專(zhuān)利名稱(chēng)：調(diào)壓調(diào)容變電站無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種變電站無(wú)功補(bǔ)償裝置，特別是一種通過(guò)調(diào)整電容器 端電壓來(lái)改變無(wú)功補(bǔ)償容量的變電站無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置。背彔技術(shù)目前，在我國(guó)變電站中，無(wú)功補(bǔ)償通常采用一組或兩組電容器、由一臺(tái) 或兩臺(tái)開(kāi)關(guān)手動(dòng)投切，這樣的補(bǔ)償方式存在較多問(wèn)題(l)不能根據(jù)無(wú)功的 變化跟蹤補(bǔ)償無(wú)功，補(bǔ)償效果不好；(2)不能分級(jí)精細(xì)補(bǔ)償，節(jié)能效果差； (3)大多數(shù)變電站使用斷路器投切電容器，不能頻繁操作，投切次數(shù)少， 許多變電站不經(jīng)常使用，達(dá)不到補(bǔ)償要求；(4)補(bǔ)償級(jí)數(shù)少，無(wú)法做到根據(jù) 所需無(wú)功功率量合適投入，會(huì)出現(xiàn)負(fù)荷輕時(shí)過(guò)補(bǔ)償，負(fù)荷重時(shí)補(bǔ)償不足等情 況。我國(guó)有些變電站雖已采用多路高壓無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置對(duì)無(wú)功功率進(jìn)行補(bǔ) 償，但由于路數(shù)有限，無(wú)法做到精補(bǔ)細(xì)補(bǔ)，效果仍然不理想，特別是合閘涌 流，對(duì)投切開(kāi)關(guān)威脅大，容易造成開(kāi)關(guān)的過(guò)早損壞。發(fā)明內(nèi)容針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或不足，本實(shí)用新型的后的在于，提供--種調(diào)壓調(diào)容變電站無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置。為了實(shí)現(xiàn)上述任務(wù)，本實(shí)用新型的思路是(1)串有電抗的龜容器作為 固定補(bǔ)償，自動(dòng)調(diào)壓器+固定電容器組中除少量固定補(bǔ)償外，大量無(wú)功功率 經(jīng)精細(xì)分級(jí)后依據(jù)電網(wǎng)所缺的無(wú)功功率多少進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償，這樣的思路在國(guó) 內(nèi)尚未見(jiàn)有任何報(bào)導(dǎo)；(2)利用調(diào)節(jié)電容器端電壓的方法調(diào)節(jié)無(wú)功功率補(bǔ)償 容量，這種方法很新穎;(3)用自動(dòng)調(diào)壓器+固定電容器組可實(shí)現(xiàn)35Kv、 10kV、 6kV三個(gè)電壓等級(jí)的無(wú)功功率補(bǔ)償，無(wú)涌流、無(wú)沖擊、不斯電-精細(xì)調(diào)節(jié)無(wú)
功功率實(shí)現(xiàn)跟蹤補(bǔ)償(4)電容器固定無(wú)功功率補(bǔ)償，伺時(shí)又具有濾波或抑 制諧波功能，自動(dòng)調(diào)壓器+固定電容器組實(shí)現(xiàn)了跟蹤補(bǔ)償，靜動(dòng)結(jié)合，具有 較高的性?xún)r(jià)比。采用電容器固定補(bǔ)償+自動(dòng)調(diào)壓器+固定電容器組補(bǔ)償方法，將電容器固 定補(bǔ)償?shù)碾娐分?，串?lián)-，-定比例的電抗器，實(shí)現(xiàn)濾波或抑制諧波，同時(shí)還可 補(bǔ)償一定容量的容性無(wú)功功率，補(bǔ)償容量的大小根據(jù)變電站負(fù)荷最輕時(shí)所需 要的無(wú)功功率減去自動(dòng)調(diào)壓器輸出電壓最低時(shí)固定電容器組的無(wú)功功率，自 動(dòng)調(diào)壓器+固定電容器組是實(shí)現(xiàn)跟蹤補(bǔ)償?shù)闹饕糠?，它的原理是電容器組 所補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率大小正比于電容器端電壓的平方，自動(dòng)調(diào)壓器輸出電壓可 以改變，因此固定電容組所發(fā)出的無(wú)功功率也可以改變，改變的精細(xì)度取決 于自動(dòng)調(diào)壓器控制有載分接開(kāi)關(guān)的檔位數(shù)，檔位數(shù)越多無(wú)功調(diào)節(jié)的精細(xì)度越 高，目前常用的是9檔和7檔。為了節(jié)省材料，降低成本，SVR調(diào)壓器設(shè)計(jì) 時(shí)取輸出電壓在(1~0.6) Un范圍內(nèi)變化，則自動(dòng)調(diào)壓器+固定電容器組向 電網(wǎng)發(fā)出的無(wú)功功率在(1-0.36) Qcm之間變化，Qcm是固定電容器組向電 網(wǎng)發(fā)出的最大無(wú)功功率，若有需要還可將自動(dòng)調(diào)壓器的調(diào)壓范圍進(jìn)一步擴(kuò) 大，使得無(wú)功功率的調(diào)節(jié)范圍進(jìn)一步加大。實(shí)現(xiàn)上述思路的技術(shù)解決方案是: 一種調(diào)壓調(diào)容變電站無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝 置(SVQR),包括由串聯(lián)電抗器和電容構(gòu)成的固定補(bǔ)償與濾波支路、電壓互 感器、電流互感器、SVR調(diào)壓器、固定電容器組、斷路器或真空接觸器加熔 斷器、控制器、二次線路，其特征在于高壓母線上連接的電壓互感器、電流互感器和控制^接，控制器與二 次線路相連；高壓母線上連接的斷路器或真空接觸器加熔斷器與自動(dòng)調(diào)壓器連接，自 動(dòng)調(diào)壓器輸出端通過(guò)有載分接開(kāi)關(guān)以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)與岡定龜容雜組相連； 二次線路分別與斷路器或真空接觸器加'i^斷雜以及自動(dòng)調(diào)壓器相連；
電壓互感器和電流互感器對(duì)高壓母線上的電壓和電流進(jìn)行采樣并將采 樣信號(hào)送入控制器，控制器通過(guò)二次線il控制自動(dòng)調(diào)壓器，自動(dòng)調(diào)壓器的有 載分接開(kāi)關(guān)受驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的控制來(lái)改變輸出電壓，進(jìn)而控制固定電 容器組的端電壓升高或降低，調(diào)節(jié)固定電容器組發(fā)出的無(wú)功功率大小。本實(shí)用新型在變電站內(nèi)原有手動(dòng)投切的補(bǔ)償電容器適當(dāng)減少容量可作 為固定補(bǔ)償，另加自動(dòng)調(diào)壓器+固定電容器組，容量和調(diào)節(jié)范圍根據(jù)無(wú)功變 化的范圍來(lái)選擇，若變電站原來(lái)有電容器，完全可以再利用，所有部件均可 在戶(hù)外，不需任何箱體，采用雙桿架設(shè)或水泥臺(tái)均可安裝，控制器通過(guò)二次線路控制自動(dòng)調(diào)壓器的有載分接開(kāi)關(guān)調(diào)檔位，從而改變SVR調(diào)壓器的輸出電 壓，由于接在自動(dòng)調(diào)壓器輸出端的固定電容器組端電壓發(fā)生了變化，因此發(fā) 出的無(wú)功功率也發(fā)生了變化，這樣，就可以在一定范圍內(nèi)精細(xì)的調(diào)節(jié)無(wú)功功 率，跟蹤補(bǔ)償變電站母線所需無(wú)功功率。本實(shí)用新型的調(diào)壓調(diào)容變電站無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的使用效果是:安裝簡(jiǎn) 單、方便，裝置的可靠性高。給電容器固定補(bǔ)償電路中串聯(lián)適當(dāng)容量的電抗 器，不僅限制了電容器的合閘涌流，而且可以抑制或?yàn)V除諧波，避免或減小 了高壓線路上由于補(bǔ)償電容器的接入而發(fā)生諧波電流放大的可能性，從而避 免或減小了諧波對(duì)電網(wǎng)和設(shè)備的危害。自動(dòng)調(diào)壓器+固定電容器組，可以在 不脫離電網(wǎng)、并且不斷電的條件下實(shí)現(xiàn)精細(xì)跟蹤無(wú)功補(bǔ)償，無(wú)涌流、無(wú)沖擊， 運(yùn)行平穩(wěn)，工作可靠。


圖l是本實(shí)用新型的原理接線圖；圖2是本實(shí)用新型裝置的控制器方框圖；圖3為控制器的信號(hào)處理及輸出電路；圖4為控制器的電濂和信號(hào)采集電路板； 圖5為控制器的DSP軟件流程圖；圖6為控制器的主循環(huán)示意圖；為了更清楚地理解本實(shí)用新型裝置，
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)例對(duì)本實(shí)用 新型裝置作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
具體實(shí)施方式
依本實(shí)用新型裝置的技術(shù)方案，本實(shí)用新型調(diào)壓調(diào)容自動(dòng)補(bǔ)償裝置(SVQR)采用電容器固定補(bǔ)償加步進(jìn)式自動(dòng)調(diào)壓器(SVR),:步進(jìn)式音動(dòng)調(diào)壓 器輸出聯(lián)接一組固定電容器組，其原理接線如圖l所示，包括由串聯(lián)電抗器 L和電容C構(gòu)成的固定補(bǔ)償與濾波支路1、電壓互感器4、電流互感器5、SVR 調(diào)壓器2、固定電容器組3、斷路器或真空接觸器加熔斷器8、控制器6、 二 次線路7;10kv或35kv、 6kv高壓母線上連接的電壓互感器4、電流l:感器CT (5) 和控制器6連接，控制器6與二次線路7相連；高壓母線上連接的斷路器或真空接觸器加熔斷器8與SVR調(diào)壓器2連 接，SVR調(diào)壓器2輸出端通過(guò)有載分接開(kāi)關(guān)8以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)9與固定電容器 組3相連；二次線路7分別與斷路器或真空接觸器加熔斷器8以及SVR調(diào)壓器2 相連；電壓互感器4和電流互感器5對(duì)高壓母線上的電壓和電流進(jìn)行采樣并將 采樣信號(hào)送入控制器6，控制器6通過(guò)二次線路7控制SVR調(diào)壓器2， SVR 調(diào)壓器2的有載分接開(kāi)關(guān)8受驅(qū)動(dòng)電機(jī)9正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的控制，進(jìn)而控制固定 電容器組3的端電壓升高或降低，調(diào)節(jié)固定電容器組3發(fā)出的無(wú)功功率大小。電壓互感器4由SVR調(diào)壓器本體提供或外置、采樣電流互感器5必須外 置，以便采集母線電流、SVR調(diào)壓器本體內(nèi)置的電壓互感器5和外置的電流 互感器4用于低壓供電、過(guò)流保護(hù)，控制器6用于對(duì)采集的高壓母線的電壓 和電流運(yùn)算出母線的無(wú)功功率和功率因數(shù)，精確的控制S艱調(diào)壓器2的輸出
電壓，從而精細(xì)的調(diào)節(jié)用于補(bǔ)償?shù)墓潭娙萜鹘M3的容性無(wú)功功率，實(shí)現(xiàn)跟 蹤補(bǔ)償。本實(shí)用新型裝置所用的電子元驟件和低壓電器元件均放置在一個(gè)小 箱體內(nèi)。采樣電流互感器5—般放置在桿上，桿上還可以置放避雷器和熔斷器。電壓互感器4、電流互感器5、固定補(bǔ)償與濾波支路1、 SVR控制器6 連接為一體。SVR調(diào)壓器2和有載分接開(kāi)關(guān)8連接為一體。圖2為本實(shí)用新型裝置的控制器方框圖?？刂婆e6包括由數(shù)字信號(hào)處理 器(DSP)，數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)上分別連接有采樣信號(hào)輸入模塊、控制 信號(hào)輸出模塊、LCD顯示電路、RS232通訊接口，控制信號(hào)輸出模塊連接有 繼電器，RS232通訊接口連接有無(wú)限通訊模塊。數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)對(duì) 由采樣信號(hào)輸入模塊送來(lái)的采樣信號(hào)進(jìn)行分析、計(jì)算、比較，并決定是否輸 出控制信號(hào)給輸出模塊。RS232通訊接口既可以用來(lái)直接與外部設(shè)備通訊， 也可以在與無(wú)線通訊模塊連接之后進(jìn)行無(wú)線通訊。圖3a、圖3b為控制器的信號(hào)處理及輸出電路。該電路由數(shù)字信號(hào)處理 器(DSP) TMS320F2808、串進(jìn)并出芯片SN74ALS164、電源芯片TDS767D318、 和光藕4N33組成。該電路接受從信號(hào)采集電路傳送過(guò)來(lái)的信號(hào)，用DSP進(jìn) 行處理，判斷是否需要增減補(bǔ)償電容器發(fā)出的無(wú)功功率，輸出信號(hào)通過(guò)繼電 器與控制部件連接。圖4a、圖4b為控制器的電源和信號(hào)采集電路板。該電路由控制變壓器、 電源芯片R785.0、運(yùn)放TLC2262、電壓互感器和電流互感器等組成。其作用 是采集系統(tǒng)電壓、系統(tǒng)電流及電容器電流，并對(duì)其進(jìn)行調(diào)理，送給數(shù)字信號(hào) 處理器DSP進(jìn)行分析處理。圖5和圖6分別為控制器的DSP軟件流程圖和軟件主循環(huán)示意圖。本實(shí) 用新型裝置的控制器的軟件設(shè)計(jì)成定時(shí)多任務(wù)結(jié)構(gòu)，即定時(shí)中斷調(diào)用顯示子 程序，并讀取時(shí)間，存饋歷史數(shù)據(jù)。數(shù)字信號(hào)處理舉DSP的串行通信中斷把
接收到的信息存入緩沖區(qū)，待接收完成后進(jìn)行顯示，并通過(guò)RS2溢通訊接口實(shí)現(xiàn)通信功能。軟件的工作流程為初始化后即進(jìn)行采樣、電量計(jì)算、諧波分析、判斷系統(tǒng)狀態(tài)、串行通信，然后進(jìn)行動(dòng)作的判別，包括啟動(dòng)延時(shí)、設(shè) 定時(shí)間、補(bǔ)償電容器組端電壓的檔位顯示，并決定補(bǔ)償電容器組端電壓的升 高或降低。本實(shí)用新型調(diào)壓調(diào)容變電站無(wú)功音動(dòng)補(bǔ)償裝l安裝過(guò)程簡(jiǎn)單，維護(hù)方 便，室內(nèi)外均可使用。不僅能夠補(bǔ)償無(wú)功，而且能夠檢測(cè)和濾除諧波，因而 能夠增加裝置的安全性和凈化電網(wǎng)。其控制算法先進(jìn)，控制器電路新穎，保 護(hù)功能完善，智能化和自動(dòng)化程度高，且有方便的通信接口，能與其它設(shè)備 進(jìn)行可靠通信。并且適應(yīng)環(huán)境能力強(qiáng)，能在戶(hù)外惡劣環(huán)境下使用，對(duì)于地處 惡劣環(huán)境的用戶(hù)無(wú)疑有很大的吸引力。
權(quán)利要求1. 一種步進(jìn)式電壓無(wú)功調(diào)整的變電站無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括由串聯(lián)電抗器(L)和電容(C)構(gòu)成的固定補(bǔ)償與濾波支路U)、電壓互感器(4)、 電流互感器(5)、步進(jìn)式自動(dòng)調(diào)壓器(2)、固定電容器組(3)、斷路器或真 空接觸器加熔斷器(8)、控制器(6)、 二次線路(7)，其特征在于高壓母線上連接的電壓互感器(4)、電流互感器(5)和控制器(6)連 接，控制器(6)與二次線路(7)相連；高壓母線上連接的斷路器或真空接觸器加熔斷器(8)與步進(jìn)式自動(dòng)調(diào) 壓器(2)連接，步進(jìn)式自動(dòng)調(diào)壓器(2)輸出端通過(guò)有載分接開(kāi)關(guān)(8)以 及驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)與固定電容器組(3)相連；二次線路(7)分別與斷路器或真空接觸器加熔斷器(8)以及步進(jìn)式自 動(dòng)調(diào)壓器(2)相連；電壓互感器(4)和電流互感器(5)對(duì)髙壓母線上的電壓和電流進(jìn)行采 樣并將采樣信號(hào)送入控制器(6)，控制器(6)通過(guò)二次線路(7)控制SVR 調(diào)壓器(2), SVR調(diào)壓器(2)的有載分接開(kāi)關(guān)(8)受驅(qū)動(dòng)電機(jī)(9)正轉(zhuǎn) 或反轉(zhuǎn)的控制，進(jìn)而控制固定電容器組(3)的端電壓升髙或降低，調(diào)節(jié)固 定電容器組(3)發(fā)出的無(wú)功功率大小。
2. 如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式電壓無(wú)功調(diào)整的變電站無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝 置，其特征在于，所述的控制器(6)包括由數(shù)字信號(hào)處理器，數(shù)字信號(hào)處 理器上分別連接有采樣信號(hào)輸入模塊、控制信號(hào)輸出模塊、LCD顯示電路、 RS232通訊接口，控制信號(hào)輸出模塊連接有繼電器，RS232通訊接口連接有 無(wú)限通訊模塊。
3. 如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式電壓無(wú)功調(diào)整的變電站無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝 置，其特征在于，所述的二次線路(7)由控制電源、空氣開(kāi)關(guān)、控制器回 路、SVR調(diào)壓器的檔位顯示電路、自動(dòng)調(diào)檔電路和手動(dòng)調(diào)檔電路組成。
4. 如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式電壓無(wú)功調(diào)整的變電站無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝 置，其特征在于，所述的電流互感器(4)、電壓互感器(5)、固定補(bǔ)償與濾 波支路(1)、步進(jìn)式自動(dòng)調(diào)壓器(6)連接為一體。
5. 如權(quán)利要求1所述的步進(jìn)式電壓無(wú)功調(diào)整的變電站無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝 置，其特征在于，所述的步進(jìn)式自動(dòng)調(diào)壓器(2)和有載分接開(kāi)關(guān)(8)連接 為---體。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種步進(jìn)式電壓無(wú)功調(diào)整的變電站無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括由串聯(lián)電抗器和電容構(gòu)成的固定補(bǔ)償與濾波支路、電壓互感器、電流互感器、SVR調(diào)壓器、固定電容器組、斷路器或真空接觸器加熔斷器、控制器、二次線路，電壓互感器和電流互感器對(duì)高壓母線上的電壓和電流進(jìn)行采樣并將采樣信號(hào)送入控制器，控制器通過(guò)二次線路控制SVR調(diào)壓器，SVR調(diào)壓器的有載分接開(kāi)關(guān)受驅(qū)動(dòng)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)的控制，進(jìn)而控制固定電容器組的端電壓升高或降低，調(diào)節(jié)固定電容器組發(fā)出的無(wú)功功率大小，從而達(dá)到跟蹤補(bǔ)償無(wú)功的目的。其安裝簡(jiǎn)單、維護(hù)方便，智能化和自動(dòng)化程度高；保護(hù)功能完善；具有通信接口，能與其它設(shè)備進(jìn)行可靠通信；能在戶(hù)外惡劣環(huán)境下使用。
文檔編號(hào)H02J3/18GK201038775SQ20072003138
公開(kāi)日2008年3月19日 申請(qǐng)日期2007年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月20日
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