專利名稱：相控式無功功率自動補償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種相控式無功功率自動補償裝置。
背景技術(shù)：
近年來，低壓配電網(wǎng)的非線性、不對稱及沖擊性負荷迅速增多，致使電網(wǎng)的電能質(zhì)量惡化，這將產(chǎn)生以下不利影響: 1、非線性負荷產(chǎn)生的無功及諧波電流大量向中、高壓配電 系統(tǒng)滲透，長期得不到治理，增加了系統(tǒng)的損耗。2、不對 稱負荷加劇了電網(wǎng)的不平衡度。3、快速沖擊負荷(如軋鋼 機、焊機、大型沖床等)從電網(wǎng)吸收無功，同時產(chǎn)生電壓波 動和閃變，降低電動機的有效出力，使產(chǎn)品成品率降低，縮 短設(shè)備使用壽命。因此有必要對這些無功負荷進行就地補 償?？刂茻o功功率的方法較多，有同步發(fā)電機、同步電動機、 同步調(diào)相機、并聯(lián)電容器等。在上述幾種方法中，并聯(lián)電容 器簡單、經(jīng)濟、方便，故逐步取代前三種方法，為目前廣泛 應(yīng)用的方法。現(xiàn)有的無功功率補償裝置存在的問題是1、 采用交流接觸器等機械觸點投切電力電容器，涌流大、電壓 沖擊大、打火、振動以及使用壽命短。2、采用投和切固定 電容器組，因負荷變化而出現(xiàn)過補償、欠補償，從而造成電 容器利用率低，電網(wǎng)的功率因數(shù)不能平穩(wěn)控制。3、皆為三
相電容器聯(lián)動投切方式，只適用于三相平衡負載，而對于高 層建筑、民用電及農(nóng)電系統(tǒng)等企事業(yè)單位的不平衡負載難以 適用。
發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是要解決現(xiàn)在技術(shù)存在的上述問題， 提供一種集電量監(jiān)測與無功補償于一體，可解決三相不平衡 負載出現(xiàn)的"倒節(jié)點"現(xiàn)象，將各相功率因數(shù)提高到最佳狀 態(tài)，有效降低電網(wǎng)的損耗，提高供電電壓的質(zhì)量及電力網(wǎng)絡(luò) 的安全穩(wěn)定及經(jīng)濟運行水平，投切時涌流小、電壓沖擊小、
使用壽命長，能適用于單臺容量200KVA及以上的戶外變壓 器或經(jīng)常出現(xiàn)不平衡負荷的變電所的相控式無功功率自動 補償裝置。
本實用新型是這樣實現(xiàn)的它由控制器、執(zhí)行元件和多 組電容器組成，其特殊之處是所述的控制器是由對三相電
壓及三相電流共六組信號進行實時同步檢測并每周波采樣 的采樣單元、將釆樣單元輸入的每個電網(wǎng)周期的所有數(shù)據(jù)進 行分析并將運行參數(shù)貯存以及根據(jù)負載無功的大小來對多 組電容器進行投切控制的控制單元、連接在控制單元和執(zhí)行 元件之間的觸發(fā)脈沖單元、與控制單元相連接用來顯示各種 運行參數(shù)和運行中出現(xiàn)的故障類型的顯示單元，與控制單元 連接的鍵盤輸入單元和向外傳輸信號以實現(xiàn)計算機的聯(lián)網(wǎng) 控制與管理的通信接口組成。
該無功功率自動補償裝置將三相電容器的聯(lián)動投切改
為相控式結(jié)構(gòu)，將無功補償裝置集電量監(jiān)測與無功補償于一
體，可根據(jù)電網(wǎng)中無功功率的大小和性質(zhì)來決定電容器的投 入或退出電網(wǎng)，使電網(wǎng)中的無功功率降低至設(shè)定值。具有缺 相(斷相)保護、過壓保護、低強投入等功能，與計算機聯(lián) 機控制，可將各相的運行參數(shù)進行液晶顯示和貯存，以及經(jīng) 串行口向外傳輸信號，實現(xiàn)計算機的聯(lián)網(wǎng)控制與管理，解決 三相負載不平衡供電系統(tǒng)的無功補償問題，解決三相不平衡 負載出現(xiàn)的"倒節(jié)點"現(xiàn)象，無論負荷是否平衡都能把各相 功率因數(shù)提高到最佳狀態(tài)。有效降低電網(wǎng)的損耗，提高供電 電壓的質(zhì)量，提高電力網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定及經(jīng)濟運行水平，該
裝置適用于380V、 50Hz三相低壓配電網(wǎng)，可廣泛應(yīng)用于單 臺容量2Q0KVA及以上的戶外臺式變壓器、室內(nèi)配電站室、 箱式變電站及機械、礦山、鐵道、化工等低壓電力用戶進行 無功補償及電量監(jiān)測，是城鄉(xiāng)電網(wǎng)改造和建設(shè)的理想設(shè)備， 其還具有以下優(yōu)點
(1) 對于380/220V三相四線制的供電系統(tǒng)，無論負載 是否平衡皆可將cosd)補償?shù)?. 95以上。
(2) 可大幅度發(fā)掘變壓器設(shè)備潛力，原來cosd)《0.7， 超載25%者，投入該補償裝置后，即不再超載。
(3) 可避免用戶交功率因數(shù)調(diào)節(jié)電費。例如cos 4) =0. 65 時，可少交納15%，例如配用315KVA變壓器，每年可節(jié)電 2-4萬kW. h。
(4) 可實現(xiàn)無觸點投切，可對電容器"等電位投，零 電流切"，徹底克服了以往交流接觸器等機械觸點投切電力 電容器時涌流大、電壓沖擊大、打火、振動以及使用壽命短的缺點。
圖1是本實用新型的電路電路方框圖2是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)圖。
具體實施方式
如圖所示，本實用新型由控制器1、執(zhí)行元件2和多組 電容器3組成，所述的執(zhí)行元件3釆用大功率可控硅觸發(fā)模 塊，電容器為金屬化電容器。所述的控制器l是由對三相電
壓及三相電流共六組信號Ua、 Ub、 Uc;及Ia、Ib、IC、進行實時
同步檢測并每周波采樣的采樣單元101、將采樣單元101輸
入的每個電網(wǎng)周期的所有數(shù)據(jù)進行分析并將運行參數(shù)貯存
以及根據(jù)負載無功的大小來對多組電容器3進行投切控制的 控制單元102、連接在控制單元102和執(zhí)行元件3之間的觸 發(fā)脈沖單元103、與控制單元102連接用來顯示各種運行參 數(shù)和運行中出現(xiàn)的故障類型的顯示單元104，與控制單元102 連接的鍵盤輸入單元105和向外傳輸信號以實現(xiàn)計算機的聯(lián) 網(wǎng)控制與管理的通信接口 106組成，所述的控制單元102采 用單片機。
控制單元102是以數(shù)字信號處理器DSP和VLSI電路為 基礎(chǔ)，在每個電網(wǎng)周期對所有數(shù)據(jù)進行分析。顯示單元104 采用液晶顯示器可顯示75個運行參數(shù)，并對1 63次諧波 進行分析，且顯示棒波的百分比值，運行中若出現(xiàn)故障，即 時告警，并能判斷故障類型予以顯示，便于快速檢修。
控制器1對三相電壓及三相電流共六組信號進行實時同
步檢測，每周波采樣，應(yīng)用FFT (快速傅立葉)算法計算系 統(tǒng)提供給負載的無功功率，根據(jù)負載無功的大小來對多組電 容器3進行投切控制，以盡可能的減小負載從系統(tǒng)4吸收的 無功功率，并維持三相電壓在所要求范圍內(nèi)。此外，對三相 電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率等參數(shù)進行檢 測和統(tǒng)計，通過通信接口 106將這些參數(shù)送出。
為保證檢測信號的精度，本裝置采用跟蹤過零點的同步 釆樣方式，并對由于采樣的時間延遲進行相位補償。當(dāng)所測 得的無功達到規(guī)定的投入或切除條件時，控制器1便發(fā)出相 應(yīng)的投切命令，根據(jù)無功功率的大小來決定是投切一組、兩 組或更多組電容器。需要指出的是，對多組電容器3的投切 是在系統(tǒng)電壓負峰值時觸發(fā)或關(guān)斷執(zhí)行元件2中的晶閘管， 以減小對晶閘管和系統(tǒng)的沖擊。若電網(wǎng)的電壓超過或低于所 規(guī)定的上限和下限值，控制器l將按設(shè)定的延時時間對電容 器組3進行切除操作。
控制單元102程序中有"看門狗"功能，當(dāng)程序故障或 死鎖時，可重新啟動運行，該裝置還能自動判斷三相電壓和 電流的相序，以免接線出錯。
權(quán)利要求1、一種相控式無功功率自動補償裝置，由控制器、執(zhí)行元件和多組電容器組成，其特征是所述的控制器是由對三相電壓及三相電流共六組信號進行實時同步檢測并每周波采樣的采樣單元、將采樣單元輸入的每個電網(wǎng)周期的所有數(shù)據(jù)進行分析并將運行參數(shù)進行貯存以及根據(jù)負載無功的大小來對多組電容器進行投切控制的控制單元、連接在控制單元和執(zhí)行元件之間的觸發(fā)脈沖單元、與控制單元相連接用來顯示各種運行參數(shù)和運行中出現(xiàn)的故障類型的顯示單元，與控制單元連接的鍵盤輸入單元和向外傳輸信號以實現(xiàn)計算機的聯(lián)網(wǎng)控制與管理的通信接口組成。
專利摘要一種相控式無功功率自動補償裝置，由控制器、執(zhí)行元件和多組電容器組成，其特殊之處是所述的控制器是由對三相電壓及三相電流共六組信號進行實時同步檢測的采樣單元、根據(jù)負載無功的大小來對多組電容器進行投切控制的控制單元、連接在控制單元和執(zhí)行元件之間的觸發(fā)脈沖單元、與控制單元相連接用來顯示各種運行參數(shù)和運行中出現(xiàn)的故障類型的顯示單元，與控制單元連接的鍵盤輸入單元和向外傳輸信號以實現(xiàn)計算機的聯(lián)網(wǎng)控制與管理的通信接口組成。優(yōu)點是可解決三相不平衡負載出現(xiàn)的“倒節(jié)點”現(xiàn)象，將各相功率因數(shù)提高到最佳狀態(tài)，有效降低電網(wǎng)的損耗，提高供電電壓的質(zhì)量，提高電力網(wǎng)絡(luò)的安全穩(wěn)定及經(jīng)濟運行水平。
文檔編號H02J3/18GK201075698SQ20072001269
公開日2008年6月18日 申請日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月12日
發(fā)明者劉慶軍, 孟革生, 李艾穎 申請人:錦州萬仕特種變壓器有限公司