本發(fā)明涉及一種低壓智能電容器控制器及無功補(bǔ)償系統(tǒng)，屬于電力輸送設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

無功補(bǔ)償是既提高功率傳輸容量也保持電壓穩(wěn)定性的有效方法，可以提高功率因素，改善電能質(zhì)量。無功補(bǔ)償?shù)闹匾O(shè)備之一是電容器。由于最近幾年，國際和國內(nèi)都在推進(jìn)電網(wǎng)智能化，所以電容器的智能化已經(jīng)是現(xiàn)在無功補(bǔ)償?shù)囊环N趨勢。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種低壓智能電容器控制器及無功補(bǔ)償系統(tǒng)，通過采用智能測控模塊控制投切開關(guān)，既能實現(xiàn)零投切，大大提高了電容器的智能性，又能對電容器進(jìn)行良好的保護(hù)，有效地解決了背景技術(shù)中存在的上述問題。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：

一種低壓智能電容器控制器，所述低壓智能電容器控制器，包含電流采集模塊、投切開關(guān)模塊、線路保護(hù)模塊和智能測控模塊，所述智能測控模塊通過電流采集模塊與負(fù)載側(cè)電網(wǎng)互相連接，通過投切開關(guān)模塊、線路保護(hù)模塊與低壓電力電容器互相連接。

一種無功補(bǔ)償系統(tǒng)，所述無功補(bǔ)償系統(tǒng)，包含一個以上低壓電力電容器和一個以上低壓智能電容器控制器，二者的數(shù)量相匹配，還包含一個電能檢測裝置，電能檢測裝置與每個低壓智能電容器控制器中的電流采集模塊通過can總線互相連接。

所述低壓智能電容器控制器，還包含人機(jī)界面模塊，所述人機(jī)界面模塊設(shè)有觸控屏，智能測控模塊設(shè)有電壓、電流的諧波分析結(jié)構(gòu)，人機(jī)界面模塊與智能測控模塊互相連接。

所述低壓智能電容器控制器，還包含數(shù)據(jù)存儲模塊和usb接口，所述數(shù)據(jù)存儲模塊與智能測控模塊互相連接。

所述低壓智能電容器控制器，還包含后備電源模塊，所述后備電源模塊與智能測控模塊互相連接。

所述低壓智能電容器控制器，還包含通信接口，所述通信接口包含rs485接口、can通信接口和以太網(wǎng)接口，智能測控模塊通過通信接口與外部通信線路互相連接。

所述低壓智能電容器控制器，還包含電流傳感器，所述電流傳感器分別與線路保護(hù)模塊、智能測控模塊互相連接。

所述電流采集模塊、投切開關(guān)模塊、智能測控模塊集成設(shè)置在低壓電力電容器上，線路保護(hù)模塊集成設(shè)置在智能測控模塊中。

本發(fā)明的有益效果是：一方面能夠確定是否進(jìn)行電容器的投切操作，一方面能夠?qū)崿F(xiàn)零投切，保障在投切過程中無涌流沖擊，無操作過電壓，大大提高了電容器的智能性，并能夠?qū)﹄娙萜鬟M(jìn)行良好的保護(hù)。此外，開關(guān)模塊動作響應(yīng)速度快，可以頻繁操作。這有利于大大提高無功補(bǔ)償?shù)男逝c有效性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明低壓智能電容器控制器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明無功補(bǔ)償系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：電流采集模塊1、投切開關(guān)模塊2、線路保護(hù)模塊3、智能測控模塊4、人機(jī)界面模塊5、數(shù)據(jù)存儲模塊6、后備電源模塊7、上位機(jī)8、低壓電力電容器9、低壓智能電容器控制器10、輸電網(wǎng)11。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖，通過實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。

一種低壓智能電容器控制器，包含電流采集模塊1、投切開關(guān)模塊2、線路保護(hù)模塊3和智能測控模塊4，所述智能測控模塊4通過電流采集模塊1與負(fù)載側(cè)輸電網(wǎng)11互相連接，通過投切開關(guān)模塊2、線路保護(hù)模塊3與低壓電力電容器互相連接。

一種無功補(bǔ)償系統(tǒng)，包含一個以上低壓電力電容器9和一個以上低壓智能電容器控制器10，二者的數(shù)量相匹配，還包含一個電能檢測裝置，電能檢測裝置與每個低壓智能電容器控制器10中的電流采集模塊通過can總線互相連接。

所述低壓智能電容器控制器，還包含人機(jī)界面模塊5，所述人機(jī)界面模塊5設(shè)有觸控屏，智能測控模塊4設(shè)有電壓、電流的諧波分析結(jié)構(gòu)，人機(jī)界面模塊5與智能測控模塊4互相連接。

低壓智能電容器控制器，還包含數(shù)據(jù)存儲模塊6和usb接口，所述數(shù)據(jù)存儲模塊6與智能測控模塊4互相連接。

低壓智能電容器控制器，還包含后備電源模塊7，所述后備電源模塊7與智能測控模塊4互相連接。

還包含通信接口，所述通信接口包含rs485接口、can通信接口和以太網(wǎng)接口，智能測控模塊4通過通信接口與外部通信線路互相連接。

低壓智能電容器控制器，還包含電流傳感器，所述電流傳感器分別與線路保護(hù)模塊3、智能測控模塊4互相連接。

所述電流采集模塊1、投切開關(guān)模塊2、智能測控模塊4集成設(shè)置在低壓電力電容器上，線路保護(hù)模塊3集成設(shè)置在智能測控模塊4中。

電流采集模塊1采集負(fù)載側(cè)的電流信號，并將采集的電流信號輸送至所述智能測控模塊4。所述投切開關(guān)模塊例如由晶閘管、磁保持繼電器、過零觸發(fā)導(dǎo)通電路和晶閘管保護(hù)電路構(gòu)成，實現(xiàn)電容器“零投切”，保障投切過程無涌流沖擊，無操作過電壓。開關(guān)模塊動作響應(yīng)速度快，可頻繁操作。

線路保護(hù)模塊3對相應(yīng)的低壓電力電容器進(jìn)行短路保護(hù)、缺相保護(hù)和過溫保護(hù)，在所述相應(yīng)的低壓電力電容器出現(xiàn)短路、缺相或過溫故障時，控制所述投切開關(guān)模塊2中的控制開關(guān)立即斷開，并發(fā)出報警信號。報警信號例如包括聲光信號與有線/無線通信信號。

智能測控模塊4直接接收系統(tǒng)的電壓信號，例如接收電網(wǎng)側(cè)或負(fù)載側(cè)的電壓，或者電容器兩端的電壓。智能測控模塊4基于接收的電壓信號和電流信號來確定功率因數(shù)，且根據(jù)所述功率因數(shù)來確定是否需要對相應(yīng)的低壓電力電容器進(jìn)行投切操作。從而確定何時需要進(jìn)行投切操作。

如果確定需要投入相應(yīng)的低壓電力電容器，所述智能測控模塊4控制所述投切開關(guān)模塊2中的控制開關(guān)在電壓過零點時閉合，如果確定需要退出相應(yīng)的低壓電力電容器，所述智能測控模塊4控制所述投切開關(guān)模塊2中的控制開關(guān)在電流過零點時斷開。

電容器當(dāng)受到過電壓、合閘涌流，諧波和環(huán)境溫度等的影響，會造成元器件的絕緣水平下降，甚至短接，產(chǎn)生鼓肚、爆裂等個別現(xiàn)象。需要很好的監(jiān)測電容器的電氣參數(shù)才能更好的預(yù)防電容器事故的發(fā)生，減少經(jīng)濟(jì)損失。

本發(fā)明的低壓智能電容器控制器的運行原理如下：通過電流采集模塊1采集電流信號，同時也將電壓信號直接采集到智能測控模塊4。檢測低壓電力電容器的各相電流和控制開關(guān)的斷開，可以實現(xiàn)低壓電力電容器的各相過電流保護(hù)，實現(xiàn)低壓電力電容器的過電壓、欠電壓、失電壓和三相不平衡電壓的保護(hù)。智能測控模塊4控制投切開關(guān)模塊2，實現(xiàn)可以控制其在電壓過零點時閉合、控制其在電流過零點時斷開，實現(xiàn)“零投切”功能。人機(jī)界面模塊5設(shè)有設(shè)置、顯示、操作、系統(tǒng)狀態(tài)、諧波、通信狀態(tài)等界面。將各個參數(shù)數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)存儲模塊6中。當(dāng)系統(tǒng)上電前和失電后，此時電路板供電電源消失，后備電源模塊7開始運行，給電路板提供能量，實現(xiàn)數(shù)據(jù)繼續(xù)保存。

優(yōu)選地，所述低壓智能電容器控制器進(jìn)一步包括數(shù)據(jù)存儲模塊6以及usb接口，所述數(shù)據(jù)存儲模塊6與所述智能測控模塊4連接，以接收并存儲電壓、電流歷史數(shù)據(jù)，所述usb接口用于輸出所存儲的數(shù)據(jù)。這有利于建立一套大數(shù)據(jù)，來監(jiān)測帶電容器的運行狀態(tài)和投切過程中電容器兩端的電壓和電流的變化，將電容器的壽命和監(jiān)測數(shù)據(jù)聯(lián)系起來，不僅有利于電容器制造廠家分析，為以后電容器的技術(shù)改造提供依據(jù)；而且有利于電容器使用單位如何更科學(xué)地維護(hù)電容器。

優(yōu)選地，所述低壓智能電容器控制器進(jìn)一步包括后備電源模塊7，所述后備電源模塊7對整個所述低壓智能電容器控制器進(jìn)行供電，其中，所述后備電源模塊7為超級電容。

帶有超級電容做為后備電源，方便于上電前和突然失電后數(shù)據(jù)保存。從而提高充電的快速性與有效性。

超級電容器（supercapacitors，ultracapacitor），又名電化學(xué)電容器(electrochemicalcapacitors)，雙電層電容器(electricaldouble-layercapacitor)、黃金電容、法拉電容，是通過極化電解質(zhì)來儲能的一種電化學(xué)元件。它不同于傳統(tǒng)的化學(xué)電源，是一種介于傳統(tǒng)電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，主要依靠雙電層和氧化還原贗電容電荷儲存電能。但在其儲能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲能過程是可逆的，也正因為此超級電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣，都是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量。

在一個優(yōu)選實施例中，所述智能測控模塊4帶有電壓、電流的諧波分析功能，所述低壓智能電容器控制器進(jìn)一步包括人機(jī)界面模塊5，所述人機(jī)界面模塊5用于顯示電流、電壓、無功功率、諧波，其中，所述人機(jī)界面模塊5包括觸控屏。有利的是，智能測控模塊4帶有兩塊芯片，一片作為cpu，另一片進(jìn)行諧波分析。例如，所述智能測控模塊4包括arm處理器和ade7880芯片，其中，arm處理器用作cpu，ade7880芯片用于進(jìn)行諧波運算。

優(yōu)選地，所述低壓智能電容器控制器進(jìn)一步包括用于與外部光纖或者屏蔽導(dǎo)線連接的通信接口。例如，通過所述通信接口與上位機(jī)或其他低壓智能電容器控制器連接。在一個可選實施例中，同一個無功補(bǔ)償系統(tǒng)中的多個低壓智能電容器控制器通過所述通信接口與同一can總線連接，而進(jìn)行通信。更有利的是，上位機(jī)作為主設(shè)備，各低壓智能電容器控制器作為從設(shè)備。

在一個可選實施例中，所述上位機(jī)和多個低壓智能電容器控制器通過can總線進(jìn)行通訊，在多個低壓智能電容器控制器中，前一低壓智能電容器控制器的引腳b與后一低壓智能電容器控制器的引腳a相連，第一個低壓智能電容器控制器的引腳a接地，最后一個低壓智能電容器控制器的引腳b懸空。

優(yōu)選地，所述通信接口采用rs485、can和/或以太網(wǎng)等進(jìn)行通信。有利的是，所述通信接口同時包括rs485、can和以太網(wǎng)三種制式的通訊接口。

優(yōu)選地，所述智能測控模塊4、電流采集模塊1和投切開關(guān)模塊2集成在低壓電力電容器上。

優(yōu)選地，所述低壓智能電容器控制器包括電流傳感器，所述電流傳感器采集流經(jīng)單體電容的電流，所述電流傳感器采集的電流輸送至所述線路保護(hù)模塊3，用于檢測相應(yīng)的低壓電力電容器的停電、短路和缺相故障，以及輸送至智能測控模塊4，用于輔助實現(xiàn)在電流過零點時斷開。

優(yōu)選地，所述線路保護(hù)模塊集成在所述智能測控模塊4中。

本發(fā)明還提供一種無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于，包括多個低壓電力電容器和多個低壓智能電容器控制器，每個低壓電力電容器對應(yīng)一個低壓智能電容器控制器，所述無功補(bǔ)償系統(tǒng)還包括一個電能檢測裝置，其中，所述低壓智能電容器控制器是如上所述的低壓智能電容器控制器，所述電能檢測裝置檢測電壓信號和電流信號，并將檢測到的電壓信號和電流信號并行地輸送至所述多個低壓智能電容器控制器的所述電流采集模塊1。

在所述系統(tǒng)中，多個低壓智能電容器控制器通過所述通信接口與同一can總線連接，而相互進(jìn)行通信，并與上位機(jī)連接而與上位機(jī)通訊。更有利的是，上位機(jī)作為主設(shè)備，各低壓智能電容器控制器作為從設(shè)備。低壓電力電容器通過相應(yīng)低壓智能電容器控制器連接至輸電網(wǎng)，更具體地，通過相應(yīng)低壓智能電容器控制器的投切開關(guān)模塊連接至輸電網(wǎng)。

每個低壓智能電容器控制器的id學(xué)習(xí)步驟包括下述步驟。

步驟s1：將所有低壓智能電容器控制器的b引腳置高，檢測各低壓智能電容器控制器a引腳電壓，若a引腳電壓為高，則低壓智能電容器控制器一直處于檢測a引腳電壓的過程，若a引腳電壓為低，判斷低壓智能電容器控制器檢測有無收到id值為x的can消息，若未收到，轉(zhuǎn)到步驟s2，若收到，轉(zhuǎn)到s3，其中x為大于等于零的整數(shù)；

步驟s2：此低壓智能電容器控制器將自己的id設(shè)為x=0，并轉(zhuǎn)至步驟s4；

步驟s3：此低壓智能電容器控制器將自己的id值設(shè)為x=x+1，并轉(zhuǎn)至步驟s4；

步驟s4：判斷x是否小于n，如不小于，則id學(xué)習(xí)結(jié)束，低壓智能電容器控制器通過can總線發(fā)送id學(xué)習(xí)結(jié)束命令，通知其他低壓智能電容器控制器進(jìn)入正常模式，同時自己也進(jìn)入正常模式；如小于，則轉(zhuǎn)至步驟s5，其中，n為低壓智能電容器控制器的數(shù)量減1；

步驟s5：低壓智能電容器控制器設(shè)置其b引腳為低，并通過can總線發(fā)送自己的id值，隨后該完成自身id學(xué)習(xí)的低壓智能電容器控制器檢查是否收到id學(xué)習(xí)結(jié)束的命令，若未收到，則一直檢測；若收到，則進(jìn)入正常模式。

這種id學(xué)習(xí)模式由上位機(jī)發(fā)送id值供低壓智能電容器控制器學(xué)習(xí)，實現(xiàn)了上位機(jī)對多個低壓智能電容器控制器的靈活控制。從而靈活地實現(xiàn)多個電容器的投切控制。

也就是說，本發(fā)明的智能電容器控制器裝置可單臺使用，也可多臺聯(lián)機(jī)使用。替代由智能控制器、熔絲、復(fù)合開關(guān)或機(jī)械式接觸器、熱繼電器、低壓電力電容器、指示燈等由導(dǎo)線連接而組成的常規(guī)自動無功補(bǔ)償實現(xiàn)了對電容的自動投切控制和電容器的停電、短路、缺相保護(hù)、過溫保護(hù)功能，同時具有便于人員觀察的參數(shù)和故障顯示界面，遠(yuǎn)程控制和數(shù)據(jù)存儲和上傳功能。