专利名称：Subzpq自动平衡有功优化补偿装置的制作方法
SUBZPQ自动平衡有功优化补偿装置技术领域本项目属“光机电一体化”领域“电力系统信息化与自动化”子领域“用于输配电系统和企业的新型节电技术”方向的新型静止无功功率补偿装置。
背景技术：
在低压三相四线制的农网或城网供电系统中，由于用户多为单相负荷，而且负荷大小及用电时间的不同，电网中三相间的不平衡电流是普遍存在的，这种用电不平衡状况不具备规律性，无法事先预知，也无法有效地改善。再加上每相负载的功率因数也不尽相同，便常常使得每相回路中需要补偿的无功功率差异很大。无论是三相补偿还是分相补偿都不能从根本上有效地解决三相电流的不平衡问题，无法适应新形式、新环境的要求。目前，迫切需要在补偿系统无功的同时调整不平衡有功电流的新型无功补偿技术。SUBZPQ自动平衡有功优化补偿装置的诞生，有效地解决了这个难题，在补偿系统无功的同时具有调整不平衡有功电流的能力。
发明内容SUBZPQ自动平衡有功优化补偿装置，具有在补偿系统无功的同时调整不平衡有功电流的作用。其理论结果可使三相功率因数均补偿至1，三相电流调整至平衡。实际应用表明，可使三相功率因数补偿到0. 98以上，使不平衡电流调整到变压器额定电流的±10%以内，线损降低5-50%。本发明专利的技术方案为，SUBZPQ自动平衡有功优化补偿装置包括调整不平衡控制器、电容器多功能编组开关、断路器、单相电力电容器，其特征在于调整不平衡控制器的数据存储器存储了运用模糊数学的概念建立了数学模型，得出了模糊边界的有功、无功调节判据，ARM将采集到的三相四线低压电源母线的电压Ua、Ub、Uc电流la、Ib、I。，从而得出电源母线的负荷、功率因数、无功功率，得出目标功率因数下得无功需求量。通过在三相四线低压配电系统中的各相与相之间及各相与零线之间恰当地接入若干电力电容器的方法，巧妙地利用了负荷回路中的电感，不仅使各相的功率因数都得到良好的补偿，同时使各相的有功电流达到平衡，达到供电网络要求的理想电流平衡和功率因数，达到降低线损的目的。调整不平衡控制器的中央处理器采用最新型的飞利浦32位ARM高性能芯片、A/D转换器32位A/D转换芯片。本发明专利利用模糊数学的概念建立了数学模型，得出了模糊边界的无功调节判据，它的特点是将九区图中固定的电压、无功上、下限边界改变成受电压影响的模糊边界，其边界区域的宽度可根据具体的投切边界条件进行调整，而得到了十二区模糊控制算法。该模糊算法以电压、功率因数、有功、无功功率为控制目标，在保证对电容器组投切次数最低的情况下，通过在三相四线低压配电系统中的各相与相之间及各相与零线之间恰当地接入若干电力电容器的方法，达到供电网络要求的理想电压、有功平衡和功率因数。本发明专利具有以下创新点①该装置内装有12台额定电压400V的单相电力电容器，和8台400V三相电容器。在调整不平衡控制器的控制下，通过电容器多功能编组开关使每台电容器既可以接入相线与相线之间，也可以接入相线与零线之间，具有在补偿系统无功的同时调整不平衡有功电流的作用，两者兼顾。因此具有“一机多能”的特点，是任何补偿装置所代替不了的。②该装置优先调整不平衡负荷，如果功率因数达不到理想值可共补提高，所以实现了共补、相补、线补、负荷调整的功能。
本发明专利通过RS45/232通讯口或GPRS无线公网将监控中心与各个补偿装置连结为一个管理系统，每个补偿装置都具有监测所在配电变压器负载的功能(可遥测三相电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数和每天整点时刻的三相电压、电流极值及出现时间)。后台监控中心可随机读取各个补偿装置所在配电变压器的历史数据(存储)和实时数据，并通过后台管理软件系统进行统计分析后遥控该装置。本发明专利采用独特的柜体组合结构，每组电容均有独立的隔离开关，某一组电容出现故障时，可在不影响其他电容组运行的情况下，单独对其进行检修。
附图I为本发明专利的结构示意图；附图2为本发明专利的原理图；附图3为本发明专利的安装示意图；图中，I、调整不平衡控制器；2、电容器多功能编组开关；3、断路器；4、单相电力电 容器；5、电流互感器；6、三相四线低压电源母线；7、浪涌保护器。具体实时方式本发明专利的具体实施方式
是，如图所示实施例I、SUBZPQ自动平衡有功优化补偿装置，包括调整不平衡控制器I、电容器多功能编组开关2、断路器3、单相电力电容器4、电流互感器5、浪涌保护器7。其结构为将三相四线低压电源母线6的电压Ua、Ub、U。，电流la、Ib、I。输送至调整不平衡控制器1，控制器I内的数据存储器存储了运用模糊数学的概念建立了数学模型，经运算比较，得出了模糊边界的无功、有功调节判据，下达动作指令。通过电容器多功能编组开关2的动作，将三相四线低压配电系统中的相与相之间及相与零线之间恰当地接入若干单相电力电容器4的方法，巧妙地利用了负荷回路中的电感，不仅使各相的功率因数都得到良好的补偿，同时使各相的有功电流达到平衡，达到供电网络要求的理想电流平衡和功率因数，达到降低线损的目的。附图3显示SUBZPQ自动平衡有功优化补偿装置安装示意图。本发明专利可以用支架安装在变压器台下面的电线杆上，当变压器台上有空闲位置时，也可以直接安装在变压器台上。为便于操作与维修，柜前后要留有O I米)足够空间。图中，连接本发明专利的电源线一端按A、B、C相序接在变压器二次刀开关上，另一端接在本发明专利内空气开关的1、3、5端，零线接在零线柱上。三个电流互感器按A、B、C相序分别套在电网变压器输出端(变压器二次刀开关之前)，并固定牢固。互感器二次引出线加护套接到本发明专利内的辅助接线端子(90-0#，91-0#，92-0#)上，各项互感器接线必须与电源相序对应。
权利要求
1.ー种SUBZPQ自动平衡有功优化补偿装置，包括，微机控制器、电容器多功能编组开关、断路器、単相电カ电容器，其特征在于微机控制器中电流、电压采样器通过光电隔离多路开关、A/D转换器与CPU中央处理器相连，CPU上连接有键盘和显示器、数据存储器，CPU通过RS485、RS232通讯接ロ与外部网络连接，CPU计算出的数据通过保护和隔离电路与投切驱动机构连接，井根据负荷合理选择电容器接入方式。
2.由权利要求I所确定的SUBZPQ自动平衡有功优化补偿装置，其特征在于微机控制器的数据存储器存储了运用模糊数学的概念建立了数学模型，得出了模糊边界的有功、无功调节判据，CPU将采集到的三相四线低压电源母线的电压Ua、Ub、Uc电流Ia、Ib、I。从而得出电源母线的负荷、功率因数、无功功率，得出目标功率因数下的无功需求量，CPU中央处理器能够完成有功不平衡的计算、无功需求量，同时下令给多功能编组开关，形成不同的结线方式，达到调整三相有功基本平衡偏差小于10%，无功补偿到0. 98以上。
3.由权利要求I所确定的SUBZPQ自动平衡有功优化补偿装置，其特征在于CPU中央处理器为最新型的飞利浦32位ARM高性能芯片、32位A/D转换芯片。
4.由权利要求I所确定的SUBZPQ自动平衡有功优化补偿装置，其特征在于通过在三相四线低压配电系统中的各相与相之间及各相与零线之间恰当地接入若干电カ电容器的方法，实现单相补偿、两项补偿、和三相补偿，同时有谐波显示和保护功能。
全文摘要
本发明公开了一种400V自动平衡有功优化补偿装置。装置包括，控制器、400V两相电容器、三相电容器多功能编组固态磁保持开关，浪涌保护器，其结构为控制器中电流、电压采样器通过光电隔离多路开关、A/D转换器与CPU中央处理器相连，CPU上连接有键盘和显示器、数据储存器，CPU通过RS485、RS232通讯接口以外部网络相连，CPU计算的数据通过保护和隔离电路分别驱动不同的开关。该装置内具有独创性的两相电容编组器设计，使装置内的电容器可在微电脑控制下，自动接在相线间或接在相与零线之间或者三相之间，每台电容器具体的接法，均根据系统的无功量和三相不平衡电流状况自动编组完成，三相不平衡≤5％，功率因数0.96以上。
文档编号H02J3/26GK102738805SQ201210134438
公开日2012年10月17日 申请日期2012年4月18日 优先权日2012年4月18日
发明者俄立波, 张鲁平, 苏本宽, 苏楠 申请人:济南苏博电气有限公司