專利名稱：一種智能型無功補償無觸點路由投切機構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于電力系統(tǒng)無功補償技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能型無功補 償無觸點路由投切機構(gòu)。
背景技術(shù)：
無功補償通過投切電容來增加無功功率，采用接觸器投切，在投入過程中， 電容器組的初始電壓為零，而在合閘瞬間，電網(wǎng)電壓又往往不為零，使加在電 容器組兩端的電壓突然升高，產(chǎn)生很大合閘涌流，不僅對電網(wǎng)造成沖擊，而且 影響電容器的使用壽命。
現(xiàn)有技術(shù)中，采用專用于電容器組的接觸器或繼電器投切，通過加入限流 電阻來抑制涌流，接觸器在切出時，不一定是在電流過零時關(guān)斷，會產(chǎn)生拉弧,
會導(dǎo)致接觸器或繼電器觸頭逐漸損壞；采用晶閘管投切電容器，過零投切，不 會產(chǎn)生拉弧，但會產(chǎn)生諧波電流，功耗大，溫升過高，而且每只電容器采用可 控硅投切成本太高。
中國實用新型專利CN2699558Y "低壓無功補償裝置中電力電容器的投切 裝置"(
公開日為2005年5月11日)提供的投切裝置，包括一個電容器一一對 應(yīng)連接的若干接觸器，其發(fā)明點在于在每一路電力電容器增加一個接觸器來切 換可控硅模塊，使得一個可控硅可被所有所述若干電力電容器共用。此技術(shù)方 案較好地延長了接觸器的壽命，消除浪涌電路，降低了可控硅模塊的使用成本， 但是仍存在如下缺陷
(1) 接觸器體積龐大，成本高，且通過強電切換，安全性能不高；
(2) 無法對三相電壓、三相電流和零序電壓的數(shù)據(jù)進行分析判斷，對三相 進行獨立補償投切；
發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)中成本高、功能單一、投切運行不能智能監(jiān)控的缺陷，本 實用新型的目的是提供一種低成本、使用方便、充分融合可控硅和繼電器的優(yōu) 點使電容投切可靠，并實現(xiàn)智能化、模塊化、微型化的無觸點路由投切機構(gòu)。
本實用新型實現(xiàn)上述目的采用如下方案
一種智能型無功補償無觸點路由投切機構(gòu)，其特征在于包括 一個可控硅模塊，用于通過路由切換與控制總線對所有電容器實現(xiàn)投切；
和一組或者一組以上三相分補模塊或三相共補模塊，每組三相分補模塊或三相 共補模塊中包含若干共用一個可控硅模塊投切控制的三相分補或三相共補自愈
式低壓電容器；
CPU主控單元和智能控制電路及切換可控硅模塊用以承擔(dān)長期工作的繼電
叫
滯；
可控硅模塊接于補償模塊輸出母線和路由總線之間，可控硅模塊、CPU主
控單元通過智能控制電路連接繼電器的輸入端，所述繼電器包括工作繼電器和 路由繼電器，工作繼電器的輸出端連接自愈式低壓電容器和補償模塊輸出母線， 路由繼電器的輸出端連接自愈式低壓電容器和路由總線。
本實用新型的智能型無觸點路由投切機構(gòu)，安裝在模塊化智能無功補償裝 置的模塊中， 一套可控碓模塊和可控硅觸發(fā)模塊通過路由切換與控制總線與每 臺電容器對應(yīng)的一只工作繼電器、 一只路由繼電器協(xié)同配合，可以對裝置內(nèi)的 所有三相共補或三相分補電容器實現(xiàn)投切。
進一步，所述三相分補模塊或三相共補模塊并聯(lián)于補償模塊輸出母線和路 由總線之間，可控硅模塊和智能輸出控制電路可安裝于其一模塊內(nèi)成為主模塊，
主模塊的CPU主控單元與其它模塊的CPU通過控制總線相連接。本實用新型的
投切機構(gòu)可由無功補償主模塊集中控制，三相分補模塊和三相共補模塊分散控 制，可控硅模塊通過無功補償主模塊、三相分補模塊和三相共補模塊的路由總 線，與模塊化智能無功補償裝置中所有路由繼電器、工作繼電器和電容器連接， 使用一套可控硅模塊可控制所有自愈式低壓電容器，非常方便地將需要控制的 三相分補模塊或三相共補模塊并聯(lián)進入即可實現(xiàn)，
進一步所述智能輸出控制電路包含信號放大電路、數(shù)據(jù)儲存芯片和采樣電
路、A/D轉(zhuǎn)換芯片、信號調(diào)理電路，可控硅模塊和繼電器通過信號線接信號放 大電路、數(shù)據(jù)儲存芯片接CPU，所述主模塊的采樣電路連接A/D轉(zhuǎn)換芯片和信 號調(diào)理電路接入CPU的輸入端。
進一步，可控硅模塊包括可控硅觸發(fā)模塊和可控硅投切模塊，可控硅投切 模塊并聯(lián)于無功補償輸出母線與路由總線之間，控制端通過可控硅觸發(fā)模塊連 接智能輸出控制電路。
本實用新型工作原理為可控硅觸發(fā)模塊與繼電器通過信號線經(jīng)過信號放 大電路、數(shù)據(jù)存儲芯片連接CPU主控單元，無功補償主模塊采樣電路采集三相 電壓、三相電流、零序電流和零序電壓的數(shù)據(jù)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換芯片、信號調(diào)理電路 傳送信號給CPU分析處理；CPU分析處理后判斷需要投入或切除自愈式電容器 時發(fā)出指令，電容器投切的命令經(jīng)過數(shù)據(jù)存儲芯片、信號放大電路發(fā)送給繼電 器和可控硅模塊，路由繼電器與可控硅模塊并接，路由繼電器閉合為可控硅模 塊提供通路和陽極電壓使之接收到可控硅模塊觸發(fā)信號時實現(xiàn)導(dǎo)通，可控硅觸發(fā)模塊檢測過零點，發(fā)送脈沖觸發(fā)信號，使可控硅模塊在電壓過零時導(dǎo)通，電 流過零時關(guān)斷?？煽毓枘K導(dǎo)通后，電容器投入無功補償，已投入的電容器對 應(yīng)的工作繼電器再閉合，最后可控硅模塊在零電流時關(guān)斷，由工作繼電器長期 工作，路由繼電器再斷開；
切除電容器時，路由繼電器閉合，可控硅模塊零電壓時導(dǎo)通，斷開工作繼 電器，然后可控硅模塊零電流時關(guān)斷，將電容器切除退出無功補償，最后路由 繼電器斷開。
控制補償模塊內(nèi)的電容器投切時，命令經(jīng)過主模塊的通訊芯片經(jīng)過控制總 線接口發(fā)送給對應(yīng)的補償模塊，補償模塊通過控制總線接口經(jīng)過通訊芯片將信 號傳送給CPU，經(jīng)過分析處理，控制補償模塊內(nèi)的電容器投切的命令經(jīng)過數(shù)據(jù) 存儲芯片、信號放大電路發(fā)送給繼電器。同時主模塊控制可控硅觸發(fā)模塊發(fā)送 觸發(fā)信號，可控硅模塊與需要投切的電容器對應(yīng)的路由繼電器、工作繼電器協(xié) 同完成投切，投切過程與主模塊電容器投切過程相同。
本實用新型的投切機構(gòu)在電容器投切瞬間采用可控硅模塊導(dǎo)通，長期工作 由工作繼電器承擔(dān)，工作繼電器與路由繼電器工作電源既可采用交流也可采用 直流。
本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)中的無功補償投切機構(gòu)相比，其有益效果為
(1) 一套可控硅模塊通過路由總線可以投切模塊化智能無功補償裝置內(nèi)所 有電容器，與無功補償主模塊、無功補償模塊融合于一起，實現(xiàn)智能化、模塊 化。
(2) 本實用新型充分利用可控硅無涌流、耐沖擊，過零投切和繼電器器不 發(fā)熱、無漏電流、無損耗的優(yōu)點，避免可控硅長時間工作發(fā)熱嚴重、產(chǎn)生諧波 和繼電器投切瞬間觸點易損壞的缺點，使智能型無功補償系統(tǒng)可以長期工作而不發(fā)生故障，實現(xiàn)電容可靠投切。
(3) —套無觸點投切機構(gòu)可以支持系統(tǒng)隨時擴容而不用重新配置。
(4) 使用繼電器，無功補償系統(tǒng)得以可靠控制，同時降低了生產(chǎn)成本，且 無功補償模塊體積減小，實現(xiàn)微型化。


圖1為本實用新型包括主模塊和三相共補模塊的電路原理圖2為圖1的智能控制電路示意圖3為本實用新型的電路原理示意簡圖4為本實用新型包括主模塊和三相分補模塊的電路原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型技術(shù)方案做進一步的描述。
如圖1 圖4所示本實用新型申請的智能型無功補償無觸點路由投切機構(gòu)。
包括可控硅模塊10、 CPU主控單元和智能控制電路12、路由繼電器和工作 繼電器以及自愈式低壓電容器。
可控硅模塊IO用于通過路由切換與控制總線對所有電容器實現(xiàn)投切，投切 機構(gòu)可以包含一組或者一組以上三相分補模塊2或三相共補模塊3。圖1為主模 塊1和三相分補模塊3;圖3為包含有主模塊、三相分補模塊2和三相共補模塊 3,圖4包含兩個三相共補模塊，其一為包含智能控制電路的主模塊，可控硅模 塊集成其中。可以根據(jù)需要將若干三相分補模塊或三相共補模塊并聯(lián)在補償模 塊輸出母線A、 B、 C、 N和路由總線A2、 B2、 C2之間，其CPU可以通過控 制總線與主模塊的CPU主控單元相連接。 每組三相分補模塊或三相共補模塊中包含若干共用一個可控硅模塊io投切 控制的三相分補或三相共補自愈式低壓電容器?？煽毓枘K包括可控硅觸發(fā)模
塊104和可控硅投切模塊108，可控硅投切模塊108并聯(lián)于無功補償輸出母線與 路由總線之間，控制端通過可控硅觸發(fā)模塊104連接智能輸出控制電路12。
見圖2，智能輸出控制電路12包含信號放大電路116、數(shù)據(jù)儲存芯片118 和采樣電路123、 A/D轉(zhuǎn)換芯片122、信號調(diào)理電路121，可控硅模塊和繼電器 通過信號線接信號放大電路116、數(shù)據(jù)儲存芯片118接CPU120，主模塊1的采 樣電路連接A/D轉(zhuǎn)換芯片122和信號調(diào)理電路121接入CPU的輸入端，可控硅 觸發(fā)模塊104與繼電器通過信號線經(jīng)過信號放大電路116、數(shù)據(jù)存儲芯片118連 接CPU主控單元120。
圖1 ，圖3中，三相分補模塊2包含控制總線接口 208、通訊芯片222、CPU221 ， 數(shù)據(jù)存儲芯片220、信號放大電路219、路由繼電器210，三只工作繼電器211、 212、 213和三相分補電容器214。
CPU221輸出接信號放大電路219和數(shù)據(jù)存儲芯片220，信號放大電路21 的輸出接繼電器210、 211、 212、 213，每臺三相分補電容器與一只路由繼電器、 三只工作繼電器連接。三相分補電容器214A、 B、 C相輸出端接路由繼電器210 和工作繼電器211、 212、 213， N線輸出接零線N。
路由繼電器210的另外一端接路由總線，三只工作繼電器211、 212、 213 的另外一端通過斷路器209接于補償輸出母線，CPU221通過通訊芯片222和控 制總線接口 208與主模塊的CPU120連接，要投切三相分補電容器214，主模塊 的CPU120的輸出命令自通訊芯片119經(jīng)過控制總線接口 129發(fā)送到三相分補 模塊2，通過總線接口 208和通訊芯片222傳送給CPU221 。
圖l，圖3和圖4中，三相共補模塊3包含斷路器307、數(shù)據(jù)存儲芯片319、
信號放大電路318 、 CPU320和四個繼電器，兩個三相共補電容器312、 313。 CPU320的輸出經(jīng)存儲芯片319和信號放大電路318，信號放大電路318接兩組 繼電器，每臺三相共補電容器與一只工作繼電器、 一只路由繼電器連接，三相 共補電容器312接工作繼電器308和路由繼電器309，三相共補電容器313接工 作繼電器310和路由繼電器311。工作繼電器308和工作繼電器310的另一通過 斷路器307接補償輸出母線，路由繼電器309和路由繼電器311的另一端接路 由總線。
CPU320通過通訊芯片321和控制總線接口 322與主模塊的CPU120連接， 要投切三相共補電容器312、313時，主模塊CPU120的輸出命令自通訊芯片119 經(jīng)過控制總線接口 129發(fā)送到三相共補模塊3，通過總線接口 322和通訊芯片 321傳送給CPU221，經(jīng)過分析處理，三相共補模塊將投切電容器的命令經(jīng)過數(shù) 據(jù)存儲芯片319、信號放大電路318發(fā)送給對應(yīng)的工作繼電器和路由繼電器，協(xié) 同可控硅模塊配合投切三相共補電容器。
本實用新型投切過程為無功補償主模塊1采集三相電壓、三相電流、零 序電流和零序電壓的數(shù)據(jù)經(jīng)采樣電路123、A/D轉(zhuǎn)換芯片122、信號調(diào)理電路121 傳送信號給CPU120分析處理；CPU120分析處理后判斷需要投入或切除自愈式 電容器時發(fā)出指令。
要投切無功補償主模塊的電容器時，命令經(jīng)過數(shù)據(jù)存儲芯片118、達林頓管 117、信號放大電路116發(fā)送給可控硅觸發(fā)模塊104和路由繼電器111或113， 路由繼電器111或113閉合為可控硅模塊108提供通路和陽極電壓使之接收到可 控硅觸發(fā)模塊104觸發(fā)信號時實現(xiàn)導(dǎo)通，可控硅觸發(fā)模塊104接收投切命令后 檢測過零點，發(fā)送脈沖觸發(fā)信號，使可控硅投切模塊108在電壓過零時導(dǎo)通， 電容器114或115投入無功補償，已投入的電容器對應(yīng)的工作繼電器110或112
在CPU控制下閉合，然后可控硅投切模塊108在零電流時關(guān)斷，由工作繼電器 110或112長期工作，路由繼電器111或113最后斷開；
切除電容器時，命令經(jīng)過數(shù)據(jù)存儲芯片118、達林頓管117、信號放大電路 116發(fā)送給可控硅觸發(fā)模塊104和對應(yīng)的路由繼電器111或113，路由繼電器111 或113閉合使可控硅模塊108接收到可控硅觸發(fā)模塊104觸發(fā)信號時實現(xiàn)導(dǎo)通， 可控硅觸發(fā)模塊104檢測過零點，發(fā)送脈沖觸發(fā)信號，使可控硅投切模塊108 在電壓過零時導(dǎo)通，CPU控制對應(yīng)已投入的工作繼電器110或112斷開，然后 可控硅投切模塊108在零電流時關(guān)斷，將電容器114或115切除，退出無功補 償，路由繼電器111或113最后斷開。
要投切三相分補模塊2的電容器時，命令經(jīng)過無功補償主模塊1的通訊芯 片119經(jīng)過控制總線接口 129發(fā)送給對應(yīng)的三相分補模塊2，三相分補模塊2通 過控制總線接口 208經(jīng)過通訊芯片222傳送給時CPU221，經(jīng)過分析處理，三相 共補模塊將投切電容器的命令經(jīng)過數(shù)據(jù)存儲芯片220、信號放大電路219發(fā)送給 對應(yīng)繼電器210、 211、 212、 213，三相分補模塊采用分相補償并聯(lián)電容器，與 一只路由繼電器210，三只工作繼電器211、 212、 213連接，投切過程與無功補 償主模塊電容投切方式一致，電容器投切瞬間采用可控硅模塊，長期工作采用 工作繼電器。
要投切三相共補模塊3的電容器時，命令經(jīng)過無功補償主模塊1的通訊芯 片119經(jīng)過控制總線接口 129發(fā)送給對應(yīng)的三相共補模塊3，三相分補模塊3通 過控制總線接口 322經(jīng)過通訊芯片321傳送給CPU320,經(jīng)過分析處理，三相共 補模塊將投切電容器的命令經(jīng)過數(shù)據(jù)存儲芯片319、信號放大電路318發(fā)送給對 應(yīng)功率繼電器308、 309、 310、 311，投切過程與無功補償主模塊電容投切方式 一致。
權(quán)利要求1、一種智能型無功補償無觸點路由投切機構(gòu)，其特征在于包括一個可控硅模塊(10)，用于通過路由切換與控制總線對所有電容器實現(xiàn)投切；和一組或者一組以上三相分補模塊或三相共補模塊，每組三相分補模塊或三相共補模塊中包含若干共用一個可控硅模塊(10)投切控制的三相分補或三相共補自愈式低壓電容器；CPU主控單元和智能控制電路(12)及切換可控硅模塊用以承擔(dān)長期工作的繼電器；可控硅模塊接于補償模塊輸出母線和路由總線之間，可控硅模塊、CPU主控單元通過智能控制電路連接繼電器的輸入端，所述繼電器包括工作繼電器和路由繼電器，工作繼電器的輸出端連接自愈式低壓電容器和補償模塊輸出母線，路由繼電器的輸出端連接自愈式低壓電容器和路由總線。
2、 如權(quán)利要求1所述智能型無功補償無觸點路由投切機構(gòu)，其特征在 于所述三相分補模塊或三相共補模塊并聯(lián)于補償模塊輸出母線和路由總線 之間，可控硅模塊(10)和智能輸出控制電路(12)可設(shè)置于其一模塊內(nèi)成 為主模塊,主模塊的CPU主控單元與其它模塊的CPU通過控制總線相連接。
3、 如權(quán)利要求1或2所述智能型無功補償無觸點路由投切機構(gòu)，其特 征在于所述智能輸出控制電路(12)包含信號放大電路(116)、數(shù)據(jù)儲存芯 片(118)和采樣電路(123)、 A/D轉(zhuǎn)換芯片(122)、信號調(diào)理電路(121)， 可控硅模塊和繼電器通過信號線接信號放大電路(116)、數(shù)據(jù)儲存芯片(118) 接CPU，所述主模塊的采樣電路連接A/D轉(zhuǎn)換芯片(122)和信號調(diào)理電路(121)接入CPU的輸入端。
4、 如權(quán)利要求1或2所述智能型無功補償無觸點路由投切機構(gòu)，其特 征在于可控硅模塊包括可控硅觸發(fā)模塊(104)和可控硅投切模塊(108)，可控硅投切模塊(108)并聯(lián)于無功補償輸出母線與路由總線之間，輸出端 通過可控硅觸發(fā)模塊(104)連接智能輸出控制電路(12)。
專利摘要一種智能型無功補償無觸點路由投切機構(gòu)，屬于電力系統(tǒng)無功補償技術(shù)領(lǐng)域，包括一個可控硅模塊(10)，和一組或一組以上三相分補模塊或三相共補模塊；CPU主控單元和智能控制電路(12)及切換可控硅模塊用以承擔(dān)長期工作的繼電器；可控硅模塊接于補償模塊輸出母線和路由總線之間，可控硅模塊、CPU主控單元通過智能控制電路接繼電器輸入端，繼電器包括工作繼電器和路由繼電器，工作繼電器輸出端連接自愈式低壓電容器和補償模塊輸出母線，路由繼電器輸出端接自愈式低壓電容器和路由總線。本實用新型以一套可控硅模塊對所有電容器實現(xiàn)投切，生產(chǎn)成本降低，實現(xiàn)智能化、模塊化，且系統(tǒng)隨時擴容而不用重新配置。
文檔編號H02J3/18GK201061150SQ20072010855
公開日2008年5月14日 申請日期2007年4月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月23日
發(fā)明者曾衛(wèi)民, 潘立冬, 飛 王 申請人:曾衛(wèi)民