專利名稱：高效相控式無功功率自動補償裝置的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種用于三相四線制380/220伏配電系統(tǒng)的節(jié)能、節(jié)電裝置，特別是一種智能化、高效相控式無功功率自動補償裝置，可作為配電系統(tǒng)計算機聯(lián)網(wǎng)管理的終端機。
隨著經(jīng)濟的發(fā)展，各行各業(yè)用電設備的增加，為使電力系統(tǒng)的功率因數(shù)保持在最佳狀態(tài)，達到節(jié)能、節(jié)電的目的，需要設置無功功率自動補償裝置。本發(fā)明者曾針對上述需求設計出一種專利產(chǎn)品“相控式無功功率自動補償裝置”，較好地滿足了用戶的需求。它可對連接到電網(wǎng)上的三相不平衡低功率因數(shù)負載進行無功功率自動補償。該專利產(chǎn)品(專利號為90219477.1)產(chǎn)業(yè)化后得到廣泛應用，先后被有關部門評為優(yōu)秀節(jié)能產(chǎn)品，列為九五科技成果推廣計劃項目等，它對推動國家節(jié)電、節(jié)能事業(yè)起到一定作用。本發(fā)明者在推廣應用過程中，對用戶提出的尚不盡人意之處，如原主結線電路中電氣元件匹配不合理，既增加材料成本，擴大設備所占空間，又影響其使用性能；原控制器采用8031單片機和12鍵鏈盤，其運算速度慢、抗干擾力較差，無法實現(xiàn)智能化操作等等，不能達到準確、經(jīng)濟、及時地進行自動補償和使其運行安全可靠的目的。
本實用新型的目的是提供一種高效相控式無功功率自動補償裝置，與現(xiàn)有技術相比，結構更加緊湊、體積小、成本低，其使用可靠性提高、功能增多，可有效保持電力系統(tǒng)的功率因數(shù)處在最佳狀態(tài)，進一步達到降耗、節(jié)電、充分發(fā)揮變配電設備容量潛力，達到運行安全可靠的目的。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的該裝置包括箱體和組裝其內(nèi)的由單片機、鍵盤、顯示器及相應控制電路組成的控制器，由常規(guī)電氣控制元件組成的主結線電路，其中控制器中的單片機采用16位機，鍵盤采用5鍵鍵盤，主結線中的三相平衡負載采用三相電容器補償，三相不平衡負載采用單相電容器補償。
由于本實用新型是在原專利產(chǎn)品結構基礎上改進的，所以除保留原節(jié)能、節(jié)電的優(yōu)點外，又進一步提高了其使用性能。該裝置將原控制器中的八位單片機用16位單片機代替，取消原12鍵鍵盤采用5鍵鍵盤，以實現(xiàn)對采樣信號進行智能化分析計算，使功能更加完備，運算速度加快、準確度提高、抗干擾能力增強，并可抑制由于負載變化引起的頻繁投切，使運行更加安全可靠。另外主結線電路中的三相平衡負載采用三相電容器補償，三相不平衡負載采用單相電容器補償，這既降低了該裝置的原料成本，(與現(xiàn)有同類產(chǎn)品相比可下降20％以上)，又簡化了線路結構，更易維護。
以下結合附圖對本實用新型作進一步說明。


圖1是本實用新型I型結構示意圖。
圖2是本實用新型II型結構示意圖。
圖3是本實用新型電氣原理圖。
根據(jù)圖1-3詳細說明本實用新型的具體結構。該裝置可根據(jù)實際使用需要制成I型(戶內(nèi)型)、II型(戶外型)兩種結構，并在箱體1內(nèi)的盤面上設置相應的電器元件，構成滿足《變壓器運行規(guī)程》要求的自動補償裝置。它包括箱體1、組裝其內(nèi)的控制器4和主結線電路。其中控制器電路由電壓互感器(圖中未畫)、電流互感器TA、鍵盤與顯示器13、運算放大器324(圖略)、單片機15、光電耦合器21、掉電保護電路、地址鎖存器16、數(shù)據(jù)存儲器19、程序存儲器17、I/O接口芯片18、驅動電路13、14、電源供給模塊22等構成。主結線電路由空氣斷路器(Q)7、熔斷器FU、交流接觸器(KM)5、6、三相電容器9、單相電容器10、指示燈3、避雷器11、串聯(lián)電抗器L、放電電阻R、加溫電阻r、扳把開關K2等構成。所用單片機15采用16位機，即80C196，鍵盤采用小型五鍵鍵盤。主結線電路中的三相平衡負載采用三相電容器9補償，三相不平衡負載采用單相電容器10補償。所用顯示器顯示數(shù)據(jù)采用數(shù)碼管，使之比液晶顯示更加清晰、醒目。主結線電路中設置具有“時標”功能的時鐘電路19，可便于管電部門據(jù)此數(shù)據(jù)繪制負荷曲線以進行“削峰填容”，達到節(jié)能的目的。新設計增設對大氣過電壓和操作過電壓的保護裝置、設置氧化鋅避雷器11，使運行更安全可靠。該裝置將三個電壓互感器、三個電流互感器分別連接到電網(wǎng)L1、L2、L3向負載供電的線路上。各互感器輸出端經(jīng)由取樣電阻與運放輸入端相連，運放輸出端經(jīng)I/O接口芯片(本實例采用8255A)與單片機80C196的A/D轉換口相連(8個通道的模擬電壓輸入引腳與PO口的8根線合用，通過寫命令寄存器可以控制通道選擇和起動轉換過程，命令寄存器的位3置1或通過HSD都可以啟動A/D轉換)。以鍵盤的行、列線經(jīng)驅動電路13(74HC245)與80C196的PI口五根線相連。8255A的A、B口并行輸出端分別經(jīng)4個光電耦合器21(本實例采用TLP521-4)與各個雙向硅TLC336A(圖略)的控制極相連，所有雙向硅的陰極與電網(wǎng)的零線N相連，每個雙向硅的陽極依次與對應的接觸器線圈相連，各個接觸器線圈的另一端與主電路的火線相連，空氣斷路器Q的上端與電網(wǎng)三相火線相連，下端與裝置內(nèi)的天線相連，它經(jīng)分支線路上的各組FU、KM、L，控制各組電容器。接觸器常閉接點連接放電電阻R，指示燈3的變壓器在電容器斷電時也起放電作用。扳把開關K2在環(huán)境溫度過低時，可手動投入加溫電阻r。
程序通過單片機15控制整個裝置的自動運行′采集的三相電壓和三相電流信號，將信號的數(shù)值和相位轉變?yōu)閿?shù)字信號，存儲到80C196中，并計算出負載各相取用的有功功率P、功率因數(shù)Cos、無功功率QL，連同各相電壓U、各相電流I，每30分鐘取其有效值的平均值存儲一次，并要隨機調(diào)出顯示或向書本微機送出此信號。根據(jù)各相QL值決定應投入電容的kvar數(shù)。根據(jù)用戶事先整定的延遲時間，80C196再將已確定的投切信號經(jīng)8255A的A、B口、光電耦合器到雙向硅以控制各個接觸線圈，實現(xiàn)電力電容器的自動投切。
控制器4上的小鍵盤和LCD顯示器為用戶提供人機接口，可進行手動或自動投切、數(shù)據(jù)查詢(圖略)、選擇顯示各相運行參數(shù)(帶時標的U、I、P、QL、Cos)進行或退出自動運行狀態(tài)等多種操作功能。
權利要求1.一種高效相控式無功功率自動補償裝置，包括箱體和組裝其內(nèi)的由單片機、鍵盤、顯示器及相應控制電路組成的控制器，由常規(guī)電氣控制元件組成的主結線電路，其特征是控制器中的單片機采用16位機，鍵盤采用5鍵鍵盤，主結線中的三相平衡負載采用三相電容器補償，三相不平衡負載采用單相電容器補償。
2.根據(jù)權利要求1所述的補償裝置，其特征是所用顯示器顯示數(shù)據(jù)采用數(shù)碼管。
3.根據(jù)權利要求1所述的補償裝置，其特征是所述主結線電路中設置具有“標時”功能的時鐘電路。
4.根據(jù)權利要求1所述的補償裝置，其特征是控制器的單片機采用80C196。
專利摘要一種高效相控式無功功率自動補償裝置,包括箱體和組裝其內(nèi)的由單片機、鍵盤、顯示器及相應控制電路組成的控制器,由常規(guī)電氣控制元件組成的主結線電路,其中控制器中的單片機采用16位機,鍵盤采用5鍵鍵盤,主結線中的三相平衡負載采用三相電容器補償,三相不平衡負載采用單相電容器補償。它結構更加緊湊、體積小、成本低,可有效保持電力系統(tǒng)的功率因數(shù)處在最佳狀態(tài),進一步達到降耗、節(jié)電、達到運行安全可靠的目的。
文檔編號H02J3/18GK2371716SQ9823774
公開日2000年3月29日 申請日期1998年5月27日 優(yōu)先權日1998年5月27日
發(fā)明者李宗綱, 馬忠勝, 李晨 申請人:李宗綱