專利名稱：復(fù)合式電容補(bǔ)償自動跟蹤控制主機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種電力電網(wǎng)無功功率補(bǔ)償設(shè)備，更確切地說是涉及一種電容補(bǔ)償自動跟蹤控制裝置。
無功功率補(bǔ)償裝置是一種能夠穩(wěn)定電網(wǎng)電壓、改善電網(wǎng)三相不平衡、節(jié)約電能、提高變壓器增容利用率、滿足增容需求，消除電磁污染和提高用電安全可靠性的設(shè)備?，F(xiàn)有的電力電網(wǎng)低壓無功功率補(bǔ)償裝置，廣泛采用功率因數(shù)cosφ作為補(bǔ)償信號源，以交流接觸器等機(jī)械觸點對電力電容器進(jìn)行等電位投切，主要應(yīng)用于電網(wǎng)自動跟蹤無功動補(bǔ)投切屏及農(nóng)網(wǎng)無功動補(bǔ)節(jié)電箱的電容組補(bǔ)償投切。由于補(bǔ)償投切時電路涌流大，易產(chǎn)生投切振蕩，還存在觸點易拉弧、動態(tài)響應(yīng)時間長、噪音大、組裝復(fù)雜、使用壽命短、可靠性差等缺點。
本實用新型的目的是設(shè)計一種復(fù)合式電容補(bǔ)償自動跟蹤控制主機(jī)，可克服上述諸項缺點，并具有投切無振蕩、無噪音，且結(jié)構(gòu)簡單、體積小、安裝方便的優(yōu)點。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的包括有無功電流總加器和順序連接的A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)及電容器組的投切動作單元，其特征在于所述的無功電流總加器是無功功率取樣器與無功電流加法器是合二為一的變壓器，變壓器一初級線圈接入在總電路回路中的第一電流互感器，變壓器另一初級線圈是接入在投切電容回路中的第二電流互感器，變壓器的次級線圈連接所述的A/D轉(zhuǎn)換器。
所述的電容器組的投切單元是專用大功率模塊與交流接觸器的組合，專用大功率模塊和交流接觸器的控制端與所述單片機(jī)連接，專用大功率模塊和交流接觸器的開關(guān)端連接所述的電容器組。
所述大功率模塊的控制端與所述單片機(jī)的連接端間設(shè)置有晶體管驅(qū)動電路，交流接觸器與所述單片機(jī)的連接端間設(shè)置有繼電器驅(qū)動電路。
還包括有同步信號檢測電路和與之連接的整形濾波放大電路，同步檢測電路的輸入端采集電網(wǎng)電壓的同步信號，整形濾波放大電路的輸出端連接所述的單片機(jī)。
當(dāng)前電網(wǎng)改造中無功補(bǔ)償正處于機(jī)械式向無觸點式過渡階段，無觸點式補(bǔ)償受目前制造大功率電子開關(guān)技術(shù)水平及價格限制，且現(xiàn)有電網(wǎng)中有大量的機(jī)械式補(bǔ)償中遺留電容器可利用。本實用新型的復(fù)合式電容補(bǔ)償自動跟蹤控制主機(jī)就是針對這種情況研制的，可根據(jù)電網(wǎng)無功電流的大小進(jìn)行自動跟蹤補(bǔ)償。其有效效果是結(jié)構(gòu)簡單、組裝方便，性能/價格比高，只要“上接電網(wǎng)下接電容”即可，可實現(xiàn)無人值守；采用先進(jìn)的電子微處理器控制，無功電流采樣，智能跟蹤補(bǔ)償，無投切振蕩現(xiàn)象和過補(bǔ)現(xiàn)象；采用專用大功率模塊自動跟蹤投切控制，可實現(xiàn)頻繁快速投切，無電弧重燃，動態(tài)響應(yīng)時間Td≤10ms，克服了機(jī)械觸點開關(guān)投切時拉弧、使用壽命短的缺點；采用交流接觸器固定電容控制，減少了資源浪費，擴(kuò)大了適用廣度，提高了綜合經(jīng)濟(jì)效益；功率因數(shù)可提高到0.9-0.99的范圍，且不返送無功；智能補(bǔ)償，穩(wěn)定電壓，改善三相不平衡，可使線路增容15-30％?？蓮V泛應(yīng)用于當(dāng)前城市電力網(wǎng)與農(nóng)村電力網(wǎng)的改造工程中，是一種低成本、高可靠性的換代產(chǎn)品。
下面結(jié)合實施例及附圖
進(jìn)一步說明本實用新型的技術(shù)。
圖一是本實用新型的復(fù)合式電容補(bǔ)償自動跟蹤控制主機(jī)結(jié)構(gòu)原理框圖圖二是圖一中總加器與電路回路的連接示意圖圖三是圖一所示復(fù)合式電容補(bǔ)償自動跟蹤控制主機(jī)的實施電路圖參見圖一，本實用新型的復(fù)合式電容補(bǔ)償自動跟蹤控制主機(jī)主要包括合二為一(無功功率取樣器與無功電流加法器)的總加器1,A/D轉(zhuǎn)換器2，單片機(jī)3，專用大功率模塊4，交流接觸器5，同步信號檢測電路6和整形濾波放大電路7，在單片機(jī)3的控制下通過專用大功率模塊4對電容器組10進(jìn)行投切，電容器組10可為星形連接或角形連接。
結(jié)合參見圖二，合二為一總加器1通過電流互感器CT1和CT2并分別接入總電路回路和電容回路中，電流互感器CT1和CT2上的電流經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器2將模擬信號轉(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)字信號后與單片機(jī)3連接，單片機(jī)3對由A/D轉(zhuǎn)換器2傳送來的無功電流值進(jìn)行計算，確定所需投入的電力電容器的容量，并操縱相應(yīng)的專用大功率模塊4和交流接觸器動作，將電容器組10接入電力系統(tǒng)中，達(dá)到自動跟蹤補(bǔ)償?shù)淖饔谩?br> 一般情況下，總電路回路的電流I總隨負(fù)荷L1、L2……Ln的變化而變化，i總=iz=i1+i2+i3+……in(無功電流可忽略不計)，電流方向是從變壓器TP輸出流向負(fù)載。當(dāng)總電路回路的電流i總隨著負(fù)載的變化，無功電流達(dá)到需進(jìn)行電容補(bǔ)償時，總加器1的輸出端①、②上即有無功電流信號輸出，經(jīng)單片機(jī)判斷、處理后控制專用大功率模塊4與交流接觸器5的導(dǎo)通，相應(yīng)的電力電容器組10即投入電力系統(tǒng)中，此時，有電流ic流入變壓器TP，使電力系統(tǒng)功率因數(shù)提高，導(dǎo)致的i總降低(i總=iz-ic)。i總的降低會導(dǎo)致單片機(jī)誤認(rèn)為電力系統(tǒng)不需要補(bǔ)償而控制電力電容器組10切斷，從而產(chǎn)生投切振蕩。本實用新型為保證電力電容器組10投入后無投切振蕩現(xiàn)象發(fā)生，而將電力電容器組10的回路(補(bǔ)償)電流ic同時經(jīng)電流互感器CT2輸入總加器1，經(jīng)總加器的合成計算、A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號輸入單片機(jī)，經(jīng)單片機(jī)識別處理消除誤動作，決定應(yīng)投切的電容器組數(shù)，實現(xiàn)無功電容自動跟蹤補(bǔ)償。
參見圖三，圖中示出復(fù)合式電容補(bǔ)償自動跟蹤控制主機(jī)的實施電路，合二為一(無功功率取樣器與無功電流加法器)的總加器1為變壓器T，其兩初級線圈分別是接入總電流回路中的電流互感器CT1和接入補(bǔ)償電容回路中的電流互感器CT2，變壓器T的次級線圈連接A/D轉(zhuǎn)換器U1(ADS7816)，輸出經(jīng)“通分”相加的合成的互感器信號，從而獲得穩(wěn)定的無功電流采樣信號。采自電力系統(tǒng)電網(wǎng)電壓的同步信號經(jīng)二極管D1、D2整形、電容C1濾波和經(jīng)放大器U1A放大后送單片機(jī)U1(89C2051)，給單片機(jī)一個同步脈沖信號，供單片機(jī)通過A/D轉(zhuǎn)換器對變壓器T的輸出采樣，取出無功電流，再通過A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，單片機(jī)對A/D轉(zhuǎn)換器傳輸來的數(shù)據(jù)進(jìn)行判斷、處理，先通過MC1413分別控制繼電器RLY接通三相交流接觸器，投入固定補(bǔ)償A、B、C三相電容CCA、CCB、CCC，另外通過兩三級管Q1、Q2電路驅(qū)動兩路專用大功率模塊，將電力電容器組CC1至CC6等電位無涌流地接入電力系統(tǒng)(或從電力系統(tǒng)中斷開)。圖中給出的電力電容器組CC1至CC3、CC4至CC6、CCA至CCC采用星形連接。兩路專用大功率模塊中，與A、B、C三相電及補(bǔ)償電容連接的三個專用大功率模塊，它們的控制端是順序串接的，使電路變得十分簡單和方便。
本實用新型的無功功率自動補(bǔ)償控制主機(jī)，將合二為一(無功功率取樣器、無功電流加法器)的總加器、專用大功率電子開關(guān)、單片機(jī)及其它輔助元器件等集成為一體，組成復(fù)合式電容補(bǔ)償自動跟蹤控制主機(jī)將無功功率取樣器與無功電流加法器全二為一，并通過電流互感器接入電力系統(tǒng)回路和電容補(bǔ)償回路中，取得無功電流數(shù)值，并經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換器與單片機(jī)相連接，經(jīng)單片機(jī)判斷、處理、計算，確定所需投入的電容量，并向?qū)Ｓ媒佑|器和大功率模塊發(fā)出開、關(guān)命令；采用專用大功率電子開關(guān)和交流接觸器取代傳統(tǒng)單獨使用的交流接觸器，成為執(zhí)行單片機(jī)命令的動作機(jī)構(gòu)。
權(quán)利要求1．本復(fù)合式電容補(bǔ)償自動跟蹤控制主機(jī)，包括有無功電流總加器、順序連接的A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、專用大功率模塊組成的電容器組的投切動作機(jī)構(gòu)及用于固定補(bǔ)償?shù)慕涣鹘佑|器，其特征在于所述的無功電流總加器是無功功率取樣器與無功電流加法器是合二為一的變壓器，變壓器一初級線圈是接入在總電路回路中的第一電流互感器，變壓器另一初級線圈是接入在投切電容回路中的第二電流互感器，變壓器的次級線圈連接所述的A/D轉(zhuǎn)換器。
2．根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式電容補(bǔ)償自動跟蹤控制主機(jī)，其特征在于所述的電容器組的投切動作機(jī)構(gòu)是專用大功率模塊和交流接觸器的組合，專用大功率模塊和交流接觸器的控制端與所述單片機(jī)連接，專用大功率模塊和交流接觸器的開關(guān)端連接所述的電容器組。
3．根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的復(fù)合式電容補(bǔ)償自動跟蹤控制主機(jī)，其特征在于所述大功率模塊的控制端與所述單片機(jī)的連接端間設(shè)置有晶體管驅(qū)動電路，交流接觸器與所述單片機(jī)的連接端間設(shè)置有繼電器驅(qū)動電路。
4．根據(jù)權(quán)利要求1所述的復(fù)合式電容補(bǔ)償自動跟蹤控制主機(jī)，其特征在于還包括有同步信號檢測電路和與其連接的整形濾波放大電路，同步檢測電路的輸入端采集電網(wǎng)電壓的同步信號，整形濾波放大電路的輸出端連接所述的單片機(jī)。
專利摘要本實用新型涉及一種復(fù)合式電容補(bǔ)償自動跟蹤控制主機(jī),把交流接觸器投切電容器的無功補(bǔ)償裝置和用大功率模塊投切電容的無功補(bǔ)償裝置有機(jī)的結(jié)合,并把電子自動調(diào)節(jié)裝置和執(zhí)行電容投切部分集成一體進(jìn)行控制。包括無功電流總加器和順序連接的A/D轉(zhuǎn)換器、單片機(jī)、專用大功率模塊組成的電容器組的投切動作機(jī)構(gòu)及用于固定補(bǔ)償?shù)慕涣鹘佑|器。無功電流總?cè)悠魇菬o功功率取樣器與無功電流加法器是合二為一的變壓器,一初級線圈是接入在總電路回路中的第一電流互感器,另一初級線圈是接入在投切電容回路中的第二電流互感器,次級線圈連接A/D轉(zhuǎn)換器。上接電網(wǎng)下接電容即可根據(jù)電網(wǎng)無功量的大小進(jìn)行實時自動跟蹤補(bǔ)償。
文檔編號H02J3/18GK2445489SQ0025785
公開日2001年8月29日 申請日期2000年10月17日 優(yōu)先權(quán)日2000年10月17日
發(fā)明者李志安 申請人:李志安