基于動(dòng)態(tài)分相補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償控制器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型是一種基于動(dòng)態(tài)分相補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償控制器，屬于電力系統(tǒng)電能質(zhì)量控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]在目前農(nóng)網(wǎng)配電柜中，普遍使用投切并聯(lián)電容器組進(jìn)行本地?zé)o功補(bǔ)償，以達(dá)到減少輸電中的無功輸送，降低線損，改善電壓質(zhì)量，增加有功輸送的目的。
[0003]在現(xiàn)有的低壓并聯(lián)電容器組接法中，無功補(bǔ)償均為靜態(tài)補(bǔ)償，電容器組投入時(shí)沖擊電流大，切除時(shí)產(chǎn)生過電壓，自身觸頭易損，噪聲大甚至熔焊，而且投切時(shí)間長。在控制環(huán)節(jié)上基本不能做到分相、分級(jí)、快速及跟蹤補(bǔ)償?shù)囊蟆?br>
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本實(shí)用新型提出的是一種基于動(dòng)態(tài)分相補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償控制器，其目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足和存在的問題，該控制器補(bǔ)償效果快速、準(zhǔn)確、安全、潔凈及易于控制，此外，由于采用分相補(bǔ)償，可以對(duì)不平衡的無功功率進(jìn)行完全補(bǔ)償。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案:基于動(dòng)態(tài)分相補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償控制器，其結(jié)構(gòu)包括電流互感器CT、電壓互感器PT、實(shí)時(shí)控制模塊、智能電容器；其中電流互感器CT的第一信號(hào)輸出/輸入端、電壓互感器PT的第一信號(hào)輸出/輸入端對(duì)應(yīng)連接母線的第一信號(hào)輸入/輸出端、母線的第二信號(hào)輸入/輸出端，電流互感器CT、電壓互感器PT的第二信號(hào)輸出/輸入端對(duì)應(yīng)連接實(shí)時(shí)控制模塊的第一、第二信號(hào)輸入/輸出端，智能電容器的信號(hào)輸出/輸入端對(duì)應(yīng)連接實(shí)時(shí)控制模塊的第三信號(hào)輸入/輸出端。
[0006]基于動(dòng)態(tài)分相補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償控制器的控制方法，包括以下步驟:
[0007](I)接入配電網(wǎng)系統(tǒng)母線上的電壓互感器和電流互感器輸出的電壓、電流信號(hào)，接入到交采計(jì)入；
[0008](2)根據(jù)無功功率的定義，由單片機(jī)計(jì)算得出三相無功功率分別為作為各相電容器組的補(bǔ)償控制量；
[0009](3)單片機(jī)根據(jù)補(bǔ)償控制量計(jì)算得出各相需要投入的電容器的容量和可投入電容器容量作為投入或者切除的判斷依據(jù)；
[0010](4)當(dāng)智能電容器組收到投入或者切除命令后，通過過零檢測(cè)電路決定電容器投入或者切除時(shí)刻，執(zhí)行電容器投切，投入容量適合的電容器組，使各相的功率因數(shù)在0.95以上；
[0011](5)重復(fù)步驟(I)?(4)，可以跟蹤負(fù)荷的變化，實(shí)現(xiàn)無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
[0012]本實(shí)用新型的有益效果在于:以對(duì)多級(jí)電容器組進(jìn)行分相投切，在電容器電壓與系統(tǒng)電壓相等的時(shí)刻投入電容器，完全消除了暫態(tài)過程，使補(bǔ)償效果快速、準(zhǔn)確、安全、易于控制。此外，由于采用分相補(bǔ)償，根據(jù)各相所需補(bǔ)償?shù)臒o功功率分別投入相應(yīng)的電容器，避免了三相負(fù)荷不平衡時(shí)，某些相過補(bǔ)償或某些相欠補(bǔ)償?shù)那闆r，可以對(duì)不平衡的無功功率進(jìn)行完全補(bǔ)償。而且本發(fā)明的動(dòng)態(tài)無功功率分相補(bǔ)償裝置成本低、可靠性高、相對(duì)需要維護(hù)工作量小。用于配電網(wǎng)無功補(bǔ)償時(shí)，能提高負(fù)荷的功率因數(shù)，使安裝地點(diǎn)的電能質(zhì)量大大改善，具有良好的推廣應(yīng)用前景。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實(shí)用新型動(dòng)態(tài)分相補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償控制器與電網(wǎng)系統(tǒng)母線的連接關(guān)系示意圖；
[0014]圖2為本實(shí)用新型動(dòng)態(tài)分相補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償控制器的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]基于動(dòng)態(tài)分相補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償控制器，其結(jié)構(gòu)包括電流互感器CT、電壓互感器PT、實(shí)時(shí)控制模塊、智能電容器；其中電流互感器CT的第一信號(hào)輸出/輸入端、電壓互感器PT的第一信號(hào)輸出/輸入端對(duì)應(yīng)連接母線的第一信號(hào)輸入/輸出端、母線的第二信號(hào)輸入/輸出端，電流互感器CT、電壓互感器PT的第二信號(hào)輸出/輸入端對(duì)應(yīng)連接實(shí)時(shí)控制模塊的第一、第二信號(hào)輸入/輸出端，智能電容器的信號(hào)輸出/輸入端對(duì)應(yīng)連接實(shí)時(shí)控制模塊的第三信號(hào)輸入/輸出端。
[0016]所述的智能電容器組由電容器、過零檢測(cè)電路構(gòu)成，由于有過零檢測(cè)電路，電容器投入或切除時(shí)不會(huì)對(duì)配網(wǎng)系統(tǒng)沖擊。此外，電容器每相四組，容量按1: 2: 4: 8分配，分相、分級(jí)投切。
[0017]所述實(shí)時(shí)控制模塊包括控制繼電器、單片機(jī)、交采芯片、供電單元；其中控制繼電器、單片機(jī)、交采芯片的信號(hào)輸出/輸入端依次串接。
[0018]所述單片機(jī)由ATMEL ARM SAM4L作為主CPU，作為實(shí)時(shí)控制模塊的主控部分，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理及外圍器件的交互。
[0019]所述專用交采芯片使用ATT7022E芯片，實(shí)現(xiàn)采集交流進(jìn)線的電壓和電流等基本
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[0020]所述的電源單元實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)供電功能。
[0021]接在電網(wǎng)系統(tǒng)母線上的電壓互感器和電流互感器的輸出信號(hào)輸入到實(shí)時(shí)控制模塊。
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0023]如圖1所示詳細(xì)描述實(shí)例，低壓母線I通過導(dǎo)線與電壓與電流經(jīng)電壓互感器(PT)2和電流互感器(CT) 3連接，電壓互感器(PT) 2和電流互感器(CT) 3通過導(dǎo)線與實(shí)時(shí)控制模塊相連接，所述電壓互感器(PT) 2和電流互感器(CT) 3的輸出端分別與交采芯片的輸入端相連，所述交采芯片和單片機(jī)通過SPI總線相連，所述單片機(jī)的控制引腳和控制繼電器相連。所述控制繼電器輸出端以脈沖形式接入電容器組投切開關(guān)上。
[0024]具體工作方式為:采用三相電流和三相四線電壓作為無功補(bǔ)償信號(hào)源，將三相電流和三相四線制電壓同時(shí)接入交采芯片，由交采芯片采集模擬信號(hào)，通過單片機(jī)進(jìn)行運(yùn)算處理，得出相應(yīng)的補(bǔ)償方式和補(bǔ)償容量，通過單片機(jī)輸出管腳發(fā)出控制電平，控制繼電器利用脈沖形式發(fā)出信號(hào)。智能電容器收到脈沖控制信號(hào)后，過零檢測(cè)電路檢測(cè)到電壓過零時(shí)投入，電流過零時(shí)切除，控制電容器完成在一個(gè)周波內(nèi)投入或者切除，投入時(shí)無涌流產(chǎn)生，切除時(shí)無過電壓。保證電網(wǎng)和用戶電力設(shè)備的安全。
[0025]動(dòng)態(tài)分相補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償控制器的控制方法，包括下列步驟:
[0026](I)接入配電網(wǎng)系統(tǒng)母線上的電壓互感器和電流互感器輸出的電壓、電流信號(hào)，接入到交采計(jì)入；
[0027](2)根據(jù)無功功率的定義，由單片機(jī)計(jì)算得出三相無功功率分別為作為各相電容器組的補(bǔ)償控制量；
[0028](3)單片機(jī)根據(jù)補(bǔ)償控制量計(jì)算得出各相需要投入的電容器的容量和可投入電容器容量作為投入或者切除的判斷依據(jù)；
[0029](4)當(dāng)智能電容器組收到投入或者切除命令后，通過過零檢測(cè)電路決定電容器投入或者切除時(shí)刻，執(zhí)行電容器投切，投入容量適合的電容器組，使各相的功率因數(shù)在0.95以上，電容器投入切除時(shí)，遵循如下保護(hù)策略:
[0030]I)過壓保護(hù):控制器設(shè)有2級(jí)過電壓保護(hù)，當(dāng)電壓大于第一級(jí)過電壓動(dòng)作門限但小于第二級(jí)過電壓動(dòng)作門限時(shí)，控制器不發(fā)出投入電容器的指令，只執(zhí)行切除電容器的指令；當(dāng)電壓大于第二級(jí)過電壓動(dòng)作門限時(shí)，控制器在I分鐘內(nèi)逐臺(tái)切除所有電容器，
[0031]2)欠壓保護(hù):控制器具有欠壓保護(hù)功能，當(dāng)電壓小于欠電壓動(dòng)作門限時(shí)，立即切除所有電容器，
[0032]3)缺相保護(hù):控制器具有缺相保護(hù)功能，當(dāng)出現(xiàn)缺相保護(hù)時(shí)，立即切除所有電容器，
[0033]4)過諧波保護(hù):控制器具有過電壓和過電流諧波保護(hù)功能，當(dāng)電壓諧波或電流諧波大于設(shè)定動(dòng)作門限時(shí)，控制器立即切除所有電容器，
[0034]5)重復(fù)步驟(I)?(4)，可以跟蹤負(fù)荷的變化，實(shí)現(xiàn)無功動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于動(dòng)態(tài)分相補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償控制器，其特征是包括電流互感器CT、電壓互感器PT、實(shí)時(shí)控制模塊、智能電容器；其中電流互感器CT的第一信號(hào)輸出/輸入端、電壓互感器PT的第一信號(hào)輸出/輸入端對(duì)應(yīng)連接母線的第一信號(hào)輸入/輸出端、母線的第二信號(hào)輸入/輸出端，電流互感器CT、電壓互感器PT的第二信號(hào)輸出/輸入端對(duì)應(yīng)連接實(shí)時(shí)控制模塊的第一、第二信號(hào)輸入/輸出端，智能電容器的信號(hào)輸出/輸入端對(duì)應(yīng)連接實(shí)時(shí)控制模塊的第三信號(hào)輸入/輸出端。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動(dòng)態(tài)分相補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償控制器，其特征是所述智能電容器由電容器、過零檢測(cè)電路構(gòu)成，其中電容器每相四組，容量按1: 2: 4: 8分配，分相、分級(jí)投切。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于動(dòng)態(tài)分相補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償控制器，其特征是所述實(shí)時(shí)控制模塊包括控制繼電器、單片機(jī)、交采芯片、供電單元；其中控制繼電器、單片機(jī)、交采芯片的信號(hào)輸出/輸入端依次串接。
【專利摘要】本實(shí)用新型是基于動(dòng)態(tài)分相補(bǔ)償?shù)臒o功補(bǔ)償控制器，其結(jié)構(gòu)包括電流互感器CT、電壓互感器PT、實(shí)時(shí)控制模塊、智能電容器；優(yōu)點(diǎn)：以對(duì)多級(jí)電容器組進(jìn)行分相投切，在電容器電壓與系統(tǒng)電壓相等的時(shí)刻投入電容器，完全消除了暫態(tài)過程，使補(bǔ)償效果快速、準(zhǔn)確、安全、易于控制。此外，由于采用分相補(bǔ)償，根據(jù)各相所需補(bǔ)償?shù)臒o功功率分別投入相應(yīng)的電容器，避免了三相負(fù)荷不平衡時(shí)，某些相過補(bǔ)償或某些相欠補(bǔ)償?shù)那闆r，可以對(duì)不平衡的無功功率進(jìn)行完全補(bǔ)償。本裝置成本低、可靠性高、相對(duì)需要維護(hù)工作量小。用于配電網(wǎng)無功補(bǔ)償時(shí)，能提高負(fù)荷的功率因數(shù)，使安裝地點(diǎn)的電能質(zhì)量大大改善，具有良好的推廣應(yīng)用前景。
【IPC分類】H02J3/18
【公開號(hào)】CN204741280
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520419987
【發(fā)明人】王愛民, 錢昱, 陳洪保
【申請(qǐng)人】南京新聯(lián)能源技術(shù)有限責(zé)任公司
【公開日】2015年11月4日
【申請(qǐng)日】2015年6月18日