一种基于dsp的三相不平衡无功补偿装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种基于DSP的三相不平衡无功补偿装置，属电力无功补偿技术领域。
【背景技术】
[0002]目前在我国，对于低压电网来说，一般都采用三相四线制配电方式，配电变压器为Y/ynO接线。由于大量的单相负载以及用电不同时性的原因，因此配电变压器的三相不平衡运行是不可避免的。
[0003]三相电压或电流不对称会对电力系统中的发电、输电、配电设备及用电设备造成一系列的危害:增加了线路损耗；增加了配电变压器的有功损耗；降低了配电变压器出力；影响电动机输出功率，并使绕组温度升高；影响正常通信质量；对一些计量仪表的精度会产生影响。
[0004]目前在中、低压配电网中，广泛采用手动或自动投切的电容器组进行补偿。但是即使是最先进的晶闸管分相投切电容器组，也只能解决功率因数的补偿问题，而不能有效地平衡三相负荷。
[0005]在目前电网中，使用的无功补偿装置一般是同步调相机、静止无功补偿装置、并联电容器等。
[0006]同步调相机能独立地用调节励磁来调节无功的大小，有较大的过负荷能力。缺点是:设备投资高；起动、运行、维修复杂；动态调节响应慢；不适应太大或太小的补偿；发生失磁故障时将加重系统的电压波动。
[0007]静止无功补偿装置具有吸收或发出无功电流的能力，具有提高系统的功率因数、稳定系统电压、抑制系统振荡等功能。目前这种静止开关主要分为两种，即断路器和电力电子开关。由于用断路器作为接触器的开关速度较慢，约为1s?30s，不可能快速跟踪负载无功功率的变化，而且投切电容器时可能会引起严重的冲击电流和操作过电压，这样不但容易造成接触点烧焊，而且可能使补偿电容器内部击穿，所受的应力大，维修量大。
[0008]并联电容补偿可永久连接或用断路器连接至系统的某些节点上。和调相机相比，其优点是:投资省、运行经济、结构简单、维护方便、容量可任意选择、实用性强。缺点是:无功输出不可调，且对系统中的高次谐波有放大作用，在谐波电流过大时，可能引起爆炸。
[0009]而且以上这些装置均不能有效地降低三相不平衡度，容易造成网损偏大。
【发明内容】
[0010]本实用新型的目的是，根据现有无功补偿装置存在的问题，本实用新型提出一种基于DSP的三相不平衡无功补偿装置，以电子复合开关对电容器组进行投切来补偿无功。
[0011]实现本实用新型的技术方案是:
[0012]本实用新型一种基于DSP的三相不平衡无功补偿装置，包括电流互感器、电压互感器、A/D转换器，还包括无功补偿控制器、交流采样模块、电子复合开关、执行机构和补偿元件。电流互感器和电压互感器二次绕组出线端分别连接交流采样模块相应输入端口 ；交流采样模块的输出端连接A/D转换器输入端；A/D转换器的输出端连接无功补偿控制器的输入端；无功补偿控制器连接执行机构，执行机构连接电子复合开关，电子复合开关连接补偿元件。
[0013]本实用新型装置的无功补偿控制器由CPU、交流模块、电源模块、出口模块、人机对话板构成，并把CPU、交流模块、电源模块等集成在一块主电路板MAIN板上；出口模块和人机对话板分别是独立的一块电路板，均由DSP驱动。
[0014]本实用新型装置的无功补偿控制器的CPU采用DSP56F807芯片，所述芯片具有多个I/O 口和多种外围设备，同时具有60KX 16位的程序FLASH存储器、2KX 16位的程序RAM存储器、8KX 16位的数据FLASH存储器、4KX 16位的数据RAM存储器。
[0015]本实用新型装置的电子复合开关由晶闸管与交流接触器并联构成。所述电子复合开关充分利用晶闸管投切时间控制准确的优势，在电容器组投切的瞬间以晶闸管开关为主，而在电容器投入运行期间则退出晶闸管开关，以交流接触器的触点通过电容负载电流。
[0016]本实用新型装置的执行机构为一块开出电路板，这块板上共有30个继电器，可控制30个单相交流接触器，另外还有24个光耦，可控制24个可控硅，完成电容器的投切。
[0017]本实用新型装置的补偿元件共配有4组Y形电容器，4组Λ形电容器；为了能够实现分相补偿和三相平衡处理，实现单个电容器可以独立投切，分容量控制。
[0018]本实用新型的有益效果是:本实用新型装置控制器是基于16位的DSP设计，响应速度快，能对低压配电网无功进行动态跟踪补偿。而且控制简单，性能可靠，人机界面友好，操作方便。本实用新型装置控制器的硬件采用了模块化设计，是按照具体实现的功能将装置控制器分为CPU模块、交流模块、电源模块、出口模块和人机对话板，通过完成各个模块的设计达到装置整体设计的目的。而且采用模块化设计可以增强装置的通用性，例如通过改变各个模块的组合方式或者通过更换某些模块，实现新的功能，这样可以降低相关装置的开发成本，缩短开发时间。本实用新型装置采用了星型、角型混合接法的电容器组为补偿元件，在投切过程中采用AB、BC、CA、A、B、C电容器不等量投切的控制方式，可以在保证三相有功负荷总量不变的前提下，把三相不平衡负载转化成平衡负载，且能提高各相的功率因数。本实用新型装置采用的电子复合开关充分利用晶闸管投切时间控制准确的优势，在电容器组投切的瞬间以晶闸管开关为主，而在电容器投入运行期间则退出晶闸管开关，以交流接触器的触点通过电容负载电流。所以电子复合开关可以充分保证交流接触器触点在频繁操作下的运行可靠性，又降低了开关元件的功耗。
【附图说明】
[0019]图1为低压无功补偿装置控制器硬件结构图；
[0020]图2为电子复合开关的结构简图；
[0021 ]图3为Λ形接法共补电容器组；
[0022]图4为Λ形接法分相可控电容器组；
[0023]图5为星形接法电容器组；
[0024]图6是相邻两相共用的星形接法电容器组。
【具体实施方式】
[0025]本实施例一种基于DSP的三相不平衡无功补偿装置，是以一个屏柜的形式组装起来的。无功补偿柜里除了安装有无功补偿控制器以外还配备了电容、电流互感器、空气开关、电子复合开关等部件。它的控制器以数字信号处理器DSP56F807为核心，集电网监测与无功补偿控制、电容器保护于一体，不但可以补偿电网中的无功需求，提高功率因数，降低不平衡度，降低线损，从而提高电网的负载能力和供电质量，同时还能够实时监测电网的三相电压、电流、功率因数等运行数据，完成对整个低压配电线路的监测、分析处理等综合管理。无功补偿控制器硬件结构如图1所示。
[0026]从图1中可以看出，幅值较大的工频电流、电压信号经过交流插件(AC插件)变为幅值较小的交流信号，然后由DSP进行交流采样，并计算出各项电网参数，然后根据控制规律通过串口输出控制信号给执行机构。执行机构实际上是一块开出电路板，这块板上共有30个继电器，可控制30个单相交流接触器，另外还有24个光耦，可控制24个可控硅，完成电容器的投切。
[0027]本实施例装置的硬件以Motorola公司生产的DSP56F807芯片为核心。它具有丰富的I/O 口和多种外围设备，同时具有60KX16位的程序FLASH存储器、2KX 16位的程序