低壓電路動態(tài)無功補(bǔ)償裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型給出了一種低壓電路動態(tài)無功補(bǔ)償裝置,包括主補(bǔ)償柜，主補(bǔ)償柜包括無功補(bǔ)償控制器、單相補(bǔ)償電路和三相共補(bǔ)電路；單相補(bǔ)償電路兩端分別對應(yīng)連接三相火線與零線，每個單相補(bǔ)償電路上都設(shè)有串聯(lián)的單相投切開關(guān)和單相補(bǔ)償電容器；三相共補(bǔ)電路設(shè)有三相投切開關(guān)和三相共補(bǔ)電容器組，三相投切開關(guān)控制三相共補(bǔ)電容器組與三相母線的連接；無功補(bǔ)償控制器取樣三相母線的電流值和電壓值，并且無功補(bǔ)償控制器分別控制所述單相投切開關(guān)和所述三相投切開關(guān)的通斷。本低壓電路動態(tài)無功補(bǔ)償裝置針對電路中的無功功率需求進(jìn)行分相電路動態(tài)補(bǔ)償或者三相電路共同動態(tài)補(bǔ)償。
【專利說明】
低壓電路動態(tài)無功補(bǔ)償裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本實用新型涉及一種低壓電路中動態(tài)無功補(bǔ)償裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]無功功率補(bǔ)償，簡稱無功補(bǔ)償，在電力供電系統(tǒng)中起提高電網(wǎng)的功率因數(shù)的作用，降低供電變壓器及輸送線路的損耗，提高供電效率，改善供電環(huán)境。合理的選擇補(bǔ)償裝置，可以做到最大限度的減少電網(wǎng)的損耗，使電網(wǎng)質(zhì)量提高。但目前補(bǔ)償裝置有以下缺點:
[0003]1、電路中所需無功功率，現(xiàn)有補(bǔ)償裝置向電路內(nèi)投入一組電容器，可能由于電容器容量和功率因數(shù)上、下限設(shè)置不合理，輸出的無功功率補(bǔ)償會超過正常需求量的上限值；當(dāng)切除此電容器后，功率固數(shù)又會低于正常需求量的下限值，如此造成補(bǔ)償裝置反復(fù)投切電容器組，減少電容器和投切開關(guān)的使用壽命，對系統(tǒng)的穩(wěn)定性也會造成影響。
[0004]2、現(xiàn)有補(bǔ)償裝置取樣方式不合理造成無功倒送，有些補(bǔ)償裝置只采樣一相電流信號或電壓信號，當(dāng)三相負(fù)載不均衡時，無功功率則會檢測錯誤，造成其中一相或兩相過補(bǔ)或欠補(bǔ)。
[0005]3、現(xiàn)有補(bǔ)償裝置補(bǔ)償速度慢、精度差，采樣三相電壓、電流信號控制器難以對無功功率進(jìn)行實時監(jiān)測。
[0006]4、現(xiàn)有補(bǔ)償裝置的投切開關(guān)設(shè)計不合理。當(dāng)采用接觸器為投切開關(guān)時，會產(chǎn)生沖擊電流引起電網(wǎng)電壓波動，容易造成接觸器損壞，減低電容器使用壽命。
[0007]5、現(xiàn)有補(bǔ)償裝置投切方式不合理，其主要采用順序投切和循環(huán)投切，不僅影響投切開關(guān)和電容器的使用壽命，而且會引起投切振蕩，影響補(bǔ)償效果。
【實用新型內(nèi)容】
[0008]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種設(shè)計合理、投切效果較佳的低壓電路中動態(tài)無功補(bǔ)償裝置。
[0009]為解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種低壓電路動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，至少包括與三相母線連接的主補(bǔ)償柜，主補(bǔ)償柜包括無功補(bǔ)償控制器、至少三個單相補(bǔ)償電路和至少一個三相共補(bǔ)電路；
[0010]所述單相補(bǔ)償電路兩端分別對應(yīng)連接三相母線的三相火線與三相母線的零線，每個單相補(bǔ)償電路上都設(shè)有串聯(lián)的單相投切開關(guān)和單相補(bǔ)償電容器；
[0011]所述三相共補(bǔ)電路設(shè)有三相投切開關(guān)和三相共補(bǔ)電容器組，三相共補(bǔ)電容器組包括三個電容器，所述三個電容器為三角接法，其三個角分別與三相母線的三相火線連接，三相投切開關(guān)控制三相共補(bǔ)電容器組與三相母線的連接；
[0012]無功補(bǔ)償控制器取樣三相母線的電流值和電壓值，并且無功補(bǔ)償控制器分別控制所述單相投切開關(guān)和所述三相投切開關(guān)的通斷。
[0013]采用這樣的結(jié)構(gòu)后，本低壓電路動態(tài)無功補(bǔ)償裝置針對電路中的無功功率需求進(jìn)行分相電路動態(tài)補(bǔ)償或者三相電路共同動態(tài)補(bǔ)償。
[0014]無功補(bǔ)償控制器針對不同容量的電容器通過對其進(jìn)行編碼達(dá)到優(yōu)化投切，優(yōu)化投切方式不再以功率因數(shù)為控制目標(biāo)，而是以當(dāng)前電壓和所消耗的無功功率作為控制基準(zhǔn)，具體先求出負(fù)載需要多少容量的電容器，然后通過編碼的方式選擇電容器組補(bǔ)償一次到位。
[0015]由于取樣三相母線的電壓、電流，由無功補(bǔ)償控制器測算并發(fā)出投切信號，且具有快速適應(yīng)電路負(fù)載變化、補(bǔ)償精度準(zhǔn)確等優(yōu)點。
[0016]為了更清楚的理解本實用新型的技術(shù)內(nèi)容，以下將本低壓電路動態(tài)無功補(bǔ)償裝置簡稱為本裝置。
[0017]本裝置還包括至少一個輔助補(bǔ)償柜和至少一個航空插座；
[0018]所述輔助補(bǔ)償柜包括至少三個單相補(bǔ)償電路和至少一個三相共補(bǔ)電路；
[0019]所述單相補(bǔ)償電路分別對應(yīng)連接三相母線的三相火線與三相母線的零線，每個單相補(bǔ)償電路上都設(shè)有串聯(lián)的單相投切開關(guān)和單相補(bǔ)償電容器；
[0020]所述三相共補(bǔ)電路設(shè)有三相投切開關(guān)和三相共補(bǔ)電容器組，三相共補(bǔ)電容器組包括三個電容器，所述三個電容器為三角接法，其三個角分別與三相母線的三相火線連接，三相投切開關(guān)控制三相共補(bǔ)電容器組與三相母線的連接；
[0021]所述輔助補(bǔ)償柜與主補(bǔ)償柜之間通過航空插座連接，主補(bǔ)償柜的無功補(bǔ)償控制器同步控制主補(bǔ)償柜和輔助補(bǔ)償柜的單相投切開關(guān)和三相投切開關(guān)。
[0022]采用這樣的結(jié)構(gòu)后，方便本裝置擴(kuò)容，當(dāng)用戶負(fù)荷增加時，可以隨時增加輔助補(bǔ)償柜的數(shù)量，以適應(yīng)不同的負(fù)荷需求；
[0023]航空插座使得輔助補(bǔ)償柜與主補(bǔ)償柜之間連接更為簡單，多臺輔助補(bǔ)償柜安裝時實現(xiàn)快速安裝，并且避免接線錯誤。
[0024]本裝置主補(bǔ)償柜的無功補(bǔ)償控制器還通過三相斷路器分別與三相母線連接。
[0025]本裝置的單相投切開關(guān)和三相投切開關(guān)，由于晶閘管的特性，在電壓過零時接通，在電流過零時關(guān)斷，因此可以實現(xiàn)無沖電涌流、無電弧重燃現(xiàn)象，提高了投切開關(guān)、電容器的使用壽命。
【附圖說明】
[0026]圖1是本裝置實施例一的電路原理圖。
[0027]圖2是本裝置實施例一的流程圖。
[0028]圖3是本裝置實施例二的電路原理圖。
【具體實施方式】
[0029]實施例一
[0030]如圖1所示
[0031 ]本裝置包括一個主補(bǔ)償柜、一個輔助補(bǔ)償柜和一個航空插座。
[0032]主補(bǔ)償柜包括無功補(bǔ)償控制器、九個單相補(bǔ)償電路和三個三相共補(bǔ)電路。
[0033]九個單相補(bǔ)償電路分別是第一單相主補(bǔ)償電路、第二單相主補(bǔ)償電路、第三單相主補(bǔ)償電路、第四單相主補(bǔ)償電路、第五單相主補(bǔ)償電路、第六單相主補(bǔ)償電路、第七單相主補(bǔ)償電路、第八單相主補(bǔ)償電路和第九單相主補(bǔ)償電路，每個單相補(bǔ)償電路上都設(shè)有串聯(lián)的單相投切開關(guān)和單相補(bǔ)償電容器，，以第一單相主補(bǔ)償電路為例，第一單相主補(bǔ)償電路設(shè)有串聯(lián)的單相投切開關(guān)SCl和單相補(bǔ)償電容器Cl;
[0034]九個單相補(bǔ)償電路中每三個單相補(bǔ)償電路為一組(例如第一單相主補(bǔ)償電路、第二單相主補(bǔ)償電路和第三單相主補(bǔ)償電路為一組)，每組三個單相補(bǔ)償電路對應(yīng)分別連接三相母線的三相火線和零線，每一組的三個單相補(bǔ)償電路的單相補(bǔ)償電容器的容值相同(C1、C2和C3的容值相同)；
[0035]任意一相火線與零線之間都具有三個單相補(bǔ)償電路，這三個單相補(bǔ)償電路的單相補(bǔ)償電容器不相同(Cl、C4和C7的容值不相同)，并且要求投入電容器的容量滿足一定比例，如1:2:3:6:6:6…或者1:1:2:2:2…等。
[0036]三個三相共補(bǔ)電路分別是第一三相主補(bǔ)償電路、第二三相主補(bǔ)償電路和第三三相主補(bǔ)償電路，每個三相共補(bǔ)電路都設(shè)有三相投切開關(guān)和三相共補(bǔ)電容器組，以第一三相主補(bǔ)償電路為例，其設(shè)有三相投切開關(guān)SClO和三相共補(bǔ)電容器組ClO，三相共補(bǔ)電容器組包括三個電容器，三個電容器為三角接法，其三個角分別與三相母線的三相火線連接，通過三相投切開關(guān)SClO控制三相共補(bǔ)電容器組ClO與三相母線的連接，三個三相共補(bǔ)電路的三個三相共補(bǔ)電容器組C1、C11、C12容值也不相同，并且要求投入電容器的容量滿足一定比例，如1:2:3:6:6:6…或者1:1:2:2:2…等。
[0037]無功補(bǔ)償控制器直接取樣三相母線的電壓值，無功補(bǔ)償控制器通過電流互感器取樣三相母線的電流值，并且無功補(bǔ)償控制器分別控制所述單相投切開關(guān)和所述三相投切開關(guān)的通斷，主補(bǔ)償柜的無功補(bǔ)償控制器還通過三相斷路器分別與三相母線連接；
[0038]無功補(bǔ)償控制器針對不同容量的電容器通過對其進(jìn)行編碼達(dá)到優(yōu)化投切，優(yōu)化投切方式不再以功率因數(shù)為控制目標(biāo)，而是以當(dāng)前電壓和所需求的無功功率作為控制基準(zhǔn)，具體先求出負(fù)載需要多少容量的電容器，然后通過編碼的方式選擇電容器組補(bǔ)償一次到位。
[0039]輔助補(bǔ)償柜包括九個單相補(bǔ)償電路和三個三相共補(bǔ)電路，輔助補(bǔ)償柜的單相補(bǔ)償電路的結(jié)構(gòu)與主補(bǔ)償柜的單相補(bǔ)償電路的結(jié)構(gòu)、用法相同；同理，輔助補(bǔ)償柜的三相共補(bǔ)電路與主補(bǔ)償柜的三相共補(bǔ)電路的結(jié)構(gòu)、用法也相同，再次不對輔助補(bǔ)償柜結(jié)構(gòu)作贅述。
[0040]輔助補(bǔ)償柜與主補(bǔ)償柜之間通過航空插座連接，主補(bǔ)償柜的無功補(bǔ)償控制器同步控制主補(bǔ)償柜和輔助補(bǔ)償柜的單相投切開關(guān)和三相投切開關(guān)。
[0041 ]以下結(jié)合上述本裝置對低壓電路進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)姆椒ㄟM(jìn)行說明。
[0042]如圖2所示
[0043]利用低壓電路動態(tài)無功補(bǔ)償裝置對低壓電路進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)姆椒?，包括以下步驟:
[0044]&)實時監(jiān)測三相母線的三相線路1^1、1^丄3在丨時刻對應(yīng)的無功需求01、02、03;
[0045]b)當(dāng)Qlt = 0、Q2t = 0、Q3t = 0時，三相母線中沒有所需無功功率，低壓電路動態(tài)無功補(bǔ)償裝置不啟動，返回步驟a);
[0046]c)當(dāng)Qlt>0、Q2t>0、Q3t>0時，且Qlt = Q2t = Q3t = AQ，主補(bǔ)償柜的無功補(bǔ)償控制器同步控制三相投切開關(guān)，以連通主補(bǔ)償柜的三相共補(bǔ)電路和輔助補(bǔ)償柜的三相共補(bǔ)電路，對三相母線的三相線路同時進(jìn)行無功補(bǔ)償，三相線路的功率因數(shù)cos?分別達(dá)到0.95?I時，返回步驟a);
[0047]d)當(dāng)Qlt>0、Q2t>0、Q3t>0時，且Qlt在Q2t或Qlt在Q3t或Q3t在Q2t時，主補(bǔ)償柜的無功補(bǔ)償控制器首先同步控制三相投切開關(guān)，以連通主補(bǔ)償柜的三相共補(bǔ)電路和輔助補(bǔ)償柜的三相共補(bǔ)電路，對三相母線的三相線路同時進(jìn)行無功補(bǔ)償，但其補(bǔ)償?shù)念A(yù)定值為AQ，使三相線路中一相或兩相線路的功率因數(shù)cos?分別達(dá)到0.95?I時；
[0048]再對三相線路中功率因數(shù)cos?沒有達(dá)到0.95?I的一相或兩相線路進(jìn)行單相補(bǔ)償，三相線路在t+Ι時刻所需的無功功率為分別為Qlt+1、Q2t+1、Q3t+1，而Qlt+1 = Qlt-AQ，Q2t+1= Q2t-AQ，Q3t+i = Q3t_AQ，主補(bǔ)償柜的無功補(bǔ)償控制器同步控制單相投切開關(guān)，以連通主補(bǔ)償柜的單相補(bǔ)償電路和輔助補(bǔ)償柜的單相補(bǔ)償電路，直至三相線路的功率因數(shù)cos?分別達(dá)到0.95?I時，返回步驟a);
[0049]e)當(dāng)Qlt、Q2t、Q3t中任意一項或兩項大于O時，主補(bǔ)償柜的無功補(bǔ)償控制器同步控制單相投切開關(guān)，以連通主補(bǔ)償柜的單相補(bǔ)償電路和輔助補(bǔ)償柜的單相補(bǔ)償電路，分別針對叫、02*、03沖一項或兩相進(jìn)行無功補(bǔ)償，使三相線路的功率因數(shù)(:080分別達(dá)到0.95?1時，返回步驟a);
[0050]其中Qlt為t時刻線路LI的無功需求，Q2t為t時刻線路L2的無功需求，Q3t為t時刻線路L3的無功需求，Qlt+1*t+l時刻線路LI的無功需求，Q2t+1*t+l時刻線路LI的無功需求，Q3t+1*t+l時刻線路LI的無功需求；
[0051]當(dāng)Qlt>0、Q2t>0、Q3t>0 時，AQt 為 Qlt、Q2t、Q3t 中的最小值。
[0052]當(dāng)電路中所需無功功率減少時，優(yōu)先切除三相共補(bǔ)電路，再切除單項補(bǔ)償電路，使三相線路的功率因數(shù)COS Φ分別達(dá)到0.95?I。
[0053]上述功率因數(shù)cos?的值可以根據(jù)不同用電環(huán)境的不同靈活調(diào)節(jié)，例如:在農(nóng)業(yè)用電中預(yù)定的功率因數(shù)cos Φ值可以設(shè)為0.85?I。
[0054]實施例二
[0055]本實施例與實施例一的區(qū)別僅在于:本實施例的低壓電路中動態(tài)無功補(bǔ)償裝置只有主補(bǔ)償柜，而沒有輔助補(bǔ)償柜，本實施例的低壓電路中動態(tài)無功補(bǔ)償裝置使用方法與實施例一相同。
[0056]由此可見，可以根據(jù)使用的環(huán)境和無功補(bǔ)償?shù)男枨?，靈活選用輔助補(bǔ)償柜。
[0057]上述無功補(bǔ)償控制器相比普通單片機(jī)芯片具有處理速度快、處理數(shù)據(jù)精準(zhǔn)、存儲容量大等優(yōu)點。
[0058]無功補(bǔ)償控制器對三相電壓、電流、有功功率、無功功率等進(jìn)行測量和計算，可以提高采樣速率和數(shù)據(jù)精度。
[0059]以上所述的僅是本實用新型的兩種實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實用新型原理的前提下，還可以作出若干變型和改進(jìn)，這些也應(yīng)視為屬于本實用新型的保護(hù)范圍，比如，輔助補(bǔ)償柜和與其配合的航空插頭的個數(shù)，主補(bǔ)償柜或輔助補(bǔ)償柜內(nèi)單相補(bǔ)償電路和三相補(bǔ)償電路的數(shù)量等等。
【主權(quán)項】
1.一種低壓電路動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，其特征是:至少包括與三相母線連接的主補(bǔ)償柜，主補(bǔ)償柜包括無功補(bǔ)償控制器、至少三個單相補(bǔ)償電路和至少一個三相共補(bǔ)電路； 所述單相補(bǔ)償電路兩端分別對應(yīng)連接三相母線的三相火線與三相母線的零線，每個單相補(bǔ)償電路上都設(shè)有串聯(lián)的單相投切開關(guān)和單相補(bǔ)償電容器； 所述三相共補(bǔ)電路設(shè)有三相投切開關(guān)和三相共補(bǔ)電容器組，三相共補(bǔ)電容器組包括三個電容器，所述三個電容器為三角接法，其三個角分別與三相母線的三相火線連接，三相投切開關(guān)控制三相共補(bǔ)電容器組與三相母線的連接； 無功補(bǔ)償控制器取樣三相母線的電流值和電壓值，并且無功補(bǔ)償控制器分別控制所述單相投切開關(guān)和所述三相投切開關(guān)的通斷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電路動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，其特征是:還包括至少一個輔助補(bǔ)償柜和至少一個航空插座； 所述輔助補(bǔ)償柜包括至少三個單相補(bǔ)償電路和至少一個三相共補(bǔ)電路； 所述單相補(bǔ)償電路分別對應(yīng)連接三相母線的三相火線與三相母線的零線，每個單相補(bǔ)償電路上都設(shè)有串聯(lián)的單相投切開關(guān)和單相補(bǔ)償電容器； 所述三相共補(bǔ)電路設(shè)有三相投切開關(guān)和三相共補(bǔ)電容器組，三相共補(bǔ)電容器組包括三個電容器，所述三個電容器為三角接法，其三個角分別與三相母線的三相火線連接，三相投切開關(guān)控制三相共補(bǔ)電容器組與三相母線的連接； 所述輔助補(bǔ)償柜與主補(bǔ)償柜之間通過航空插座連接，主補(bǔ)償柜的無功補(bǔ)償控制器同步控制主補(bǔ)償柜和輔助補(bǔ)償柜的單相投切開關(guān)和三相投切開關(guān)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的低壓電路動態(tài)無功補(bǔ)償裝置，其特征是:主補(bǔ)償柜的無功補(bǔ)償控制器還通過三相斷路器分別與三相母線連接。
【文檔編號】H02J3/24GK205544300SQ201620095866
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年1月27日
【發(fā)明人】陳克樂, 王永道, 王燦
【申請人】蚌埠市徽泰電氣自動化有限公司