一种高压并联电容器智能过零投切装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及到涉及一种高压并联电容器智能过零投切装置，属于无功补偿领域。 特别适用于IOkV等高压的无功补偿设备的智能投切。
【背景技术】
[0002] 目前IOkV线路变电所内补偿电容器的投切均采用普通的开关，不能实现智能过 零投切，因此电容器投切对系统、对电容器本体、对投切开关均产生较大的暂态冲击电压和 电流。频繁的电容器非过零投切会导致：投切开关的故障率大幅度提高、补偿电容器的故障 率大幅度提高、变频装置保护频繁跳闸，严重影响用户的安全生产、给用户带来极大的经济 损失。ABB公司80年代在该领域作了相关的研宄并开发了相应的产品。由于当时电力电子 产品的价格和技术问题，他们采用了常规开关加合闸时间预测技术来实现过零合闸功能， 但该类产品存在过零合闸时间不是很准确的问题，合闸时暂态冲击电压和电流仍然较大。
[0003] 另外一种方法是采用TSC(可控硅投切的电容补偿）技术实现电容组的过零投切。 该技术在欧美等国家的电网得到一定的应用。该技术采用可控硅组代替机械式开关投切电 容器，能够实现准确过零分合闸功能，从而最大限度地降低了电容器投切所产生的暂态冲 击电压和电流。但是由于可控硅组被作为机械式开关使用，在合闸状态下发热量较大，因此 存在损耗高、体积大、造价高的问题。
[0004] 专利200910250652.X提出了一种固态复合开关装置，其给出的复合开关装置为 三极接触器结构，三极接触器仅可能完成单相过零，而且其电压过零投切方法没有具体说 明，采用一般的电压过零检测方法，误差大，易导致干扰噪声的摄入。另外，现有的过零投切 装置均采集A相、C相的相电压，由于中点或接地的问题，导致相电压过零采集不准确，而且 各相电压均存在外界干扰或噪声导致的波形畸变问题，使得过零检测更加不准确。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是：克服现有技术的不足，提供一种通过检测线电压过零的方法，通 过引入深度滤波器进行高压并联电容器的智能过零投切，以实现IOkV等高压设备的无功 补偿设备的智能投切。
[0006] 本发明解决上述技术问题采用的技术方案为：一种高压并联电容器智能过零投 切装置，由可控硅组、单极交流真空接触器、控制器、光电转换系统、深度滤波器和触发板组 成，其中可控硅组包括A相串联的8组反并联可控硅和C相串联的8组反并联的可控硅，单 极交流真空接触器包括A相单极交流真空接触器和C相单极交流真空接触器，光电转换系 统包括光电转换器和传输光纤，其主要功能是实现控制器和可控硅组触发板之间的电信号 进行光电信号的转换，并将光信号通过光纤传输，光纤不仅能进行信号传输，还能起到高压 装置和低压控制系统之间的隔离作用；触发板与每个可控硅的控制极相连，8组反并联的 可控硅共配16个触发板，触发板用以输出触发可控硅组所需的触发信号，A相与B相线电 压信号以及C相与B相线电压信号经过深度滤波器后与控制器相连，其中深度滤波器包括 低通滤波电路、电压比较电路和光耦隔离电路;A相可控硅组与A相单极交流真空接触器并 联，组成A相复合开关，C相可控硅组与C相单极交流真空接触器并联，组成C相复合开关， A相复合开关和C相复合开关的一端连接常规断路器，另一端连接相应的电容和电感，控制 器通过光电转换系统与触发板相连，通过执行电压无功控制装置发出的指令，发送触发信 号给可控硅组的触发板，使得与其并联的接触器得以实现过零投切的效果；
[0007] 当需要投入电容器时，控制器持续检测触发板返回的可控硅电压信号，并将该可 控硅电压信号通过深度滤波器进行滤波，当捕捉到一个周期的正向电压时，控制器对于反 并联可控硅中的负相可控硅发出持续的触发脉冲，以保证当电压负过零时可控硅过零导 通，之后延迟1/2周期对于反并联可控硅中的正相可控硅发出触发脉冲，同样保证当电压 正过零时可控硅过零导通；切除电容器时，直接发送持续的触发脉冲同时控制并监测真空 接触器的状态，保证触发脉冲迟于接触器分闸，使可控硅在电流过零点自然关断；
[0008] 所述深度滤波器中的低通滤波电路的幅频特性、相频特性和截止频率为：
【主权项】
1. 一种高压并联电容器智能过零投切装置，其特征在于；由可控娃组、单极交流真空 接触器、控制器、光电转换系统、深度滤波器和触发板组成，其中可控娃组包括A相串联的8 组反并联可控娃和C相串联的8组反并联的可控娃，单极交流真空接触器包括A相单极交 流真空接触器和C相单极交流真空接触器，光电转换系统包括光电转换器和传输光纤，其 主要功能是实现控制器和可控娃组触发板之间的电信号进行光电信号的转换，并将光信号 通过光纤传输，光纤不仅能进行信号传输，还能起到高压装置和低压控制系统之间的隔离 作用；触发板与每个可控娃的控制极相连，8组反并联的可控娃共配16个触发板，触发板用 W输出触发可控娃组所需的触发信号，A相与B相线电压信号W及C相与B相线电压信号 经过深度滤波器后与控制器相连，其中深度滤波器包括低通滤波电路、电压比较电路和光 禪隔离电路；A相可控娃组与A相单极交流真空接触器并联，组成A相复合开关，C相可控娃 组与C相单极交流真空接触器并联，组成C相复合开关，A相复合开关和C相复合开关的一 端连接常规断路器，另一端连接相应的电容器和电感，控制器通过光电转换系统与触发板 相连，通过执行电压无功控制装置发出的指令，发送触发信号给可控娃组的触发板，使得与 其并联的接触器得W实现过零投切的效果； 当需要投入电容器时，控制器持续检测触发板返回的可控娃电压信号，并将该可控娃 电压信号通过深度滤波器进行滤波，当捕捉到一个周期的正向电压时，控制器对于反并联 可控娃中的负相可控娃发出持续的触发脉冲，W保证当电压负过零时可控娃过零导通，之 后延迟1/2周期对于反并联可控娃中的正相可控娃发出触发脉冲，同样保证当电压正过零 时可控娃过零导通；切除电容器时，直接发送持续的触发脉冲同时控制并监测真空接触器 的状态，保证触发脉冲迟于接触器分闽，使可控娃在电流过零点自然关断； 所述深度滤波器中的低通滤波电路的幅频特性、相频特性和截止频率为：
其中，Ri和R2代表分压电阻；C代表滤波电容；U CA'代表滤波后的线电压信号，IH(?) I、 (?)和fA。分别代表滤波器的幅频特性，相频特性和截止频率，《为频域特性中的频率坐 标。 线电压信号I%'经过电压比较器，要满足W下输入电压条件：
其中，V。代表电压比较器的电源电压；代表线电压Um的峰峰值；代表初始相
电压屯和f H分别代表所设定的下限频率和上限频率；^ = 1. 5?2代表安全系数，最优 值为1. 72,对于C相和A相之间的线电压来说具有同样的表达式。
2.根据权利要求1所述的高压并联电容器智能过零投切装置，其特征在于：实现电容 器过零投切的方法为： 当控制系统接收到电压无功控制装置合闽命令后，首先合上B相交流接触器，等B相交 流接触器合闽完毕后，在B相与A相线电压过零点时，将A相可控娃组触发导通，然后再合 上A相交流接触器；一旦A相交流接触器处于合闽位置，A相可控娃组两端的电压基本为0， A相可控娃组电流过零自然关断，A相电容器组正常投入；在B相与C相线电压过零点时，将 C相可控娃组触发导通，然后再合上C相交流接触器；一旦C相交流接触器处于合闽位置，C 相可控娃组两端的电压基本为0, C相可控娃组电流过零自然关断，C相电容器组正常投入 当控制系统接收到电压无功控制装置分闽命令后，首先给A、C相可控娃组发送触发脉 冲信号然后打开A、C相交流接触器；一旦A、C相可控娃组两端有了电压，A、C相可控娃组立 即导通；当A、C相交流接触器处于完全分闽状态后再停止A、C相可控娃组触发脉冲信号， 当通过A、C相可控娃组的电流为零时，可控娃自然关断，等A、C相可控娃组断开后再分断B 相交流接触器，电容器组正常切除。 在B相接触器的分/合闽过程中，由于A、C相可控娃组和交流接触器都为断开状态，所 W分/合B相交流接触器不会产生电弧；而在A、C相交流接触器的分/合过程中，A、C相可 控娃组都处在导通状态，接触器不需要灭弧功能。
【专利摘要】一种高压并联电容器智能过零投切装置，由可控硅组、单极交流真空接触器、控制器、光电转换系统、深度滤波器和触发板组成，其中可控硅组包括A相串联的反并联可控硅和C相串联的反并联的可控硅，单极交流真空接触器包括A相单极交流真空接触器和C相单极交流真空接触器，光电转换系统包括光电转换器和传输光纤，其主要功能是实现控制器和可控硅组触发板之间的电信号进行光电信号的转换；触发板与每个可控硅的控制极相连，用以输出触发可控硅组所需的触发信号，A相与B相线电压信号以及C相与B相线电压信号经过深度滤波器后与控制器相连，控制器通过光电转换系统与触发板相连，该装置具有电压过零检测精度高、投切效果好的特点。
【IPC分类】H02J3-18
【公开号】CN104600722
【申请号】CN201510064000
【发明人】岳平, 杨成钢, 汤珂奇, 吕春美, 赵汉鷹, 朱利锋, 张周麟
【申请人】吕春美
【公开日】2015年5月6日
【申请日】2015年2月9日