一種基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)，其包括電容器組件、氧化鋅組件以及控制器，所述控制器內(nèi)部設(shè)置有快速放電開關(guān)，所述快速放電開關(guān)與所述電容器組件、氧化鋅組件并聯(lián)連接；所述控制器包括相互通訊連接的主控制芯片、短路故障識別芯片以及監(jiān)控芯片；所述主控制芯片接收所述短路故障識別芯片發(fā)出的短路故障信號，并向所述快速放電開關(guān)發(fā)出動作指令。本發(fā)明提供的基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)造價低、安裝方便、維護簡單，具有良好的節(jié)能效果，節(jié)能效果達(dá)到3％?4％。短路故障識別芯片識別短路故障的時間為1?2ms，故障識別快速，準(zhǔn)確，并發(fā)出對快速放電開關(guān)的命令，快速放電開關(guān)能夠在12ms內(nèi)關(guān)合，確保電容器的安全。
【專利說明】
一種基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及配電領(lǐng)域，具體地涉及一種基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著經(jīng)濟的發(fā)展，用電負(fù)荷的快速增長，占全國大部分面積的廣大偏遠(yuǎn)地區(qū)電網(wǎng)向無電地區(qū)延伸，110KV高壓超長線路及中壓配網(wǎng)的供電質(zhì)量問題和線損高問題日益突出，集中變現(xiàn)在電壓偏低及電壓波動率大，導(dǎo)致負(fù)電荷的供電電壓遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了國家規(guī)定的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，影響了各地區(qū)人民的生產(chǎn)和生活，因此，需要功能有效的技術(shù)設(shè)備來治理目前存在的電壓質(zhì)量和電能損耗的問題。
[0003]現(xiàn)有的相關(guān)治理措施主要有以下幾條措施:
[0004]1、調(diào)整主變壓器分接頭，此種措施的缺點如下:
[0005]由于變電站出線的各配電線路長度及負(fù)荷水平不同，通過調(diào)整變壓器分接頭很難照顧周全，變電站調(diào)整分接頭的范圍有限，很難解決長線路末端的低電壓問題，調(diào)整變壓器分接頭無法解決電壓波動問題。
[0006]2、在負(fù)荷相對集中處加裝并聯(lián)補償電容器，此種措施的缺點如下:
[0007]并聯(lián)補償電容器需要遠(yuǎn)方或就地自動投切，增加系統(tǒng)的復(fù)雜程度及安裝數(shù)量，且日常維護難度大，可靠性差，為達(dá)到同樣的調(diào)壓效果，并聯(lián)補償電容器需要容量大，造價高；并聯(lián)電容器的補償效果與電壓的平方成正比，在低電壓時補償效果反而下降；頻繁投切會引起電壓波動，嚴(yán)重情況會造成電壓和無功到送問題。
[0008]3、在電路中串聯(lián)有載調(diào)壓變壓器，此種措施缺點如下:
[0009]設(shè)備為有觸頭調(diào)壓，動作頻繁，可靠性差，維護工作量大，安裝管理難度高；由于自身的有功、無功損耗，投入運行后增大線路的網(wǎng)損;調(diào)壓器過載能力差，要加裝額外的開關(guān)及保護設(shè)備對其進行保護，需要停電檢修，供電可靠性下降;無功嚴(yán)重不足時，調(diào)壓效果反而更差;不宜隨線路分布式安裝。
[0010]4、更換粗導(dǎo)線或縮短供電半徑，此種措施缺點如下:
[0011]投資巨大、不經(jīng)濟;施工建設(shè)周期長、難度大;需要停電施工，征地困難。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0012]本發(fā)明為了解決上述提到的現(xiàn)有的電網(wǎng)配電存在電壓質(zhì)量和電能損耗問題，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點，提供一種基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)，其造價成本低、體積小、安裝方便、設(shè)備維護簡單。
[0013]具體地，本發(fā)明提供一種基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)，其包括電容器組件、氧化鋅組件以及控制器，所述控制器內(nèi)部設(shè)置有快速放電開關(guān)，所述快速放電開關(guān)與所述氧化鋅組件分別與所述電容器組件并聯(lián)連接；
[0014]所述控制器包括相互通訊連接的主控制芯片、短路故障識別芯片以及監(jiān)控芯片；所述短路故障識別芯片的輸出端連接所述主控制芯片的輸入端，所述主控制芯片的輸出端連接所述快速放電開關(guān)的輸入端；
[0015]所述主控制芯片接收所述短路故障識別芯片發(fā)出的短路故障信號，并向所述快速放電開關(guān)發(fā)出動作指令。
[0016]優(yōu)選地，所述短路故障識別芯片包括電流傳感器以及比較芯片，所述電流傳感器用于采集電路的電流值并發(fā)送至所述比較芯片，所述比較芯片設(shè)置有電流瞬時值閾值以及電流變化率閾值，當(dāng)電流瞬時值超過電流瞬時值閾值和/或電流變化率超過電流變化率閾值時，所述比較芯片向所述主控制芯片發(fā)出短路故障信號。
[0017]優(yōu)選地，所述短路故障識別芯片識別短路故障的時間為l-2ms。
[0018]優(yōu)選地，所述控制器還包括GPRS芯片以及通訊芯片，所述GPRS芯片的輸出端連接所述主控制芯片的輸入端，所述主控制芯片的輸出端連接所述通訊芯片的輸入端。
[0019]優(yōu)選地，所述電容器組件串聯(lián)連接有旁路刀閘、第一隔離刀閘以及第二隔離刀閘。
[0020]優(yōu)選地，所述快速放電開關(guān)串聯(lián)連接有放電阻尼器。
[0021]優(yōu)選地，所述放電阻尼器包括相互并聯(lián)連接的放電電阻和放電電感。
[0022]優(yōu)選地，所述氧化鋅組件包括多個串并聯(lián)連接的氧化鋅閥片。
[0023]優(yōu)選地，所述監(jiān)控芯片對快速放電開關(guān)、旁路刀閘、第一隔離刀閘以及第二隔離刀閘的工作狀態(tài)進行監(jiān)控，并在系統(tǒng)處于非正常工作時進行報警。
[0024]優(yōu)選地，所述通訊芯片通過數(shù)據(jù)線連接有外部通訊端口。
[0025]本發(fā)明的優(yōu)點如下所述:
[0026]本發(fā)明提供的基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)造價低、安裝方便、維護簡單，具有良好的節(jié)能效果，節(jié)能效果達(dá)到3%-4%。短路故障識別芯片識別短路故障的時間為l-2ms，故障識別快速，準(zhǔn)確，并發(fā)出對快速放電開關(guān)的命令，在設(shè)備本身出現(xiàn)故障時，主控制芯片切斷系統(tǒng)工作，快速放電開關(guān)能夠在12ms內(nèi)關(guān)合，快速放電開關(guān)的分閘時間小于2ms，合閘時間小于8ms，確保電容器的安全。氧化鋅閥片的串并聯(lián)能夠?qū)⒚總€氧化鋅閥片的均流、均壓誤差控制在很小的范圍，并使每個閥片吸能作用均勻發(fā)揮。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意框圖；
[0028]圖2為本發(fā)明的實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖3為本發(fā)明的實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4為本發(fā)明的電路不意圖；以及
[0031]圖5為本發(fā)明的電容器組件安裝電路示意圖。
【具體實施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖以及【具體實施方式】對本發(fā)明的工作原理及結(jié)構(gòu)做進一步解釋:
[0033]發(fā)明提供一種基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)，如圖1及圖4所示，其包括電容器組件1、氧化鋅組件2以及控制器3，控制器3內(nèi)部設(shè)置有快速放電開關(guān)4，快速放電開關(guān)4與氧化鋅組件2分別與電容器組件I并聯(lián)連接，對電容器組件I以及氧化鋅組件2進行短路保護。如圖5所示，電容器組件I用于補償線路壓降，提高電壓質(zhì)量，降低線損，根據(jù)補償深度的要求合理配置電容器，正常運行時補償電容串聯(lián)在電路中。電容器組件I串聯(lián)連接有旁路刀閘Kl、第一隔離刀閘K2以及第二隔離刀閘K3。
[0034]旁路刀閘K跨接在電容器兩側(cè)，正常狀態(tài)下處于分閘狀態(tài)，串補裝置長期退出或需要檢修時處于合閘狀態(tài)。
[0035]第一隔離刀閘K2以及第二隔離刀閘K3正常狀態(tài)下處于合閘狀態(tài)，串補裝置長期退出或需要檢修時處于分閘狀態(tài)。
[0036]氧化鋅組件2用于限制串補電容器兩端的電壓，由氧化鋅閥片串并聯(lián)組成，電網(wǎng)線路正常運行時串聯(lián)電容的電壓低于氧化鋅的門檻電壓，氧化鋅不動作，外部短路時，將電容器兩端的電壓限制在較低的水平，保護電容器不受損害。
[0037]快速放電開關(guān)4用于快速釋放串聯(lián)電容器存儲的電荷，正常運行時處于分閘狀態(tài)，線路發(fā)生短路時用于接通電容器的放電回路。
[0038]快速放電開關(guān)4串聯(lián)連接有放電阻尼器8，放電阻尼器8包括相互并聯(lián)連接的放電電阻和放電電感，放電阻尼器8用于限制電容器的放電電流，由放電電阻和放電電感并聯(lián)而成，將放電電流限制在允許的范圍內(nèi)，防止放電開關(guān)4發(fā)生觸頭熔焊。
[0039]控制器3包括相互通訊連接的主控制芯片5、短路故障識別芯片6以及監(jiān)控芯片7。短路故障識別芯片6的輸出端連接主控制芯片5的輸入端，主控制芯片5的輸出端連接快速放電開關(guān)4的輸入端，主控制芯片5接收短路故障識別芯片6發(fā)出的短路故障信號，并向快速放電開關(guān)4發(fā)出動作指令，在發(fā)生短路時，關(guān)閉快速放電開關(guān)4，接通電容器的放電回路，提高電壓質(zhì)量，降低線損。
[0040]短路故障識別芯片6包括電流傳感器61以及比較芯片62，電流傳感器61用于采集電路的電流值并發(fā)送至比較芯片62，比較芯片62設(shè)置有電流瞬時值閾值以及電流變化率閾值，當(dāng)電流瞬時值超過電流瞬時值閾值和/或電流變化率超過電流變化率閾值時，比較芯片62向主控制芯片5發(fā)出短路故障信號。
[0041]短路故障識別芯片6識別短路故障的時間為l-2ms，故障識別快速，準(zhǔn)確，并發(fā)出對快速放電開關(guān)4的命令，在設(shè)備本身出現(xiàn)故障時，主控制芯片5切斷系統(tǒng)工作，快速放電開關(guān)能夠在12ms內(nèi)關(guān)合，確保電容器的安全。
[0042]監(jiān)控芯片7對各個元器件的工作狀態(tài)進行監(jiān)控，在元器件出現(xiàn)非正常工作時，向上級變電站發(fā)出報警，上級變電站進一步通過通訊設(shè)施向工作人員發(fā)出報警信號。
[0043]控制器3還包括GPRS芯片9以及通訊芯片32，GPRS芯的輸出端連接主控制芯片5的輸入端，用于對串補裝置進行定位，記錄串補裝置的位置。
[0044]通訊芯片32的輸入端連接主控制芯片5的輸出端，用于與其他設(shè)備進行通訊，通訊芯片32通過數(shù)據(jù)線連接有通訊端口，通訊端口為通用通訊端口。
[0045]串補裝置具備電容器保護、工作電源失電保護、電容器組故障保護、氧化鋅組故障保護、通訊通道故障保護、旁路開關(guān)保護以及監(jiān)控裝置異常保護，能夠有效的保護電網(wǎng)的正常工作。
[0046]具體實施例1，如圖2所示，為110KV串補裝置的安裝示意圖，其包括補償裝置以及主控制站12，補償裝置包括設(shè)置有電容器組件的電容器組件柜10、設(shè)置有氧化鋅組件的氧化鋅組件柜11以及設(shè)置有快速放電開關(guān)的控制器3。主控制站12與控制器3之間通過光纖進行通信連接，從而達(dá)到相互之間傳輸操作指令以及交換設(shè)備信息的目的。
[0047]電容器組件柜10、氧化鋅組件柜11以及控制器3通過安裝支架固定在地面上，安裝支架包括安裝平臺13以及安裝支柱14，安裝支柱14的外部設(shè)置有絕緣外殼15，其中所述一個安裝支架14的內(nèi)部設(shè)置有通訊光纜16，其端部設(shè)置有通訊端口 17。通過通訊端口 17可以實現(xiàn)與外部設(shè)備的相互通訊，安裝支柱14進一步固定在與地面200固定的水泥柱100上。
[0048]主控制芯片5、監(jiān)控芯片7以及GPRS芯片9設(shè)置在主控制站100內(nèi)部，同時主控制站還設(shè)置有存儲芯片，用于對異常的電流電壓進行存儲。
[0049]具體實施例2，如圖3所示，為1KV和35KV串補裝置的安裝示意圖，氧化鋅組件2、電容器組件I和控制器3集成設(shè)置在I個柜體內(nèi)部，氧化鋅組件2連接有橋差CT18以及采樣PT19，柜體內(nèi)部合適位置設(shè)置有電阻20，電阻20通過絕緣支柱21進行固定，柜體內(nèi)部還設(shè)置有線路CT22、旁路開關(guān)23、電源箱24以及取能CT25。
[0050]下面對本發(fā)明的工作原理做簡要說明:
[0051]正常運行時串聯(lián)電容器的電壓低于氧化鋅組件的門檻電壓，氧化鋅組件不工作，當(dāng)外部發(fā)生短路時，氧化鋅組件限制過電壓，使串聯(lián)電容不受高電壓的沖擊。短路故障識別芯片6識別短路故障，向主控制芯片5發(fā)出短路故障信號，主控制芯片5接收短路故障識別芯片6發(fā)出的短路故障信號，并向快速放電開關(guān)4發(fā)出動作指令。
[0052]快速放電開關(guān)4以小于12ms的速度快速合閘將氧化鋅組件短接，大大減小了氧化鋅組件承受電流沖擊的時間，大幅度減少了氧化鋅組件的能容量。
[0053]補償裝置的實施效果如下所述:
[0054]例I，某省94km的11Okv的線路，經(jīng)串補后電壓提升了 16.49 %，電壓偏差范圍由27.14%縮小到14.29%，輸送能力提升了97.17%，基本相當(dāng)于又架設(shè)了一條110KV線路，而串補投資僅為一條新線路的12.25%。
[0055]例2，某省59km的35kv線路未安裝串補裝置時末端電壓降低到24.89kv，安裝串補后末端電壓提升到35.18kv，提升幅度為29.27%，電壓波動率也從未安裝串補裝置時的
11.69 %降低到I.31 %，輸送能力提升了 80 %，全年節(jié)約電量572.84萬kwh。
[0056]例3，我國北方某省1kv線路全長35.32km，安裝串補后末端電壓從8.36kv提升到
10.43kv，提升幅度為19.73%，電壓波動率也從未安裝串補裝置時的18.23 %降低到6.21%，輸送能力提升了41.74%，全年節(jié)約電量38.5萬kwh。
[0057]最后應(yīng)說明的是:以上所述的各實施例僅用于說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對其限制;盡管參照前述實施例對本發(fā)明進行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解:其依然可以對前述實施例所記載的技術(shù)方案進行修改，或者對其中部分或全部技術(shù)特征進行等同替換；而這些修改或替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實施例技術(shù)方案的范圍。
【主權(quán)項】
1.一種基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)，其包括電容器組件、氧化鋅組件以及控制器，其特征在于:所述控制器內(nèi)部設(shè)置有快速放電開關(guān)，所述快速放電開關(guān)與所述氧化鋅組件分別與所述電容器組件并聯(lián)連接； 所述控制器包括相互通訊連接的主控制芯片、短路故障識別芯片以及監(jiān)控芯片，所述短路故障識別芯片的輸出端連接所述主控制芯片的輸入端，所述主控制芯片的輸出端連接所述快速放電開關(guān)的輸入端； 所述主控制芯片接收所述短路故障識別芯片發(fā)出的短路故障信號，并向所述快速放電開關(guān)發(fā)出動作指令。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)，其特征在于:所述短路故障識別芯片包括電流傳感器以及比較芯片，所述電流傳感器用于采集電路的電流值并發(fā)送至所述比較芯片，所述比較芯片設(shè)置有電流瞬時值閾值以及電流變化率閾值，當(dāng)電流瞬時值超過電流瞬時值閾值和/或電流變化率超過電流變化率閾值時，所述比較芯片向所述主控制芯片發(fā)出短路故障信號。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)，其特征在于:所述短路故障識別芯片識別短路故障的時間為l-2ms。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器還包括GPRS芯片以及通訊芯片，所述GPRS芯片的輸出端連接所述主控制芯片的輸入端，所述主控制芯片的輸出端連接所述通訊芯片的輸入端。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)，其特征在于:所述電容器組件串聯(lián)連接有旁路刀閘、第一隔離刀閘以及第二隔離刀閘。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)，其特征在于:所述快速放電開關(guān)串聯(lián)連接有放電阻尼器。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)，其特征在于:所述放電阻尼器包括相互并聯(lián)連接的放電電阻和放電電感。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)，其特征在于:所述氧化鋅組件包括多個串并聯(lián)連接的氧化鋅閥片。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)，其特征在于:所述監(jiān)控芯片對快速放電開關(guān)、旁路刀閘、第一隔離刀閘以及第二隔離刀閘的工作狀態(tài)進行監(jiān)控，并在系統(tǒng)處于非正常工作時進行報警。10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的基于快速放電開關(guān)的串聯(lián)電容補償控制系統(tǒng)，其特征在于:所述通訊芯片通過數(shù)據(jù)線連接有外部通訊端口。
【文檔編號】H02J3/18GK105846451SQ201610398494
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年6月7日
【發(fā)明人】張曉毅, 周鐵生, 何健
【申請人】國網(wǎng)冀北節(jié)能服務(wù)有限公司, 國家電網(wǎng)公司