基于动态分相补偿的无功补偿控制器的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型是一种基于动态分相补偿的无功补偿控制器，属于电力系统电能质量控制技术领域。
【背景技术】
[0002]在目前农网配电柜中，普遍使用投切并联电容器组进行本地无功补偿，以达到减少输电中的无功输送，降低线损，改善电压质量，增加有功输送的目的。
[0003]在现有的低压并联电容器组接法中，无功补偿均为静态补偿，电容器组投入时冲击电流大，切除时产生过电压，自身触头易损，噪声大甚至熔焊，而且投切时间长。在控制环节上基本不能做到分相、分级、快速及跟踪补偿的要求。
【发明内容】
[0004]本实用新型提出的是一种基于动态分相补偿的无功补偿控制器，其目的在于克服现有技术的不足和存在的问题，该控制器补偿效果快速、准确、安全、洁净及易于控制，此外，由于采用分相补偿，可以对不平衡的无功功率进行完全补偿。
[0005]本实用新型的技术解决方案:基于动态分相补偿的无功补偿控制器，其结构包括电流互感器CT、电压互感器PT、实时控制模块、智能电容器；其中电流互感器CT的第一信号输出/输入端、电压互感器PT的第一信号输出/输入端对应连接母线的第一信号输入/输出端、母线的第二信号输入/输出端，电流互感器CT、电压互感器PT的第二信号输出/输入端对应连接实时控制模块的第一、第二信号输入/输出端，智能电容器的信号输出/输入端对应连接实时控制模块的第三信号输入/输出端。
[0006]基于动态分相补偿的无功补偿控制器的控制方法，包括以下步骤:
[0007](I)接入配电网系统母线上的电压互感器和电流互感器输出的电压、电流信号，接入到交采计入；
[0008](2)根据无功功率的定义，由单片机计算得出三相无功功率分别为作为各相电容器组的补偿控制量；
[0009](3)单片机根据补偿控制量计算得出各相需要投入的电容器的容量和可投入电容器容量作为投入或者切除的判断依据；
[0010](4)当智能电容器组收到投入或者切除命令后，通过过零检测电路决定电容器投入或者切除时刻，执行电容器投切，投入容量适合的电容器组，使各相的功率因数在0.95以上；
[0011](5)重复步骤(I)?(4)，可以跟踪负荷的变化，实现无功动态补偿。
[0012]本实用新型的有益效果在于:以对多级电容器组进行分相投切，在电容器电压与系统电压相等的时刻投入电容器，完全消除了暂态过程，使补偿效果快速、准确、安全、易于控制。此外，由于采用分相补偿，根据各相所需补偿的无功功率分别投入相应的电容器，避免了三相负荷不平衡时，某些相过补偿或某些相欠补偿的情况，可以对不平衡的无功功率进行完全补偿。而且本发明的动态无功功率分相补偿装置成本低、可靠性高、相对需要维护工作量小。用于配电网无功补偿时，能提高负荷的功率因数，使安装地点的电能质量大大改善，具有良好的推广应用前景。
【附图说明】
[0013]图1为本实用新型动态分相补偿的无功补偿控制器与电网系统母线的连接关系示意图；
[0014]图2为本实用新型动态分相补偿的无功补偿控制器的控制流程图。
【具体实施方式】
[0015]基于动态分相补偿的无功补偿控制器，其结构包括电流互感器CT、电压互感器PT、实时控制模块、智能电容器；其中电流互感器CT的第一信号输出/输入端、电压互感器PT的第一信号输出/输入端对应连接母线的第一信号输入/输出端、母线的第二信号输入/输出端，电流互感器CT、电压互感器PT的第二信号输出/输入端对应连接实时控制模块的第一、第二信号输入/输出端，智能电容器的信号输出/输入端对应连接实时控制模块的第三信号输入/输出端。
[0016]所述的智能电容器组由电容器、过零检测电路构成，由于有过零检测电路，电容器投入或切除时不会对配网系统冲击。此外，电容器每相四组，容量按1: 2: 4: 8分配，分相、分级投切。
[0017]所述实时控制模块包括控制继电器、单片机、交采芯片、供电单元；其中控制继电器、单片机、交采芯片的信号输出/输入端依次串接。
[0018]所述单片机由ATMEL ARM SAM4L作为主CPU，作为实时控制模块的主控部分，实现数据处理及外围器件的交互。
[0019]所述专用交采芯片使用ATT7022E芯片，实现采集交流进线的电压和电流等基本
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[0020]所述的电源单元实现整个系统供电功能。
[0021]接在电网系统母线上的电压互感器和电流互感器的输出信号输入到实时控制模块。
[0022]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0023]如图1所示详细描述实例，低压母线I通过导线与电压与电流经电压互感器(PT)2和电流互感器(CT) 3连接，电压互感器(PT) 2和电流互感器(CT) 3通过导线与实时控制模块相连接，所述电压互感器(PT) 2和电流互感器(CT) 3的输出端分别与交采芯片的输入端相连，所述交采芯片和单片机通过SPI总线相连，所述单片机的控制引脚和控制继电器相连。所述控制继电器输出端以脉冲形式接入电容器组投切开关上。
[0024]具体工作方式为:采用三相电流和三相四线电压作为无功补偿信号源，将三相电流和三相四线制电压同时接入交采芯片，由交采芯片采集模拟信号，通过单片机进行运算处理，得出相应的补偿方式和补偿容量，通过单片机输出管脚发出控制电平，控制继电器利用脉冲形式发出信号。智能电容器收到脉冲控制信号后，过零检测电路检测到电压过零时投入，电流过零时切除，控制电容器完成在一个周波内投入或者切除，投入时无涌流产生，切除时无过电压。保证电网和用户电力设备的安全。
[0025]动态分相补偿的无功补偿控制器的控制方法，包括下列步骤:
[0026](I)接入配电网系统母线上的电压互感器和电流互感器输出的电压、电流信号，接入到交采计入；
[0027](2)根据无功功率的定义，由单片机计算得出三相无功功率分别为作为各相电容器组的补偿控制量；
[0028](3)单片机根据补偿控制量计算得出各相需要投入的电容器的容量和可投入电容器容量作为投入或者切除的判断依据；
[0029](4)当智能电容器组收到投入或者切除命令后，通过过零检测电路决定电容器投入或者切除时刻，执行电容器投切，投入容量适合的电容器组，使各相的功率因数在0.95以上，电容器投入切除时，遵循如下保护策略:
[0030]I)过压保护:控制器设有2级过电压保护，当电压大于第一级过电压动作门限但小于第二级过电压动作门限时，控制器不发出投入电容器的指令，只执行切除电容器的指令；当电压大于第二级过电压动作门限时，控制器在I分钟内逐台切除所有电容器，
[0031]2)欠压保护:控制器具有欠压保护功能，当电压小于欠电压动作门限时，立即切除所有电容器，
[0032]3)缺相保护:控制器具有缺相保护功能，当出现缺相保护时，立即切除所有电容器，
[0033]4)过谐波保护:控制器具有过电压和过电流谐波保护功能，当电压谐波或电流谐波大于设定动作门限时，控制器立即切除所有电容器，
[0034]5)重复步骤(I)?(4)，可以跟踪负荷的变化，实现无功动态补偿。
【主权项】
1.基于动态分相补偿的无功补偿控制器，其特征是包括电流互感器CT、电压互感器PT、实时控制模块、智能电容器；其中电流互感器CT的第一信号输出/输入端、电压互感器PT的第一信号输出/输入端对应连接母线的第一信号输入/输出端、母线的第二信号输入/输出端，电流互感器CT、电压互感器PT的第二信号输出/输入端对应连接实时控制模块的第一、第二信号输入/输出端，智能电容器的信号输出/输入端对应连接实时控制模块的第三信号输入/输出端。2.根据权利要求1所述的基于动态分相补偿的无功补偿控制器，其特征是所述智能电容器由电容器、过零检测电路构成，其中电容器每相四组，容量按1: 2: 4: 8分配，分相、分级投切。3.根据权利要求1所述的基于动态分相补偿的无功补偿控制器，其特征是所述实时控制模块包括控制继电器、单片机、交采芯片、供电单元；其中控制继电器、单片机、交采芯片的信号输出/输入端依次串接。
【专利摘要】本实用新型是基于动态分相补偿的无功补偿控制器，其结构包括电流互感器CT、电压互感器PT、实时控制模块、智能电容器；优点：以对多级电容器组进行分相投切，在电容器电压与系统电压相等的时刻投入电容器，完全消除了暂态过程，使补偿效果快速、准确、安全、易于控制。此外，由于采用分相补偿，根据各相所需补偿的无功功率分别投入相应的电容器，避免了三相负荷不平衡时，某些相过补偿或某些相欠补偿的情况，可以对不平衡的无功功率进行完全补偿。本装置成本低、可靠性高、相对需要维护工作量小。用于配电网无功补偿时，能提高负荷的功率因数，使安装地点的电能质量大大改善，具有良好的推广应用前景。
【IPC分类】H02J3/18
【公开号】CN204741280
【申请号】CN201520419987
【发明人】王爱民, 钱昱, 陈洪保
【申请人】南京新联能源技术有限责任公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年6月18日