专利名称：高效相控式无功功率自动补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种用于三相四线制380/220伏配电系统的节能、节电装置，特别是一种智能化、高效相控式无功功率自动补偿装置，可作为配电系统计算机联网管理的终端机。
随着经济的发展，各行各业用电设备的增加，为使电力系统的功率因数保持在最佳状态，达到节能、节电的目的，需要设置无功功率自动补偿装置。本发明者曾针对上述需求设计出一种专利产品“相控式无功功率自动补偿装置”，较好地满足了用户的需求。它可对连接到电网上的三相不平衡低功率因数负载进行无功功率自动补偿。该专利产品(专利号为90219477.1)产业化后得到广泛应用，先后被有关部门评为优秀节能产品，列为九五科技成果推广计划项目等，它对推动国家节电、节能事业起到一定作用。本发明者在推广应用过程中，对用户提出的尚不尽人意之处，如原主结线电路中电气元件匹配不合理，既增加材料成本，扩大设备所占空间，又影响其使用性能；原控制器采用8031单片机和12键链盘，其运算速度慢、抗干扰力较差，无法实现智能化操作等等，不能达到准确、经济、及时地进行自动补偿和使其运行安全可靠的目的。
本实用新型的目的是提供一种高效相控式无功功率自动补偿装置，与现有技术相比，结构更加紧凑、体积小、成本低，其使用可靠性提高、功能增多，可有效保持电力系统的功率因数处在最佳状态，进一步达到降耗、节电、充分发挥变配电设备容量潜力，达到运行安全可靠的目的。
本实用新型的目的是这样实现的该装置包括箱体和组装其内的由单片机、键盘、显示器及相应控制电路组成的控制器，由常规电气控制元件组成的主结线电路，其中控制器中的单片机采用16位机，键盘采用5键键盘，主结线中的三相平衡负载采用三相电容器补偿，三相不平衡负载采用单相电容器补偿。
由于本实用新型是在原专利产品结构基础上改进的，所以除保留原节能、节电的优点外，又进一步提高了其使用性能。该装置将原控制器中的八位单片机用16位单片机代替，取消原12键键盘采用5键键盘，以实现对采样信号进行智能化分析计算，使功能更加完备，运算速度加快、准确度提高、抗干扰能力增强，并可抑制由于负载变化引起的频繁投切，使运行更加安全可靠。另外主结线电路中的三相平衡负载采用三相电容器补偿，三相不平衡负载采用单相电容器补偿，这既降低了该装置的原料成本，(与现有同类产品相比可下降20％以上)，又简化了线路结构，更易维护。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明。
图1是本实用新型I型结构示意图。
图2是本实用新型II型结构示意图。
图3是本实用新型电气原理图。
根据图1-3详细说明本实用新型的具体结构。该装置可根据实际使用需要制成I型(户内型)、II型(户外型)两种结构，并在箱体1内的盘面上设置相应的电器元件，构成满足《变压器运行规程》要求的自动补偿装置。它包括箱体1、组装其内的控制器4和主结线电路。其中控制器电路由电压互感器(图中未画)、电流互感器TA、键盘与显示器13、运算放大器324(图略)、单片机15、光电耦合器21、掉电保护电路、地址锁存器16、数据存储器19、程序存储器17、I/O接口芯片18、驱动电路13、14、电源供给模块22等构成。主结线电路由空气断路器(Q)7、熔断器FU、交流接触器(KM)5、6、三相电容器9、单相电容器10、指示灯3、避雷器11、串联电抗器L、放电电阻R、加温电阻r、扳把开关K2等构成。所用单片机15采用16位机，即80C196，键盘采用小型五键键盘。主结线电路中的三相平衡负载采用三相电容器9补偿，三相不平衡负载采用单相电容器10补偿。所用显示器显示数据采用数码管，使之比液晶显示更加清晰、醒目。主结线电路中设置具有“时标”功能的时钟电路19，可便于管电部门据此数据绘制负荷曲线以进行“削峰填容”，达到节能的目的。新设计增设对大气过电压和操作过电压的保护装置、设置氧化锌避雷器11，使运行更安全可靠。该装置将三个电压互感器、三个电流互感器分别连接到电网L1、L2、L3向负载供电的线路上。各互感器输出端经由取样电阻与运放输入端相连，运放输出端经I/O接口芯片(本实例采用8255A)与单片机80C196的A/D转换口相连(8个通道的模拟电压输入引脚与PO口的8根线合用，通过写命令寄存器可以控制通道选择和起动转换过程，命令寄存器的位3置1或通过HSD都可以启动A/D转换)。以键盘的行、列线经驱动电路13(74HC245)与80C196的PI口五根线相连。8255A的A、B口并行输出端分别经4个光电耦合器21(本实例采用TLP521-4)与各个双向硅TLC336A(图略)的控制极相连，所有双向硅的阴极与电网的零线N相连，每个双向硅的阳极依次与对应的接触器线圈相连，各个接触器线圈的另一端与主电路的火线相连，空气断路器Q的上端与电网三相火线相连，下端与装置内的天线相连，它经分支线路上的各组FU、KM、L，控制各组电容器。接触器常闭接点连接放电电阻R，指示灯3的变压器在电容器断电时也起放电作用。扳把开关K2在环境温度过低时，可手动投入加温电阻r。
程序通过单片机15控制整个装置的自动运行′采集的三相电压和三相电流信号，将信号的数值和相位转变为数字信号，存储到80C196中，并计算出负载各相取用的有功功率P、功率因数Cos、无功功率QL，连同各相电压U、各相电流I，每30分钟取其有效值的平均值存储一次，并要随机调出显示或向书本微机送出此信号。根据各相QL值决定应投入电容的kvar数。根据用户事先整定的延迟时间，80C196再将已确定的投切信号经8255A的A、B口、光电耦合器到双向硅以控制各个接触线圈，实现电力电容器的自动投切。
控制器4上的小键盘和LCD显示器为用户提供人机接口，可进行手动或自动投切、数据查询(图略)、选择显示各相运行参数(带时标的U、I、P、QL、Cos)进行或退出自动运行状态等多种操作功能。
权利要求1.一种高效相控式无功功率自动补偿装置，包括箱体和组装其内的由单片机、键盘、显示器及相应控制电路组成的控制器，由常规电气控制元件组成的主结线电路，其特征是控制器中的单片机采用16位机，键盘采用5键键盘，主结线中的三相平衡负载采用三相电容器补偿，三相不平衡负载采用单相电容器补偿。
2.根据权利要求1所述的补偿装置，其特征是所用显示器显示数据采用数码管。
3.根据权利要求1所述的补偿装置，其特征是所述主结线电路中设置具有“标时”功能的时钟电路。
4.根据权利要求1所述的补偿装置，其特征是控制器的单片机采用80C196。
专利摘要一种高效相控式无功功率自动补偿装置,包括箱体和组装其内的由单片机、键盘、显示器及相应控制电路组成的控制器,由常规电气控制元件组成的主结线电路,其中控制器中的单片机采用16位机,键盘采用5键键盘,主结线中的三相平衡负载采用三相电容器补偿,三相不平衡负载采用单相电容器补偿。它结构更加紧凑、体积小、成本低,可有效保持电力系统的功率因数处在最佳状态,进一步达到降耗、节电、达到运行安全可靠的目的。
文档编号H02J3/18GK2371716SQ9823774
公开日2000年3月29日 申请日期1998年5月27日 优先权日1998年5月27日
发明者李宗纲, 马忠胜, 李晨 申请人:李宗纲