專利名稱：高壓無功自動補償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及在企、事業(yè)變電站的高壓供電系統(tǒng)中，根據(jù)負荷的需要進行無功功率自動補償?shù)膯卧?，具體涉及到將檢測出變化負荷實時所需的無功功率與設(shè)定值(期望值)進行比較，得到實時需要投切的無功功率，確定投切電容器的容量的高壓無功自動補償裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的高壓無功自動補償裝置有兩類，一類是將總補償容量平均為n組，稱為等容量分組，采用循環(huán)投切的控制器，這種類型由于總補償容量大，分組后每組的容量也相應(yīng)地大，使得每次調(diào)節(jié)量大，不但會造成調(diào)節(jié)不準確、投切次數(shù)多，而且還會影響電容器的壽命和易發(fā)事故。另一類型是將總補償容量按二進制分組，即1∶2∶4∶8…，這種類型的弊端是總補償容量必須符合這種分組的要求，而實際中適應(yīng)這種要求的場合很少，所以局限性很大，也不能滿足各種容量的要求。
第一類自動補償單元的電容器分組方法是將總?cè)萘科骄殖蒼組，每組容量相同?？刂破鞑捎醚h(huán)投切的方法，每次投切1組，然后與設(shè)置參數(shù)比較，來決定下一步是否投切，直到電容器組的總?cè)萘拷咏锜o功容量為止。這種方案的缺點是1、投切容量的級差大(每組容量大)，因此會出現(xiàn)再投一組就過補，如不投恐怕達不到設(shè)定值(欠補)，很有可能造成頻繁的“投切振蕩”；2、如負荷需要的容量變動較大時需多次投切才能實現(xiàn)，影響單元的壽命和系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外，還有一個重要的問題是在實際中有許多總補償容量不能被n整除，如1100、1300、1700千乏(kvar)等許多容量，只能是實際需要的容量必須根據(jù)單元的要求來調(diào)整，并不是以實際需要為主，這樣會引起誤差加大。
第二類自動補償單元的電容器的另一種分組方法是“二進制”的方法，將總?cè)萘堪?∶2∶4∶8…的比例分配，然后根據(jù)負荷需要按不同組合來投切，這種方法雖較好，但適應(yīng)這種容量要求的情況很少，如在總?cè)萘吭?000kvar及以下時，只有700和1500kvar兩種容量才可以實現(xiàn)。當700kvar時，可分成100、200、400kvar等3組，當1500kvar時，可分成100、200、400、800kvar等4組。但是，除了這兩種容量外，均不能用此種辦法，所以局限性很大。
另外，傳統(tǒng)的高壓無功自動補償裝置的控制器不能將裝置的電流、電壓、容量和諧波等參數(shù)送到計算機中，不能實現(xiàn)計算機遠端監(jiān)控功能。并且，傳統(tǒng)的高壓無功自動補償裝置沒有超諧波保護功能，容易導致補償電路的電容器損壞。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題在于，提供一種可以準確的滿足負荷的動態(tài)要求、調(diào)節(jié)準確、避免投切振蕩、可與外部計算機連接通信的高壓無功自動補償裝置。其進一步解決的技術(shù)問題在于，提供具有諧波保護的高壓無功自動補償裝置。
本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種高壓無功自動補償裝置，包括設(shè)有檢測信號輸入端、通訊輸出端、投切控制端的檢測控制單元，以及通過無功補償母線并聯(lián)連接接入到高壓供電母線的、將總補償容量分為固定補償容量部分和調(diào)節(jié)補償容量的固定補償單元和多個調(diào)節(jié)補償單元；所述每一調(diào)節(jié)補償單元包括串聯(lián)后接入到所述無功補償母線的真空接觸器和補償電路，所述真空接觸器與所述檢測控制單元的投切控制端電連接；所述檢測控制單元存儲所述調(diào)節(jié)補償單元的容量信息，并根據(jù)所述檢測信號輸入端檢測到的負荷信號，控制對應(yīng)容量的所述調(diào)節(jié)補償單元的真空接觸器的投切。
上述高壓無功自動補償裝置所述的檢測控制單元還設(shè)有與串聯(lián)連接在所述高壓供電母線和所述無功補償母線之間的補償開關(guān)柜的斷路器電連接、并根據(jù)所述檢測信號輸入端檢測到的諧波信號來控制所述斷路器跳閘或接通的控制輸出端。
上述高壓無功自動補償裝置所述調(diào)節(jié)補償單元的補償電路包括依次串聯(lián)連接的電抗器、熔斷器和電容器，并聯(lián)在所述電容器和熔斷器兩端的放電器，以及一端接在所述電抗器和所述熔斷器之間、另一端接地的避雷器；所述電抗器與所述真空接觸器串聯(lián)連接。
上述高壓無功自動補償裝置所述的固定補償單元和調(diào)節(jié)補償單元將總補償容量分成固定補償容量部分和調(diào)節(jié)補償容量部分；所述固定補償容量部分根據(jù)供電系統(tǒng)中長期固定負荷所需的無功功率來確定，而所述調(diào)節(jié)補償容量部分按實際需要分成若干組，每組容量可以為任意值。
上述高壓無功自動補償裝置所述檢測信號輸入端包括電流檢測輸入端和電壓檢測輸入端。
上述高壓無功自動補償裝置所述通訊輸出端與外部計算機連接并傳送所述負荷信號、諧波信號以及裝置的信號。
本實用新型的高壓無功自動補償裝置將總補償容量分成固定補償容量和調(diào)節(jié)補償容量，這是由于固定補償容量是解決系統(tǒng)中長期固定負荷所需的無功功率，這部分容量不參與調(diào)節(jié)，比傳統(tǒng)產(chǎn)品節(jié)省了真空接觸器和操作過電壓保護器等設(shè)備，簡化了系統(tǒng)，降低了單元的成本；同時，由于在總補償容量中減去了固定補償容量，使得調(diào)節(jié)部分的容量變小，因而調(diào)節(jié)容量的分組的容量也小，增加了調(diào)節(jié)的準確度，解決了傳新產(chǎn)品由于調(diào)節(jié)分組容量大而造成調(diào)節(jié)不準的難題，并且調(diào)節(jié)容量是按實際需要分成若干組，每組容量可以為任意值，不受任何條件的限制，分組方便準確；同時控制器根據(jù)檢測到的負荷信號，計算出實時系統(tǒng)所需的投切功率，再根據(jù)儲存在控制器中各組容量狀況，確定出最恰當最準確的組合方式，最后發(fā)出指令，控制相應(yīng)調(diào)節(jié)補償單元的真空接觸投切，使無功補償容量一次準確地到位，避免了“投切振蕩”。
另外，本實用新型的高壓無功自動補償裝置的檢測控制單元根據(jù)檢測信號輸入端檢測到的諧波信號來控制補償開關(guān)柜中的斷路器跳閘或接通，從而實現(xiàn)了對自動補償單元的諧波保護。


下面將結(jié)合附圖及實施例對本實用新型高壓無功自動補償裝置作進一步說明，附圖中圖1是本實用新型高壓無功自動補償裝置的原理框圖。
圖2是本實用新型高壓無功自動補償裝置的主要電路和控制圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的高壓無功自動補償裝置作進一步詳細的描述。
如圖1所示，本實用新型的高壓無功自動補償裝置根據(jù)供電系統(tǒng)中負荷動態(tài)所需的無功功率，實時地進行調(diào)整，達到最佳補償效果，包括檢測控制單元10、固定補償單元20和多個調(diào)節(jié)補償單元30。所述固定補償單元20和調(diào)節(jié)補償單元30將總補償容量分成固定補償容量部分和調(diào)節(jié)補償容量部分。所述固定補償容量部分根據(jù)供電系統(tǒng)中長期固定負荷所需的無功功率來確定，而所述調(diào)節(jié)補償容量部分按實際需要分成若干組，每組容量可以為任意值，而不受任何條件的限制。這種方法使總調(diào)節(jié)容量變小，從而使每組容量也變小，因此調(diào)節(jié)精度高。而且每組的容量可以為任意值，因此不受限制，可以滿足各種情況的需要。
所述檢測控制單元10設(shè)有檢測信號輸入端、通訊輸出端、多個投切控制端、控制輸出端以及電源輸入端。所述檢測信號輸入端包括與供電系統(tǒng)的檢測環(huán)節(jié)連接的電流檢測信號輸入端和電壓檢測信號輸入端。所述檢測環(huán)節(jié)包括電源進線柜40和電壓互感器柜50。所述檢測環(huán)節(jié)快速跟蹤供電系統(tǒng)負荷的變化，檢測出負荷所需要的無功功率，并將此信號傳送到所述檢測控制單元10。
所述檢測控制單元10的多個投切控制端分別對應(yīng)與多個所述調(diào)節(jié)補償單元30相連接，并由所述檢測控制單元10控制投切。所述調(diào)節(jié)補償單元30是將供電系統(tǒng)的波動負荷所需無功功率任意劃分成多個，每個的容量可以為任意值，每一調(diào)節(jié)補償單元30包括串聯(lián)后接入到所述無功補償母線60的補償電路和真空接觸器。所述補償電路的分組容量完全可以按實際負荷的需求，不受任何條件的限制，可以為任意值。例如1100kvar容量分3組時，可分成200、400、500kvar或100、400、600kvar等等各種組合，這些容量的確定是完全根據(jù)變化的負荷來決定的。并且把這種容量的分組信息存儲到所述檢測控制單元10中，由所述檢測控制單元10來選擇投切的組合滿足負荷的需要，即這些真空接觸器的投(合)或切(斷)，是由所述檢測控制單元10進行運算、分析、判別等智能化控制，將調(diào)節(jié)容量的各組組成最佳的組合，來滿足變化負荷對無功的需要。
所述固定補償單元20與多個所述調(diào)節(jié)補償單元30并聯(lián)連接到無功補償母線60上，然后通過補償開關(guān)機柜80接入到供電系統(tǒng)的高壓供電母線70上。所述固定補償單元20解決了供電系統(tǒng)中長期固定符合所需的無功功率，這部分容量不參與調(diào)節(jié)。這種方法使總調(diào)節(jié)容量變小，從而使得每個調(diào)節(jié)補償單元30的容量也變小，因此提高了調(diào)節(jié)精度。
所述檢測控制單元10采用智能型無功功率控制器，預先將多個調(diào)節(jié)補償單元30的容量信息存儲到控制器內(nèi)。在進行調(diào)節(jié)時，所述檢測控制單元10將檢測環(huán)節(jié)傳送來的信號與設(shè)定值(期望值)相比較，利用模糊理論和邏輯運算的方法計算出供電系統(tǒng)實時需要投切的無功功率，根據(jù)多個調(diào)節(jié)補償單元30的容量信息，分析后確定調(diào)節(jié)補償單元30的投切組合，發(fā)出指令控制對應(yīng)的調(diào)節(jié)補償單元30的真空接觸器投切，使無功補償容量投切一次到位，不過補不振蕩，以達到無功功率的就地平衡，實現(xiàn)節(jié)能目的。
由于供電系統(tǒng)中的諧波對電容器危害極大，是電容器損壞的主要原因之一。為了防止諧波對電容器的破壞，在所述高壓供電母線70和所述無功補償母線60之間的補償開關(guān)柜80(此柜在高壓配電設(shè)備中)，所述補償開關(guān)柜80內(nèi)設(shè)有斷路器。所述檢測控制單元10的控制輸出端與所述斷路器電連接、并由所述檢測控制單元10來控制所述斷路器跳閘或接通。所述檢測控制單元10在采集供電系統(tǒng)需要的無功功率參數(shù)的同時，也采集到了系統(tǒng)中的諧波情況。如果系統(tǒng)中的諧波含量超過電容器承受的標準時，所述檢測控制單元10將發(fā)出指令，指揮所述補償開關(guān)柜80中的斷路器2QF跳閘(參看圖2)，使單元退出運行。
所述檢測控制單元10的通訊輸出端與外部計算機連接，將整個裝置的電流、電壓、容量和諧波等項內(nèi)容的參數(shù)，通過485通訊接口傳送，實現(xiàn)計算機遠端監(jiān)控功能，從而實現(xiàn)變電站無人值守的目的。
如圖2所示，是本實用新型的一個優(yōu)選實施方式。其檢測控制單元選用深圳市波宏電力濾波設(shè)備有限公司的RPR-T型控制器。當然也可以使用其他具有諧波保護、通訊功能以及按電容器分組情況選擇功能的控制器即可。檢測環(huán)節(jié)的電流信號取自電源進線柜40中的電流互感器1TA，電壓信號取自電壓互感器柜50中的電壓互感器1TV，所述電流信號和電壓信號分別輸入到控制器編號1和2端(檢測信號輸入端)，作為負荷所需無功功率和諧波的檢測信號?？刂破鱓K的3端是超諧波保護的控制輸出端，如果諧波超出電容器的承受能力，輸出的信號可使電容補償開關(guān)柜80中的斷路器2QF跳閘?？刂破鱓K的4、5、6…端(多個投切控制端)，分別輸出對各個調(diào)節(jié)補償單元30的真空接觸器KM進行控制的控制信號，該控制信號可以指揮這些真空接觸器的投切，來確保負荷所需的無功功率與補償?shù)臒o功功率相平衡?？刂破鱓K的11端為通訊接口輸出端，輸出的信號可以將裝置的電流、電壓、容量和諧波參數(shù)傳輸給計算機?？刂破鱓K的10端為該控制器的電源輸入端，為整個單元提供電源輸入。
其中，圖1、圖2中的電源進線柜40、電壓互感柜50、補償開關(guān)柜80和高壓供電母線70等是屬于高壓配電系統(tǒng)的設(shè)備。
所述固定補償單元20的電容器C1是通過串聯(lián)電容器保護用熔斷器FU1后，再與抗諧波和限制涌流的電抗器L1串聯(lián)，然后并聯(lián)到無功補償母線60上。放電器TV1是并聯(lián)在C1和FU1兩端，作為放電用。
每一所述調(diào)節(jié)補償單元30的電容器C2均通過串聯(lián)電容器保護用熔斷器FU2后，再與抗諧波和限制涌流的電抗器L2串聯(lián)，然后通過真空接觸器KM，最后并聯(lián)到無功補償母線60上。放電器TV2是并聯(lián)在C2和FU2兩端，作為放電用。操作過電壓保護用避雷器一端是接在L2和FU2之間，另一端接地。
無功補償母線60上并聯(lián)所述固定補償單元20，還并聯(lián)若干個所述調(diào)節(jié)補償單元30。該無功補償母線60通過電容補償開關(guān)柜80的斷路器2QF，并聯(lián)到高壓供電母線70上，向負荷提供無功功率。
本實用新型的高壓無功自動補償裝置的檢測控制單元與固定補償單元20共同裝在一個柜體(外殼)。其中，所述檢測控制單元WK裝在該柜體的低壓室內(nèi)；而所述固定補償單元20的L1、FU1、C1、TV1等裝在該柜體的高壓室內(nèi)。每一所述調(diào)節(jié)補償單元30獨立安裝在一個柜體，在該柜體中裝KM、L2、FU2、C2、TV2等。所述調(diào)節(jié)補償單元30的數(shù)量可以根據(jù)用戶需要來設(shè)置。由于所述調(diào)節(jié)補償單元30均用一個柜體，當一個調(diào)節(jié)補償單元30的電容器發(fā)生故障，該調(diào)節(jié)補償單元30可以方便地退出檢修而不影響其它的運行。
權(quán)利要求1.一種高壓無功自動補償裝置，其特征在于包括設(shè)有檢測信號輸入端、通訊輸出端、投切控制端的檢測控制單元，以及通過無功補償母線并聯(lián)連接接入到高壓供電母線的、將總補償容量分為固定補償容量部分和調(diào)節(jié)補償容量的固定補償單元和多個調(diào)節(jié)補償單元；每一所述調(diào)節(jié)補償單元包括串聯(lián)后接入到所述無功補償母線的真空接觸器和補償電路，所述真空接觸器與所述檢測控制單元的投切控制端相連接；所述檢測控制單元存儲所述調(diào)節(jié)補償單元的容量信息，并根據(jù)所述檢測信號輸入端檢測到的負荷信號，控制對應(yīng)容量的所述調(diào)節(jié)補償單元的真空接觸器的投切。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓無功自動補償裝置，其特征在于，所述檢測控制單元還設(shè)有與串聯(lián)連接在所述高壓供電母線和所述無功補償母線之間的補償開關(guān)柜的斷路器電連接、并根據(jù)所述檢測信號輸入端檢測到的諧波信號來控制所述斷路器跳閘或接通的控制輸出端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓無功自動補償裝置，其特征在于，所述調(diào)節(jié)補償單元的補償電路包括依次串聯(lián)連接的電抗器、熔斷器和電容器，并聯(lián)在所述電容器和熔斷器兩端的放電器；以及一端接在所述電抗器和所述熔斷器之間、另一端接地的避雷器；所述電抗器與所述真空接觸器串聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的高壓無功自動補償裝置，其特征在于，所述檢測信號輸入端包括電流檢測輸入端和電壓檢測輸入端。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的高壓無功自動補償裝置，其特征在于，所述通訊輸出端與外部計算機連接并傳送所述負荷信號和諧波信號。
專利摘要本實用新型的高壓無功自動補償裝置，包括檢測控制單元，以及通過無功補償母線并聯(lián)接入到高壓供電母線的固定補償單元和多個調(diào)節(jié)補償單元；每一所述調(diào)節(jié)補償單元包括真空接觸器和補償電路；所述檢測控制單元存儲所述調(diào)節(jié)補償單元的容量信息，并根據(jù)所述檢測信號輸入端檢測到的負荷信號控制對應(yīng)容量的所述調(diào)節(jié)補償單元的真空接觸器的投切。由于固定補償單元的容量不參與調(diào)節(jié)，比傳統(tǒng)產(chǎn)品節(jié)省了真空接觸器和操作過電壓保護器等設(shè)備，簡化了系統(tǒng)，降低了單元的成本；同時，調(diào)節(jié)補償單元的調(diào)節(jié)容量的分組的容量小，增加了調(diào)節(jié)的準確度；檢測控制單元根據(jù)檢測信號算出補償容量控制對應(yīng)真空接觸器投切使無功補償容量一次準確地到位，避免了“投切振蕩”。
文檔編號G05F1/70GK2775910SQ20052005509
公開日2006年4月26日 申請日期2005年2月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月23日
發(fā)明者朱赫, 朱維楊 申請人:深圳市三和電力科技有限公司