專(zhuān)利名稱(chēng)：無(wú)功電流檢測(cè)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電氣測(cè)量技術(shù)中的檢測(cè)方法，適用于線路純感性或純?nèi)菪詿o(wú)功電流和無(wú)功功率的測(cè)量，特別適用于電力線路無(wú)功電流自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)中作為控制信號(hào)，也適用于電容值或電感值的測(cè)量。
背景技術(shù)：
目前在功率因數(shù)自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)中，主要采用根據(jù)功率因數(shù)試補(bǔ)的方式，具體方法是設(shè)定期望的功率因數(shù)值，系統(tǒng)檢測(cè)線路電壓和電流之間的相位差，根據(jù)相位差計(jì)算出線路功率因數(shù)，以此和設(shè)定值作比較，若高于或等于設(shè)定值，則不作處理，若低于設(shè)定值，則根據(jù)無(wú)功電流的性質(zhì)(感性或容性)，投入或切出一定的補(bǔ)償電容。當(dāng)電流相位滯后時(shí)，說(shuō)明無(wú)功電流為感性，則投入補(bǔ)償電容；當(dāng)電流相位超前時(shí)，說(shuō)明無(wú)功電流為容性，則切出補(bǔ)償電容，直至功率因數(shù)等于或高于設(shè)定值為止。由于線路中的無(wú)功電流和功率因數(shù)沒(méi)有直接的對(duì)應(yīng)關(guān)系，所以這種方法無(wú)法確定線路中無(wú)功電流的數(shù)值。也就是說(shuō)對(duì)于同樣的功率因數(shù)，線路在負(fù)荷率較高和較低時(shí)，無(wú)功電流可能相差很大。這就出現(xiàn)了兩個(gè)問(wèn)題一、當(dāng)功率因數(shù)設(shè)定值較低而線路負(fù)荷率很高時(shí)，雖然功率因數(shù)達(dá)到了設(shè)定值，但是因?yàn)橐曉陔娏骱艽螅詿o(wú)功電流也很大，可能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)單個(gè)電容的補(bǔ)償量而系統(tǒng)卻不動(dòng)作，造成補(bǔ)償不足。二、當(dāng)功率因數(shù)設(shè)定值較高而線路負(fù)荷率很低時(shí)，因?yàn)橐曉陔娏骱蜔o(wú)功電流(假設(shè)為感性)都很小，無(wú)功電流可能小于單個(gè)電容補(bǔ)償量的一半，而此時(shí)功率因數(shù)可能低于設(shè)定值， 系統(tǒng)試圖投入電容進(jìn)行補(bǔ)償，但因投入的補(bǔ)償量過(guò)大，造成過(guò)補(bǔ)償，無(wú)功電流呈容性，功率因數(shù)有可能仍低于設(shè)定值，于是又切出電容，如此反復(fù)循環(huán)，形成震蕩。由于這種方式?jīng)]有無(wú)功電流值的檢測(cè)，只能根據(jù)線路的功率因數(shù)進(jìn)試行補(bǔ)，所以出現(xiàn)上述問(wèn)題，很難達(dá)到精準(zhǔn)補(bǔ)償?shù)哪康摹?br> 有少量根據(jù)無(wú)功電流進(jìn)行補(bǔ)償?shù)南到y(tǒng)，其無(wú)功電流的檢測(cè)方法是檢測(cè)線路電流與電壓的相位差和視在電流值，根據(jù)無(wú)功電流和視在電流的三角函數(shù)關(guān)系，計(jì)算出無(wú)功電流值。但是，只有在理想狀態(tài)下，無(wú)功電流和視在電流才符合三角函數(shù)關(guān)系，所謂理想狀態(tài)， 是指無(wú)功電流和視在電流都是純凈的正弦波，而電力線路中經(jīng)常存在二極管整流或可控整流濾波等反電勢(shì)負(fù)載和可控調(diào)壓負(fù)載，視在電流中包含大量的諧波成分，已不是純凈的正弦波，所以，在這種情況下，這種方法不能測(cè)出純感性或純?nèi)菪詿o(wú)功電流的準(zhǔn)確值。
因?yàn)檠a(bǔ)償電容或補(bǔ)償電感只能有效補(bǔ)償線路中的純感性或純?nèi)菪詿o(wú)功電流，所以只有準(zhǔn)確的檢測(cè)出線路中純感性或純?nèi)菪詿o(wú)功電流的量值或性質(zhì)，才能有針對(duì)性的進(jìn)行補(bǔ)償，以達(dá)到精準(zhǔn)補(bǔ)償?shù)男Ч０l(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提出一種新的檢測(cè)方法，可以用簡(jiǎn)單的模擬電路，直接檢測(cè)出線路中的純感性或純?nèi)菪詿o(wú)功電流的量值和無(wú)功電流的性質(zhì)(感性或容性)。檢測(cè)原理是在正弦電路中，純感性或純?nèi)菪詿o(wú)功電流與線路電壓相位相差90度，在線路電壓過(guò)3零時(shí)，有功電流為零，無(wú)功電流達(dá)到最大值。根據(jù)這一原理，在線路電壓過(guò)零時(shí)，對(duì)線路電流進(jìn)行采樣，得到一有極性的直流電壓信號(hào)，該信號(hào)的幅度與線路純感性或純?nèi)菪詿o(wú)功電流的峰值對(duì)應(yīng)；該信號(hào)的極性(正或負(fù))代表無(wú)功電流的性質(zhì)(感性或容性)。也可以將該信號(hào)處理為兩路信號(hào)一路為單極性的模擬量信號(hào)，幅度與無(wú)功電流值對(duì)應(yīng)，可供單片機(jī)作模數(shù)轉(zhuǎn)換，另一路為代表無(wú)功電流性質(zhì)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)，可供單片機(jī)作邏輯處理。


圖1為實(shí)施例1的基本電路原理圖，可以將純感性或純?nèi)菪詿o(wú)功電流轉(zhuǎn)換為有極性的直流電壓信號(hào)。
圖2為實(shí)施例2的基本電路原理圖，可以將純感性或純?nèi)菪詿o(wú)功電流轉(zhuǎn)換為與無(wú)功電流值對(duì)應(yīng)的單極性的直流電壓信號(hào)和代表無(wú)功電流性質(zhì)的開(kāi)關(guān)量信號(hào)。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 基本電路原理見(jiàn)圖1圖1中，Bl為電流互感器，與D1、D2、R2和ICl組成電流電壓變換器，將線路電流變換為對(duì)應(yīng)的交流電壓信號(hào)；IC3、C1和IC4、C3為兩級(jí)采樣保持電路，IC3和IC4可采用合適型號(hào)的采樣保持集成電路，本實(shí)施例采用LF198 ；C2、D5、D6和R3為微分觸發(fā)電路；R1、D3、D4 和IC2組成整形電路，每當(dāng)線路電壓過(guò)零時(shí)，IC2輸出狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn)，將線路上正弦波電壓轉(zhuǎn)換為方波。在線路電壓正半周期間，IC2輸出高電平，IC3工作在采樣狀態(tài)，對(duì)線路電流進(jìn)行跟蹤采樣，當(dāng)線路電壓下降過(guò)零時(shí)，IC2輸出翻轉(zhuǎn)為低電平，IC3轉(zhuǎn)為保持狀態(tài)，同時(shí)微分觸發(fā)電路輸出一定寬度的負(fù)脈沖，使IC4對(duì)IC3的輸出采樣并保持，當(dāng)線路電壓從負(fù)半周上升過(guò)零時(shí)，IC2再次翻轉(zhuǎn)為高電平，IC3轉(zhuǎn)為采樣工作狀態(tài)，IC4繼續(xù)工作在保持狀態(tài)。這樣，IC4的輸出就是極性和幅度與線路純感性或純?nèi)菪詿o(wú)功電流對(duì)應(yīng)的電壓信號(hào)。
實(shí)施例2 基本電路原理見(jiàn)圖2圖2中，R4、R5、IC5、IC6、D7和D8組成精密全波整流電路，將ICl輸出的交流電壓轉(zhuǎn)換為正極性的直流電壓，R6為整流負(fù)載；IC7為整形電路，將ICl輸出的交流電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為方波，可供單片機(jī)作邏輯處理；IC8、IC9和C4組成采樣保持電路，輸出可供單片機(jī)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，其中IC9為模擬開(kāi)關(guān)，也可以用開(kāi)關(guān)特性好的JFET或雙極型晶體管代替。IC8和 IClO也可用采樣保持集成電路代替；在線路電壓的正半周期間，IC2輸出高電平，采樣保持電路進(jìn)行跟蹤采樣，每當(dāng)線路電壓下降過(guò)零時(shí)，IC2翻轉(zhuǎn)輸出低電平，采樣保持電路轉(zhuǎn)為保持狀態(tài)，同時(shí)IC2輸出低電平，可作為單片機(jī)的中斷信號(hào)，啟動(dòng)處理過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一種無(wú)功電流檢測(cè)方法，其特征在于，線路電壓過(guò)零時(shí)，對(duì)線路電流進(jìn)行采樣，轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的電壓信號(hào)，該電壓信號(hào)與線路純?nèi)菪曰蚣兏行詿o(wú)功電流相對(duì)應(yīng)，其幅度與線路無(wú)功電流值相對(duì)應(yīng)，其極性(正或負(fù))與線路無(wú)功電流性質(zhì)(容性或感性)相對(duì)應(yīng)。
2.在此處鍵入權(quán)利要求項(xiàng)2。
全文摘要
一種無(wú)功電流檢測(cè)方法，能夠利用簡(jiǎn)單的模擬電路，直接檢測(cè)出線路中純感性或純?nèi)菪詿o(wú)功電流值和無(wú)功電流的性質(zhì)(感性或容性)，適用于線路純感性或純?nèi)菪詿o(wú)功電流和無(wú)功功率的測(cè)量，特別適用于電力線路無(wú)功電流自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)中作為分級(jí)補(bǔ)償或動(dòng)態(tài)補(bǔ)償?shù)目刂菩盘?hào)，有效提高補(bǔ)償?shù)木珳?zhǔn)程度，也適用于電容值或電感值的測(cè)量。
文檔編號(hào)G01R19/00GK102539879SQ201010610668
公開(kāi)日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者孫常清, 孫朋濤 申請(qǐng)人:孫常清, 孫朋濤