一种多用途低压智能电容器的制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种多用途低压智能电容器，它包括了第一电力电容和第二电力电容及其中间的温度传感器以实现无功功率补偿，为了多用途和智能化还包括有接三相电网的小型断路器、投切开关、微处理器系统、液晶显示、信号指示灯、RS485接口通讯、按键设置等模块，把这些模块进行相应地连接得到该多用途低压智能电容，该多用途低压智能电容器能实时监测电网相关参数，并通过液晶显示和信号指示灯显示出来，其功能强大，应用场合广泛，既适用于无功就地分散补偿，又适用于无功集中补偿，也适用于低压无功分组补偿，应用前景广泛。
【专利说明】一种多用途低压智能电容器
【技术领域】
[0001]本发明是关于供电网络控制领域，具体涉及一种多用途低压智能电容器。
【背景技术】
[0002]在正常情况下，用电设备不但要从电源取得有功功率，同时还需要从电源取得无功功率。如果电网中的无功功率供不应求，用电设备就没有足够的无功功率来建立正常的电磁场，那么这些用电设备就不能维持在额定情况下工作，用电设备的端电压就要下降，从而影响用电设备的正常运行，所以在电网中对无功功率智能化、一体化和安全可靠地补偿尤为重要，而传统的无功补偿装置由低压智能无功补偿控制器、熔丝、复合开关或接触器、热继电器、指示灯、电容器等多种分散器件组成，而用于无功补偿的投切开关则有接触器，采用接触器投入，切除电容器时容易产生高倍涌流、过电压，造成元器件损伤，并且补偿速度慢，不能频繁投切，耗能大，噪声大，并且由接触器、空气开关等分立元件组装的成套补偿装置体积大，接线多，安装既耗时间又耗人力，维护极不方便，单柜补偿容量小，成本高，不利于补偿容量增加。同时，没有对电容的保护措施，也没有获得电容器运行的实时温度，在某些地区因为温度过高导致电容器故障，使补偿系统不能得到正常运行，对生活和生产带来了极大危险。
【发明内容】
[0003]本发明解决的技术问题是对电容无功补偿运行中的温度过高和投切开关的频繁动作瞬间涌流和过电压的保护，使无功补偿电容器更人性化地监控和补偿。
[0004]为了解决上述技术问题，本发明提供了一种多用途低压智能电容器，该多用途低压智能电容器包括有既可以单独或交替工作又可以同时进行工作的第一电力电容和第二电力电容，这两个电力电容的结构和接法相同，都是由三个电容分别导线并联式接在ABC三相电网的AB相，BC相，AC相之间，以实现无功功率补偿，为了避免电力电容器运行过程中产热引起温度过高导致电容器故障和损坏，本发明在第一电力电容和第二电力电容中间设置有温度传感器，用来对电力电容器温度的实时监控。优选的是把第一电力电容和第二电力电容及其中间的温度传感器封闭集成一体，使得温度传感器能够更加准确监控第一电力电容和第二电力电容的温度。
[0005]本发明为了所述的第一电力电容和第二电力电容及其中间的温度传感器免受外界环境影响和便于安全使用，把第一电力电容和第二电力电容及其中间的温度传感器固定在小型的箱体内。为了实现电网的智能化无功补偿和对电力电容的保护，本发明在箱体内还包括有2个投切开关和微处理器系统，I个投切开关包括2个磁保持继电器和2个晶闸管，I个磁保持继电器和I个晶闸管并联得I组开关，2组开关是I个投切开关，其中投切开关的2组开关分别串联在三相电网的任意两相上，投切开关还与微处理器系统的投切信号模块数据通讯连接以及与晶闸管驱动触发电路模块和磁保持继电器驱动模块导线连接，以智能驱动投切开关动作，通过投切开关的接通和断开来实现电力电容器的工作状态。控制连接电网A相的磁保持继电器KRA和晶闸管VSA并联得I组开关，控制连接电网B相的磁保持继电器KRB和晶闸管VSB并联得另I组开关，这2组开关就是第一电力电容的投切开关，这2组开关的通断可实现第一电力电容的三个电容分别并联到三相电网的AB相、BC相、AC相上，第一电力电容导线连接该投切开关的一端，投切开关的另一端导线连接到三相电网上，选择第一电力电容进行无功功率补偿时，必须使第一电力电容的投切开关接通，即是该投切开关的2组开关同时接通使第一电力电容的三个电容分别并联式导线连接到三相电网的AB相、BC相、AC相上。本发明的投切开关的有益特点是磁保持继电器和晶闸管并联连接，以消除三相电网与电力电容接通的瞬间通过磁保持继电器的涌流和抵消三相电网与电力电容断开的瞬间磁保持继电器两端的高压来保护磁保持继电器。该动作过程是在微处理器系统检测到第一电力电容需要对电网进行无功功率补偿时，微处理器系统的晶闸管驱动触发电路模块和磁保持继电器驱动模块的继电器驱动作用下使投切开关产生闭合动作，投切开关闭合瞬间由于晶闸管的特性便晶闸管快速导通，由于磁保持继电器的磁保持作用，经过数毫秒脉冲后磁保持继电器闭合晶闸管断开，实现消除瞬间涌流对磁保持继电器的损害。当微处理器系统检测到第一电力电容不需要对电网进行无功功率补偿或者因温度传感器检测到电力电容器温度超过设定值时，微处理器系统的晶闸管驱动触发电路模块和磁保持继电器驱动模块的继电器驱动作用下使投切开关产生断开动作，断开瞬间磁保持继电器断开晶闸管接通，经过数毫秒脉冲后晶闸管断开，实现抵消电路断开瞬间过压对磁保持继电器的损害。第二电力电容的投切开关和第一电力电容的投切开关的连接方式和结构作用相同。
[0006]微处理器系统包含主控CPU、电压信号采样模块、过压检测模块、电流信号采样模块、投切信号模块、状态显示LED、晶闸管驱动触发电路模块和磁保持继电器驱动模块，各模块之间能进行数据交换处理，电压信号采样模块和过压检测模块通过和三相电网导线连接获取电压值信号，电流信号采样模块通过外围总柜处理电路互感经过数据传输线获得电流值信号，采集到的电压值和电流值信号经过主控CPU进行数据处理，可把处理结果传输到显示设备和可驱动晶闸管驱动触发电路模块和磁保持继电器驱动模块通过和投切开关的晶闸管和继电器相应的导线连接以触发投切开关动作，微处理器系统的投切信号模块通过和投切开关数据通讯连接给予微处理器系统反馈信号，这样就可实现无功功率补偿的智能化。其中主控CPU优选的是DSP芯片。
[0007]本发明为了更加安全可靠地使用该多用途低压智能电容器，在所述的箱体内设置有小型断路器，其上接头与三相电网导线连接，下接头与微处理器系统和投切开关都进行导线连接，通过小型断路器把微处理器系统及投切开关与三相电网实现通电和断电连接，在该多用途低压智能电容器出现故障时可通过对小型断路器断电进行处理，安全可靠。优选的是箱体外设置有液晶显示，其与箱体内的微处理器系统通过数据通讯连接并进行数据处理，在液晶显示屏幕上可观察到功率因数、电流值、电压值、无功功率、是否过温、是否过压、是否过流。优选的是所述的箱体外设置有2个信号指示灯，所述信号指示灯的一端与箱体内的微处理器系统导线连接，另一端与电网的其中一相导线连接，其中I个信号指示灯通过微处理器系统采集第一电力电容的反馈信号，另I个信号指示灯通过微处理器系统采集第二电力电容的反馈信号，通过所述信号指示灯的亮暗情况判断第一电力电容和第二电力电容的工作状态。这样更好地让工作人员了解该多用途低压智能电容器的工作状态，既方便又使用。
[0008]本发明为了更广泛地应用于电网的无功功率补偿领域上，在所述的箱体上设置有RS485接口通讯，所述RS485接口通讯与箱体内的微处理器系统数据通讯连接，该RS485接口通过数据传输线可实现两台或多台该低压智能电容器之间数据交换和控制来实现无功功率补偿，而且可以在一台该多用途低压智能电容器因温度过高暂停工作时通过微处理器系统进行切换另一台多用途低压智能电容器进行对电网的无功补偿。为了更加智能化体现人机交流，在所述的箱体外设置有按键设置，所述按键设置与微处理器系统数据通讯连接，通过所述按键设置可以对温度保护值、采样信号电流变比、无功补偿、投切延时等相关参数的输入。
[0009]本发明的有益效果是能实时监测电网电压值、电流值、功率因数、无功功率、是否过温、是否过压、是否过流等相关参数，并通过液晶显示和信号指示灯显示出来，还有放置在第一电力电容和第二电力电容中间的温度传感器，可以实时测量第一电力电容和第二电力电容的温度，并把实时测量的温度反馈给微处理器系统，当反馈回来的温度高于设定温度时微处理器系统给予投切开关关闭信号使该多用途低压智能电容器暂停工作或切换另一台多用途低压电容器进行工作，以实现对多用途低压智能电容器的保护和延迟其使用寿命，体现其功能强大，应用场合广泛，既适用于无功就地分散补偿，又适用于无功集中补偿，也适用于低压无功分组补偿，应用前景广泛，且应用元件集成一体化，集中于小型箱体中，便于携带和使用。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的第一电力电容通过投切开关导线并联在三相电网的电路图；
[0011]图2为本发明微处理器系统模块连接图；
[0012]图3为本发明低压智能电容器模块关系图；
[0013]图4为本发明多台低压智能电容器一体补偿接线图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
[0015]本发明提供了一种多用途低压智能电容器，该多用途低压智能电容器包括有既可以单独或交替工作又可以同时进行工作的第一电力电容和第二电力电容，这两个电力电容的结构和接法相同，都是由三个电容分别导线并联式接在ABC三相电网的AB相，BC相，AC相之间，以实现无功功率补偿，为了避免电力电容器运行过程中产热引起温度过高导致电容器故障和损坏，本发明在第一电力电容和第二电力电容中间设置有温度传感器，用来对电力电容器温度的实时监控。优选的是把第一电力电容和第二电力电容及其中间的温度传感器封闭集成一体，使得温度传感器能够更加准确监控第一电力电容和第二电力电容的温度。
[0016]本发明为了所述的第一电力电容和第二电力电容及其中间的温度传感器免受外界环境影响和便于安全使用，把第一电力电容和第二电力电容及其中间的温度传感器固定在小型的箱体内。为了实现电网的智能化无功补偿和对电力电容的保护，本发明在箱体内还包括有2个投切开关和微处理器系统，图1是第一电力电容通过投切开关导线并联在三相电网上的电路图，图上中可看到，I个投切开关包括2个磁保持继电器和2个晶闸管，I个磁保持继电器和I个晶闸管并联得I组开关，2组开关是I个投切开关，其中投切开关的2组开关分别串联在三相电网的任意两相上，投切开关还与微处理器系统的投切信号模块数据通讯连接以及与晶闸管驱动触发电路模块和磁保持继电器驱动模块导线连接，以智能驱动投切开关动作，通过投切开关的接通和断开来实现电力电容器的工作状态。图1中控制连接电网A相的磁保持继电器KRA和晶闸管VSA并联得I组开关，控制连接电网B相的磁保持继电器KRB和晶闸管VSB并联得另I组开关，这2组开关就是第一电力电容的投切开关，这2组开关的通断可实现第一电力电容的三个电容分别并联到三相电网的AB相、BC相、AC相上，第一电力电容导线连接该投切开关的一端，投切开关的另一端导线连接到三相电网上，选择第一电力电容进行无功功率补偿时，必须使第一电力电容的投切开关接通，即是该投切开关的2组开关同时接通使第一电力电容的三个电容分别并联式导线连接到三相电网的AB相、BC相、AC相上。本发明的投切开关的有益特点是磁保持继电器和晶闸管并联连接，以消除三相电网与电力电容接通的瞬间通过磁保持继电器的涌流和抵消三相电网与电力电容断开的瞬间磁保持继电器两端的高压来保护磁保持继电器。该动作过程是在微处理器系统检测到第一电力电容需要对电网进行无功功率补偿时，微处理器系统的晶闸管驱动触发电路模块和磁保持继电器驱动模块的继电器驱动作用下使投切开关产生闭合动作，投切开关闭合瞬间由于晶闸管的特性使晶闸管快速导通，由于磁保持继电器的磁保持作用，经过数毫秒脉冲后磁保持继电器闭合晶闸管断开，晶闸管接通的短暂时间可实现消除瞬间涌流对磁保持继电器的损害。当微处理器系统检测到第一电力电容不需要对电网进行无功功率补偿或者因温度传感器检测到电力电容器温度超过设定值时，微处理器系统的晶闸管驱动触发电路模块和磁保持继电器驱动模块的继电器驱动作用下使投切开关产生断开动作，断开瞬间磁保持继电器断开晶闸管接通，经过数毫秒脉冲后晶闸管断开，晶闸管接通的短暂时间可实现抵消电路断开瞬间过压对磁保持继电器的损害。第二电力电容的投切开关和第一电力电容的投切开关的连接方式和结构作用相同，这2个电力电容可根据微处理器系统检测到电网的实际情况和电力电容的运行状况可进行选择性工作。
[0017]在图2中可知，微处理器系统包含主控CPU、电压信号采样模块、过压检测模块、电流信号采样模块、投切信号模块、状态显示LED、晶闸管驱动触发电路模块和磁保持继电器驱动模块，各模块之间能进行数据交换处理。图2中的2个继电器驱动就是晶闸管驱动触发电路模块和磁保持继电器驱动模块，图2中的B相电流就是电流信号采样模块选择三相电网其中一相通过外围总柜处理电路互感的电流经过数据传输线获得电流值信号，本实施例选择了 B相互感电流。图2中的A相、B相和C相电压就是电压信号采样模块通过和三相电网导线连接获取电压值信号的检测入口，图2中的过压检测和电压信号采样模块同一检测入口，只是过压检测是比对电网的三相电压是否过压以便进行相应保护措施。通过对电网采集到的电压值和电流值信号经过主控CPU进行数据处理，可把处理结果传输到显示设备和可驱动晶闸管驱动触发电路模块和磁保持继电器驱动模块通过和投切开关的晶闸管和继电器相应的导线连接以触发投切开关动作，微处理器系统的投切信号模块通过和投切开关数据通讯连接给予微处理器系统反馈信号，也可在显示LED上显示状态但不详细，可另增加显示设备，这样就可更好地实现无功功率补偿的智能化。其中主控CPU优选的是DSP芯片。
[0018]在图3中可看到该多用途低压智能电容器的组成模块，其包括小型断路器、投切开关、微处理器系统、第一电力电容、第二电力电容、温度传感器、液晶显不、信号指不灯、RS485接口通讯和按键设置。其中液晶显示、信号指示灯、RS485接口通讯和按键设置可设置在所述箱体外或箱体上，小型断路器设置在所述的箱体内，其上接头与三相电网导线连接，下接头与微处理器系统和投切开关都进行导线连接，通过小型断路器把微处理器系统及投切开关与三相电网实现通电和断电连接，在该多用途低压智能电容器出现故障时可通过对小型断路器断电进行处理，安全可靠。优选的是箱体外设置有液晶显示，其与箱体内的微处理器系统通过数据通讯连接并进行数据处理，在液晶显示屏幕上可观察到功率因数、电流值、电压值、无功功率、是否过温、是否过压、是否过流。优选的是所述的箱体外设置有2个信号指示灯，所述信号指示灯的一端与箱体内的微处理器系统导线连接，另一端与电网的其中一相导线连接，其中I个信号指示灯通过微处理器系统采集第一电力电容的反馈信号，另I个信号指示灯通过微处理器系统采集第二电力电容的反馈信号，通过所述信号指示灯的亮暗情况判断第一电力电容和第二电力电容的工作状态。这样更好地让工作人员了解该多用途低压智能电容器的工作状态，既方便又使用。优选的是在所述的箱体上设置有RS485接口通讯，所述RS485接口通讯与箱体内的微处理器系统数据通讯连接，该RS485接口通过数据传输线可实现两台或多台该低压智能电容器之间数据交换和控制来实现无功功率补偿，而且可以在一台该多用途低压智能电容器因温度过高暂停工作时通过微处理器系统进行切换另一台多用途低压智能电容器进行对电网的无功补偿。为了更加智能化体现人机交流，在所述的箱体外设置有按键设置，所述按键设置与微处理器系统数据通讯连接，通过所述按键设置可以对温度保护值、采样信号电流变比、无功补偿、投切延时等相关参数的输入。
[0019]在图4中可看到该多用途低压智能电容器可通过数据传输线实现两台或多台该多用途低压智能电容器之间数据交换和控制来实现电网的无功功率补偿，实现一体化，该多用途低压智能电容器所需要的的电流值信号来至外围总柜二次传输电流，并通过处理电路经由数据传输线传输到多用途智能电容器的微处理器系统进行和电压值信号比对及数据处理，并根据数据处理的结果给予对应多用途低压智能电容器的投切开关动作信号。比如经过微处理器系统采集到的电压值和电流值比对处理数据的结果是该电网的无功功率供不应求时，多用途低压智能电容器的微处理器系统使投切开关闭合后第一电力电容和第二电力电容进入工作状态，此时2个信号指示灯亮，提示工作人员该多用途低压智能电容器的第一电力电容和第二电力电容在工作状态。当该电网的无功功率需求不大时，可根据实际情况该多用途低压智能电容器的微处理器系统只选择该多用途低压智能电容器的一个电力电容工作，当该电网的无功功率需求很大时，该一体化多用途低压智能电容器的微处理器系统可选择多台多用途低压智能电容器运行实现对电网的补偿，当一台该多用途低压智能电容器因温度过高暂停工作时，可通过微处理器系统进行切换另一台低压智能电容器进行对电网的无功补偿。由于无功功率用于电路内电场与磁场，并用来在电气设备中建立和维持磁场的电功率，凡是有电磁线圈的电气设备，都要建立磁场，就要消耗无功功率。本发明既适用于无功就地分散补偿，又适用于无功集中补偿，也适用于低压无功分组补偿。
[0020]尽管本发明的实施方案己公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
【权利要求】
1.一种多用途低压智能电容器，其特征在于，包括: 第一电力电容:包括三个电容，三个电容分别导线并联式接在ABC三相电网的AB相，BC相，AC相之间，以实现无功功率补偿； 第二电力电容:包括三个电容，三个电容分别导线并联式接在ABC三相电网的AB相，BC相，AC相之间，以实现无功功率补偿； 温度传感器:放置在第一电力电容和第二电力电容中间，以测量第一电力电容和第二电力电容的温度。
2.根据权利要求1所述的多用途低压智能电容器，其特征在于，所述的第一电力电容和第二电力电容及其中间的温度传感器封闭集成一体，使得更加准确测量出第一电力电容和第二电力电容的温度。
3.根据权利要求1或2所述的多用途低压智能电容器，其特征在于，所述的第一电力电容和第二电力电容及其中间的温度传感器固定在小型的箱体内。
4.根据权利要求3所述的多用途低压智能电容器，其特征在于，所述的箱体内还包括有: 投切开关:I个投切开关包括2个磁保持继电器和2个晶闸管，I个磁保持继电器和I个晶闸管并联得I组开关，2组开关是I个投切开关，第一电力电容导线连接I个投切开关的一端，投切开关的另一端导线连接到三相电网上，第二电力电容导线连接另I个投切开关的一端，投切开关的另·一端导线连接到三相电网上，其中投切开关的2组开关分别串联在三相电网的任意两相上，2个投切开关以使得第一电力电容的三个电容和第二电力电容的三个电容分别并联到三相电网上，投切开关还与微处理器系统的投切信号模块数据通讯连接以及与晶闸管驱动触发电路模块和磁保持继电器驱动模块导线连接，以智能驱动投切开关动作，通过投切开关的接通和断开来实现电力电容器的工作状态； 微处理器系统:包含主控CPU、电压信号采样模块、电流信号采样模块、过压检测模块、投切信号模块、状态显示LED、晶闸管驱动触发电路模块和磁保持继电器驱动模块，各模块之间能进行数据交换，电压信号采样模块和过压检测模块通过和三相电网导线连接获取电压值信号，电流信号采样模块通过外围总柜处理电路互感的电流经过数据传输线获得电流值信号，晶闸管驱动触发电路模块和磁保持继电器驱动模块通过和投切开关的晶闸管和继电器相应的导线连接以触发投切开关动作，投切信号模块通过和投切开关数据通讯连接给予微处理器系统反馈信号。
5.根据权利要求3所述的多用途低压智能电容器，其特征在于，所述的箱体内有小型断路器，其上接头与三相电网导线连接，下接头与微处理器系统和投切开关都进行导线连接，通过小型断路器把微处理器系统及投切开关与三相电网实现通电和断电连接。
6.根据权利要求3所述的多用途低压智能电容器，其特征在于，所述的箱体外设置有液晶显示，其与箱体内的微处理器系统通过数据通讯连接并进行数据处理，在液晶显示屏幕上可观察到功率因数、电流值、电压值、无功功率、是否过温、是否过压、是否过流。
7.根据权利要求3所述的多用途低压智能电容器，其特征在于，所述的箱体外设置有2个信号指示灯，所述信号指示灯的一端与箱体内的微处理器系统导线连接，另一端与电网的其中一相导线连接，其中I个信号指示灯通过微处理器系统采集第一电力电容的反馈信号，另I个信号指示灯通过微处理器系统采集第二电力电容的反馈信号，通过所述信号指示灯的亮暗情况判断第一电力电容和第二电力电容的工作状态。
8.根据权利要求3所述的多用途低压智能电容器，其特征在于，所述的箱体上设置有RS485接口通讯，所述RS485接口通讯与箱体内的微处理器系统数据通讯连接，该RS485接口通过数据传输线可实现两台或多台该多用途低压智能电容器之间数据交换和控制来实现无功补偿。
9.根据权利要求3所述的多用途低压智能电容器，其特征在于，所述的箱体外有按键设置，所述按键设置与微处理器系统数据通讯连接，通过所述按键设置实现相关参数的输入。
10.根据权利要求3所述的多用途低压智能电容器，其特征在于，所述微处理器系统的处理中心 为DSP芯片。
【文档编号】H02J3/18GK103441508SQ201310324353
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年7月30日 优先权日:2013年7月30日
【发明者】林勇传, 邓毅, 欧诚意 申请人:广西腾峰科技有限公司