無功補償控制裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無功補償控制裝置。其中，該無功補償控制裝置包括：插板裝置安裝在無功補償控制裝置的機箱的內部，插板裝置包括：互感器板，與供電系統連接，用于采集供電系統的電量信息；開關采集板，與整流模塊連接，用于采集整流模塊的開關狀態(tài)；處理器板，分別與互感器板和開關采集板連接，用于根據電量信息和開關狀態(tài)生成控制命令；開關控制板，與處理器板連接，用于根據控制命令控制整流模塊動作。解決了現有技術中無功補償控制裝置進行無功控制不準確的問題，實現了采集電氣信號齊全，對系統運行狀態(tài)的判斷更準確，從而準確對供電系統進行無功補償控制。
【專利說明】無功補償控制裝置

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及供電控制領域，具體而言，涉及一種無功補償控制裝置。

【背景技術】
[0002]用于電力系統中的無功補償控制裝置是無功補償柜的核心部件，具有舉足輕重的地位，大部分無功補償柜的生產廠家都是外買的控制裝置、電容器、整流模塊、繼電器、空氣開關等，然后組裝成整體無功補償柜。
[0003]無功補償控制柜在國家電力供應中起著重要作用，其能夠有效地穩(wěn)定系統負荷，保持電壓穩(wěn)定，凈化系統供電質量。當前無功補償控制技術多采用功率因數補償技術，部分廠家采用無功功率控制技術，以功率因數為依據進行補償的無功補償控制裝置，雖然價格低廉，但是功率因數誤差較大造成補償效果普遍很差，已屬淘汰之列。以無功功率為依據進行控制的無功補償控制裝置補償方式單一，缺少對無功補償柜的作用的綜合考慮，而是過于注重漢字顯示以及數據通訊等方面設計，而忽略了無功補償的目的和產生無功的成因等，無功補償控制裝置主要功能是無功補償控制，并不是顯示或通訊之類的附加功能，完善的顯示或通訊設計并不能保證無功補償控制裝置的優(yōu)良的控制功能。同時，現有技術中無功補償控制裝置機箱多采用塑料機箱，結構不牢固且容易受到各種干擾信號的影響，安裝使用環(huán)境要求高，只能適應特定場合，例如室內安裝、通氣散熱好的戶外箱等等，否則會影響無功補償控制裝置的可靠穩(wěn)定工作。
[0004]現有無功補償控制裝置多為塑料機箱，同時功能單一，共補或混補均分開設計，采集的電氣量少，同時人機交互采用字符型液晶以及按鍵操作，人機交互差，只能用于特定場合，使用極其不便。
[0005]針對現有技術中無功補償控制裝置進行無功控制不準確的問題，目前尚未提出有效的解決方案。
實用新型內容
[0006]針對相關技術的問題，目前尚未提出有效的解決方案，為此，本實用新型的主要目的在于提供一種無功補償控制裝置，以解決上述問題。
[0007]為了實現上述目的，根據本實用新型的一個方面，提供了一種無功補償控制裝置，該無功補償控制裝置包括:插板裝置安裝在無功補償控制裝置的機箱的內部，插板裝置包括:互感器板，與供電系統連接，用于采集供電系統的電量信息；開關采集板，與整流模塊連接，用于采集整流模塊的開關狀態(tài)；處理器板，分別與互感器板和開關采集板連接，用于根據電量信息和開關狀態(tài)生成控制命令；開關控制板，與處理器板連接，用于根據控制命令控制整流模塊動作。
[0008]進一步地，機箱包括:前面板和箱體，前面板固定在箱體的一端；無功補償控制裝置還包括:母板，安裝在前面板與箱體之間，母板上設置有一個或多個插頭，母板通過插頭與插板裝置連接；插板裝置包括:與插頭對應設置的插座，一個插頭與一個插座配合連接，互感器板、開關采集板、處理器板以及開關控制板分別與一個插座連接。
[0009]進一步地，無功補償控制裝置還包括:顯示裝置，設置在前面板上，顯示裝置通過前面板與母板建立連接，顯示裝置用于顯示無功補償控制裝置的運行狀態(tài)；輸入裝置，與母板連接，用于輸入用戶的控制指令。
[0010]進一步地，輸入裝置包括鼠標；顯示裝置包括顯示器和控制面板。
[0011]進一步地,顯示器是液晶顯示器。
[0012]進一步地，機箱還包括:卡框，前面板穿過卡框固定在箱體上。
[0013]進一步地，機箱還包括:后面板，通過連接件鑲嵌在機箱的另一端。
[0014]進一步地，機箱通過安裝條安裝到抽屜柜里或者屏柜上。
[0015]進一步地，機箱通過機箱后側的導軌條壓緊在抽屜柜或屏柜上。
[0016]進一步地,機箱由金屬材料制成。
[0017]通過本實用新型，互感器板采集供電系統的電量信息，開關采集板采集整流模塊的開關狀態(tài)，處理器板根據電量信息和開關狀態(tài)生成控制命令，通過開關控制板根據該控制命令控制整流模塊切換、投入、退出等動作，以對供電系統進行無功補償控制。通過本實用新型的無功補償控制裝置，在控制裝置中安裝多個插板(互感器板、開關采集板、處理器板以及開關控制板)采集電氣信號齊全，并根據電量信息和開關狀態(tài)生成準確地控制命令，以對供電系統進行無功補償控制，解決了現有技術中無功補償控制裝置進行無功控制不準確的問題，實現了采集電氣信號齊全，對系統運行狀態(tài)的判斷更準確，從而準確對供電系統進行無功補償控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構成本申請的一部分，本實用新型的示意性實施例及其說明用于解釋本實用新型，并不構成對本實用新型的不當限定。在附圖中:
[0019]圖1是根據本實用新型實施例的無功補償控制裝置的結構示意圖；以及
[0020]圖2是根據本實用新型實施例一種可選的無功補償控制裝置的結構示意圖。

【具體實施方式】
[0021]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結合實施例來詳細說明本實用新型。
[0022]圖1是根據本實用新型實施例的無功補償控制裝置的結構示意圖。本申請的無功補償裝置包括:插板裝置安裝在無功補償控制裝置的機箱的內部，插板裝置包括:互感器板，與供電系統連接，用于采集供電系統的電量信息；開關采集板，與整流模塊連接，用于采集整流模塊的開關狀態(tài)；處理器板，分別與互感器板和開關采集板連接，用于根據電量信息和開關狀態(tài)生成控制命令；開關控制板，與處理器板連接，用于根據控制命令控制整流模塊動作。
[0023]采用本實用新型的無功補償控制裝置，互感器板采集供電系統的電量信息，開關采集板采集整流模塊的開關狀態(tài)，處理器板根據電量信息和開關狀態(tài)生成控制命令，通過開關控制板根據該控制命令控制整流模塊切換、投入、退出等動作，以對供電系統進行無功補償控制。通過本實用新型的無功補償控制裝置，在控制裝置中安裝多個插板(互感器板、開關采集板、處理器板以及開關控制板)采集電氣信號齊全，并根據電量信息和開關狀態(tài)生成準確地控制命令，以對供電系統進行無功補償控制，解決了現有技術中無功補償控制裝置進行無功控制不準確的問題，實現了采集電氣信號齊全，對系統運行狀態(tài)的判斷更準確，從而準確對供電系統進行無功補償控制。
[0024]其中，開關采集板，用于采集整流模塊的開啟和關閉狀態(tài)為裝置提供無功補償的開關狀態(tài)信息；處理器板是對采集的電量信息和開關狀態(tài)進行計算并按照設定的控制策略發(fā)出控制命令的核心部件。
[0025]在本實用新型的上述實施例中，插板裝置中還可以包括電源板，該電源板用于提供電能。
[0026]如圖1所示，機箱可以包括:前面板11和箱體13，前面板固定在箱體的一端；無功補償控制裝置還包括:母板，安裝在前面板與箱體之間，母板上設置有一個或多個插頭，母板通過插頭與插板裝置連接；插板裝置包括:與插頭對應設置的插座，一個插頭與一個插座配合連接，互感器板、開關采集板、處理器板以及開關控制板分別與一個插座連接。
[0027]其中，母板用于連接插板裝置上的各個插板(如互感器板、開關采集板、處理器板、開關控制板以及電源板)之間的信號。其中，采用32位DSP芯片作為處理器板上的處理器，速度大大提高，可以使各種事件以ms來計時，基于硬件的軟件功能的提高可以通過各種復雜的算法完成多種保護功能，大大提高其精度，保護量精度可達到2 %，功率精度可達到0.5% ;電度量精度可達到0.5%。
[0028]通過上述實施例中的插板裝置和目標實現信號采集、傳輸，電路原理簡單、易于掌握，插件硬件通用，同類型產品可以不需調節(jié)就可互換到同類型機箱中，更換后測量精度不受影響，便于系統快速修復。
[0029]上述實施例中的無功補償控制裝置中的機箱采用全金屬結構，采用全金屬的大機箱結構抗干擾能力強，使得控制裝置的運行更加可靠。
[0030]通過上述實施例，機箱采用全密封結構，使灰塵、潮濕、有害氣體的影響大大降低，再加上寬溫度工作范圍，使裝置適合于安裝在控制現場，極大提高裝置長期運行的可靠性；并且機箱采用全金屬機箱，具有較強的抗機械撞擊性能和電磁屏蔽性能，大大提高了裝置的抗干擾等級，具有很高的抗電磁干擾水平，并且母板與插板裝置的無配線連接和更高的電磁兼容性能使產品可靠性安全性得到明顯提高。
[0031]上述實施例中的無功補償控制裝置還可以包括:顯示裝置，設置在前面板上，顯示裝置通過前面板與母板建立連接，顯示裝置用于顯示無功補償控制裝置的運行狀態(tài)；輸入裝置，與母板連接，用于輸入用戶的控制指令。
[0032]上述實施例中的顯示裝置采用液晶顯示器，輸入裝置采用旋轉鼠標作為人機交互操作輸入，不僅外觀立體美觀，而且液晶顯示器的顯示也很人性化，操作方便易掌握，多種模式選擇可以適應不同應用場合的功能選擇。
[0033]本申請上述實施例中的無功補償控制裝置的控制方式可選擇無功功率控制，亦可選擇功率因數控制方式；整流模塊的電容器組可設置單組控制，也設置多組同時控制。
[0034]如圖2所示，本實用新型的無功補償控制裝置主要包括機箱10、母板20、插件裝置30、液晶顯不器40,各部分在結構上相互獨立，電氣上緊密聯合，組合在一起組成一個完成無功補償控制功能的完整產品。下面將結合附圖2對上述各部分的功能以及安裝位置進行詳細闡述。
[0035]機箱10可以包括前面板11、卡框12、箱體13、后面板14，機箱作為電氣元器件的支架，主要起到固定、保護內部各元器件以及屏蔽電磁干擾信號的作用。
[0036]如圖2所示的機箱，外形美觀、結構整潔、配合嚴密，機箱的前面板、箱體和后面板均為金屬材料并且上述各部分緊密接觸，從而可以有很好的電磁屏蔽作用，適合應用在電磁干擾比較強烈的環(huán)境中。其中，機箱的前面板、箱體和后面板可以使用鋁型材加工制成。
[0037]具體地，機箱的前面板11與機箱的箱體13之間可以經過卡框12通過螺釘固定，機箱的后面板14可以通過螺釘鑲嵌在機箱后部的凹槽內。機箱箱體各部件相互咬合，構成整體。本實用新型中的機箱可以通過安裝條安裝到抽屜柜里或者電力保護屏柜上，并且可通過拆卸后面板更換機箱內部的插件，方便現場快速維護，例如:插件裝置中的處理器板和互感器板等。
[0038]本實用新型中裝置的后面板主要用來封閉機箱和固定插件。
[0039]本實用新型的控制裝置還包括:母板20，母板在該控制裝置中主要起到連接各種信號和固定插件的作用，母板位于機箱的前部，安裝在前面板和插件之間，并且母板上裝有4個96針歐式插頭，每一個歐式插頭都可以分別與安裝在插件上的插座相連接。在歐式插頭與安裝在插件上的插座相連接后，就可以連通各個插件之間的電氣信號。
[0040]如圖2所示，插件裝置可以包括四個插件，上述四個插件可以依次為電源板31、開關控制板32、處理器板(即CPU板)33以及互感器板34。上述僅是作示例性說明，插板裝置上的各個插件的安裝順序并不局限于此。
[0041]其中，CPU板是整個控制裝置的核心，CPU板對開關采集板采集到的開關狀態(tài)信號和互感器板采集到的電量信息按照無功補償的補償策略要求進行計算和判斷后，向開關控制板發(fā)出控制命令，并向液晶顯示器40推送相應控制命令，另外也可以通過網絡或操作按鈕接受操作指令，經過分析、計算、判斷后發(fā)出相應的控制命令。
[0042]電源板用于為該無功補償控制裝置中的元器件提供工作電源，具體地，電源板可以將供電系統的電壓轉換為無功補償控制裝置中的元器件的工作電壓，使得無功補償控制裝置中的各個元器件可以正常工作。其中，供電系統可以是電網。
[0043]上述實施例中的插件都是由機箱后部插入，與母板通過歐式插頭連接并固定。
[0044]本申請上述實施例中的液晶顯示器主要功能是提供裝置的輸入、輸出界面，并顯示該控制裝置的運行狀態(tài)。其中，液晶顯示器包括液晶模塊和控制電路板。
[0045]在本實用新型上述實施例可以使用旋轉鼠標，具體地，可以在前面板上設置一個轉盤鼠標50即可輕松完成大屏幕液晶顯示器上一切操作。其中，旋轉鼠標使用旋轉和按壓相結合的方式操作。具體地，搜索與確認:利用旋轉鼠標將光標移動到待選項，按動鼠標即可進入；修改及移動修改位:在調出“請輸入密碼”的狀態(tài)后，按動旋轉鼠標進入輸入密碼狀態(tài)，此時有一閃爍位，用旋轉鼠標修改移動閃爍位:利用旋轉鼠標在閃爍位加I或減I。
[0046]本實用新型上述實施例中的無功補償控制裝置可以按每個功能單元(間隔)對應于一個小機箱設計，每個裝置均可以下放到電力系統的一次設備附近安裝，并且該無功補償控制裝置同主機之間由RS-485總線通信電纜聯絡。通過上述實施例中的RS-485總線通信電纜聯絡方式，僅由普通屏蔽雙絞線和主機聯絡，主機只作日常管理工作，避免了以往將所有測量、控制、保護、信號線都接入主控室，極大簡化了二次接線，節(jié)省了投資，提高了系統可靠性及可維護性、減少了事故隱患。
[0047]上述實施例中的無功補償控制裝置的電源交、直流220V通用(盡量采用大容量的直流或交流不間斷電源)，電源功耗5W。交流電流、電壓模擬量均采用交流直接采樣，無中間變送器環(huán)節(jié)，調試簡便。交流電壓功耗低于0.5VA，交流電流功耗低于0.5VA ;裝置本身無任何可調元件，高穩(wěn)定高精度數據采集及出廠檢驗，使現場不做任何跳線，不調零漂，不改電阻，不調精度，不打開機箱，自適應軟件處理，外部環(huán)境改變或長期運行不影響采樣精度。
[0048]通過本實用新型通過如下方法實現無功控制:
[0049](I)功率因數低于功率因數投入門限時，投入電容器組；控制目標為最接近切除門限功率因數，且不超前于功率因數切除門限；功率因數切除門限為-1.00時等同于1.00。
[0050]具體地，可以根據目標功率因數，按補償比例計算所需電容器容量，用該容量進行尋優(yōu)投切，且不過補。例如:系統只需要200kvar即可達到功率因數的投入門限且不超前切除門限，考慮到更好的補償效果，即要投入220kvar，通過尋優(yōu)，220kvar介于電容器組容量200kvar和230kvar之間，此時按尋優(yōu)結果，則需投入230kvar電容器組，但如果投入230kvar,功率因數卻會超前功率因數切除門限，此時按不超過切除門限的200kvar來投入。
[0051](2)無功功率投入門限指電網最小要達到的無功功率值才能投入電容器進行補償，通常這個值為最小的電容器組的容量值；無功功率切除門限為負時表示允許過補的容量，當為其他值時，表示系統無功超前于此值時，則切除掉多余的電容器組。
[0052](3)、投入延時和切除延時表示控制器滿足投入或切除條件維持的時間間隔，如果設置為O延時，表示立即投入或者切除。
[0053]具體地，檢測周期表示電容器在執(zhí)行一次投入或者切除動作后，電容器能恢復到穩(wěn)態(tài)的時間。投入時，表示經過從發(fā)出命令到電容器完全充完電的時間間隔后，可再次檢測系統，再次投切電容器；切除時，表示經過從發(fā)出命令到電容器完全放電的時間間隔后，可再次檢測系統，再次投切電容器。(可能有同時的投與切，因此檢測周期間隔應為兩者的最大值)
[0054](4)無功功率控制方式選擇，裝置可按功率因數或者無功功率兩種方式進行電容器的投切，因此需選擇一種控制方式。
[0055](5)功能投退壓板。為便于現場調試，避免調試狀態(tài)下電容的誤投切，可通過壓板選擇投入或退出無功控制功能。
[0056](6)按目標功率因數投切電容器。
[0057]具體地，根據目標功率因數，每個檢測周期實時計算各相所需的無功功率補償容量，結合分補、共補配置，組合所要輸出的分補和共補電容器組；如A、B、C三相分別需要補償的電容器容量為30kvar、50kvvar、60kvar,此時共補組里有1kvar、20kvar和40kvar,那么會在共補組里投入1kvar和20kvar,然后再在B相分補組里投入20kvar、C相分補組里投入30kvar。因此在投切策略里，以A、B、C三相里所需補償電容器容量最小值先在共補組里尋優(yōu)，然后按剩余容量分別在分補組里尋優(yōu)。
[0058]通過上述實施例，不僅可以實現無功控制，還可以進行下述的過壓保護、失壓保護、斷相保護以及諧波保護。
[0059]具體地，過壓保護通過下述方法實現:Uab、Ubc或者Uca中的任一相線電壓大于整定值，則閉鎖無功功率投入(延時時間到之前如果電壓恢復正常則解除無功功率投入閉鎖)，延時期間允許無功功率切除，延時時間到后仍然過電壓，則認為是故障過電壓，裝置切除掉所有電容器組；開始切除時裝置報警提示，同時閉鎖控制器控制回路輸出。
[0060]失壓保護通過如下步驟實現:Uab、Ubc或者Uca三相線電壓同時低于整定值，則閉鎖無功功率投入(延時時間到之前如果電壓恢復正常則解除無功功率投入閉鎖)，延時期間允許無功功率切除，延時時間到后仍然失壓，則認為是故障低電壓，裝置切除掉所有電容器組；開始切除時裝置報警提示，同時閉鎖控制器控制回路輸出。
[0061]斷相保護通過如下步驟實現:當la、Ib和Ic中有一相電流大于有流定值時,如果另兩相或一相電流無流時，則認為發(fā)生斷相。延時時間到后仍然斷相則裝置保護報警提示。
[0062]諧波保護通過如下步驟實現:當A、B、C三相電壓或電流的諧波畸變率超過設定定值，在延時時間內，允許無功功率的投入和切除，延時時間到以后，諧波含量仍然超值，則裝置切除掉所有電容器組；開始切除時裝置報警提示，同時閉鎖控制器控制回路輸出。保護報警后啟動閉鎖時間計時，閉鎖時間內，諧波畸變率再次超值時報警但電容器仍正常投切。
[0063]上述的無功控制、過壓保護、失壓保護、斷相保護以及諧波保護均可以通過插板裝置中的處理器板實現。
[0064]從以上的描述中，可以看出，本實用新型實現了如下技術效果:
[0065]采用本實用新型的無功補償控制裝置，互感器板采集供電系統的電量信息，開關采集板采集整流模塊的開關狀態(tài)，處理器板根據電量信息和開關狀態(tài)生成控制命令，通過開關控制板根據該控制命令控制整流模塊切換、投入、退出等動作，以對供電系統進行無功補償控制。通過本實用新型的無功補償控制裝置，在控制裝置中安裝多個插板(互感器板、開關采集板、處理器板以及開關控制板)采集電氣信號齊全，并根據電量信息和開關狀態(tài)生成準確地控制命令，以對供電系統進行無功補償控制，解決了現有技術中無功補償控制裝置進行無功控制不準確的問題，實現了采集電氣信號齊全，對系統運行狀態(tài)的判斷更準確，從而準確對供電系統進行無功補償控制。
[0066]以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領域的技術人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種無功補償控制裝置，其特征在于，包括: 插板裝置安裝在無功補償控制裝置的機箱的內部，所述插板裝置包括: 互感器板，與供電系統連接，用于采集所述供電系統的電量信息； 開關采集板，與整流模塊連接，用于采集整流模塊的開關狀態(tài)； 處理器板，分別與所述互感器板和所述開關采集板連接，用于根據所述電量信息和所述開關狀態(tài)生成控制命令； 開關控制板，與所述處理器板連接，用于根據所述控制命令控制所述整流模塊動作。
2.根據權利要求1所述的無功補償控制裝置，其特征在于， 所述機箱包括:前面板和箱體，所述前面板固定在所述箱體的一端； 所述無功補償控制裝置還包括:母板，安裝在所述前面板與所述箱體之間，所述母板上設置有一個或多個插頭，所述母板通過所述插頭與所述插板裝置連接； 所述插板裝置包括:與所述插頭對應設置的插座，一個所述插頭與一個所述插座配合連接，所述互感器板、所述開關采集板、所述處理器板以及所述開關控制板分別與一個所述插座連接。
3.根據權利要求2所述的無功補償控制裝置，其特征在于，所述無功補償控制裝置還包括: 顯示裝置，設置在所述前面板上，所述顯示裝置通過所述前面板與所述母板建立連接，所述顯示裝置用于顯示所述無功補償控制裝置的運行狀態(tài)； 輸入裝置，與所述母板連接，用于輸入用戶的控制指令。
4.根據權利要求3所述的無功補償控制裝置，其特征在于，所述輸入裝置包括鼠標；所述顯示裝置包括顯示器和控制面板。
5.根據權利要求4所述的無功補償控制裝置，其特征在于，所述顯示器是液晶顯示器。
6.根據權利要求2所述的無功補償控制裝置，其特征在于，所述機箱還包括: 卡框，所述前面板穿過所述卡框固定在所述箱體上。
7.根據權利要求1所述的無功補償控制裝置，其特征在于，所述機箱還包括: 后面板，通過連接件鑲嵌在所述機箱的另一端。
8.根據權利要求7所述的無功補償控制裝置，其特征在于，所述機箱通過安裝條安裝到抽屜柜里或者屏柜上。
9.根據權利要求8所述的無功補償控制裝置，其特征在于，所述機箱通過機箱后側的導軌條壓緊在所述抽屜柜或所述屏柜上。
10.根據權利要求1至9中任意一項所述的無功補償控制裝置，其特征在于，所述機箱由金屬材料制成。
【文檔編號】H02J3/18GK204089201SQ201420235706
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2014年5月8日 優(yōu)先權日:2014年5月8日
【發(fā)明者】王敬仁, 趙長兵, 李慧勇, 張鑒, 蔣玉紅, 侯紅民, 高龍集, 劉國營, 歐陽強, 馬亞軍, 李宏朔 申請人:北京德威特繼保自動化科技股份有限公司