一種高壓并聯(lián)電容器智能過零投切裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及到涉及一種高壓并聯(lián)電容器智能過零投切裝置，屬于無功補(bǔ)償領(lǐng)域。 特別適用于IOkV等高壓的無功補(bǔ)償設(shè)備的智能投切。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前IOkV線路變電所內(nèi)補(bǔ)償電容器的投切均采用普通的開關(guān)，不能實(shí)現(xiàn)智能過 零投切，因此電容器投切對系統(tǒng)、對電容器本體、對投切開關(guān)均產(chǎn)生較大的暫態(tài)沖擊電壓和 電流。頻繁的電容器非過零投切會導(dǎo)致：投切開關(guān)的故障率大幅度提高、補(bǔ)償電容器的故障 率大幅度提高、變頻裝置保護(hù)頻繁跳閘，嚴(yán)重影響用戶的安全生產(chǎn)、給用戶帶來極大的經(jīng)濟(jì) 損失。ABB公司80年代在該領(lǐng)域作了相關(guān)的研宄并開發(fā)了相應(yīng)的產(chǎn)品。由于當(dāng)時(shí)電力電子 產(chǎn)品的價(jià)格和技術(shù)問題，他們采用了常規(guī)開關(guān)加合閘時(shí)間預(yù)測技術(shù)來實(shí)現(xiàn)過零合閘功能， 但該類產(chǎn)品存在過零合閘時(shí)間不是很準(zhǔn)確的問題，合閘時(shí)暫態(tài)沖擊電壓和電流仍然較大。
[0003] 另外一種方法是采用TSC(可控硅投切的電容補(bǔ)償）技術(shù)實(shí)現(xiàn)電容組的過零投切。 該技術(shù)在歐美等國家的電網(wǎng)得到一定的應(yīng)用。該技術(shù)采用可控硅組代替機(jī)械式開關(guān)投切電 容器，能夠?qū)崿F(xiàn)準(zhǔn)確過零分合閘功能，從而最大限度地降低了電容器投切所產(chǎn)生的暫態(tài)沖 擊電壓和電流。但是由于可控硅組被作為機(jī)械式開關(guān)使用，在合閘狀態(tài)下發(fā)熱量較大，因此 存在損耗高、體積大、造價(jià)高的問題。
[0004] 專利200910250652.X提出了一種固態(tài)復(fù)合開關(guān)裝置，其給出的復(fù)合開關(guān)裝置為 三極接觸器結(jié)構(gòu)，三極接觸器僅可能完成單相過零，而且其電壓過零投切方法沒有具體說 明，采用一般的電壓過零檢測方法，誤差大，易導(dǎo)致干擾噪聲的攝入。另外，現(xiàn)有的過零投切 裝置均采集A相、C相的相電壓，由于中點(diǎn)或接地的問題，導(dǎo)致相電壓過零采集不準(zhǔn)確，而且 各相電壓均存在外界干擾或噪聲導(dǎo)致的波形畸變問題，使得過零檢測更加不準(zhǔn)確。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是：克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種通過檢測線電壓過零的方法，通 過引入深度濾波器進(jìn)行高壓并聯(lián)電容器的智能過零投切，以實(shí)現(xiàn)IOkV等高壓設(shè)備的無功 補(bǔ)償設(shè)備的智能投切。
[0006] 本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為：一種高壓并聯(lián)電容器智能過零投 切裝置，由可控硅組、單極交流真空接觸器、控制器、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、深度濾波器和觸發(fā)板組 成，其中可控硅組包括A相串聯(lián)的8組反并聯(lián)可控硅和C相串聯(lián)的8組反并聯(lián)的可控硅，單 極交流真空接觸器包括A相單極交流真空接觸器和C相單極交流真空接觸器，光電轉(zhuǎn)換系 統(tǒng)包括光電轉(zhuǎn)換器和傳輸光纖，其主要功能是實(shí)現(xiàn)控制器和可控硅組觸發(fā)板之間的電信號 進(jìn)行光電信號的轉(zhuǎn)換，并將光信號通過光纖傳輸，光纖不僅能進(jìn)行信號傳輸，還能起到高壓 裝置和低壓控制系統(tǒng)之間的隔離作用；觸發(fā)板與每個(gè)可控硅的控制極相連，8組反并聯(lián)的 可控硅共配16個(gè)觸發(fā)板，觸發(fā)板用以輸出觸發(fā)可控硅組所需的觸發(fā)信號，A相與B相線電 壓信號以及C相與B相線電壓信號經(jīng)過深度濾波器后與控制器相連，其中深度濾波器包括 低通濾波電路、電壓比較電路和光耦隔離電路;A相可控硅組與A相單極交流真空接觸器并 聯(lián)，組成A相復(fù)合開關(guān)，C相可控硅組與C相單極交流真空接觸器并聯(lián)，組成C相復(fù)合開關(guān)， A相復(fù)合開關(guān)和C相復(fù)合開關(guān)的一端連接常規(guī)斷路器，另一端連接相應(yīng)的電容和電感，控制 器通過光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與觸發(fā)板相連，通過執(zhí)行電壓無功控制裝置發(fā)出的指令，發(fā)送觸發(fā)信 號給可控硅組的觸發(fā)板，使得與其并聯(lián)的接觸器得以實(shí)現(xiàn)過零投切的效果；
[0007] 當(dāng)需要投入電容器時(shí)，控制器持續(xù)檢測觸發(fā)板返回的可控硅電壓信號，并將該可 控硅電壓信號通過深度濾波器進(jìn)行濾波，當(dāng)捕捉到一個(gè)周期的正向電壓時(shí)，控制器對于反 并聯(lián)可控硅中的負(fù)相可控硅發(fā)出持續(xù)的觸發(fā)脈沖，以保證當(dāng)電壓負(fù)過零時(shí)可控硅過零導(dǎo) 通，之后延遲1/2周期對于反并聯(lián)可控硅中的正相可控硅發(fā)出觸發(fā)脈沖，同樣保證當(dāng)電壓 正過零時(shí)可控硅過零導(dǎo)通；切除電容器時(shí)，直接發(fā)送持續(xù)的觸發(fā)脈沖同時(shí)控制并監(jiān)測真空 接觸器的狀態(tài)，保證觸發(fā)脈沖遲于接觸器分閘，使可控硅在電流過零點(diǎn)自然關(guān)斷；
[0008] 所述深度濾波器中的低通濾波電路的幅頻特性、相頻特性和截止頻率為：
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種高壓并聯(lián)電容器智能過零投切裝置，其特征在于；由可控娃組、單極交流真空 接觸器、控制器、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、深度濾波器和觸發(fā)板組成，其中可控娃組包括A相串聯(lián)的8 組反并聯(lián)可控娃和C相串聯(lián)的8組反并聯(lián)的可控娃，單極交流真空接觸器包括A相單極交 流真空接觸器和C相單極交流真空接觸器，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括光電轉(zhuǎn)換器和傳輸光纖，其 主要功能是實(shí)現(xiàn)控制器和可控娃組觸發(fā)板之間的電信號進(jìn)行光電信號的轉(zhuǎn)換，并將光信號 通過光纖傳輸，光纖不僅能進(jìn)行信號傳輸，還能起到高壓裝置和低壓控制系統(tǒng)之間的隔離 作用；觸發(fā)板與每個(gè)可控娃的控制極相連，8組反并聯(lián)的可控娃共配16個(gè)觸發(fā)板，觸發(fā)板用 W輸出觸發(fā)可控娃組所需的觸發(fā)信號，A相與B相線電壓信號W及C相與B相線電壓信號 經(jīng)過深度濾波器后與控制器相連，其中深度濾波器包括低通濾波電路、電壓比較電路和光 禪隔離電路；A相可控娃組與A相單極交流真空接觸器并聯(lián)，組成A相復(fù)合開關(guān)，C相可控娃 組與C相單極交流真空接觸器并聯(lián)，組成C相復(fù)合開關(guān)，A相復(fù)合開關(guān)和C相復(fù)合開關(guān)的一 端連接常規(guī)斷路器，另一端連接相應(yīng)的電容器和電感，控制器通過光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與觸發(fā)板 相連，通過執(zhí)行電壓無功控制裝置發(fā)出的指令，發(fā)送觸發(fā)信號給可控娃組的觸發(fā)板，使得與 其并聯(lián)的接觸器得W實(shí)現(xiàn)過零投切的效果； 當(dāng)需要投入電容器時(shí)，控制器持續(xù)檢測觸發(fā)板返回的可控娃電壓信號，并將該可控娃 電壓信號通過深度濾波器進(jìn)行濾波，當(dāng)捕捉到一個(gè)周期的正向電壓時(shí)，控制器對于反并聯(lián) 可控娃中的負(fù)相可控娃發(fā)出持續(xù)的觸發(fā)脈沖，W保證當(dāng)電壓負(fù)過零時(shí)可控娃過零導(dǎo)通，之 后延遲1/2周期對于反并聯(lián)可控娃中的正相可控娃發(fā)出觸發(fā)脈沖，同樣保證當(dāng)電壓正過零 時(shí)可控娃過零導(dǎo)通；切除電容器時(shí)，直接發(fā)送持續(xù)的觸發(fā)脈沖同時(shí)控制并監(jiān)測真空接觸器 的狀態(tài)，保證觸發(fā)脈沖遲于接觸器分閩，使可控娃在電流過零點(diǎn)自然關(guān)斷； 所述深度濾波器中的低通濾波電路的幅頻特性、相頻特性和截止頻率為：
其中，Ri和R2代表分壓電阻；C代表濾波電容；U CA'代表濾波后的線電壓信號，IH(?) I、 (?)和fA。分別代表濾波器的幅頻特性，相頻特性和截止頻率，《為頻域特性中的頻率坐 標(biāo)。 線電壓信號I%'經(jīng)過電壓比較器，要滿足W下輸入電壓條件：
其中，V。代表電壓比較器的電源電壓；代表線電壓Um的峰峰值；代表初始相
電壓屯和f H分別代表所設(shè)定的下限頻率和上限頻率；^ = 1. 5?2代表安全系數(shù)，最優(yōu) 值為1. 72,對于C相和A相之間的線電壓來說具有同樣的表達(dá)式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓并聯(lián)電容器智能過零投切裝置，其特征在于：實(shí)現(xiàn)電容 器過零投切的方法為： 當(dāng)控制系統(tǒng)接收到電壓無功控制裝置合閩命令后，首先合上B相交流接觸器，等B相交 流接觸器合閩完畢后，在B相與A相線電壓過零點(diǎn)時(shí)，將A相可控娃組觸發(fā)導(dǎo)通，然后再合 上A相交流接觸器；一旦A相交流接觸器處于合閩位置，A相可控娃組兩端的電壓基本為0， A相可控娃組電流過零自然關(guān)斷，A相電容器組正常投入；在B相與C相線電壓過零點(diǎn)時(shí)，將 C相可控娃組觸發(fā)導(dǎo)通，然后再合上C相交流接觸器；一旦C相交流接觸器處于合閩位置，C 相可控娃組兩端的電壓基本為0, C相可控娃組電流過零自然關(guān)斷，C相電容器組正常投入 當(dāng)控制系統(tǒng)接收到電壓無功控制裝置分閩命令后，首先給A、C相可控娃組發(fā)送觸發(fā)脈 沖信號然后打開A、C相交流接觸器；一旦A、C相可控娃組兩端有了電壓，A、C相可控娃組立 即導(dǎo)通；當(dāng)A、C相交流接觸器處于完全分閩狀態(tài)后再停止A、C相可控娃組觸發(fā)脈沖信號， 當(dāng)通過A、C相可控娃組的電流為零時(shí)，可控娃自然關(guān)斷，等A、C相可控娃組斷開后再分?jǐn)郆 相交流接觸器，電容器組正常切除。 在B相接觸器的分/合閩過程中，由于A、C相可控娃組和交流接觸器都為斷開狀態(tài)，所 W分/合B相交流接觸器不會產(chǎn)生電?。欢贏、C相交流接觸器的分/合過程中，A、C相可 控娃組都處在導(dǎo)通狀態(tài)，接觸器不需要滅弧功能。
【專利摘要】一種高壓并聯(lián)電容器智能過零投切裝置，由可控硅組、單極交流真空接觸器、控制器、光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)、深度濾波器和觸發(fā)板組成，其中可控硅組包括A相串聯(lián)的反并聯(lián)可控硅和C相串聯(lián)的反并聯(lián)的可控硅，單極交流真空接觸器包括A相單極交流真空接觸器和C相單極交流真空接觸器，光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)包括光電轉(zhuǎn)換器和傳輸光纖，其主要功能是實(shí)現(xiàn)控制器和可控硅組觸發(fā)板之間的電信號進(jìn)行光電信號的轉(zhuǎn)換；觸發(fā)板與每個(gè)可控硅的控制極相連，用以輸出觸發(fā)可控硅組所需的觸發(fā)信號，A相與B相線電壓信號以及C相與B相線電壓信號經(jīng)過深度濾波器后與控制器相連，控制器通過光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)與觸發(fā)板相連，該裝置具有電壓過零檢測精度高、投切效果好的特點(diǎn)。
【IPC分類】H02J3-18
【公開號】CN104600722
【申請?zhí)枴緾N201510064000
【發(fā)明人】岳平, 楊成鋼, 湯珂奇, 呂春美, 趙漢鷹, 朱利鋒, 張周麟
【申請人】呂春美
【公開日】2015年5月6日
【申請日】2015年2月9日