专利名称：无功电流检测方法
技术领域：
本发明涉及一种电气测量技术中的检测方法，适用于线路纯感性或纯容性无功电流和无功功率的测量，特别适用于电力线路无功电流自动补偿系统中作为控制信号，也适用于电容值或电感值的测量。
背景技术：
目前在功率因数自动补偿系统中，主要采用根据功率因数试补的方式，具体方法是设定期望的功率因数值，系统检测线路电压和电流之间的相位差，根据相位差计算出线路功率因数，以此和设定值作比较，若高于或等于设定值，则不作处理，若低于设定值，则根据无功电流的性质(感性或容性)，投入或切出一定的补偿电容。当电流相位滞后时，说明无功电流为感性，则投入补偿电容；当电流相位超前时，说明无功电流为容性，则切出补偿电容，直至功率因数等于或高于设定值为止。由于线路中的无功电流和功率因数没有直接的对应关系，所以这种方法无法确定线路中无功电流的数值。也就是说对于同样的功率因数，线路在负荷率较高和较低时，无功电流可能相差很大。这就出现了两个问题一、当功率因数设定值较低而线路负荷率很高时，虽然功率因数达到了设定值，但是因为视在电流很大，所以无功电流也很大，可能远远超过单个电容的补偿量而系统却不动作，造成补偿不足。二、当功率因数设定值较高而线路负荷率很低时，因为视在电流和无功电流(假设为感性)都很小，无功电流可能小于单个电容补偿量的一半，而此时功率因数可能低于设定值， 系统试图投入电容进行补偿，但因投入的补偿量过大，造成过补偿，无功电流呈容性，功率因数有可能仍低于设定值，于是又切出电容，如此反复循环，形成震荡。由于这种方式没有无功电流值的检测，只能根据线路的功率因数进试行补，所以出现上述问题，很难达到精准补偿的目的。
有少量根据无功电流进行补偿的系统，其无功电流的检测方法是检测线路电流与电压的相位差和视在电流值，根据无功电流和视在电流的三角函数关系，计算出无功电流值。但是，只有在理想状态下，无功电流和视在电流才符合三角函数关系，所谓理想状态， 是指无功电流和视在电流都是纯净的正弦波，而电力线路中经常存在二极管整流或可控整流滤波等反电势负载和可控调压负载，视在电流中包含大量的谐波成分，已不是纯净的正弦波，所以，在这种情况下，这种方法不能测出纯感性或纯容性无功电流的准确值。
因为补偿电容或补偿电感只能有效补偿线路中的纯感性或纯容性无功电流，所以只有准确的检测出线路中纯感性或纯容性无功电流的量值或性质，才能有针对性的进行补偿，以达到精准补偿的效果。发明内容
为了解决上述问题，本发明提出一种新的检测方法，可以用简单的模拟电路，直接检测出线路中的纯感性或纯容性无功电流的量值和无功电流的性质(感性或容性)。检测原理是在正弦电路中，纯感性或纯容性无功电流与线路电压相位相差90度，在线路电压过3零时，有功电流为零，无功电流达到最大值。根据这一原理，在线路电压过零时，对线路电流进行采样，得到一有极性的直流电压信号，该信号的幅度与线路纯感性或纯容性无功电流的峰值对应；该信号的极性(正或负)代表无功电流的性质(感性或容性)。也可以将该信号处理为两路信号一路为单极性的模拟量信号，幅度与无功电流值对应，可供单片机作模数转换，另一路为代表无功电流性质的开关量信号，可供单片机作逻辑处理。
图1为实施例1的基本电路原理图，可以将纯感性或纯容性无功电流转换为有极性的直流电压信号。
图2为实施例2的基本电路原理图，可以将纯感性或纯容性无功电流转换为与无功电流值对应的单极性的直流电压信号和代表无功电流性质的开关量信号。
具体实施方式
实施例1 基本电路原理见图1图1中，Bl为电流互感器，与D1、D2、R2和ICl组成电流电压变换器，将线路电流变换为对应的交流电压信号；IC3、C1和IC4、C3为两级采样保持电路，IC3和IC4可采用合适型号的采样保持集成电路，本实施例采用LF198 ；C2、D5、D6和R3为微分触发电路；R1、D3、D4 和IC2组成整形电路，每当线路电压过零时，IC2输出状态发生翻转，将线路上正弦波电压转换为方波。在线路电压正半周期间，IC2输出高电平，IC3工作在采样状态，对线路电流进行跟踪采样，当线路电压下降过零时，IC2输出翻转为低电平，IC3转为保持状态，同时微分触发电路输出一定宽度的负脉冲，使IC4对IC3的输出采样并保持，当线路电压从负半周上升过零时，IC2再次翻转为高电平，IC3转为采样工作状态，IC4继续工作在保持状态。这样，IC4的输出就是极性和幅度与线路纯感性或纯容性无功电流对应的电压信号。
实施例2 基本电路原理见图2图2中，R4、R5、IC5、IC6、D7和D8组成精密全波整流电路，将ICl输出的交流电压转换为正极性的直流电压，R6为整流负载；IC7为整形电路，将ICl输出的交流电压信号转换为方波，可供单片机作逻辑处理；IC8、IC9和C4组成采样保持电路，输出可供单片机进行模数转换，其中IC9为模拟开关，也可以用开关特性好的JFET或双极型晶体管代替。IC8和 IClO也可用采样保持集成电路代替；在线路电压的正半周期间，IC2输出高电平，采样保持电路进行跟踪采样，每当线路电压下降过零时，IC2翻转输出低电平，采样保持电路转为保持状态，同时IC2输出低电平，可作为单片机的中断信号，启动处理过程。
权利要求
1.一种无功电流检测方法，其特征在于，线路电压过零时，对线路电流进行采样，转化为相应的电压信号，该电压信号与线路纯容性或纯感性无功电流相对应，其幅度与线路无功电流值相对应，其极性(正或负)与线路无功电流性质(容性或感性)相对应。
2.在此处键入权利要求项2。
全文摘要
一种无功电流检测方法，能够利用简单的模拟电路，直接检测出线路中纯感性或纯容性无功电流值和无功电流的性质(感性或容性)，适用于线路纯感性或纯容性无功电流和无功功率的测量，特别适用于电力线路无功电流自动补偿系统中作为分级补偿或动态补偿的控制信号，有效提高补偿的精准程度，也适用于电容值或电感值的测量。
文档编号G01R19/00GK102539879SQ201010610668
公开日2012年7月4日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者孙常清, 孙朋涛 申请人:孙常清, 孙朋涛