綜合控制器，所述控制器包括模擬量采樣電路、數(shù)字量采樣電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、同步信號(hào)電路、CPU控制中心、顯示電路、按鍵電路、繼電器輸出電路、通訊輸出電路、PWM輸出電路、LED燈顯示電路、電源回路，其特征在于模擬量采樣電路與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字量采樣電路、同步信號(hào)電路與CPU控制中心連接，CPU控制中心控制顯示電路、按鍵電路、繼電器輸出電路、通訊輸出電路、PWM輸出電路及LED燈顯示電路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能新型電壓無(wú)功綜合控制器，其特征在于該控制器進(jìn) 一步包括源電路一，源電路一高壓側(cè)110kV母線上連接有一個(gè)三相電壓互感器PT及三相電 流互感器CT，低壓側(cè)27. 5kV母線上連接有一相電壓互感器PT及一相電流互感器CT。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能新型電壓無(wú)功綜合控制器，其特征在于該控制器進(jìn)一 步包括源電路二，源電路二在高壓側(cè)連接有一個(gè)三相電壓互感器PT及三相電流互感器CT。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能新型電壓無(wú)功綜合控制器，其特征在于該控制器進(jìn)一 步包括源電路三，源電路三在高壓側(cè)連接有一個(gè)三相電壓互感器PT及三相電流互感器CT。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述多功能新型電壓無(wú)功綜合控制器，其特征在于該控制器進(jìn)一 步包括源電路四，源電路四在高壓側(cè)連接有一個(gè)三相電壓互感器PT及三相電流互感器CT。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能新型電壓無(wú)功綜合控制器，其特征在于所述電源回 路在L、N兩極間并聯(lián)壓敏電阻NR1 ，在L極上串接熔斷器R2，在L、N兩極并聯(lián)電容Cl，在L、 N兩極并聯(lián)安規(guī)電容C2，在L、 N與地之間并聯(lián)聚炳電容C3、 C4。
專利摘要一種多功能新型電壓無(wú)功綜合控制器，所述控制器包括模擬量采樣電路、數(shù)字量采樣電路、A/D轉(zhuǎn)換電路、同步信號(hào)電路、CPU控制中心、顯示電路、按鍵電路、繼電器輸出電路、通訊輸出電路、PWM輸出電路、LED燈顯示電路、電源回路，其特征在于模擬量采樣電路與A/D轉(zhuǎn)換電路相連，A/D轉(zhuǎn)換電路、數(shù)字量采樣電路、同步信號(hào)電路與CPU控制中心連接，CPU控制中心控制顯示電路、按鍵電路、繼電器輸出電路、通訊輸出電路、PWM輸出電路及LED燈顯示電路。該控制器可以同時(shí)轉(zhuǎn)換6路信號(hào)，可同時(shí)進(jìn)行3路電壓3路電流轉(zhuǎn)換，減少電壓電流相位差，提高計(jì)算有功功率、無(wú)功功率、功率因數(shù)的計(jì)算準(zhǔn)確度。
文檔編號(hào)H02J3/18GK201528208SQ20092024640
公開(kāi)日2010年7月14日 申請(qǐng)日期2009年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月27日
發(fā)明者王錦杰, 韋仲林 申請(qǐng)人:北京四方騰泰電力科技有限公司