本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體地，涉及一種在電力系統(tǒng)中為低壓無功補(bǔ)償設(shè)備所用到的且實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出的智能電容器裝置。

背景技術(shù)：

在電力系統(tǒng)中為低壓無功補(bǔ)償設(shè)備所用到的電容器，通常是采用高分子化合物作為絕緣介質(zhì)，由于高分子化合物存在一個(gè)普遍缺點(diǎn)就是容易老化（電容器介質(zhì)老化的原因有很多，包括生產(chǎn)工藝和環(huán)境等），當(dāng)介質(zhì)老化以后，電容器將處于危險(xiǎn)運(yùn)行狀態(tài)，隨時(shí)都有可能損壞，如此將會對整個(gè)低壓無功補(bǔ)償設(shè)備的工作帶來不利影響，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)龤У蛪簾o功補(bǔ)償設(shè)備內(nèi)的其它器件。

針對電容器易老化的問題，目前有的電容器廠商通過在電容器內(nèi)部埋設(shè)溫度電阻來解決這個(gè)問題，但是在實(shí)際應(yīng)用中，電容器的溫度上升不能做為電容器已經(jīng)損壞的絕對依據(jù)，只能讓電容器在溫度降下來后繼續(xù)使用。如此這種措施將會使電容器在快損壞時(shí)仍繼續(xù)工作，不但會影響整個(gè)低壓無功補(bǔ)償設(shè)備所發(fā)揮的提升功率因數(shù)的作用，還會使電容器在更危險(xiǎn)的狀況下工作，增大損壞時(shí)所帶來的不利影響。因此如何實(shí)現(xiàn)在電容器臨近損壞時(shí)，讓電容器脫離主電路是目前迫切需要解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對前述現(xiàn)有電容器存在的問題，本實(shí)用新型提供了一種實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出的智能電容器裝置，可以根據(jù)計(jì)算得到的損耗正切值來判斷電容器是否處于臨近損換狀態(tài)，并根據(jù)判斷結(jié)果控制電容器串聯(lián)線路的斷開或閉合，從而可以實(shí)現(xiàn)在電容器臨近損壞時(shí)，讓電容器脫離主電路，有效降低電容器的工作風(fēng)險(xiǎn)。此外，所述智能電容器裝置還具有實(shí)用性強(qiáng)、運(yùn)動可靠、結(jié)構(gòu)簡單和成本低等優(yōu)點(diǎn)，便于實(shí)際推廣和使用。

本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案,提供了一種實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出的智能電容器裝置，包括電容器、投切開關(guān)、電抗器、電流互感器、電壓互感器、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器和存儲器；所述電容器、所述投切開關(guān)和所述電抗器串聯(lián)，所述電流互感器的一次側(cè)和所述電壓互感器的一次側(cè)分別連接在所述電抗器的且靠近所述電容器的一端，所述電流互感器的二次側(cè)和所述電壓互感器的二次側(cè)分別連接所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述A/D轉(zhuǎn)換器輸出端連接所述微處理器，所述微處理器連接所述存儲器，同時(shí)所述微處理器的控制輸出端連接所述投切開關(guān)的受控端。

優(yōu)化的，所述實(shí)現(xiàn)預(yù)損換退出的智能電容器裝置還包括分別連接所述微處理器的溫度傳感器、工作指示模塊和無線收發(fā)器中的任意一種或它們的任意組合。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述工作指示模塊包括聲光報(bào)警器和/或LED指示燈。所述無線收發(fā)器為WiFi無線收發(fā)器、藍(lán)牙無線收發(fā)器和ZigBee無線收發(fā)器中的任意一種或它們的任意組合。

優(yōu)化的，所述實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出的智能電容器裝置還包括與所述電容器串聯(lián)的斷路器。

優(yōu)化的，所述投切開關(guān)為交流接觸器、可控硅開關(guān)、復(fù)合開關(guān)和選相開關(guān)中的任意一種。進(jìn)一步優(yōu)化的，所述復(fù)合開關(guān)為由雙向可控硅與接觸器構(gòu)成的并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)，其中，所述雙向可控硅的控制極即為所述投切開關(guān)的受控端。

優(yōu)化的，所述電容器為低壓電力電容器。

綜上，采用本實(shí)用新型所提供的一種實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出的智能電容器裝置，具有如下有益效果：（1）可以根據(jù)計(jì)算得到的損耗正切值來判斷電容器是否處于臨近損換狀態(tài)，并根據(jù)判斷結(jié)果控制電容器串聯(lián)線路的斷開或閉合，從而可以實(shí)現(xiàn)在電容器臨近損壞時(shí)，讓電容器脫離主電路，有效降低電容器的工作風(fēng)險(xiǎn)；（2）可以在環(huán)境溫度過高時(shí)，臨時(shí)讓電容器脫離主電路，并在環(huán)境溫度正常后使電容器重新接入主電路，如此可規(guī)避環(huán)境溫度過高對電容器介質(zhì)老化的不利影響，延長電容器的使用壽命，同時(shí)兼顧了環(huán)境溫度變化對電容有功值的影響，可提供對電容器的損壞狀態(tài)的判斷準(zhǔn)確性；（3）可以實(shí)時(shí)指示當(dāng)前的工作狀態(tài)，并可在判定電容器處于臨近損壞狀態(tài)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，如此可及時(shí)向維護(hù)人員反映情況，增強(qiáng)實(shí)用性；（4）通過采用由雙向可控硅與接觸器構(gòu)成的并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)作為投切開關(guān)，可以及時(shí)地對電容器串聯(lián)線路進(jìn)行斷開或閉合，保障所述智能電容器裝置的可靠運(yùn)行；（5）所述智能電容器裝置還具有結(jié)構(gòu)簡單成本低等優(yōu)點(diǎn)，便于實(shí)際推廣和使用。

附圖說明

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實(shí)用新型提供的實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出的智能電容器裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實(shí)用新型提供的實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出的智能電容器裝置的工作方法流程圖。

具體實(shí)施方式

以下將參照附圖，通過實(shí)施例方式詳細(xì)地描述本實(shí)用新型提供的實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出的智能電容器裝置。在此需要說明的是，對于這些實(shí)施例方式的說明用于幫助理解本實(shí)用新型，但并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限定。

本文中描述的各種技術(shù)可以用于但不限于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，還可以用于其它類似領(lǐng)域。

本文中術(shù)語“和/或”，僅僅是一種描述關(guān)聯(lián)對象的關(guān)聯(lián)關(guān)系，表示可以存在三種關(guān)系，例如，A和/或B，可以表示：單獨(dú)存在A，單獨(dú)存在B，同時(shí)存在A和B三種情況，本文中術(shù)語“/和”是描述另一種關(guān)聯(lián)對象關(guān)系，表示可以存在兩種關(guān)系，例如，A/和B，可以表示：單獨(dú)存在A，單獨(dú)存在A和B兩種情況，另外，本文中字符“/”，一般表示前后關(guān)聯(lián)對象是一種“或”關(guān)系。

實(shí)施例一

圖1示出了本實(shí)用新型提供的實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出的智能電容器裝置的電路結(jié)構(gòu)示意圖，圖2示出了本實(shí)用新型提供的實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出的智能電容器裝置的工作方法流程圖。本實(shí)施例提供的所述實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出的智能電容器裝置，包括電容器C1、投切開關(guān)QK1、電抗器L1、電流互感器TA1、電壓互感器TV1、A/D轉(zhuǎn)換器、微處理器和存儲器；所述電容器C1、所述投切開關(guān)QK1和所述電抗器L1串聯(lián)，所述電流互感器TA1的一次側(cè)和所述電壓互感器TV1的一次側(cè)分別連接在所述電抗器L1的且靠近所述電容器C1的一端，所述電流互感器TA1的二次側(cè)和所述電壓互感器TV1的二次側(cè)分別連接所述A/D轉(zhuǎn)換器的輸入端，所述A/D轉(zhuǎn)換器輸出端連接所述微處理器，所述微處理器連接所述存儲器，同時(shí)所述微處理器的控制輸出端連接所述投切開關(guān)QK1的受控端。

如圖1至2所示，在所述智能電容器裝置的電路結(jié)構(gòu)中，所述電容器C1、所述投切開關(guān)QK1和所述電抗器L1依次串聯(lián)，構(gòu)成一串聯(lián)線路，其中，所述電容器C1用于實(shí)現(xiàn)電容器的基本功能；所述投切開關(guān)QK1用于在所述微處理器的控制下斷開或閉合所述串聯(lián)線路；所述電抗器L1用于消除直流電流；所述電流互感器TA1用于利用電磁感應(yīng)原理采集所述串聯(lián)線路中的即時(shí)電流信號（即為交流電流模擬信號）；所述電壓互感器TV1用于利用電磁感應(yīng)原理采集所述串聯(lián)線路中的即時(shí)電壓信號（即為交流電壓模擬信號）；所述A/D轉(zhuǎn)換器用于對所述即時(shí)電流信號和所述即時(shí)電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)的數(shù)字化即時(shí)電流信息和數(shù)字化即時(shí)電壓信息；所述微處理器用于根據(jù)所述數(shù)字化即時(shí)電流信息和數(shù)字化即時(shí)電壓信息計(jì)算即時(shí)有功功率P和即時(shí)無功功率Q（可根據(jù)兩者信號的相位差和幅值分別計(jì)算獲?。?，然后計(jì)算即時(shí)損耗正切值tand=P/Q，再然后根據(jù)計(jì)算得到的損耗正切值來判斷電容器是否處于臨近損換狀態(tài)，最后根據(jù)判斷結(jié)果向所述投切開關(guān)QK1發(fā)送投切斷開信號或投切閉合信號，進(jìn)而控制電容器串聯(lián)線路的斷開或閉合，其可以但不限于采用型號為STM32F103RCT6的ARM芯片；所述存儲器用于存儲諸如軟件程序、設(shè)定參數(shù)（例如后述的第一損耗容忍值和第一環(huán)境溫度值）和歷史采集信息等數(shù)字信息，其可以但不限于采用型號為W25Q64的FLASH存儲器（即閃存）。此外還應(yīng)當(dāng)包括直流電源，用于為所述微處理器、所述A/D轉(zhuǎn)換器和所述存儲器等提供電能支持。

如圖2所示，所述實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出的智能電容器裝置的工作方法可以但不限于包括如下步驟：S101.通過電流互感器采集即時(shí)電流信號，同時(shí)通過電壓互感器采集即時(shí)電壓信號；S102.通過A/D轉(zhuǎn)換器分別對所述即時(shí)電流信號和所述即時(shí)電壓信號進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到對應(yīng)的數(shù)字化即時(shí)電流信息和數(shù)字化即時(shí)電壓信息；S103.微處理器根據(jù)所述數(shù)字化即時(shí)電流信息和數(shù)字化即時(shí)電壓信息計(jì)算即時(shí)有功功率P和即時(shí)無功功率Q，然后計(jì)算即時(shí)損耗正切值tand=P/Q；S104.微處理器判斷所述即時(shí)損耗正切值tand是否小于第一損耗容忍值，若判定所述即時(shí)損耗正切值tand不小于所述第一損耗容忍值時(shí)，則在輸出控制端向投切開關(guān)發(fā)送投切斷開信號；S105.投切開關(guān)根據(jù)所述投切斷開信號斷開串聯(lián)線路。在步驟S104中，所述第一損耗容忍值可以但不限于為預(yù)設(shè)或默認(rèn)的最大損耗容忍值，例如預(yù)設(shè)為1%，所述即時(shí)損耗正切值tand超過1%時(shí)，即認(rèn)定所述電容器C1已經(jīng)處于臨近損壞狀態(tài)，此時(shí)控制電容器串聯(lián)線路的斷開，讓電容器脫離主電路，實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出，從而能夠有效降低電容器的工作風(fēng)險(xiǎn)。此外，所述智能電容器裝置還具有實(shí)用性強(qiáng)、運(yùn)動可靠、結(jié)構(gòu)簡單和成本低等優(yōu)點(diǎn)，便于實(shí)際推廣和使用。

優(yōu)化的，所述實(shí)現(xiàn)預(yù)損換退出的智能電容器裝置還包括分別連接所述微處理器的溫度傳感器、工作指示模塊和無線收發(fā)器中的任意一種或它們的任意組合。如圖1所示，通過所述溫度傳感器可以使所述微處理器獲取所述電容器C1所處環(huán)境的即時(shí)環(huán)境溫度值，以便在工作過程中引入對環(huán)境溫度的考慮。由此如圖2所示，在步驟S105之后還可以但不限于包括如下步驟：S106.通過所述溫度傳感器獲取即時(shí)環(huán)境溫度值，然后由微處理器判斷所述即時(shí)環(huán)境溫度值是否低于第一環(huán)境溫度值，若判定所述即時(shí)環(huán)境溫度值低于所述第一環(huán)境溫度值且所述即時(shí)損耗正切值tand小于所述第一損耗容忍值時(shí)，則在輸出控制端向投切開關(guān)發(fā)送投切閉合信號；S107.投切開關(guān)根據(jù)所述投切閉合信號閉合串聯(lián)線路。在步驟S106中，所述第一環(huán)境溫度值可以但不限于為預(yù)設(shè)或默認(rèn)的常溫值，例如30攝氏度。因此通過前述工作方式，可以在環(huán)境溫度過高時(shí)，臨時(shí)讓電容器脫離主電路（此時(shí)可不作損壞報(bào)警），并在環(huán)境溫度正常后使電容器重新接入主電路，如此可規(guī)避環(huán)境溫度過高對電容器介質(zhì)老化的不利影響，延長電容器的使用壽命，同時(shí)兼顧了環(huán)境溫度變化對電容有功值的影響，可提供對電容器的損壞狀態(tài)的判斷準(zhǔn)確性。此外，所述工作指示模塊用于實(shí)時(shí)指示當(dāng)前所述智能電容器裝置的工作狀態(tài)，以便進(jìn)行預(yù)警，其可以但不限于包括聲光報(bào)警器和/或LED指示燈；所述無線收發(fā)器用于遠(yuǎn)程無線傳送當(dāng)前所述智能電容器裝置的工作狀態(tài)信息，以便遠(yuǎn)端維護(hù)人員掌握所述智能電容器裝置的工作狀態(tài)，其可以但不限于為WiFi無線收發(fā)器、藍(lán)牙無線收發(fā)器和ZigBee無線收發(fā)器中的任意一種或它們的任意組合。因此還可以實(shí)時(shí)指示當(dāng)前的工作狀態(tài)，并可在判定電容器處于臨近損壞狀態(tài)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，如此可及時(shí)向維護(hù)人員反映情況，增強(qiáng)實(shí)用性。

優(yōu)化的，所述實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出的智能電容器裝置還包括與所述電容器C1串聯(lián)的斷路器QF1。如圖1所示，所述斷路器QF1連接在所述電抗器L1的且遠(yuǎn)離所述電容器C1的一端，通過所述斷路器QF1，還可以通過手動方式斷開或閉合所述串聯(lián)線路，方便維護(hù)人員進(jìn)行維護(hù)。

優(yōu)化的，所述投切開關(guān)QK1可以但不限于為交流接觸器、可控硅開關(guān)、復(fù)合開關(guān)和選相開關(guān)中的任意一種。作為進(jìn)一步優(yōu)化的，如圖1所示，在本實(shí)施例中，所述復(fù)合開關(guān)為由雙向可控硅T1與接觸器KM1構(gòu)成的并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)，其中，所述雙向可控硅T1的控制極即為所述投切開關(guān)QK1的受控端。由此可以結(jié)合可控硅和接觸器兩者的優(yōu)點(diǎn)及時(shí)地對電容器串聯(lián)線路進(jìn)行斷開或閉合，保障所述智能電容器裝置的可靠運(yùn)行。

優(yōu)化的，所述電容器C1為低壓電力電容器?？梢允顾鲋悄茈娙萜餮b置適用于電壓400V以下的電力系統(tǒng)設(shè)備中。

綜上，本實(shí)施例所提供的實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出的智能電容器裝置，具有如下有益效果：（1）可以根據(jù)計(jì)算得到的損耗正切值來判斷電容器是否處于臨近損換狀態(tài)，并根據(jù)判斷結(jié)果控制電容器串聯(lián)線路的斷開或閉合，從而可以實(shí)現(xiàn)在電容器臨近損壞時(shí)，讓電容器脫離主電路，有效降低電容器的工作風(fēng)險(xiǎn)；（2）可以在環(huán)境溫度過高時(shí)，臨時(shí)讓電容器脫離主電路，并在環(huán)境溫度正常后使電容器重新接入主電路，如此可規(guī)避環(huán)境溫度過高對電容器介質(zhì)老化的不利影響，延長電容器的使用壽命，同時(shí)兼顧了環(huán)境溫度變化對電容有功值的影響，可提供對電容器的損壞狀態(tài)的判斷準(zhǔn)確性；（3）可以實(shí)時(shí)指示當(dāng)前的工作狀態(tài)，并可在判定電容器處于臨近損壞狀態(tài)時(shí)發(fā)出報(bào)警信號，如此可及時(shí)向維護(hù)人員反映情況，增強(qiáng)實(shí)用性；（4）通過采用由雙向可控硅與接觸器構(gòu)成的并聯(lián)電路結(jié)構(gòu)作為投切開關(guān)，可以及時(shí)地對電容器串聯(lián)線路進(jìn)行斷開或閉合，保障所述智能電容器裝置的可靠運(yùn)行；（5）所述智能電容器裝置還具有結(jié)構(gòu)簡單成本低等優(yōu)點(diǎn)，便于實(shí)際推廣和使用。

如上所述，可較好地實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，根據(jù)本實(shí)用新型的教導(dǎo)，設(shè)計(jì)出不同形式的實(shí)現(xiàn)預(yù)損壞退出的智能電容器裝置并不需要?jiǎng)?chuàng)造性的勞動。在不脫離本實(shí)用新型的原理和精神的情況下對這些實(shí)施例進(jìn)行變化、修改、替換、整合和變型仍落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。