專利名稱：一種電力電容器的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)保護(hù)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于電力系統(tǒng)自動(dòng)化控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種電力電容器的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)保護(hù)裝置。
背景技術(shù)：
按照我國“電力法”的規(guī)定，為了減少供電線路的損耗，提高發(fā)供電設(shè)備的利用率， 凡每月用電量在100千瓦以上的企事業(yè)單位，都要實(shí)行功率因數(shù)的力率考核。應(yīng)對(duì)這種情況，并聯(lián)電容器組裝置是使用最為廣泛的電力設(shè)備。統(tǒng)計(jì)表明，在工業(yè)場合由于并聯(lián)電容器組的接入引起諧波電流增大，燒毀電容柜設(shè)備的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。電容器一旦產(chǎn)生諧波電流放大，其后果通常是相當(dāng)嚴(yán)重的，不僅會(huì)燒毀電容器本身，嚴(yán)重時(shí)，還會(huì)使接觸器，饋電開關(guān)，甚至變壓器都被燒毀，從而造成嚴(yán)重的電力事故。大家知道，由于電力電容器通常是長期工作在一個(gè)極其容易發(fā)生諧波電壓沖擊和諧波電流放大的工作環(huán)境中，加上電力電容本身的物理特性決定了它們?cè)谕度牒颓谐^程中，經(jīng)常受到浪涌電流和過電壓的沖擊，造成電力電容器的電容量、絕緣和損耗角等參數(shù)發(fā)生變化。當(dāng)電力電容器在經(jīng)過了一個(gè)階段使用之后本身的參數(shù)發(fā)生變化，或者因?yàn)楣ぷ鳜F(xiàn)場的負(fù)載等工況發(fā)生變化，都會(huì)重新造成諧波電流放大的情況，容易形成事故，造成設(shè)備的損失。針對(duì)可能發(fā)生的上述情況，傳統(tǒng)的處理方法通常有下面二種(1)采用金屬拉伸而不是鉚接的方法來制作電力電容器的殼體以增加強(qiáng)度和密封性，當(dāng)電力電容因?yàn)槟承┰蛟斐呻娏髟龃蠖鴮?dǎo)致?lián)p壞時(shí)，依靠氣體膨脹的力量使電力電容的引線掙斷，顯然，這種物理處理方法僅僅是一種防御措施；(2)在低壓電力電容器的接線端，安裝一個(gè)與電力電容器額定電流相匹配的微型空氣開關(guān)，當(dāng)電力電容器的實(shí)際工作電流超過其額定電流某個(gè)數(shù)值時(shí)，微型空氣開關(guān)自動(dòng)切斷電源，達(dá)到保護(hù)電力電容器不受到損壞的目的。實(shí)踐證明，由于各種因素的影響，采用這種方法仍然避免不了電力電容器遭受損壞，而且，一旦電力電容器不投入電網(wǎng)，無功補(bǔ)償也就失去了意義。所以上述的以物理方式來保護(hù)電力電容器本身及周邊設(shè)備的方法仍然存在著難以保護(hù)電力電容器，不能有效延長電力電容器使用壽命的缺陷。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在而提出一種對(duì)于電力電容器實(shí)行電子式動(dòng)態(tài)自適應(yīng)保護(hù)，不僅可以保護(hù)電力電容器，也可以顯著延長電力電容器的使用壽命的電力電容器的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)保護(hù)裝置。本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種電力電容器的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)保護(hù)裝置，包括實(shí)時(shí)測量并監(jiān)控被保護(hù)電容器的三相工作電壓和三相工作電流的嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU，其特征在于由三個(gè)電流互感器CT和三個(gè)電壓互感器PT接入到多路選擇器的輸入端，多路選擇器的輸出端接入到嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，將取得的六個(gè)輸入模擬電流信號(hào)和電壓信號(hào)通過路選擇器選擇其中之一送入嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU的輸出三根控制線接入到多路選擇器的控制端；由外部控制信號(hào)KZ輸入的控制端接入到嵌入式微型計(jì)算機(jī)的輸入端，以決定當(dāng)前控制指令是要求投入還是切除電力電容；由參數(shù)設(shè)置鍵接入到嵌入式微型計(jì)算機(jī)的輸入端，將被保護(hù)電力電容的原始參數(shù)輸入到嵌入式微型計(jì)算機(jī)中或通過參數(shù)設(shè)置鍵改變當(dāng)前的顯示三相電壓值、三相電流值或者保護(hù)閥值；嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU的輸出端通過控制繼電器接入到控制投切開關(guān)K1-K3，嵌入式微型計(jì)算機(jī)通過對(duì)于相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、分析和判斷之后，輸出控制信號(hào)通過控制繼電器隔離后控制投切開關(guān)K1-K3，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電容器C1-C3的保護(hù)；嵌入式微型計(jì)算機(jī)的另一輸出端接入到顯示裝置；嵌入式微型計(jì)算機(jī)的輸出輸入端接入具有無限次存儲(chǔ)功能的鐵電存儲(chǔ)器。所述的“由三個(gè)電流互感器CT和三個(gè)電壓互感器PT接入到多路選擇器的輸入端以及多路選擇器的輸出端接入到嵌入式微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端”，組成了對(duì)于電壓和電流模擬量輸入信號(hào)檢測部分，具體電路連接關(guān)系如下(1)三相電壓檢測的連接關(guān)系如下由三個(gè)電阻R4、R2和R3組成Y型電阻分壓器取得電壓信號(hào)UA，電壓信號(hào)UA接電阻R4的一端，電阻R4的另外一端接電阻R2的一端，電阻R2的另一端接電阻R3的一端和集成電路US2B的第5腳，電阻R3的另一端接地，集成電路US2B的第6腳接集成電路US2B的第7腳和集成電路U5的第14腳；同理另外兩個(gè)電壓信號(hào)UB和UC的連接關(guān)系與以上相同，分別由電阻R5、R6和R7 組成Y型電阻分壓器，電壓信號(hào)UB接電阻R5的一端，電阻R5通過電阻R6連接集成電路 US5B的第5腳，電阻R7的一端接電阻R6另一端接地，集成電路US5B的第6腳接集成電路 US5B的第7腳和集成電路U5的第15腳；分別由電阻R8、R9和RlO組成Y型電阻分壓器， 電壓信號(hào)UC接電阻R8的一端，電阻R8通過電阻R9連接集成電路US5A的第3腳，電阻RlO 的一端接電阻R9另一端接地，集成電路US5A的第2腳接集成電路US5A的第1腳和集成電路U5的第12腳；(2)三相電流檢測的連接關(guān)系如下電流互感器LA的一端接電阻RCTA的一端和電阻REl的一端，電阻REl的另一端接電阻RE6的一端和集成電路U14C的第10腳，電流互感器LA的另一端和電阻RCTA的另一端以及電阻RE6的另一端接地，集成電路U14C的第9 腳接集成電路U14C的第8腳和集成電路U5的第5腳，同理兩個(gè)電流互感器LB和LC的連接關(guān)系與以上相同，集成電路U14A的第1腳和集成電路U14B的第7腳分別接集成電路TO 的第2腳和第4腳；集成電路U5的第1腳、第6腳和第13腳接地；集成電路U5的第3腳接集成電路 U14D的第12腳，集成電路U14D的第13腳接集成電路U14D的第14腳，同時(shí)接嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器輸入端；嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU的輸出端A、B、C分別接集成電路TO的第11腳、第10腳和第9腳，其目的是選擇6個(gè)信號(hào)之一，經(jīng)由另外一個(gè)射極跟隨器U14D送入嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU的A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端口。所述的電力電容器的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)保護(hù)裝置主體控制部分電路連接關(guān)系為[0020]控制信號(hào)KZ的一端接電阻Rl的一端，電阻Rl另一端接光耦合電路Ul的二極管正極，光耦合電路Ul的二極管負(fù)極接控制信號(hào)KZ的另一端，光耦合電路Ul的三極管集電極接+5V，光耦合電路Ul的三極管發(fā)射極接電阻RE5和電阻RS4的一端，電阻RS4的另外一端和電容Cl的一端接地，電阻RE5的另一端接電容Cl的一端和嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU的 RA4端，嵌入式微型計(jì)算機(jī)的VDD端、電容C33、C8和電阻RD9的一端接+5V，電容C33、C8和電阻RD9的另一端接地和接嵌入式微型計(jì)算機(jī)的MCLR端；按鍵SET和按鍵UP的一端接+5V，按鍵SET和按鍵UP的另一端分別接電阻RSl和 RS2的一端和嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU的RBO和RBl端，電阻RSl和RS2的另外一端和嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU的VSS端接地；嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU的RB5端接電阻RE5的一端，電阻RE5的另外一端接三極管B9的基極，三極管B9的發(fā)射極接地，三極管B9的集電極接二極管DUl和繼電器Jl 一端， 二極管DUl和繼電器Jl另外一端接+12V，繼電器Jl的兩個(gè)觸頭控制投切開關(guān)K1-K3的通斷；嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU的RB2和RB3端口接電阻RD2和RD4的一端以及鐵電存儲(chǔ)器的集成電路U3的SCL和SDA腳，電阻RD2、RD4和集成電路U3的VCC腳接+5V，集成電路 U3 的 NC、AO、Al、A2 禾口 GND 腳接地。一種所述的電力電容器的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)保護(hù)裝置，其特征在于嵌入式微型計(jì)算機(jī)在上電初始化后，首先調(diào)出存儲(chǔ)于鐵電存儲(chǔ)器FRAM中的保護(hù)閥值數(shù)據(jù)，然后，查看有沒有投切指令，如果沒有，則切除電力電容；如果有，則檢測電壓看當(dāng)前是否過電壓并且超時(shí)，有過電壓且超時(shí)則切除電力電容器；沒有過電壓且超時(shí)則投入電力電容，同時(shí)檢測三相電壓和三相電流，經(jīng)過前面敘述的軟件濾波過程之后，檢查是否需要調(diào)整保護(hù)閥值；如果需要調(diào)整，新的保護(hù)閥值存入FRAM存儲(chǔ)器；之后，先進(jìn)行欠流判斷的環(huán)節(jié)；如果欠流立即切除電力電容器；再進(jìn)行過流判斷的環(huán)節(jié)；如果過流而且超時(shí)則切除電力電容器；然后返回到有無投切指令的判斷環(huán)節(jié)，如此循環(huán)。所述的保護(hù)閥值是這樣確定的通過基本的電工學(xué)公式，計(jì)算出當(dāng)前被保護(hù)電容器的衰老程度，進(jìn)而確定該電容器的當(dāng)前保護(hù)閥值；計(jì)算電容器衰老程度的方法是1)按照以下公式計(jì)算出電容器的當(dāng)前電容量Qc
權(quán)利要求1.一種電力電容器的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)保護(hù)裝置，包括實(shí)時(shí)測量并監(jiān)控被保護(hù)電容器的三相工作電壓和三相工作電流的嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU (3)，其特征在于由三個(gè)電流互感器(CT)和三個(gè)電壓互感器(PT)接入到多路選擇器(1)的輸入端，多路選擇器⑴的輸出端接入到嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU(3)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器⑵的輸入端， 將取得的六個(gè)輸入模擬電流信號(hào)和電壓信號(hào)通過路選擇器(1)選擇其中之一送入嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU(3)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器( 轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)；嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU (3)的輸出三根控制線接入到多路選擇器(1)的控制端；由外部控制信號(hào)KZ輸入的控制端接入到嵌入式微型計(jì)算機(jī)的輸入端，以決定當(dāng)前控制指令是要求投入還是切除電力電容；由參數(shù)設(shè)置鍵(7)接入到嵌入式微型計(jì)算機(jī)的輸入端，將被保護(hù)電力電容的原始參數(shù)輸入到嵌入式微型計(jì)算機(jī)中或通過參數(shù)設(shè)置鍵(7)改變當(dāng)前的顯示三相電壓值、三相電流值或者保護(hù)閥值；嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU(3)的輸出端通過控制繼電器(5)接入到控制投切開關(guān)(K1K3)， 嵌入式微型計(jì)算機(jī)通過對(duì)于相關(guān)數(shù)據(jù)的采集、分析和判斷之后，輸出控制信號(hào)通過控制繼電器(5)隔離后控制投切開關(guān)(K1-K3)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電容器(C1-C3)的保護(hù)；嵌入式微型計(jì)算機(jī)的另一輸出端接入到顯示裝置；嵌入式微型計(jì)算機(jī)的輸出輸入端接入具有無限次存儲(chǔ)功能的鐵電存儲(chǔ)器(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電容器的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)保護(hù)裝置，其特征在于所述的“由三個(gè)電流互感器(CT)和三個(gè)電壓互感器(PT)接入到多路選擇器(1)的輸入端以及多路選擇器(1)的輸出端接入到嵌入式微型計(jì)算機(jī)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器O)的輸入端”，組成了對(duì)于電壓和電流模擬量輸入信號(hào)檢測部分，具體電路連接關(guān)系如下(1)、三相電壓檢測的連接關(guān)系如下由三個(gè)電阻R4、R2和R3組成Y型電阻分壓器取得電壓信號(hào)UA，電壓信號(hào)UA接電阻R4的一端，電阻R4的另外一端接電阻R2的一端，電阻 R2的另一端接電阻R3的一端和集成電路US2B的第5腳，電阻R3的另一端接地，集成電路 US2B的第6腳接集成電路US2B的第7腳和集成電路U5的第14腳；同理另外兩個(gè)電壓信號(hào)UB和UC的連接關(guān)系與以上相同，分別由電阻R5、R6和R7組成 Y型電阻分壓器，電壓信號(hào)UB接電阻R5的一端，電阻R5通過電阻R6連接集成電路US5B的第5腳，電阻R7的一端接電阻R6另一端接地，集成電路US5B的第6腳接集成電路US5B的第7腳和集成電路U5的第15腳；分別由電阻R8、R9和RlO組成Y型電阻分壓器，電壓信號(hào) UC接電阻R8的一端，電阻R8通過電阻R9連接集成電路US5A的第3腳，電阻RlO的一端接電阻R9另一端接地，集成電路US5A的第2腳接集成電路US5A的第1腳和集成電路U5的第12腳；(2)、三相電流檢測的連接關(guān)系如下電流互感器LA的一端接電阻RCTA的一端和電阻 REl的一端，電阻REl的另一端接電阻RE6的一端和集成電路U14C的第10腳，電流互感器 LA的另一端和電阻RCTA的另一端以及電阻RE6的另一端接地，集成電路U14C的第9腳接集成電路U14C的第8腳和集成電路U5的第5腳，同理兩個(gè)電流互感器LB和LC的連接關(guān)系與以上相同，集成電路U14A的第1腳和集成電路U14B的第7腳分別接集成電路TO的第 2腳和第4腳；集成電路U5的第1腳、第6腳和第13腳接地；集成電路TO的第3腳接集成電路U14D 的第12腳，集成電路U14D的第13腳接集成電路U14D的第14腳，同時(shí)接嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU(3)內(nèi)部的A/D轉(zhuǎn)換器⑵輸入端；嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU(3)的輸出端A、B、C分別接集成電路U5的第11腳、第10腳和第9腳，其目的是選擇6個(gè)信號(hào)之一，經(jīng)由另外一個(gè)射極跟隨器U14D送入嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU (3)的A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端口。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電力電容器的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)保護(hù)裝置，其特征在于所述的電力電容器的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)保護(hù)裝置主體控制部分的電路連接關(guān)系如下控制信號(hào)KZ的一端接電阻Rl的一端，電阻Rl另一端接光耦合電路Ul的二極管正極， 光耦合電路Ul的二極管負(fù)極接控制信號(hào)KZ的另一端，光耦合電路Ul的三極管集電極接 +5V，光耦合電路Ul的三極管發(fā)射極接電阻RE5和電阻RS4的一端，電阻RS4的另外一端和電容Cl的一端接地，電阻RE5的另一端接電容Cl的一端和嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU(3)的 RA4端，嵌入式微型計(jì)算機(jī)的VDD端、電容C33、C8和電阻RD9的一端接+5V，電容C33、C8和電阻RD9的另一端接地和接嵌入式微型計(jì)算機(jī)的MCLR端；按鍵SET和按鍵UP的一端接+5V，按鍵SET和按鍵UP的另一端分別接電阻RSl和RS2 的一端和嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU的RBO和RBl端，電阻RSl和RS2的另外一端和嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU的VSS端接地；嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU的RB5端接電阻RE5的一端，電阻RE5的另外一端接三極管B9 的基極，三極管B9的發(fā)射極接地，三極管B9的集電極接二極管DUl和繼電器Jl 一端，二極管DUl和繼電器Jl另外一端接+12V，繼電器Jl的兩個(gè)觸頭控制投切開關(guān)(K1-K3)的通斷； 嵌入式微型計(jì)算機(jī)MCU的RB2和RB3端口接電阻RD2和RD4的一端以及鐵電存儲(chǔ)器 (6)的集成電路U3的SCL和SDA腳，電阻RD2、RD4和集成電路U3的VCC腳接+5V，集成電路U3的NC、AO、Al、A2和GND腳接地。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種電力電容器的動(dòng)態(tài)自適應(yīng)保護(hù)裝置，由三個(gè)電流互感器和三個(gè)電壓互感器接到多路選擇器，多路選擇器接到嵌入式微型計(jì)算機(jī)A/D轉(zhuǎn)換器，嵌入式微型計(jì)算機(jī)輸出三根控制線接到多路選擇器；由參數(shù)設(shè)置鍵接到嵌入式微型計(jì)算機(jī)，嵌入式微型計(jì)算機(jī)通過控制繼電器接到控制投切開關(guān)K1-K3，嵌入式微型計(jì)算機(jī)輸出控制信號(hào)控制投切開關(guān)，實(shí)現(xiàn)對(duì)電力電容器保護(hù)，嵌入式微型計(jì)算機(jī)接到顯示裝置和接入具有無限次存儲(chǔ)功能的鐵電存儲(chǔ)器，不僅保護(hù)電力電容器，也顯著延長電力電容器的使用壽命。
文檔編號(hào)H02H7/16GK202103412SQ201120056480
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年3月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月7日
發(fā)明者劉學(xué)寶, 林在榮 申請(qǐng)人:鄭州鼎慧中貝機(jī)電設(shè)備有限公司