本發(fā)明涉及一種低壓電力電網(wǎng)無(wú)功功率補(bǔ)償裝置使用電力電容器進(jìn)行投切的開(kāi)關(guān)裝置，特別是一種用于磁保持繼電器切換電力電容器進(jìn)行開(kāi)關(guān)控制的三相智能復(fù)合開(kāi)關(guān)。

背景技術(shù)：

無(wú)功補(bǔ)償裝置在保證電力系統(tǒng)電能質(zhì)量，降低電網(wǎng)損耗，提高電網(wǎng)的輸送能力和設(shè)備利用率方面具有重要作用和意義。在無(wú)功補(bǔ)償裝置中，非常重要的是電容器投切過(guò)程，傳統(tǒng)的投切開(kāi)關(guān)存在涌流大(對(duì)電網(wǎng)及電容器有較大沖擊及損害)、功耗大(接觸器保持損耗、半導(dǎo)體器件導(dǎo)通損耗)等缺點(diǎn)，逐步被晶閘管加磁保持繼電器的智能復(fù)合開(kāi)關(guān)所代替，智能復(fù)合開(kāi)關(guān)擁有較好的性能優(yōu)勢(shì)而被市場(chǎng)認(rèn)可。

傳統(tǒng)的用接觸器或可控硅作為投切裝置，這兩種投切裝置在實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)使用過(guò)程中始終存在這樣或那樣的問(wèn)題。

交流接觸器作為投切裝置其優(yōu)點(diǎn)是接觸電阻小，投切時(shí)間較慢，在投切過(guò)程中容易產(chǎn)生涌流，在大電流高電壓情況下易產(chǎn)生火花及電弧，長(zhǎng)期使用其觸點(diǎn)非常容易燒結(jié)粘連，嚴(yán)重影響投切裝置及補(bǔ)償電力電容器壽命。且交流接觸器在動(dòng)作過(guò)程中震動(dòng)較大導(dǎo)致安裝架以及節(jié)點(diǎn)的加速老化，同時(shí)產(chǎn)生較大的噪音。并且交流接觸器為保持吸合狀態(tài)自身也需要消耗能量，不符合節(jié)能要求。

可控硅作為投切裝置其優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快，可以克服涌流問(wèn)題。但是，可控硅本身存在功耗，在大功率應(yīng)用時(shí)，會(huì)有明顯的發(fā)熱，由于可控硅對(duì)過(guò)流、過(guò)壓及對(duì)dv/dt的敏感性也比較容易損壞。在實(shí)際應(yīng)用中，投切裝置故障多半是由可控硅損壞所引起的。

由以上分析得知，我們需要有一種能夠兼顧以上兩種投切裝置優(yōu)點(diǎn)，克服存在問(wèn)題的投切裝置，這就是采用磁保持繼電器+可控硅模塊的智能復(fù)合開(kāi)關(guān)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是基于微處理器控制可控硅與磁保持繼電器進(jìn)行投切動(dòng)作，將可控硅與磁保持繼電器觸點(diǎn)并聯(lián)使用，由可控硅實(shí)現(xiàn)電壓過(guò)零投入與電流過(guò)零切除，由磁保持繼電器接點(diǎn)來(lái)通過(guò)連續(xù)電流，這樣就避免了可控硅的導(dǎo)通損耗問(wèn)題，避免了電容器在投入時(shí)的涌流。也消除了噪音和支持導(dǎo)通需要的能量。

本發(fā)明發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)施。

三相智能復(fù)合開(kāi)關(guān)由交流采樣單元1、電壓變換單元2、整流濾波單元3、過(guò)零采樣單元4、光電隔離單元5、微處理器單元6、led顯示報(bào)警單元7、通訊單元8、輸出狀態(tài)檢測(cè)單元9、可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)單元10、磁保持繼電器單元11、放電回路單元12、補(bǔ)償電容器單元13及溫度傳感器14組成。

進(jìn)一步，三相交流電源輸入到交流采樣單元1，通過(guò)交流采樣單元1將交流采樣信號(hào)輸出到光電隔離單元5，經(jīng)過(guò)隔離的交流采樣信號(hào)送入微處理器電源6。

進(jìn)一步，三相交流電源輸入到電壓變換單元2，過(guò)零采樣單元3對(duì)電壓變換單元2的交流電壓進(jìn)行交流采樣，采樣后的交流過(guò)零信號(hào)輸入到微處理器單元6。

進(jìn)一步，三相交流電源輸入到電壓變換單元2，整流濾波單元3的輸入端與電壓變換單元2的輸出連接，整流濾波單元3的輸出用于為相關(guān)單元電路提供直流工作電壓。

進(jìn)一步，微處理器單元6輸出報(bào)警信號(hào)給led顯示報(bào)警單元7，使其發(fā)出報(bào)警顯示。

進(jìn)一步，微處理器單元6與通訊單元8連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信功能。

進(jìn)一步，微處理器單元6與可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)單元10及磁保持繼電器單元11相連接，用于控制可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)單元10及磁保持繼電器單元11的動(dòng)作。

進(jìn)一步，輸出狀態(tài)檢測(cè)單元9與磁保持繼電器單元11相連接，用于檢測(cè)磁保持繼電器單元11的工作狀態(tài)。進(jìn)一步，可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)單元10及磁保持繼電器單元11與補(bǔ)償電容器單元13進(jìn)行并聯(lián)連接，三相交流電源并聯(lián)輸入到可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)單元10及磁保持繼電器單元11輸入端。

進(jìn)一步，放電回路單元12與補(bǔ)償電容器單元13連接。

進(jìn)一步，溫度傳感器14與補(bǔ)償電容器單元13連接，將檢測(cè)的溫度信號(hào)送入微處理器單元6。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明有以下有益效果:

1.在電容器的投切過(guò)程中，對(duì)觸點(diǎn)型開(kāi)關(guān)，往往會(huì)在其觸點(diǎn)間產(chǎn)生較強(qiáng)的電弧損傷觸點(diǎn)，致使觸頭接觸不良，甚至?xí)l(fā)生觸點(diǎn)熔融的現(xiàn)象；對(duì)可控硅無(wú)觸點(diǎn)型開(kāi)關(guān)，因其功耗大，發(fā)熱問(wèn)題尤為突出。針對(duì)上述情況，三相智能復(fù)合開(kāi)關(guān)在設(shè)計(jì)時(shí)，增加了延時(shí)電路。在開(kāi)通時(shí)，可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)先導(dǎo)通，延時(shí)一定周期后，磁保持繼電器閉合，可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)關(guān)斷，負(fù)載工作電流由磁保持繼電器提供；在關(guān)斷時(shí)，可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)先導(dǎo)通，磁保持繼電器關(guān)斷，可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)延遲一定周期后關(guān)斷。這樣，從根本上解決了磁保持繼電器在接通和關(guān)斷時(shí)出現(xiàn)的涌流及觸頭間拉弧現(xiàn)象，也消除了可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)發(fā)熱問(wèn)題，使可控硅組成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的使用壽命接近其機(jī)械壽命，既大大延長(zhǎng)了可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的使用壽命，又提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。

2.傳統(tǒng)的接觸器投入電容時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的諧波，污染了電網(wǎng)，同時(shí)也減少了電容器的使用壽命，而本三相智能復(fù)合開(kāi)關(guān)采用先進(jìn)的微型處理器進(jìn)行控制，獨(dú)特的pcb設(shè)計(jì)工藝，抗干擾能力強(qiáng)，能精確的檢測(cè)交流電過(guò)零點(diǎn)，使電容在過(guò)零點(diǎn)投入，無(wú)諧波無(wú)沖擊，同時(shí)采用工業(yè)磁保持繼電器為執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其觸點(diǎn)能力強(qiáng)，過(guò)電流大，不易燒觸點(diǎn)，正是彌補(bǔ)了國(guó)內(nèi)以磁保持繼電器為投切機(jī)構(gòu)的普通復(fù)合開(kāi)關(guān)觸點(diǎn)不足之處，當(dāng)三相智能復(fù)合開(kāi)關(guān)出現(xiàn)機(jī)械故障或電網(wǎng)電壓出現(xiàn)過(guò)壓，欠壓，缺相，嚴(yán)重畸變時(shí)，三相智能復(fù)合開(kāi)關(guān)拒絕投入，并通過(guò)rs232/485把相關(guān)信息傳遞給主控室的上位機(jī)程序，使監(jiān)控人員能及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

3.磁保持繼電器觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)狀態(tài)檢測(cè)是本發(fā)明的一個(gè)特點(diǎn)，磁保持繼電器作為為執(zhí)行機(jī)構(gòu)是靠觸點(diǎn)的閉合來(lái)接通與斷開(kāi)與負(fù)載的連接，為保證設(shè)備的正常工作與負(fù)載安全，磁保持繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)的檢測(cè)就顯得相當(dāng)重要。觸點(diǎn)是否發(fā)生粘連、接觸不良及負(fù)載（補(bǔ)償電容器）是否有問(wèn)題，在經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)以后其信號(hào)發(fā)送給微處理器，微處理器根據(jù)檢測(cè)的信號(hào)予以判斷發(fā)出相應(yīng)控制指令，控制報(bào)警電路予以現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警，同時(shí)將此信號(hào)通過(guò)rs232/485通訊電路上傳到遠(yuǎn)程控制室，最大限度的保證了設(shè)備的正常工作和設(shè)備的安全。

附圖說(shuō)明

圖1是三相智能復(fù)合開(kāi)關(guān)系統(tǒng)框圖；

圖2是三相智能復(fù)合開(kāi)關(guān)可控硅單元和磁保持繼電器單元控制框圖；

圖3是低噪聲節(jié)能三相智能復(fù)合開(kāi)關(guān)程序結(jié)構(gòu)框圖。

具體實(shí)施方式

圖1為三相智能復(fù)合開(kāi)關(guān)系統(tǒng)框圖，三相交流電源輸入到交流采樣單元1，交流采樣單元按一定規(guī)律對(duì)被測(cè)信號(hào)的瞬時(shí)值進(jìn)行采樣，通過(guò)交流采樣單元1將采樣信號(hào)輸出到光電隔離單元5，光電隔離單元5其目的在于從電路上把干擾源和易受干擾的部分隔離開(kāi)來(lái)，使測(cè)控裝置與現(xiàn)場(chǎng)僅保持信號(hào)聯(lián)系，而不直接發(fā)生電的聯(lián)系。隔離的實(shí)質(zhì)是把引進(jìn)的干擾通道切斷，從而達(dá)到隔離現(xiàn)場(chǎng)干擾的目的；光電隔離單元5的光電隔離器件采用光電耦合器，光電耦合器具有：信號(hào)傳遞采取電-光-電的形式，發(fā)光部分和受光部分不接觸，能夠避免輸出端對(duì)輸入端可能產(chǎn)生的反饋和干擾；抑制噪聲干擾能力強(qiáng)；具有耐用、可靠性高和速度快等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)過(guò)隔離的信號(hào)送入微處理器6，微處理器6根據(jù)交流采樣單元1和光電隔離單元5送來(lái)的交流信號(hào)進(jìn)行分析判斷，當(dāng)發(fā)現(xiàn)輸入交流電壓高于或低于設(shè)計(jì)值及交流輸入信號(hào)缺相后，微處理器6將通過(guò)led顯示報(bào)警單元7予以報(bào)警，并控制可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)單元10及磁保持繼電器單元11的輸出工作狀態(tài)處于關(guān)閉，保證整個(gè)系統(tǒng)的安全，同時(shí)通過(guò)通訊單元8將數(shù)據(jù)上傳主控室上位機(jī)。三相交流電源輸入到電壓變換單元2，電壓變換單元2三相交流電源輸入電壓進(jìn)行電壓變換成為低電壓值的交流電壓，一路送入過(guò)零采樣單元3，過(guò)零采樣單元3對(duì)電壓變換單元2的交流電壓進(jìn)行采樣，采樣后的過(guò)零信號(hào)輸入到微處理器單元6；過(guò)零就是交流電的電壓或者電流到“零”的時(shí)刻，這個(gè)時(shí)候的瞬間電壓或者電流都為零；過(guò)零檢測(cè)的作用是為了控制可控硅的觸發(fā)角，在過(guò)零時(shí)刻觸發(fā)可控硅其干擾最小，安全性最好。電壓變換單元2的另一路送入整流濾波單元3，整流濾波單元3的輸出用于給微處理器單元6及其各控制單元、顯示單元、通訊單元及驅(qū)動(dòng)執(zhí)行單元提供直流工作電壓。微處理器單元6輸出報(bào)警信號(hào)給led顯示報(bào)警單元7，led顯示報(bào)警單元7中的led指示燈分別由一只藍(lán)色發(fā)光二極管，二只綠色發(fā)光二極管和四只紅色發(fā)光二極管組成，藍(lán)色發(fā)光二極管為電源正常指示燈并以每0.5s的時(shí)間閃爍，表示復(fù)合開(kāi)關(guān)運(yùn)行正常，二只綠色發(fā)光二極管在開(kāi)關(guān)合閘狀態(tài)亮或開(kāi)關(guān)斷開(kāi)后電容放電完畢前亮，紅色發(fā)光二極管為電源異常指示燈，當(dāng)復(fù)合開(kāi)關(guān)出現(xiàn)輸入電壓缺相，過(guò)欠壓，接觸器接觸不良，輸出未接負(fù)載等故障，則相關(guān)紅色發(fā)光二極管長(zhǎng)亮。微處理器單元6與通訊單元8連接，通訊單元8采用rs232串口，該單元由一塊max232芯片及通信接口組成，通訊單元8與微處理器單元6中的微處理器rxd/txd引腳連接，微處理器通過(guò)引腳txd把三相智能復(fù)合開(kāi)關(guān)各項(xiàng)狀態(tài)信息，發(fā)送給max232芯片,經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)化后由通信接口把數(shù)據(jù)傳送給主控室上位機(jī)，監(jiān)控人員能通過(guò)上位機(jī)軟件監(jiān)控三相智能復(fù)合開(kāi)關(guān)的運(yùn)行狀態(tài)以便于及時(shí)有效的維護(hù)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信功能。微處理器單元6與可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)單元10及磁保持繼電器單元11相連接，微處理器單元6輸出控制指令，用于控制可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)單元10及磁保持繼電器單元11的動(dòng)作。輸出狀態(tài)檢測(cè)單元9與磁保持繼電器單元11相連接，用于檢測(cè)磁保持繼電器單元11的工作狀態(tài),磁保持繼電器作為為執(zhí)行機(jī)構(gòu)是靠觸點(diǎn)的閉合來(lái)接通與斷開(kāi)與負(fù)載的連接，為保證設(shè)備的正常工作與負(fù)載安全，磁保持繼電器觸點(diǎn)狀態(tài)的檢測(cè)就顯得相當(dāng)重要。觸點(diǎn)是否發(fā)生粘連、接觸不良及負(fù)載（補(bǔ)償電容器）是否有問(wèn)題，在經(jīng)過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)以后其信號(hào)發(fā)送給微處理器單元6，微處理器單元6根據(jù)檢測(cè)的信號(hào)予以判斷發(fā)出相應(yīng)控制指令，控制報(bào)警電路予以現(xiàn)場(chǎng)聲光報(bào)警，同時(shí)將此信號(hào)通過(guò)rs232/485通訊電路上傳到遠(yuǎn)程控制室，最大限度的保證了設(shè)備的正常工作和設(shè)備的安全?？煽毓锜o(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)單元10及磁保持繼電器單元11與補(bǔ)償電容器單元13進(jìn)行并聯(lián)連接，三相交流電源并聯(lián)輸入到可控硅無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)單元10及磁保持繼電器單元11輸入端，在工作時(shí)，微處理器單元6通過(guò)采集過(guò)零采樣單元4的交流過(guò)零信號(hào)進(jìn)行分析判斷，發(fā)出動(dòng)作指令讓可控硅先導(dǎo)通，延時(shí)一定周期后，磁保持繼電器觸點(diǎn)閉合，可控硅關(guān)斷，補(bǔ)償電容器單元13投入運(yùn)行，此時(shí)補(bǔ)償電容器單元13工作電流由接觸器提供；在交流過(guò)零點(diǎn)時(shí)可控硅導(dǎo)通，磁保持繼電器觸點(diǎn)關(guān)斷，可控硅延遲一定周期后關(guān)斷，切除補(bǔ)償電容器單元13，補(bǔ)償電容器單元13上面的殘余電壓通過(guò)放電回路單元12中的rc吸收電路進(jìn)行放電處理，消除補(bǔ)償電容器單元13在下一次投切時(shí)產(chǎn)生的尖峰電壓，避免可供硅擊穿，通過(guò)以上工作過(guò)程，基本上解決了磁保持繼電器在接通和關(guān)斷時(shí)出現(xiàn)的涌流及觸頭間拉弧現(xiàn)象，也消除了由可控硅構(gòu)成的無(wú)觸點(diǎn)開(kāi)關(guān)的發(fā)熱問(wèn)題，使可控硅開(kāi)關(guān)的使用壽命接近其機(jī)械壽命，大大提高了系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。溫度傳感器14與補(bǔ)償電容器單元13連接，將檢測(cè)的補(bǔ)償電容器單元13上面溫度信號(hào)送入微處理器單元6，如果溫度值高于設(shè)計(jì)值后，微處理器單元6將發(fā)出報(bào)警信號(hào)予以警示，同時(shí)通過(guò)通訊單元8上傳主控室上位機(jī)。

圖2是三相智能復(fù)合開(kāi)關(guān)可控硅單元和磁保持繼電器單元控制框圖。

圖3是三相智能復(fù)合開(kāi)關(guān)軟件流程圖，采用c語(yǔ)言編寫(xiě)，在此就不予以詳細(xì)闡述。

本說(shuō)明書(shū)未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)，雖然本發(fā)明己通過(guò)有關(guān)的實(shí)施案例進(jìn)行了圖示和描述，但是，本專業(yè)技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，在權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，可作形式和細(xì)節(jié)上的各種各樣變化，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求書(shū)為準(zhǔn)。