专利名称：充放电智能补偿式无源滤波装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于电力系统变电技术领域的充放电智能补偿式无源滤波装置。
背景技术：
电力系统中，利用谐波治理与无功补偿治理负载时，通常采用无源滤波、有源滤波、无源与有源滤波，即LC滤波、APF滤波、LC/APF滤波等滤波技术。就无源滤波而言，滤波补偿装置的投切次数真实地反映了该装置的充放电次数，同时，无源滤波补偿装置的投切过程也是对其进行充放电的过程。一方面，传统的电容器放电采用内置放电电阻、外置放电电阻和放电线圈进行放电，一旦电容器退出使用，电容器储存的能量均被放电电阻、放电线圈所消耗掉，这样，造成了较大的能量浪费。在无源滤波装置频繁投切电容器的状态下，随着充放电次数的增加，能量浪费也就更加严重。另一方面，从放电电阻和放电线圈的设计容量上看，在设定的放电时间内，并不能在一个放电周期内把电容器的所有能量全部释放完毕，这就造成了上一次电容器放电过程与下一次电容器投切时段的电压迭加，从而影响电容器的使用寿命和谐波治理效果，增加了二次治理的设备投资成本。
发明内容本实用新型的目的是要提供一种充放电智能补偿式无源滤波装置，它能够有效地解决无源滤波装置的电容器完全放电问题，可靠地实现无源滤波装置电容器的零电压投切。本实用新型解决问题的技术方案是。设计一种由中央控制单元、配电与信号传输系统、滤波补偿系统、电容逆变系统、回馈信号稳定系统和负载系统组成的充放电智能补偿式无源滤波装置，中央控制单元分别连接滤波补偿系统、电容逆变系统和回馈信号稳定系统，滤波补偿系统设置有依次连接的投切接触器、电容器和电抗器，电容逆变系统设置有串联连接的旁路接触器和电容逆变器，回馈信号稳定系统设置有串联连接的保护接触器和输出稳定器。电容逆变系统能在规定时间能对电容器和容性电流进行有效逆变，中央控制单元可以同时控制滤波补偿系统、电容逆变系统、回馈信号稳定系统的运行状态。滤波补偿系统、电容逆变系统和回馈信号稳定系统依次连接。与滤波补偿系统连接的中央控制单元可以对滤波补偿系统进行投切控制。电容逆变器对于滤波补偿系统的电容器放电时间、容量可以任意设定；电容逆变器可以进行运行或者退出设定。与电容逆变系统连接的中央控制单元可以对电容逆变系统进行电容逆变器的投切控制和处理电容逆变器的反馈信号。电容逆变器根据滤波补偿系统的运行状态，可以执行运行或者退出控制；电容逆变系统的运行状态实时反馈至中央控制单元，并且形成一个有效闭环。[0009]与回馈信号稳定系统连接的中央控制单元可以对回馈信号稳定系统进行输出稳定器的投切控制和处理输出稳定器的反馈信号。回馈信号稳定系统的运行状态实时反馈至中央控制单元，并且形成一个有效闭环。本实用新型的有益效果是由于与滤波补偿系统连接的中央控制单元可以对滤波补偿系统进行投切控制，因而电容逆变器对于滤波补偿系统的电容器放电时间、容量可以任意设定，电容逆变器可以进行运行或者退出设定。同时由于与电容逆变系统连接的中央控制单元可以对电容逆变系统进行电容逆变器的投切控制和处理电容逆变器的反馈信号，因而电容逆变器根据滤波补偿系统的运行状态，可以执行运行或者退出控制。另外由于与回馈信号稳定系统连接的中央控制单元，因而可以对回馈信号稳定系统进行输出稳定器的投切控制和处理输出稳定器的反馈信号。本实用新型还具有结构简单、运行可靠、设备较少和费用低廉的优点。
图1是本实用新型的电路方框图。图中，1、中央控制单元，2、配电与信号传输系统，3、滤波补偿系统，4、电容逆变系统，5、回馈信号稳定系统,6、负载系统,7、配电柜,8、输入电流互感器,9、输出电流互感器，
10、信号线，11、投切接触器KM1，12、电容器，13、电抗器，14、旁路接触器KM2，15、电容逆变器，16、保护接触器KM3，17、输出稳定器，18、感性负载，19、非线性负载，20、电源线。
具体实施方式
下面结合图1提供的实施例分三个部分对本实用新型进一步说明。第一，组成结构。本实用新型包括中央控制单元(I)，配电与信号传输系统(2)，滤波补偿系统
(3)，电容逆变系统⑷，回馈信号稳定系统(5)，负载系统(6)。配电与信号传输系统⑵包括配电柜(7),输入电流互感器⑶，输出电流互感器
(9)，信号线(10)，电源线(20)。滤波补偿系统(3)包括投切接触器KMl (11)，电容器(12)，电抗器(13)。电容逆变系统(4)包括旁路接触器KM2 (14)，电容逆变器(15)。回馈信号稳定系统(5)包括保护接触器KM3 (16)，输出稳定器(17)。负载系统(6)包括线性负载(18)，非线性负载(19)。第二，电路原理。电压输入经过配电柜(7)、输入电流互感器(8)、输出电流互感器(9)、信号线(10)进入各个系统，输入电压信号和输入电流信号接入中央控制单元(I)，中央控制单元(I)通过滤波补偿系统⑶的投切接触器KMl (11)控制电容器(12)和电抗器(13)的投切；中央控制单元⑴通过电容逆变系统⑷的旁路接触器KM2(14)控制电容逆变器(15)的投切；中央控制单元⑴通过回馈信号稳定系统(5)的保护接触器KM3(16)控制输出稳定器(17)的投切。与此同时，电容逆变系统(4)和回馈信号稳定系统(5)分别将实时状态信号反馈给中央控制单元(I)，进而相应地控制滤波补偿系统(3)、电容逆变系统(4)和回馈信号稳定系统(5)的运行。这一过程中，滤波补偿系统⑶完成相应的谐波治理和无功补偿；电容逆变系统(4)完成电容逆变，并将电容容量转换成交流电源；回馈信号稳定系统(5)完成频率电压稳定，使逆变后的电源达到入网要求。线性负载(18)为用户感性负载，它的存在消耗了大量的感性无功，因而有必要对电力系统提供无功补偿；同样，非线性负载(19)为用户非线性负载，它的存在会产生大量的谐波，因而有必要对电力系统提供谐波治理。第三，运行过程。接入电源线(20)，设置中央控制单元(I)的参数，通过输入电流互感器(8)检测输入电压信号和输入电流信号，控制滤波补偿系统(3)的投切，实现滤波补偿。中央控制单元⑴检测系统电压PT、电流CT，检测系统电能质量情况，发出控制指令，此时滤波补偿系统⑶的投切接触器KMl(Il)吸合，滤波补偿系统(3)投入运行；同时关闭电容逆变器(15)和输出稳定器(17)。在滤波补偿系统(3)的投切的过程中，会出现电容器(12)的充放电过程，此时，中央控制单元(I)控制电容逆变系统(4)、回馈信号稳定系统(5)进入运行状态，最后，由信号线(10)反馈回至电源线(20)接入电网。具体工作流程如下。①电容逆变器(15)的输入线通过旁路接触器KM2 (14)接在电容器(12)的两端，电容逆变器(15)的输出线接入输出稳定器(17)的输入端,输出稳定器(17)的输出线连接保护接触器KM3 (16)，并且通过信号线(10)接入电源线(20)。②当滤波补偿系统(3)切除时，投切接触器KMl (11)断开，延时O. 2秒后，旁路接触器KM2(14)吸合，电容逆变器(15)投入运行，电容逆变系统⑷进入工作状态。当电容逆变器(15)投入运行时，保护接触器KM3 (16)吸合，回馈信号稳定系统(5)进入工作状态。回馈信号稳定系统(5)将合格的电源反馈回至电源线(20)接入电网。③中央控制单元(I)通过输出电流互感器(9)检测输出电压信号和输出电流信号，判断回馈电源是否为合格，并且自动设置电容逆变器(15)和输出稳定器(17)，以校正反馈电源。当电容逆变器(15)和输出稳定器(17)未能输出合格电源时，电容逆变器(15)和输出稳定器(17)自动关闭输出，同时启动电容逆变器(15)的放电功能，保护接触器KM3(16)断开，并在中央控制单元(I)显示报警指示。中央控制单元(I)实时检测输出电流互感器(9)的输出电压信号和输出电流信号，从而控制电容逆变器(15)和输出稳定器(17)的运行状态。④根据实际工况，设置滤波补偿系统(3)的投切延时参数和电容逆变器(15)的运行时间参数。当滤波补偿系统(3)退出运行时，投切接触器KMl (11)断开，旁路接触器KM2 (14)、保护接触器KM3(16)闭合，电容逆变器(15)通过旁路接触器KM2(14)接在电容器(12)的两端，电容逆变系统⑷运行，可根据投切时间和实际需求设定电容器(12)的放电时间。电容逆变系统(4)产生的交流电源接入回馈信号稳定系统(5)。交流电源经过回馈信号稳定系统(5)，反馈回电网再次使用。在此过程中，反馈电源经过保护接触器KM3 (16)和输出稳定器(17)的检测返回中央控制单元(I)，经过中央控制单元(I)校验合格后再反馈回电网；若不合格，则闭锁电容逆变系统(4)和回馈信号稳定系统(5)，旁路接触器KM2 (14)和保护接触器KM3(16)断开，电容逆变系统(4)处于放电状态，中央控制单元(I)显示主要器件工作状态。
权利要求1.一种充放电智能补偿式无源滤波装置，其特征在于它由中央控制单元(I)、配电与信号传输系统(2)、滤波补偿系统(3)、电容逆变系统(4)、回馈信号稳定系统(5)和负载系统(6)组成，中央控制单元⑴分别连接滤波补偿系统(3)、电容逆变系统(4)和回馈信号稳定系统(5)，滤波补偿系统(3)设置有依次连接的投切接触器KMl(ll)、电容器(12)和电抗器(13)，电容逆变系统⑷设置有串联连接的旁路接触器KM2 (14)和电容逆变器(15)，回馈信号稳定系统(5)设置有串联连接的保护接触器KM3 (16)和输出稳定器(17)。
2.根据权利要求1所述的充放电智能补偿式无源滤波装置，其特征是滤波补偿系统(3)、电容逆变系统(4)和回馈信号稳定系统(5)依次连接。
3.根据权利要求1所述的充放电智能补偿式无源滤波装置，其特征是与滤波补偿系统(3)连接的中央控制单元(I)可以对滤波补偿系统(3)进行投切控制。
4.根据权利要求1所述的充放电智能补偿式无源滤波装置，其特征是与电容逆变系统(4)连接的中央控制单元(I)可以对电容逆变系统(4)进行电容逆变器(15)投切控制和处理电容逆变器(15)的反馈信号。
5.根据权利要求1所述的充放电智能补偿式无源滤波装置，其特征是与回馈信号稳定系统(5)连接的中央控制单元(I)可以对回馈信号稳定系统(5)进行输出稳定器(17)的投切控制和处理输出稳定器(17)的反馈信号。
专利摘要本实用新型是一种用于电力系统变电技术领域的充放电智能补偿式无源滤波装置。它由中央控制单元、配电与信号传输系统、滤波补偿系统、电容逆变系统、回馈信号稳定系统和负载系统组成，中央控制单元连接滤波补偿系统、电容逆变系统和回馈信号稳定系统，滤波补偿系统连接有投切接触器、电容器和电抗器，电容逆变系统连接有旁路接触器和电容逆变器，回馈信号稳定系统连接有保护接触器和输出稳定器。它利用中央控制单元控制滤波补偿系统、电容逆变系统和回馈信号稳定系统，实现电容器、电容逆变器和输出稳定器的投切，完成滤波补偿、谐波治理、无功补偿、电容逆变和频率电压稳定。本实用新型具有结构简单、运行可靠、设备较少和费用低廉的优点。
文档编号H02J3/01GK202906470SQ201220596148
公开日2013年4月24日 申请日期2012年11月13日 优先权日2012年11月13日
发明者侯杰, 谢远伟 申请人:湖北中盛电气有限公司