無涌流多分組無功補(bǔ)償成套裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種無涌流多分組無功補(bǔ)償成套裝置，包括：人機(jī)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、相控開關(guān)；監(jiān)測(cè)系統(tǒng)三相電壓，并識(shí)別電壓過零點(diǎn)，提前Δt時(shí)間發(fā)出控制命令，使開關(guān)節(jié)點(diǎn)在電壓過零點(diǎn)正好閉合；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流，識(shí)別電流過零點(diǎn)，按開斷延遲時(shí)間提前發(fā)出控制命令，使開關(guān)節(jié)點(diǎn)在電流過零點(diǎn)正好斷開。
【專利說明】
無涌流多分組無功補(bǔ)償成套裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明設(shè)及一種無涌流多分組無功補(bǔ)償成套裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 無功補(bǔ)償設(shè)備是變電站的重要設(shè)備之一，其精細(xì)化運(yùn)行水平也是改善電壓、提高 電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的重要手段。受各種技術(shù)制約，目前網(wǎng)內(nèi)變電站配置的電容器組多為整組投 切方式，運(yùn)行中普遍存在投入過補(bǔ)、不投欠補(bǔ)的情況。特別是變電站電容器組接入AVC運(yùn)行 后，電容器組開關(guān)頻繁動(dòng)作、或電容器組投運(yùn)率低現(xiàn)象普遍。影響電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，同時(shí)，由于 目前采用的電容器開關(guān)普遍為真空斷路器，頻繁投切因沖擊電壓不但損傷電容器組，而且 因開關(guān)易發(fā)生重燃而帶來故障隱患。近幾年市場(chǎng)出現(xiàn)的調(diào)壓式調(diào)容、磁控式電抗器調(diào)容等 技術(shù)雖然能實(shí)現(xiàn)線性調(diào)容，但因其投資成本高、占地大、維護(hù)工作量大等缺點(diǎn)未被市場(chǎng)接 受。
[0003] 分相同步開關(guān)技術(shù)的原理是通過機(jī)械觸頭的行程和速度來計(jì)算和預(yù)測(cè)機(jī)械觸頭 的準(zhǔn)確閉合時(shí)間，實(shí)現(xiàn)機(jī)械過零觸發(fā)的。該技術(shù)在國外研究的比較早，并有相應(yīng)的產(chǎn)品和實(shí) 際裝置，但造價(jià)昂貴、價(jià)格高，且由于受到機(jī)械制造工藝和控制技術(shù)分散性的影響，早期產(chǎn) 品其長(zhǎng)期效果并不理想。伴隨永磁開關(guān)在電力系統(tǒng)中的廣泛使用，開關(guān)分散性問題已逐步 得到解決。歐洲ABB、SIEMENS，美國喬世林，日本東芝、富±在此領(lǐng)域有深入研究，并在高電 壓等級(jí)有超過上萬臺(tái)相控開關(guān)在電力系統(tǒng)中運(yùn)行。
[0004] 在國內(nèi)，配電網(wǎng)無功問題比較突出，甚至嚴(yán)重影響到了變電站的安全運(yùn)行。針對(duì)配 電變電站的無功問題，變壓器調(diào)壓、磁飽和電抗、SVC、SVG技術(shù)能夠很好避免沖擊電流、操 作過電壓，但運(yùn)些無功設(shè)備造價(jià)高、體積大、損耗大、設(shè)備維護(hù)量大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 針對(duì)上述問題，本發(fā)明提供一種無涌流多分組無功補(bǔ)償成套裝置。
[0006] 本發(fā)明無涌流多分組無功補(bǔ)償成套裝置，包括:人機(jī)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、保護(hù)系統(tǒng)、相 控開關(guān)；
[0007] 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)=相電壓，并識(shí)別電壓過零點(diǎn)，提前At時(shí)間發(fā)出控制命令，使開關(guān)節(jié)點(diǎn) 在電壓過零點(diǎn)正好閉合;實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流，識(shí)別電流過零點(diǎn)，按開斷延遲時(shí)間提前發(fā)出控制命 令，使開關(guān)節(jié)點(diǎn)在電流過零點(diǎn)正好斷開。
[000引進(jìn)一步地，控制保護(hù)系統(tǒng)包括模擬信號(hào)調(diào)理電路、DSP核忍、開關(guān)量輸入輸出電路、 光電隔離及驅(qū)動(dòng)電路，電壓和電流信號(hào)經(jīng)PT和CT，進(jìn)入模擬信號(hào)調(diào)理電路，然后直接加到AD 輸入通道，DSP處理完經(jīng)AD采樣的模擬信號(hào)后，計(jì)算出保護(hù)參數(shù)，在比較和判斷有關(guān)的物理 量后，輸出控制保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，并形成帶時(shí)標(biāo)的事件記錄然后上傳人機(jī)系統(tǒng)，SCIl做成 RS232通信口，用于調(diào)試，SCI2做成RS232/485通信口或者CAN接口或者W太網(wǎng)口，用于與監(jiān) 控系統(tǒng)通信，控制系統(tǒng)與相控接觸器之間采用光隔開關(guān)量聯(lián)絡(luò)，完成控制和狀態(tài)反饋。 [0009]進(jìn)一步地，相位控制系統(tǒng)包括相位監(jiān)控及功率驅(qū)動(dòng)電路、大功率儲(chǔ)能電路、狀態(tài)監(jiān) 控及保護(hù)電路，在準(zhǔn)確測(cè)量各電量的基礎(chǔ)上，計(jì)算出各控制量參數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)邏輯輸出控制 和保護(hù)命令，并根據(jù)通信要求與上位機(jī)通信。
[0010]有益效果
[0011] 本發(fā)明無涌流多分組無功補(bǔ)償成套裝置與現(xiàn)有技術(shù)具備如下有益效果：
[0012] 1.該種在線監(jiān)測(cè)真空滅弧室真空度的斷路器采用無涌流多分組無功補(bǔ)償成套裝 置真空滅弧室屏蔽罩的電位與滅弧室內(nèi)真空度關(guān)系，通過測(cè)量真空開關(guān)屏蔽罩的電位相對(duì) 正常值的變化情況，從而抵消了由于環(huán)境變化帶來的測(cè)量誤差。
[0013] 該種在線監(jiān)測(cè)真空滅弧室真空度的斷路器將在線監(jiān)測(cè)技術(shù)應(yīng)用于傳統(tǒng)產(chǎn)品，提升 產(chǎn)品的技術(shù)含量，實(shí)現(xiàn)無涌流多分組無功補(bǔ)償成套裝置的智能化，提高產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)力，具有 很好的應(yīng)用推廣價(jià)值。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本發(fā)明無涌流多分組無功補(bǔ)償成套裝置原理圖；
[0015] 圖2是本發(fā)明無涌流多分組無功補(bǔ)償成套裝置原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的描述。
[0017] 本發(fā)明接觸器本體主要是由真空泡、永磁操作機(jī)構(gòu)構(gòu)成。真空泡的國內(nèi)供貨商很 多，都能提供生產(chǎn)成熟工藝的相應(yīng)規(guī)格的真空泡產(chǎn)品。永磁操作機(jī)構(gòu)特性包括靜態(tài)特性和 動(dòng)態(tài)特性。永磁機(jī)構(gòu)的靜態(tài)特性是指線圈激磁電流為零時(shí)，由永磁體產(chǎn)生的力學(xué)特性和磁 場(chǎng)分布，是永磁機(jī)構(gòu)各元件(包括永磁體)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和優(yōu)化的理論依據(jù)，也是動(dòng)態(tài)特性 分析的基礎(chǔ)。永磁機(jī)構(gòu)的動(dòng)態(tài)特性是指激磁電流不為零，即在永磁機(jī)構(gòu)執(zhí)行開關(guān)狀態(tài)轉(zhuǎn)換 的過程中，與永磁體共同形成的力學(xué)特性、運(yùn)動(dòng)特性、磁場(chǎng)分布特性和電流電壓變化特性， W及相互關(guān)系，它是永磁機(jī)構(gòu)機(jī)械系統(tǒng)、電磁系統(tǒng)、特別是電源與控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)基礎(chǔ)和性 能評(píng)判依據(jù)。
[0018] 目前市場(chǎng)上國產(chǎn)永磁操作機(jī)構(gòu)W=相聯(lián)動(dòng)雙穩(wěn)結(jié)構(gòu)為主。合分閩均靠永磁力保 持，存在分閩時(shí)沖擊力過大的缺點(diǎn)且必須使用傳動(dòng)件。與通常的彈黃機(jī)構(gòu)相比，元件布置上 只是用永磁機(jī)構(gòu)代替了彈黃機(jī)構(gòu)，拐臂連桿等傳動(dòng)機(jī)構(gòu)并沒有取消，無法實(shí)現(xiàn)完全直線運(yùn) 動(dòng)，因此不能全面消除機(jī)械故障的產(chǎn)生。
[0019] 單穩(wěn)永磁操作機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)明，每相一個(gè)獨(dú)立的直動(dòng)操動(dòng)機(jī)構(gòu)，所有開關(guān)部件都按 照縱向?qū)ΨQ布置，所有機(jī)械運(yùn)動(dòng)均為直線線性運(yùn)動(dòng)。機(jī)械零部件數(shù)量最少，無連桿、拐臂和 轉(zhuǎn)軸等易出故障零件，可靠性高。合閩狀態(tài)靠永磁力保持，分閩狀態(tài)靠分閩彈黃保持。合閩、 分閩時(shí)都能良好配合。既能做到合閩無彈跳，又能得到較大的剛分速度，實(shí)現(xiàn)了真空開斷技 術(shù)與磁力機(jī)構(gòu)、彈黃機(jī)構(gòu)的完美結(jié)合。
[0020] 從雙穩(wěn)永磁操作機(jī)構(gòu)圖片上可W看出其=相聯(lián)動(dòng)，不能實(shí)現(xiàn)分相操作的功能。目 前操作機(jī)構(gòu)(包括單穩(wěn)操作機(jī)構(gòu))都采用運(yùn)樣的結(jié)構(gòu)。本項(xiàng)目相控接觸器利用單穩(wěn)永磁機(jī)構(gòu) 的分相直動(dòng)操作結(jié)構(gòu)，巧妙設(shè)計(jì)多點(diǎn)脫扣結(jié)構(gòu)，完成相控接觸器的分相操作功能。
[0021] 相位控制系統(tǒng)包括相位監(jiān)控及功率驅(qū)動(dòng)電路、大功率儲(chǔ)能電路、狀態(tài)監(jiān)控及保護(hù) 電路等部分，它們的邏輯組合實(shí)現(xiàn)過零投切功能。在準(zhǔn)確測(cè)量各電量的基礎(chǔ)上，計(jì)算出各控 制量參數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)邏輯輸出控制和保護(hù)命令，并根據(jù)通信要求與上位機(jī)通信。
[0022] 相位監(jiān)控電路需要進(jìn)行實(shí)時(shí)補(bǔ)償校正功能，解決溫度變化、機(jī)械動(dòng)作惰性、電源擾 動(dòng)等因素帶來的操作分散性問題。通過對(duì)每次動(dòng)作后的參量偏差進(jìn)行分析，并不斷矯正相 關(guān)參量，開關(guān)分合的時(shí)間延遲的分散性大大縮小，長(zhǎng)期運(yùn)行可做到誤差±0.5ms內(nèi)。
[0023] 控制保護(hù)系統(tǒng)采用如圖2所示結(jié)構(gòu)，電壓和電流信號(hào)經(jīng)PT和CT，進(jìn)入模擬信號(hào)調(diào) 理電路，然后直接加到AD輸入通道。DSP處理完經(jīng)AD采樣的模擬信號(hào)后，計(jì)算出保護(hù)參數(shù)等。 在比較和判斷有關(guān)的物理量后，輸出控制保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，并形成帶時(shí)標(biāo)的事件記錄然后上 傳人機(jī)系統(tǒng)。SCI1做成RS232通信口，用于調(diào)試，SCI2做成RS232/485通信口或者CAN接口或 者W太網(wǎng)口，用于與監(jiān)控系統(tǒng)通信。控制系統(tǒng)與相控接觸器之間采用光隔開關(guān)量聯(lián)絡(luò)，完成 控制和狀態(tài)反饋。
[0024] 相仿巧擊Il並^的甚:±：由與搭驚.
[0025]
[0026] 性能指標(biāo)交流電壓:0~220￥，精度±0.5%
[0027] 交流電流:0.014~54，精度±0.5%
[002引供電電壓:交(直)流220V±20%
[0029] 安全性能指標(biāo)交流耐壓:2.5kV/lmin
[0030] 絕緣電阻：IOMQ/1. OkV
[0031] EMC性能指標(biāo)電快速瞬變脈沖抗干擾:III級(jí)
[0032] 浪涌抗干擾：III級(jí)
[0033] 福射電磁場(chǎng)干擾:III級(jí)
[0034] 靜電放電干擾:IV級(jí)
[0035] 開關(guān)設(shè)備安裝
[0036] 與現(xiàn)行變電站無功補(bǔ)償設(shè)備兼容，裝置系統(tǒng)采用標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使之 更適合在變電站的安裝、調(diào)試、運(yùn)行、維護(hù)。
[0037] 在分組相控補(bǔ)償成套裝置研發(fā)過程中，采用模塊化設(shè)計(jì)理念，重點(diǎn)解決現(xiàn)場(chǎng)電氣 邏輯、機(jī)械連鎖配合的應(yīng)用技術(shù)問題。由于國內(nèi)相關(guān)工程實(shí)踐較少，需要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的裝置結(jié) 構(gòu)情況完成成套設(shè)計(jì)。
[0038] 成套裝置主要組成部分:一次部分的相控接觸器本體;二次部分的開關(guān)控制單元、 相位監(jiān)測(cè)系統(tǒng)等內(nèi)容。裝置的整體架構(gòu)見圖1。
[0039] 現(xiàn)有文獻(xiàn)資料表明，在電壓最高點(diǎn)投入電容器，沖擊電流會(huì)達(dá)到額定電流的數(shù)十 倍W上。
[0040] 基于高壓相控接觸器的補(bǔ)償裝置的核屯、部分是分相開關(guān)本體，主要有單穩(wěn)直動(dòng)式 永磁開關(guān)機(jī)械本體、電力電子功率驅(qū)動(dòng)電路、相位監(jiān)測(cè)補(bǔ)償電路、大功率儲(chǔ)能電路及保護(hù)電 路等部分，它們的有機(jī)組合實(shí)現(xiàn)過零投切功能。
[0041] 相控接觸器的工作原理:實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)=相電壓，并識(shí)別電壓過零點(diǎn)，考慮到發(fā)出 命令至開關(guān)節(jié)點(diǎn)的閉合延遲時(shí)間A t，提前A t時(shí)間發(fā)出控制命令，使開關(guān)節(jié)點(diǎn)在電壓過零 點(diǎn)正好閉合，時(shí)間誤差控制在0.1ms，達(dá)到過零操作目的；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流，識(shí)別電流過零點(diǎn)， 按開斷延遲時(shí)間提前發(fā)出控制命令，使開關(guān)節(jié)點(diǎn)在電流過零點(diǎn)正好斷開，時(shí)間誤差控制在 0.1ms，達(dá)到過零目的。操作過程中檢測(cè)操作結(jié)果并采用操作時(shí)延補(bǔ)償?shù)拈]環(huán)控制策略W確 保設(shè)備長(zhǎng)期運(yùn)行精度。
[0042] 過零投入電容器組的理論沖擊電流可限制在電容器組額定電流的1.5倍。實(shí)際應(yīng) 用控制在2倍W內(nèi)。
[0043] 利用已有IOkV實(shí)驗(yàn)室環(huán)境，配備典型補(bǔ)償容量，進(jìn)行裝置測(cè)試，在多次投切的數(shù)據(jù) 分析基礎(chǔ)上，驗(yàn)證相控接觸器的實(shí)際效果。
[0044] 為研究開關(guān)重燃、投切沖擊電流、操作過電壓，要求具備與實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)接線方式一 致，運(yùn)行參數(shù)可比的實(shí)驗(yàn)環(huán)境?？紤]接線方式(3支路投切補(bǔ)償系統(tǒng)），也可酌情減少投切支 路至一支路。
[0045] 對(duì)本發(fā)明應(yīng)當(dāng)理解的是，W上所述的實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效 果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)的說明，W上僅為本發(fā)明的實(shí)施例而已，并不用于限定本發(fā)明，凡是在 本發(fā)明的精神原則之內(nèi)，所作出的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù) 范圍之內(nèi)，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該W權(quán)利要求所界定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無涌流多分組無功補(bǔ)償成套裝置，其特征在于，包括:人機(jī)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、保護(hù) 系統(tǒng)、相控開關(guān)； 監(jiān)測(cè)系統(tǒng)三相電壓，并識(shí)別電壓過零點(diǎn)，提前At時(shí)間發(fā)出控制命令，使開關(guān)節(jié)點(diǎn)在電 壓過零點(diǎn)正好閉合;實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電流，識(shí)別電流過零點(diǎn)，按開斷延遲時(shí)間提前發(fā)出控制命令， 使開關(guān)節(jié)點(diǎn)在電流過零點(diǎn)正好斷開。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無涌流多分組無功補(bǔ)償成套裝置，其特征在于，控制保護(hù)系統(tǒng) 包括模擬信號(hào)調(diào)理電路、DSP核芯、開關(guān)量輸入輸出電路、光電隔離及驅(qū)動(dòng)電路，電壓和電流 信號(hào)經(jīng)PT和CT，進(jìn)入模擬信號(hào)調(diào)理電路，然后直接加到AD輸入通道，DSP處理完經(jīng)AD采樣的 模擬信號(hào)后，計(jì)算出保護(hù)參數(shù)，在比較和判斷有關(guān)的物理量后，輸出控制保護(hù)動(dòng)作信號(hào)，并 形成帶時(shí)標(biāo)的事件記錄然后上傳人機(jī)系統(tǒng)，SCI 1做成RS232通信口，用于調(diào)試，SCI2做成 RS232/485通信口或者CAN接口或者以太網(wǎng)口，用于與監(jiān)控系統(tǒng)通信，控制系統(tǒng)與相控接觸 器之間采用光隔開關(guān)量聯(lián)絡(luò)，完成控制和狀態(tài)反饋。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無涌流多分組無功補(bǔ)償成套裝置，其特征在于，相位控制系統(tǒng) 包括相位監(jiān)控及功率驅(qū)動(dòng)電路、大功率儲(chǔ)能電路、狀態(tài)監(jiān)控及保護(hù)電路，在準(zhǔn)確測(cè)量各電量 的基礎(chǔ)上，計(jì)算出各控制量參數(shù)，根據(jù)設(shè)計(jì)邏輯輸出控制和保護(hù)命令，并根據(jù)通信要求與上 位機(jī)通信。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK105939016SQ201610292062
【公開日】2016年9月14日
【申請(qǐng)日】2016年5月5日
【發(fā)明人】楊海運(yùn), 張社安, 李祥, 姚孟, 郜志, 宮艷朝
【申請(qǐng)人】國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)河北省電力公司邯鄲供電分公司, 邯鄲市奧瑞電子機(jī)械有限公司