自控組合優(yōu)化動(dòng)態(tài)投切無功功率補(bǔ)償裝置制造方法
【專利摘要】一種自控組合優(yōu)化動(dòng)態(tài)投切無功功率補(bǔ)償裝置，它由采樣系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)、輸出控制系統(tǒng)和記錄與輔助系統(tǒng)組成的。采樣系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)及信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)和輸出控制系統(tǒng)依次連接；采樣系統(tǒng)中設(shè)置有電壓檢測電路、電流檢測電路、電平轉(zhuǎn)換電路和A/D轉(zhuǎn)換電路；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中設(shè)置有單片機(jī)模塊；信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)中設(shè)置有光電耦合電路、投切信號(hào)調(diào)理電路、過零監(jiān)測及觸發(fā)電路、投切信號(hào)調(diào)理電路、晶閘管模塊；輸出控制系統(tǒng)中設(shè)置有四組電容器組。本實(shí)用新型能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)供電線路進(jìn)行快速的分相補(bǔ)償、分相補(bǔ)償加三相補(bǔ)償、三相補(bǔ)償；具有結(jié)構(gòu)簡單、功能多樣、可控性強(qiáng)和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利說明】自控組合優(yōu)化動(dòng)態(tài)投切無功功率補(bǔ)償裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種無功補(bǔ)償裝置，尤其是一種自控組合優(yōu)化動(dòng)態(tài)投切無功功率補(bǔ)償裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]供電與配電系統(tǒng)的無功電流可以造成用戶端的電壓不穩(wěn)和增加線路損耗，通常的辦法是要在用戶端安裝無功補(bǔ)償裝置。現(xiàn)有技術(shù)中，常用的補(bǔ)償控制器只能根據(jù)供電與配電線路的功率因素，對(duì)三相線路進(jìn)行同樣大小補(bǔ)償。由于三相線路中各相無功電流的大小往往是不相等的，一方面，這種不分相線的同樣大小補(bǔ)償往往會(huì)造成某一相的欠補(bǔ)償或者過補(bǔ)償；另一方面，補(bǔ)償電容器也不易做到精細(xì)投切，往往欠補(bǔ)償或者過補(bǔ)償?shù)那闆r會(huì)發(fā)生的比較頻繁，影響補(bǔ)償效果的完整性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型的發(fā)明目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的上述而提供一種控制簡單靈活，補(bǔ)償速度快，精度高，抗干擾能力強(qiáng)，能夠有效地實(shí)現(xiàn)對(duì)供電線路進(jìn)行快速的分相補(bǔ)償、分相補(bǔ)償加三相補(bǔ)償、三相補(bǔ)償?shù)刈詣?dòng)控制，有效地解決了欠補(bǔ)償或者過補(bǔ)償情況發(fā)生的自控組合優(yōu)化動(dòng)態(tài)投切無功功率補(bǔ)償裝置。
[0004]本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:它由采樣系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)、輸出控制系統(tǒng)和記錄與輔助系統(tǒng)組成；采樣系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)、輸出控制系統(tǒng)依次連接；采樣系統(tǒng)中設(shè)置有電壓采集電路、電流采集電路、電平轉(zhuǎn)換電路、A/D轉(zhuǎn)換電路；數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)中設(shè)置有單片機(jī)模塊；信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)中設(shè)置有光電耦合電路、過零監(jiān)測及觸發(fā)模電路、投切信號(hào)調(diào)理電路、晶閘管模塊；輸出控制系統(tǒng)中設(shè)置有電容器組
1、電容器組2、電容器組3、電容器組4。
[0005]采樣系統(tǒng)的電壓采集電路輸入端接電壓變送器，從電壓變送器采集三相電壓信號(hào)I VB, VC及零信號(hào)N ；電流采集電路的輸入端接電流變送器，從電流變送器采集三相電流信號(hào)IA、IB、IC ;電壓采集電路輸出端和電流采集電路輸出端分別連接電平轉(zhuǎn)換電路的輸入端，電平轉(zhuǎn)換電路的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換電路輸入端。
[0006]數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的單片機(jī)模塊的輸出端接光電耦合電路的輸入端。將A/D轉(zhuǎn)換電路轉(zhuǎn)換的參數(shù)，通過單片機(jī)模塊中的軟件處理完成傅立葉快速分解基波分解；再用瞬時(shí)無功功率理論方法快速精確計(jì)算出無功補(bǔ)償輸出分量值，并將控制參數(shù)輸出到光電耦合電路的輸入端。
[0007]信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)還包括一個(gè)接收光電耦合電路的隔離后的控制參數(shù)輸出信號(hào)并對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行投切監(jiān)測觸發(fā)整定的過零監(jiān)測及觸發(fā)電路；還包括一個(gè)將過零監(jiān)測及觸發(fā)電路監(jiān)測觸發(fā)整定的數(shù)據(jù)調(diào)整成8421倍增方式輸出至晶閘管模塊，使晶閘管模塊輸出的控制參數(shù)在4種規(guī)格電容器的情況下完成16級(jí)分級(jí)投切的投切信號(hào)調(diào)理電路。
[0008]輸出控制系統(tǒng)中的電容器組1、電容器組2、電容器組3、電容器組4輸入端接晶閘管模塊，輸出端分別連接動(dòng)力線的A相、B相、C相。
[0009]記錄與輔助系統(tǒng)中設(shè)置有顯示、鍵盤、報(bào)警、通訊，記錄與輔助系統(tǒng)中的顯示、鍵盤、報(bào)警、通訊與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的單片機(jī)模塊相連接。
[0010]由于在軟件中采用了傅立葉快速分解法和瞬時(shí)無功功率理論的計(jì)算方法，使本實(shí)用新型能在諧波含量高、電網(wǎng)波動(dòng)大的工況下，精確計(jì)算基波電流、基波電壓、無功功率、有功功率及功率因數(shù)，提供應(yīng)用軟件進(jìn)行運(yùn)算控制，控制精度高、投切速度塊。
[0011]本實(shí)用新型輸出采用晶閘管投切電容器，采用電壓過零觸發(fā)技術(shù)，使電容器能夠“零壓投入，過零切除”，對(duì)系統(tǒng)和電容無沖擊，特別適應(yīng)需頻繁快速補(bǔ)償?shù)膱龊稀?br> [0012]采用8421投切電容方式(8421倍增方式)，其特點(diǎn)是在只使用4種規(guī)格電容器的情況下，完成16級(jí)分級(jí)投切，提高了電容器的使用壽命。
[0013]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型實(shí)時(shí)將測量的電網(wǎng)電流及電壓的瞬時(shí)值，通過軟件編程，應(yīng)用傅立葉快速分解方法計(jì)算出基波分量，同時(shí)利用瞬時(shí)無功功率理論，計(jì)算出電網(wǎng)無功功率的方向和數(shù)值P。P除以權(quán)值為I的電容器組容量，商四舍五入后，化為2進(jìn)制數(shù)，即可得到對(duì)應(yīng)于權(quán)值為1.2.4.8的電容器組投切控制指令(I或O)。投切控制指令經(jīng)過零觸發(fā)模塊控制投入或切除補(bǔ)償相應(yīng)的電容器組，達(dá)到補(bǔ)償無功功率的目的。本實(shí)用新型能夠有效地實(shí)時(shí)檢測和跟蹤負(fù)荷無功功率的變化，能夠在其兩端電壓為零時(shí)投入電容器，在其電流為零時(shí)切除電容器，加上循環(huán)投切方式，可較好地解決操作過電壓對(duì)電容器造成的沖擊，有效的延長了電容器的壽命。本實(shí)用新型具有電路簡化、成本低、結(jié)構(gòu)簡單、功能多樣、可控性強(qiáng)和可靠性高的優(yōu)點(diǎn)。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]圖1為本實(shí)用新型的電路方框圖。
[0015]圖2為軟件控制框圖。
[0016]圖中，1、采樣系統(tǒng)，2、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，3、信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)，4、輸出控制系統(tǒng)，5、記錄與輔助系統(tǒng)，6、電壓采集電路、7、電流采集電路，8、電平轉(zhuǎn)換電路，9、A/D轉(zhuǎn)換電路，10、單片機(jī)模塊，11、光電耦合電路，12、過零監(jiān)測及觸發(fā)模電路，13、投切信號(hào)調(diào)理電路，14、晶閘管模塊，15、電容器組1，16、電容器組2，17、電容器組3，18、電容器組4，19、顯示，20、鍵盤，21、報(bào)警，22、通訊。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖1提供的實(shí)施例分二個(gè)部分對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0018]第一，結(jié)構(gòu)組成。
[0019]本實(shí)用新型由采樣系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2、信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)3、輸出控制系統(tǒng)4和記錄與輔助系統(tǒng)5組成。采樣系統(tǒng)1、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2及信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)3和輸出控制系統(tǒng)4依次連接。
[0020]采樣系統(tǒng)I包括:電壓采集電路6、電流采集電路7、電平轉(zhuǎn)換電路8、A/D轉(zhuǎn)換電路9。
[0021]數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)3包括:單片機(jī)模塊10。
[0022]信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)4包括:光電耦合電路11、過零監(jiān)測及觸發(fā)模電路12、投切信號(hào)調(diào)理電路13、晶閘管模塊14。
[0023]輸出控制系統(tǒng)4包括:電容器組I (15)、電容器組2 (16)、電容器組3 (17)、電容器組4 (18)。
[0024]記錄與輔助系統(tǒng)6包括:顯示19、鍵盤20、報(bào)警21、通訊22。
[0025]第二，控制原理與控制過程
[0026]采樣系統(tǒng):三相電源的電壓、電流信號(hào)的采樣均在的定時(shí)器中的中斷程序中進(jìn)行。信號(hào)采樣由電壓采集電路6、電流采集電路7采集，并將采集數(shù)據(jù)輸出到電平轉(zhuǎn)換電路8進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換產(chǎn)生A/D轉(zhuǎn)換電路9可識(shí)別的信號(hào)。
[0027]數(shù)據(jù)處理系統(tǒng):數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)將A/D轉(zhuǎn)換電路9輸出的數(shù)據(jù)送人單片機(jī)模塊10，單片機(jī)模塊10通過軟件進(jìn)行傅立葉快速分解基波運(yùn)算，并應(yīng)用瞬時(shí)無功功率理論，計(jì)算出三相電壓有效值、三相電流有效值、三相有功功率、三相無功功率和三相功率因數(shù)等參數(shù)，產(chǎn)生無功補(bǔ)償輸出分量值。
[0028]信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng):信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)是將，數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2輸出的無功補(bǔ)償輸出分量值，通過光電耦合電路11進(jìn)行強(qiáng)電與弱電隔離，并將隔離后的信號(hào)輸出到過零監(jiān)測及觸發(fā)模電路12，進(jìn)行投、切過零監(jiān)測及產(chǎn)生投切的觸發(fā)信號(hào)，輸出到投切信號(hào)調(diào)理電路13，進(jìn)行補(bǔ)償裝置循環(huán)投切控制數(shù)據(jù)的整定，整定后的數(shù)據(jù)輸出到晶閘管模塊14執(zhí)行相對(duì)應(yīng)電容的投入或切除操作。
[0029]輸出控制系統(tǒng):輸出控制系統(tǒng)將晶閘管模塊14輸出的控制參數(shù)，分別對(duì)應(yīng)輸出至IJ:電容器組I (16)、電容器組2 (17)、電容器組3 (18)、電容器組4 (19)的輸入端控制四組電容器的輸出，完成瞬時(shí)無功功率補(bǔ)償過程。
[0030]下面結(jié)合附圖2提供的軟件框圖進(jìn)一步說明。
[0031]圖2為自控組合優(yōu)化動(dòng)態(tài)投切無功功率補(bǔ)償裝置控制軟件框圖?？刂栖浖墓ぷ鬟^程:系統(tǒng)上電后，進(jìn)行初始化，對(duì)寄存器和I/o端口進(jìn)行設(shè)置，再進(jìn)行自檢程序，自檢無誤后，CPU單片機(jī)進(jìn)入鍵盤掃描狀態(tài)，若有按鍵按下，測進(jìn)入相應(yīng)的鍵盤處理程序，設(shè)定控制方式及系統(tǒng)參數(shù)；若無按鍵按下，則循環(huán)顯示系統(tǒng)參數(shù)，之后返回鍵盤掃描狀態(tài)。與此同時(shí)，單片機(jī)在定時(shí)器中斷處理程序中采集三相電參數(shù)，依據(jù)傅立葉快速分解基波運(yùn)算，并應(yīng)用瞬時(shí)無功功率理論算法，計(jì)算出無功功率的方向和數(shù)值，得到應(yīng)投切的電容量Λ C，投切相應(yīng)的電容組。系統(tǒng)在每個(gè)中斷循環(huán)內(nèi)將測得的電流和電壓值與設(shè)定的超限保護(hù)值進(jìn)行比較，若電壓超過額定范圍，系統(tǒng)將切除所有電容并自動(dòng)報(bào)警。
【權(quán)利要求】
1.一種自控組合優(yōu)化動(dòng)態(tài)投切無功功率補(bǔ)償裝置，其特征是:它由采樣系統(tǒng)(I)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(2)、信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)(3)、輸出控制系統(tǒng)(4)和記錄與輔助系統(tǒng)(5)組成；米樣系統(tǒng)(I)、數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(2)、信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)(3)、輸出控制系統(tǒng)(4)依次連接；采樣系統(tǒng)(I)中設(shè)置有電壓采集電路(6)、電流采集電路(7 )、電平轉(zhuǎn)換電路(8 )、A/D轉(zhuǎn)換電路(9 );數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(2)中設(shè)置有單片機(jī)模塊(10);信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)(3)中設(shè)置有光電耦合電路(II)、過零監(jiān)測及觸發(fā)模電路(12)、投切信號(hào)調(diào)理電路(13)、晶閘管模塊(14);輸出控制系統(tǒng)(4)中設(shè)置有電容器組I (15)、電容器組2 (16)、電容器組3 (17)、電容器組4 (18)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自控組合優(yōu)化動(dòng)態(tài)投切無功功率補(bǔ)償裝置，其特征是:采樣系統(tǒng)(I)的電壓采集電路(6 )輸入端接電壓變送器；電流采集電路(7 )的輸入端接電流變送器；電壓采集電路(6 )輸出端和電流采集電路(7 )輸出端分別連接電平轉(zhuǎn)換電路(8 )的輸入端，電平轉(zhuǎn)換電路(8 )的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換電路(9 )輸入端。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自控組合優(yōu)化動(dòng)態(tài)投切無功功率補(bǔ)償裝置，其特征是:數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(2)的單片機(jī)模塊(10)的輸出端接光電稱合電路(11)的輸入端。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自控組合優(yōu)化動(dòng)態(tài)投切無功功率補(bǔ)償裝置，其特征是:信號(hào)轉(zhuǎn)換處理系統(tǒng)(3)還包括一個(gè)接收光電耦合電路(11)的隔離后的控制參數(shù)輸出信號(hào)并對(duì)控制參數(shù)進(jìn)行投切監(jiān)測觸發(fā)整定的過零監(jiān)測及觸發(fā)電路(12);還包括一個(gè)將過零監(jiān)測及觸發(fā)電路(12)監(jiān)測觸發(fā)整定的數(shù)據(jù)調(diào)整成8421倍增方式輸出至晶閘管模塊(14)，使晶閘管模塊(14)輸出的控制參數(shù)在4種規(guī)格電容器的情況下完成16級(jí)分級(jí)投切的投切信號(hào)調(diào)理電路(13)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自控組合優(yōu)化動(dòng)態(tài)投切無功功率補(bǔ)償裝置，其特征是:輸出控制系統(tǒng)(4)中的電容器組I (15)、電容器組2 (16)、電容器組3 (17)、電容器組4 (18)輸入端接晶閘管模塊(14)，輸出端分別連接動(dòng)力線的A相、B相、C相。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自控組合優(yōu)化動(dòng)態(tài)投切無功功率補(bǔ)償裝置，其特征是:記錄與輔助系統(tǒng)(5)中設(shè)置有顯示(19)、鍵盤(20)、報(bào)警(21)、通訊(22)，記錄與輔助系統(tǒng)(5)中的顯示(19)、鍵盤(20)、報(bào)警(21)、通訊(22)與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)(2)的單片機(jī)模塊(10)相連接。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK203553954SQ201320695071
【公開日】2014年4月16日 申請(qǐng)日期:2013年11月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月6日
【發(fā)明者】張建平 申請(qǐng)人:襄陽雙金電氣成套設(shè)備有有限公司