專利名稱：三相不平衡調(diào)節(jié)及無(wú)功補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種應(yīng)用于配電系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償和三相不平衡調(diào)節(jié)的電力電子裝置。具體地說(shuō)是一種三相不平衡調(diào)節(jié)及無(wú)功補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù)：
無(wú)功功率是在電力系統(tǒng)電源和負(fù)載之間來(lái)回流動(dòng)的一部分能量，它并沒(méi)有對(duì)負(fù)載做功，但是它的流動(dòng)會(huì)造成線路上的能量損耗，并且增加了線路的電壓降落，因此，進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償具有很好的經(jīng)濟(jì)效益；低壓配電網(wǎng)是電力系統(tǒng)的末端，低壓配電網(wǎng)采用三相四線制方式，配電變壓器低壓側(cè)采用Yn0接線，電網(wǎng)的不平衡會(huì)增加線路及變壓器的損耗，降低變壓器的出力，影響電網(wǎng)的供電質(zhì)量，甚至?xí)绊戨娔鼙淼木?，造成?jì)量系統(tǒng)計(jì)費(fèi)損失，由于三相負(fù)荷不平衡造成中線電流增大，會(huì)降低供電系統(tǒng)的可靠性，影響配電系統(tǒng)的和安全運(yùn)行。由于負(fù)荷分配不均，負(fù)荷性質(zhì)也不一致，造成低壓供電系統(tǒng)無(wú)功不足，負(fù)荷不平衡。尤其是經(jīng)濟(jì)水平較為發(fā)達(dá)的地區(qū)表現(xiàn)更為明顯。無(wú)功不足、負(fù)荷不平衡這兩個(gè)問(wèn)題已成為配電系統(tǒng)的兩大難題。針對(duì)無(wú)功不足的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)解決的辦法是合理配置低壓無(wú)功補(bǔ)償電容器，其補(bǔ)償?shù)脑瓌t多數(shù)是共補(bǔ)與分補(bǔ)相結(jié)合，并采取可控硅投切、接觸器運(yùn)行的技術(shù)模式并附加電壓質(zhì)量監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其采取手段多是通過(guò)遠(yuǎn)紅外或GPRS通訊系統(tǒng)去實(shí)現(xiàn)。目前這項(xiàng)技術(shù)已基本成熟，但它沒(méi)有考慮到如何去改善配電低壓系統(tǒng)三相不平衡的情況。因此，三相不平衡的問(wèn)題已成為當(dāng)前配電系統(tǒng)亟待解決的問(wèn)題，也是配電系統(tǒng)的技術(shù)空白。對(duì)于三相不平衡補(bǔ)償?shù)难芯浚季窒抻谌嗳€制的中壓配電網(wǎng)，采用三角形的電納網(wǎng)絡(luò)，補(bǔ)償負(fù)序電流和諧波電流，而對(duì)于三相四線制的低壓配電網(wǎng)中的零序電流分量的補(bǔ)償，均未采取有效的補(bǔ)償措施。
中國(guó)專利CN88202441，它公開了一個(gè)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償?shù)膶?shí)現(xiàn)方案，它的控制電路部分由分立元件構(gòu)成，其優(yōu)點(diǎn)是電路簡(jiǎn)單，成本較低，容易實(shí)現(xiàn)，但是不足之處是功能單一，不能實(shí)現(xiàn)高級(jí)運(yùn)算功能。
中國(guó)專利CN98223360，它公開了一種新型無(wú)功補(bǔ)償裝置，其優(yōu)點(diǎn)在于控制器由單片機(jī)構(gòu)成，并且具有智能投切算法，但是其不足之處在于它的整體功能仍然只有無(wú)功補(bǔ)償，無(wú)變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)功能，無(wú)通信功能，不適合于配電自動(dòng)化系統(tǒng)的通訊，無(wú)法實(shí)現(xiàn)對(duì)配電變壓器的全面監(jiān)控，中國(guó)專利CN2468202Y，公開了低壓綜合無(wú)功補(bǔ)償裝置，只是在傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)一步改進(jìn)，增加了通訊，變壓器狀態(tài)監(jiān)測(cè)的功能。電容器的投切還只是傳統(tǒng)的通過(guò)控制器控制交流接觸器的方式，安全性，可靠性有限。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是提供一種三相不平衡調(diào)節(jié)及無(wú)功補(bǔ)償裝置，克服已有技術(shù)中無(wú)功補(bǔ)償裝置只能補(bǔ)償無(wú)功，不能對(duì)三相不平衡狀態(tài)進(jìn)行調(diào)整的缺點(diǎn)。
本實(shí)用新型是通過(guò)如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種三相不平衡調(diào)節(jié)及無(wú)功補(bǔ)償裝置，它包括微機(jī)控制器、復(fù)合開關(guān)、電容器，其特征是控制器與各復(fù)合開關(guān)之間采用485通信；相間電容和相地電容分別為三角形連接和星型連接，分別跨接在二相之間將一相的有功轉(zhuǎn)移到另一相無(wú)功得到補(bǔ)償；利用復(fù)合開關(guān)對(duì)電容器投切，即A、B、C三相分別通過(guò)單極開關(guān)接單相組復(fù)合開關(guān)及三相組合復(fù)合開關(guān)，單相組復(fù)合開關(guān)出來(lái)的A、B、C三相電分別連接相地電容；三相組復(fù)合開關(guān)出來(lái)的A、B、C三相電分別連接相間電容。
本實(shí)用新型具有如下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)1、本裝置的主要部件之一采用了智能復(fù)合開關(guān)，根據(jù)不同的容量需求，共有多組。在投切的瞬間具有可控硅過(guò)零投切的優(yōu)點(diǎn)，在正常接通期間又具有接觸器無(wú)功耗的優(yōu)點(diǎn)。彌補(bǔ)可控硅和交流接觸器在低壓無(wú)功補(bǔ)償應(yīng)用方面的不足。所有復(fù)合開關(guān)都有通迅接口，可以通過(guò)通迅來(lái)進(jìn)行控制。
2、相間電容和相地電容是本裝置的主要部件，當(dāng)系統(tǒng)需要調(diào)節(jié)時(shí)，通過(guò)復(fù)合開關(guān)的投切將電容器投入或退出，改變系統(tǒng)的運(yùn)行參數(shù)，從而達(dá)到調(diào)整的目的，提高系統(tǒng)運(yùn)行的技術(shù)指標(biāo)。
●相間AB電容組數(shù)可以0-4選擇配置●相間BC電容組數(shù)可以0-4選擇配置●相間CA電容組數(shù)可以0-4選擇配置●單相組組數(shù)可以三相0-4各選擇配置●三相組組數(shù)可以0-3選擇配置
3.本裝置調(diào)整的基本原理是“平衡”三相負(fù)荷(不是平衡功率因數(shù))，本裝置能使無(wú)功功率潮流控制在一個(gè)三相電容器組容量的+0.75~-0.4倍內(nèi)。因此在功率潮流較小(輕)的情況下也會(huì)有一定的無(wú)功負(fù)荷，但在功率潮流較大的情況下，補(bǔ)償度就相當(dāng)可觀，功率因數(shù)能達(dá)到0.999。對(duì)于長(zhǎng)期處于低負(fù)荷運(yùn)行的變壓器，要提高功率因數(shù)，選擇共補(bǔ)容量較小的電容器即可。
4、最佳方式處理電容器，單相電容器的調(diào)整主要是用來(lái)調(diào)整三相間不平衡無(wú)功負(fù)載的，但也是三相總無(wú)功的一部分，本裝置能很好地處理好相間相地電容的作用。處理好電容器投入數(shù)量處于低量，中量，高量三個(gè)階段的動(dòng)作行為。
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步詳述本實(shí)用新型的方案。
附

圖1是本實(shí)用新型的構(gòu)成原理示意圖；附圖2是本實(shí)用新型控制原理圖。
1、控制器；2通用串行接口；3、模擬量輸入接口；4、485接口；5、單相組復(fù)合開關(guān)；6、相地電容；7、相間電容；8、三相組復(fù)合開關(guān)；9、單極開關(guān)；10、避雷針；11、三相斷路器；12、0.4KV母線接線端子；13、取樣單元；14、隔離單元；15、中央處理器；16、通訊模塊；17、顯示模塊；18、鍵盤。
具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型由安裝在一個(gè)箱體內(nèi)的多個(gè)部件構(gòu)成，主要包括控制器(1)，復(fù)合開關(guān)(5)(8)，電容器組(6)(7)，一個(gè)箱體內(nèi)可以根據(jù)需要配備適當(dāng)數(shù)量的電容器組，電容器容量，相間電容和相地電容組分別為三角和星型接線，因此可以很容易地進(jìn)行容量的擴(kuò)展。
如圖2所示，本實(shí)用新型的控制器(1)由多個(gè)內(nèi)部功能單元構(gòu)成。主要包括中央處理器(15)、取樣單元(13)、隔離單元(14)、通訊模塊(16)，包括通用串行接口(2)，485接口(4)、顯示模塊(17)、鍵盤(18)等組成。
結(jié)合附圖1，附圖2，用戶側(cè)UA，UB，UC三相相電壓和IA，IB，IC，各相電流，經(jīng)過(guò)用戶提供電流互感器，通過(guò)本裝置模擬量接口(3)進(jìn)入，經(jīng)過(guò)控制器取樣單元(13)，隔離單元(14)，進(jìn)入中央處理器(15)，形成控制器(1)工作判斷所必要的參量。計(jì)算出需補(bǔ)償?shù)碾娙萜鹘M容量，給出補(bǔ)償方案，控制器通過(guò)485總線控制復(fù)合開關(guān)對(duì)電容器組進(jìn)行投切。變壓器的低壓側(cè)電源經(jīng)過(guò)0.4KV母線接線端子，進(jìn)入三相斷路器(11)。從斷路器出來(lái)后，母線接避雷針(10)。A，B，C，三相分別通過(guò)單極開關(guān)(9)接單相組復(fù)合開關(guān)(5)，三相組復(fù)合開關(guān)(8)，經(jīng)過(guò)復(fù)合開關(guān)分別分配到各個(gè)級(jí)別容量的電容器上。從單相組復(fù)合開關(guān)(5)出來(lái)的A，B，C三相電分別連接相地電容(6)。從三相組復(fù)合開關(guān)(8)出來(lái)的A，B，C三相電分別連接相間電容(7)。
裝置中控制器的中央處理器(15)由雙CPU組成，是整個(gè)裝置測(cè)量、顯示、運(yùn)算、通訊和執(zhí)行的中心處理機(jī)構(gòu)?？刂破?1)通過(guò)對(duì)變壓器三相電壓，三相電流進(jìn)行監(jiān)測(cè)，它能夠根據(jù)電網(wǎng)三相電壓的幅值、不平衡程度以及中性點(diǎn)位移電壓的幅值和相位等，計(jì)算系統(tǒng)需要補(bǔ)償?shù)碾娙萜魅萘亢徒M別，從而發(fā)出準(zhǔn)確的指令，對(duì)變壓器進(jìn)行不平衡調(diào)節(jié)和無(wú)功補(bǔ)償。控制器采用而次電源技術(shù)，可抵御各種電磁干擾，所有的采集接口全部采用光/電隔離，可消除一次系統(tǒng)對(duì)控制器的干擾，控制器還設(shè)置了watchdog自復(fù)位電路，可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)復(fù)位?？刂破髟O(shè)有通訊模塊(16)，可作為配網(wǎng)自動(dòng)化系統(tǒng)的一個(gè)子站接入自動(dòng)化系統(tǒng)中?？刂破?1)可同時(shí)三相不平衡調(diào)節(jié)、無(wú)功補(bǔ)償?shù)木C合控制，有效地降低設(shè)備的投資成本?？刂破麈I盤(18)操作方便，用鍵盤操作可瀏覽電流、電壓功率、功率因數(shù)、時(shí)鐘、諧波(3~15次)等數(shù)據(jù)，并可對(duì)運(yùn)行時(shí)鐘、參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，漢字顯示。
本實(shí)用新型利用微機(jī)控制、智能復(fù)合開關(guān)和電容器組等組成一套自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置。該裝置掛接在變壓器低壓側(cè)，裝置首先根據(jù)用戶負(fù)載情況、無(wú)功情況，中線電流等參數(shù)，調(diào)整裝置中的復(fù)合開關(guān)的投切情況，通過(guò)相間和相對(duì)地電容的有機(jī)組合，平衡調(diào)節(jié)變壓器的三相的有功負(fù)載，補(bǔ)償變壓器功率因數(shù)，使變壓器運(yùn)行在最合理狀態(tài)，具有有效地負(fù)荷平衡調(diào)節(jié)和無(wú)功補(bǔ)償功能?？蓮V泛應(yīng)用于配電系統(tǒng)內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種三相不平衡調(diào)節(jié)及無(wú)功補(bǔ)償裝置，它包括微機(jī)控制器、復(fù)合開關(guān)、電容器，其特征是控制器與各復(fù)合開關(guān)之間采用485通信；相間電容和相地電容分別為三角形連接和星型連接，分別跨接在二相之間將一相的有功轉(zhuǎn)移到另一相無(wú)功得到補(bǔ)償；利用復(fù)合開關(guān)對(duì)電容器投切，即A、B、C三相分別通過(guò)單極開關(guān)(9)接單相組復(fù)合開關(guān)(5)及三相組合復(fù)合開關(guān)(8)，單相組復(fù)合開關(guān)(5)出來(lái)的A、B、C三相電分別連接相地電容(6)；三相組復(fù)合開關(guān)(8)出來(lái)的A、B、C三相電分別連接相間電容(7)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種三相不平衡調(diào)節(jié)及無(wú)功補(bǔ)償裝置。應(yīng)用于配電系統(tǒng)進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償和三相不平衡調(diào)節(jié)。它由控制器、復(fù)合開關(guān)、電容器組成。由控制器控制復(fù)合開關(guān)，復(fù)合開關(guān)實(shí)現(xiàn)電容器投切。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是能有效地實(shí)現(xiàn)負(fù)荷平衡調(diào)節(jié)和無(wú)功補(bǔ)償。
文檔編號(hào)H02J3/18GK2924883SQ20062007590
公開日2007年7月18日 申請(qǐng)日期2006年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2006年7月19日
發(fā)明者胡永軍, 宋國(guó)元 申請(qǐng)人:徐州新電科技開發(fā)有限公司