低压电路动态无功补偿装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型给出了一种低压电路动态无功补偿装置,包括主补偿柜，主补偿柜包括无功补偿控制器、单相补偿电路和三相共补电路；单相补偿电路两端分别对应连接三相火线与零线，每个单相补偿电路上都设有串联的单相投切开关和单相补偿电容器；三相共补电路设有三相投切开关和三相共补电容器组，三相投切开关控制三相共补电容器组与三相母线的连接；无功补偿控制器取样三相母线的电流值和电压值，并且无功补偿控制器分别控制所述单相投切开关和所述三相投切开关的通断。本低压电路动态无功补偿装置针对电路中的无功功率需求进行分相电路动态补偿或者三相电路共同动态补偿。
【专利说明】
低压电路动态无功补偿装置
技术领域
[0001 ]本实用新型涉及一种低压电路中动态无功补偿装置。
【背景技术】
[0002]无功功率补偿，简称无功补偿，在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，使电网质量提高。但目前补偿装置有以下缺点:
[0003]1、电路中所需无功功率，现有补偿装置向电路内投入一组电容器，可能由于电容器容量和功率因数上、下限设置不合理，输出的无功功率补偿会超过正常需求量的上限值；当切除此电容器后，功率固数又会低于正常需求量的下限值，如此造成补偿装置反复投切电容器组，减少电容器和投切开关的使用寿命，对系统的稳定性也会造成影响。
[0004]2、现有补偿装置取样方式不合理造成无功倒送，有些补偿装置只采样一相电流信号或电压信号，当三相负载不均衡时，无功功率则会检测错误，造成其中一相或两相过补或欠补。
[0005]3、现有补偿装置补偿速度慢、精度差，采样三相电压、电流信号控制器难以对无功功率进行实时监测。
[0006]4、现有补偿装置的投切开关设计不合理。当采用接触器为投切开关时，会产生冲击电流引起电网电压波动，容易造成接触器损坏，减低电容器使用寿命。
[0007]5、现有补偿装置投切方式不合理，其主要采用顺序投切和循环投切，不仅影响投切开关和电容器的使用寿命，而且会引起投切振荡，影响补偿效果。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种设计合理、投切效果较佳的低压电路中动态无功补偿装置。
[0009]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种低压电路动态无功补偿装置，至少包括与三相母线连接的主补偿柜，主补偿柜包括无功补偿控制器、至少三个单相补偿电路和至少一个三相共补电路；
[0010]所述单相补偿电路两端分别对应连接三相母线的三相火线与三相母线的零线，每个单相补偿电路上都设有串联的单相投切开关和单相补偿电容器；
[0011]所述三相共补电路设有三相投切开关和三相共补电容器组，三相共补电容器组包括三个电容器，所述三个电容器为三角接法，其三个角分别与三相母线的三相火线连接，三相投切开关控制三相共补电容器组与三相母线的连接；
[0012]无功补偿控制器取样三相母线的电流值和电压值，并且无功补偿控制器分别控制所述单相投切开关和所述三相投切开关的通断。
[0013]采用这样的结构后，本低压电路动态无功补偿装置针对电路中的无功功率需求进行分相电路动态补偿或者三相电路共同动态补偿。
[0014]无功补偿控制器针对不同容量的电容器通过对其进行编码达到优化投切，优化投切方式不再以功率因数为控制目标，而是以当前电压和所消耗的无功功率作为控制基准，具体先求出负载需要多少容量的电容器，然后通过编码的方式选择电容器组补偿一次到位。
[0015]由于取样三相母线的电压、电流，由无功补偿控制器测算并发出投切信号，且具有快速适应电路负载变化、补偿精度准确等优点。
[0016]为了更清楚的理解本实用新型的技术内容，以下将本低压电路动态无功补偿装置简称为本装置。
[0017]本装置还包括至少一个辅助补偿柜和至少一个航空插座；
[0018]所述辅助补偿柜包括至少三个单相补偿电路和至少一个三相共补电路；
[0019]所述单相补偿电路分别对应连接三相母线的三相火线与三相母线的零线，每个单相补偿电路上都设有串联的单相投切开关和单相补偿电容器；
[0020]所述三相共补电路设有三相投切开关和三相共补电容器组，三相共补电容器组包括三个电容器，所述三个电容器为三角接法，其三个角分别与三相母线的三相火线连接，三相投切开关控制三相共补电容器组与三相母线的连接；
[0021]所述辅助补偿柜与主补偿柜之间通过航空插座连接，主补偿柜的无功补偿控制器同步控制主补偿柜和辅助补偿柜的单相投切开关和三相投切开关。
[0022]采用这样的结构后，方便本装置扩容，当用户负荷增加时，可以随时增加辅助补偿柜的数量，以适应不同的负荷需求；
[0023]航空插座使得辅助补偿柜与主补偿柜之间连接更为简单，多台辅助补偿柜安装时实现快速安装，并且避免接线错误。
[0024]本装置主补偿柜的无功补偿控制器还通过三相断路器分别与三相母线连接。
[0025]本装置的单相投切开关和三相投切开关，由于晶闸管的特性，在电压过零时接通，在电流过零时关断，因此可以实现无冲电涌流、无电弧重燃现象，提高了投切开关、电容器的使用寿命。
【附图说明】
[0026]图1是本装置实施例一的电路原理图。
[0027]图2是本装置实施例一的流程图。
[0028]图3是本装置实施例二的电路原理图。
【具体实施方式】
[0029]实施例一
[0030]如图1所示
[0031 ]本装置包括一个主补偿柜、一个辅助补偿柜和一个航空插座。
[0032]主补偿柜包括无功补偿控制器、九个单相补偿电路和三个三相共补电路。
[0033]九个单相补偿电路分别是第一单相主补偿电路、第二单相主补偿电路、第三单相主补偿电路、第四单相主补偿电路、第五单相主补偿电路、第六单相主补偿电路、第七单相主补偿电路、第八单相主补偿电路和第九单相主补偿电路，每个单相补偿电路上都设有串联的单相投切开关和单相补偿电容器，，以第一单相主补偿电路为例，第一单相主补偿电路设有串联的单相投切开关SCl和单相补偿电容器Cl;
[0034]九个单相补偿电路中每三个单相补偿电路为一组(例如第一单相主补偿电路、第二单相主补偿电路和第三单相主补偿电路为一组)，每组三个单相补偿电路对应分别连接三相母线的三相火线和零线，每一组的三个单相补偿电路的单相补偿电容器的容值相同(C1、C2和C3的容值相同)；
[0035]任意一相火线与零线之间都具有三个单相补偿电路，这三个单相补偿电路的单相补偿电容器不相同(Cl、C4和C7的容值不相同)，并且要求投入电容器的容量满足一定比例，如1:2:3:6:6:6…或者1:1:2:2:2…等。
[0036]三个三相共补电路分别是第一三相主补偿电路、第二三相主补偿电路和第三三相主补偿电路，每个三相共补电路都设有三相投切开关和三相共补电容器组，以第一三相主补偿电路为例，其设有三相投切开关SClO和三相共补电容器组ClO，三相共补电容器组包括三个电容器，三个电容器为三角接法，其三个角分别与三相母线的三相火线连接，通过三相投切开关SClO控制三相共补电容器组ClO与三相母线的连接，三个三相共补电路的三个三相共补电容器组C1、C11、C12容值也不相同，并且要求投入电容器的容量满足一定比例，如1:2:3:6:6:6…或者1:1:2:2:2…等。
[0037]无功补偿控制器直接取样三相母线的电压值，无功补偿控制器通过电流互感器取样三相母线的电流值，并且无功补偿控制器分别控制所述单相投切开关和所述三相投切开关的通断，主补偿柜的无功补偿控制器还通过三相断路器分别与三相母线连接；
[0038]无功补偿控制器针对不同容量的电容器通过对其进行编码达到优化投切，优化投切方式不再以功率因数为控制目标，而是以当前电压和所需求的无功功率作为控制基准，具体先求出负载需要多少容量的电容器，然后通过编码的方式选择电容器组补偿一次到位。
[0039]辅助补偿柜包括九个单相补偿电路和三个三相共补电路，辅助补偿柜的单相补偿电路的结构与主补偿柜的单相补偿电路的结构、用法相同；同理，辅助补偿柜的三相共补电路与主补偿柜的三相共补电路的结构、用法也相同，再次不对辅助补偿柜结构作赘述。
[0040]辅助补偿柜与主补偿柜之间通过航空插座连接，主补偿柜的无功补偿控制器同步控制主补偿柜和辅助补偿柜的单相投切开关和三相投切开关。
[0041 ]以下结合上述本装置对低压电路进行无功补偿的方法进行说明。
[0042]如图2所示
[0043]利用低压电路动态无功补偿装置对低压电路进行无功补偿的方法，包括以下步骤:
[0044]&)实时监测三相母线的三相线路1^1、1^丄3在丨时刻对应的无功需求01、02、03;
[0045]b)当Qlt = 0、Q2t = 0、Q3t = 0时，三相母线中没有所需无功功率，低压电路动态无功补偿装置不启动，返回步骤a);
[0046]c)当Qlt>0、Q2t>0、Q3t>0时，且Qlt = Q2t = Q3t = AQ，主补偿柜的无功补偿控制器同步控制三相投切开关，以连通主补偿柜的三相共补电路和辅助补偿柜的三相共补电路，对三相母线的三相线路同时进行无功补偿，三相线路的功率因数cos?分别达到0.95?I时，返回步骤a);
[0047]d)当Qlt>0、Q2t>0、Q3t>0时，且Qlt在Q2t或Qlt在Q3t或Q3t在Q2t时，主补偿柜的无功补偿控制器首先同步控制三相投切开关，以连通主补偿柜的三相共补电路和辅助补偿柜的三相共补电路，对三相母线的三相线路同时进行无功补偿，但其补偿的预定值为AQ，使三相线路中一相或两相线路的功率因数cos?分别达到0.95?I时；
[0048]再对三相线路中功率因数cos?没有达到0.95?I的一相或两相线路进行单相补偿，三相线路在t+Ι时刻所需的无功功率为分别为Qlt+1、Q2t+1、Q3t+1，而Qlt+1 = Qlt-AQ，Q2t+1= Q2t-AQ，Q3t+i = Q3t_AQ，主补偿柜的无功补偿控制器同步控制单相投切开关，以连通主补偿柜的单相补偿电路和辅助补偿柜的单相补偿电路，直至三相线路的功率因数cos?分别达到0.95?I时，返回步骤a);
[0049]e)当Qlt、Q2t、Q3t中任意一项或两项大于O时，主补偿柜的无功补偿控制器同步控制单相投切开关，以连通主补偿柜的单相补偿电路和辅助补偿柜的单相补偿电路，分别针对叫、02*、03冲一项或两相进行无功补偿，使三相线路的功率因数(:080分别达到0.95?1时，返回步骤a);
[0050]其中Qlt为t时刻线路LI的无功需求，Q2t为t时刻线路L2的无功需求，Q3t为t时刻线路L3的无功需求，Qlt+1*t+l时刻线路LI的无功需求，Q2t+1*t+l时刻线路LI的无功需求，Q3t+1*t+l时刻线路LI的无功需求；
[0051]当Qlt>0、Q2t>0、Q3t>0 时，AQt 为 Qlt、Q2t、Q3t 中的最小值。
[0052]当电路中所需无功功率减少时，优先切除三相共补电路，再切除单项补偿电路，使三相线路的功率因数COS Φ分别达到0.95?I。
[0053]上述功率因数cos?的值可以根据不同用电环境的不同灵活调节，例如:在农业用电中预定的功率因数cos Φ值可以设为0.85?I。
[0054]实施例二
[0055]本实施例与实施例一的区别仅在于:本实施例的低压电路中动态无功补偿装置只有主补偿柜，而没有辅助补偿柜，本实施例的低压电路中动态无功补偿装置使用方法与实施例一相同。
[0056]由此可见，可以根据使用的环境和无功补偿的需求，灵活选用辅助补偿柜。
[0057]上述无功补偿控制器相比普通单片机芯片具有处理速度快、处理数据精准、存储容量大等优点。
[0058]无功补偿控制器对三相电压、电流、有功功率、无功功率等进行测量和计算，可以提高采样速率和数据精度。
[0059]以上所述的仅是本实用新型的两种实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干变型和改进，这些也应视为属于本实用新型的保护范围，比如，辅助补偿柜和与其配合的航空插头的个数，主补偿柜或辅助补偿柜内单相补偿电路和三相补偿电路的数量等等。
【主权项】
1.一种低压电路动态无功补偿装置，其特征是:至少包括与三相母线连接的主补偿柜，主补偿柜包括无功补偿控制器、至少三个单相补偿电路和至少一个三相共补电路； 所述单相补偿电路两端分别对应连接三相母线的三相火线与三相母线的零线，每个单相补偿电路上都设有串联的单相投切开关和单相补偿电容器； 所述三相共补电路设有三相投切开关和三相共补电容器组，三相共补电容器组包括三个电容器，所述三个电容器为三角接法，其三个角分别与三相母线的三相火线连接，三相投切开关控制三相共补电容器组与三相母线的连接； 无功补偿控制器取样三相母线的电流值和电压值，并且无功补偿控制器分别控制所述单相投切开关和所述三相投切开关的通断。2.根据权利要求1所述的低压电路动态无功补偿装置，其特征是:还包括至少一个辅助补偿柜和至少一个航空插座； 所述辅助补偿柜包括至少三个单相补偿电路和至少一个三相共补电路； 所述单相补偿电路分别对应连接三相母线的三相火线与三相母线的零线，每个单相补偿电路上都设有串联的单相投切开关和单相补偿电容器； 所述三相共补电路设有三相投切开关和三相共补电容器组，三相共补电容器组包括三个电容器，所述三个电容器为三角接法，其三个角分别与三相母线的三相火线连接，三相投切开关控制三相共补电容器组与三相母线的连接； 所述辅助补偿柜与主补偿柜之间通过航空插座连接，主补偿柜的无功补偿控制器同步控制主补偿柜和辅助补偿柜的单相投切开关和三相投切开关。3.根据权利要求1所述的低压电路动态无功补偿装置，其特征是:主补偿柜的无功补偿控制器还通过三相断路器分别与三相母线连接。
【文档编号】H02J3/24GK205544300SQ201620095866
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年1月27日
【发明人】陈克乐, 王永道, 王灿
【申请人】蚌埠市徽泰电气自动化有限公司