一种基于可控硅控制技术的线路自动调压器的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种基于可控硅控制技术的线路自动调压器。该调压器由具有多个分接头的自耦变压器、晶闸管以及能随负荷大小跟踪线路末端电压的控制器组成，变压器分接头与晶闸管开关一一对应，装置通过控制器控制晶闸管的导通和关断，来调节串联变压器负荷侧输出的电压。本实用新型采用多抽头变压器串联接入配电网线路中，通过晶闸管控制实现多级调压，解决线路低电压和高电压问题；原边电压在调压范围内变化时，通过晶闸管开关实现不同档位的绕组接入，实现输出电压的稳压范围在±5％以内，可实现低电压补偿或高电压补偿。本实用新型以创新性的技术改进实现了突出的技术效果，同时成本较低、易于实现，因此具有良好的推广前景。
【专利说明】
一种基于可控硅控制技术的线路自动调压器
技术领域
[0001]本实用新型涉及电器工业技术领域，具体涉及一种基于可控硅控制技术的线路自动调压器。
【背景技术】
[0002]对于用户来说，电压是否合格是是他们的终极用电目标;对于供电部门来说，功率因数是选配电缆和变压器容量的重要因数，是供电成本和配网效能的重要考核目标。电压过低或过高都会存在用电风险。
[0003]低电压的危害:
[0004](I)烧毁电动机。电压过低超过10%，将使电动机电流增大，线圈温度升高严重时甚至烧损电动机。
[0005](2)增大线损。在输送一定电力时，电压降低，电流相应增大，引线损增大。
[0006](3)降低送、变电设备能力。由于电压降低，相应降低线路输送极限容量，因而降低了稳定性，电压过低可能发生电压崩溃事故。
[0007]电压过高的危害:
[0008](I)对配变本身的影响。电压过高引起铁芯磁通密度增加，严重时铁芯饱和(尤其是质量差的配变)，配变损耗急剧增加，引起谐振，产生谐波，影响其它用电设备。
[0009](2)对用电设备的影响。电压过高会导致大部分的用电设备寿命大幅缩短，并造成损耗增加。如电压升高10%，白炽灯的使用寿命寿命减少约70%。
[0010]针对配网低电压问题，除采取管理手段外，重点依靠技术措施进行解决，现有技术中应对低电压问题的主要技术手段包括以下几类:
[0011]I)有载调压开关:适用在高压场合，大容量，一次投入成本太高、生产周期长，对于配网台区变主要集中在对于6KV、10KV、35KV等应用场合容量要求在几百千瓦到几兆瓦之间，机械结构复杂，成本较高，维护工作量大，换挡反应速度慢，三相同步调节但调节过程中容易三相不同步、容易起弧，油绝缘污染大，机械机构寿命有限，不能频繁切换，需要定期维护，可解决集中供电电压低的问题，对于分散负荷无能为力，无法同时兼顾近端和远端电压质量要求，基本上解决不了台区变副边线路末端用户的电压质量要求。对于380V及以下电压的补偿，缺少相应产品。对于低压线路末端电压补偿往往是无能为力。
[0012]2)普通稳压器:调压速度慢，机械碳刷及油浸型需要7-10秒才能完成;机械式调压，有触点，寿命短，使用成本高、机械及碳刷型稳压器80%故障产生于机械和碳刷，需定期维护。稳压范围小、效率低;工作方式为利用碳刷滑动接触绕线表面产生火花电弧，进而造成突波(浪涌)现象，瞬间的突波回造成PC设备故障；负载适用性差，不适用非线性设备;复杂碳刷会使用之频繁度而决定磨损之快慢，有碳刷更换及维护，环形变压器线圈与接触面，皆经研磨过，会因碳刷磨损后起电弧造成线圈平面凹凸不平，除非线圈重新研磨过，否则更换线圈后亦使用不长;若分相调整，还要增加费用；承载能力差，一般设备启动电流必须考虑增加容量，启动电流会造成压降或造成碳刷磨损加快;适用环境能力差，耐震性差无法承受恶劣环境非固定性结构、因碳刷滑动于线圈表面，接触部分在运输过程或使用于震动性场所，极易使碳刷断裂，耐震性差。线圈结构表面为开放式，油气，水气，落尘多之环境，易造成线圈表面层间短路，烧坏线圈。市面上出现的基于晶闸管控制技术的具有同类功能的稳压器产品较少，调压档位少，冗余功能多，大多不适合户外安装使用，对使用者要求多，价格虫贝O
[0013]3)SVG:主要用于动态无功补偿，控制功率因数，虽然也可以起到支撑电压作用，但是对于线路过长导致的电压跌落补偿意义不大，补偿深度有限，同时在线路满足功率因数要求的情况下，输出无功，抬高电压会增加线损;而且价格昂贵；
[0014]4)安装配电变压器，改造分支线路:造价高，小负荷下供电成本较难回收，对于较大长度时，效果有限。
[0015]5)安装分布式发电装置:能提高供电可靠性，但能源的造价较高。
[0016]6)安装串联电压自动调压装置:
[0017]a、所需的装置容量小，大部分用户由系统直接提供；
[0018]b、造价低，性价比较高；
[0019]C、提尚末端电压，减小线路损耗，提尚线路有功输送能力；
[0020]d、调压范围宽，可灵活定制。
[0021]综合上述调节方式的特点，串联电压自动调压器解决配网末端的低电压问题，是一种较经济可靠的补偿手段。
[0022]现有技术中常规的自动调压器多为分接开关式，采用机械开关的方式将电压补偿绕组投入线路，其电路原理如图1所示。由于结构方面的设计缺陷，分接开关式自动调压器在使用过程中存在诸多问题:
[0023]1、开关触头磨损严重；
[0024]2、有载分接开关的各电气连接件、连接线、接触点等损坏；
[0025]3、开关的密封圈、垫等出现渗漏油；
[0026]4、开关回路接触电阻不达标(过大)；
[0027]5、过渡电阻损坏；
[0028]6、绝缘油内杂质、游离碳增多，油质变黑；
[0029]7、产生电弧，动作速度慢，维护不便，故障率高。
【发明内容】
[0030]本实用新型旨在针对现有技术的技术缺陷，提供一种基于可控硅控制技术的线路自动调压器，以解决现有技术中因配电线路过长造成的末端电压跌落或配电网电压瞬间跌落影响供电电压质量的技术问题。
[0031]本实用新型要解决的另一技术问题是现有技术中线路自动调压器采用机械控制，灵敏性低、易损坏。
[0032]为实现以上技术目的，本实用新型采用以下技术方案:
[0033]—种基于可控硅控制技术的线路自动调压器，包括主线路，自耦变压器，晶闸管，DSP芯片，输入电压测量装置，输出电压测量装置，其中DSP芯片具有信号输入端和信号输出端，自耦变压器串联在主线路上，自耦变压器具有若干分接头，所述若干分接头与晶闸管开关一一对应，晶闸管与信号输出端通信连接，输入电压测量装置通过导线与主线路中自耦变压器前端的部分相连接，输出电压测量装置通过导线与主线路中自耦变压器后端的部分相连接，输入电压测量装置和输出电压测量装置二者分别与信号输入端通信连接。
[0034]作为优选，还包括电流测量装置，所述电流测量装置串联在主线路上，所述电流测量装置与信号输入端通信连接。
[0035]作为优选，还包括旁路和旁路开关，所述旁路的两端分别连接在主线路中自耦变压器前端的部分和主线路中自耦变压器后端的部分，旁路开关位于旁路上;在此基础上进一步优选的，所述旁路开关与信号输出端通信连接。
[0036]作为优选，还包括电容器和无功补偿开关，所述电容器并联在主线路上，无功补偿开关位于该并联线路上。
[0037]在以上技术方案中，所述电压测量装置是指能够对电压值进行准确定量、并将电压数据传输至DSP控制芯片的装置；因此凡能够实现上述功能的公知设备均属于本实用新型所述电压测量装置的限定范围，包括但不限于现有技术中具备数据通信功能的常规电压表。所述输入电压测量装置、输出电压测量装置中的“输入”、“输出”字样是指其测量数据类型分别为输入电压和输出电压，而并不构成对电压测量装置本身的特征限定，由于本实用新型的结构特征已经明确限定了输入电压测量装置、输出电压测量装置的安装位置，从而起到了测量数据类型的指示作用，因此所述“输入”、“输出”仅用于将两个电压测量装置加以区分。
[0038]在以上技术方案中，主线路中自耦变压器的“前端”或“后端”是以电流方向为基准进行界定的，也就是说，电压测量装置通过导线与主线路中自耦变压器前端相连接用于测定输入电压，而电压测量装置通过导线与主线路中自耦变压器后端相连接用于测定输出电压。
[0039]在以上技术方案中，所述电流测量装置是指能够对电流值进行准确定量、并将电流数据传输至DSP控制芯片的装置；因此凡能够实现上述功能的公知设备均属于本实用新型所述电流测量装置的限定范围，包括但不限于现有技术中具备数据通信功能的常规电流表。
[0040]本实用新型采用SCR控制技术和变压器技术，以晶闸管作为调压回路控制开关代替机械式调压开关实现无触点调压，无调节次数限制；它具有稳定度高、反应快(毫秒级换挡，一步到位，供电连续性好)；设计寿命大于20年，无噪声等优点。
[0041]干式调压变压器可靠性高，无漏油风险，装置无油，避免了油污，环保;独特的多抽头串联变压器设计，档位设计同时满足稳压精度和档位经济性。
[0042]该技术方案采用可靠性高的晶闸管，在各行业已广泛使用30年以上;使用寿命长，可达20年以上。开关特性好，可实现毫秒级开通关断，没有次数限制，低频开通关断损耗小。
[0043]在控制环节，根据晶闸管关断/开通要求，针对不同带载情况和负载类型设计合适的驱动电路，采用高速DSP芯片控制技术集成控制系统实现闭环控制;采用瞬时电压计算法控制，实现晶闸管过零关断，快速导通控制。
[0044]电压采样数据经dq变换和低通滤波，得到电压有效值，可快速计算出电压幅值。用电压的采样数据经dq变换和低通滤波，得到电压有效值，可快速计算出电压幅值，实现晶闸管过零快速换挡控制，控制精度高。
[0045]该技术方案匹配了自动旁路设计，内置快速切换旁路开关，在装置调压回路出现故障时，可以快速切换到旁路模式，最大程度减少用户失电时间。增加了无功补偿自选功能，装设并联电容器，装置可根据线路负荷性质进行无功补偿。
[0046]本实用新型的技术效果主要包括以下几方面:
[0047]I)可使整条线路电压合格率达到100%
[0048]根据线路参数计算，可以确定调压器的安装位置和整定参数。通过线路自动调压器自身测量线路电压，调节后确保整条线路的电压均达到国家标准。
[0049]2)电压调节区间的高、低值可任意设定
[0050]电压调节范围可以任意通过控制器或是笔记本电脑设定。电压高值、低值整定值可以根据不同负荷状况随时修改。
[0051 ] 3)可有效地降低线路损耗及配变损耗
[0052]通过提升线路运行电压，输出相同功率可以降低运行电流降低线路功率损耗。控制线路运行电压在额定值附近可以降低配变损耗及用户用电设备损耗，延长用电设备使用寿命。自身损耗极低。
[0053]4)调压器运行故障旁路功能
[0054]本装置配套专门设计了旁路开关。当装置出现调压运行故障时，装置将启动自动旁路，保证负荷侧供电正常，最大程度上减少停电时间。
[0055]5)具备选相平衡功能，自带无功补偿控制功能(可选)，解决三相不平衡、功率因数低，起到综合治理的效果，节能环保，成本低。
[0056]6)容量可小至10KVA可大到MVA，主要以解决380V/220V用户侧电压为主，可补偿单相和三相，可实现分相补偿，配置灵活;投资小，见效快，可以做到哪里发现问题，在哪里快速解决，避免重复投资。
[0057]7)本产品效率高，可高达99 %，控制性能好、电压补偿效果好;采用闭环控制，能够满足供电侧和负荷侧双重原因造成的电压跌落问题。
[0058]同时，具有主电路结构简单、高效、安全可靠；调压范围宽:-25%?7 % ;调压时间短:<30ms;不产生谐波，损耗小、无污染，免维护;适用范围广:适用于配网末端线路低电压、对电压要求比较敏感的工矿企业、对供电电压要求较高的城市社区等场合。
【附图说明】
[0059]图1是现有技术中分接开关式线路调压器的电路原理图；
[0060]图2是本实用新型实施例1的电路原理图；
[0061 ]图中
[0062]1、主线路2、自耦变压器 3、晶闸管4、DSP芯片
[0063]5、输入电压测量6、输出电压测量7、电流测量装置 8、旁路
[0064]装置装置
[0065]9、旁路开关 10、电容器11、无功补偿开关 41、信号输入端[ΟΟ??]42、信号输出端
【具体实施方式】
[0067]以下将对本实用新型的【具体实施方式】进行详细描述。为了避免过多不必要的细节，在以下实施例中对属于公知的结构或功能将不进行详细描述。以下实施例中所使用的近似性语言可用于定量表述，表明在不改变基本功能的情况下可允许数量有一定的变动。除有定义外，以下实施例中所用的技术和科学术语具有与本实用新型所属领域技术人员普遍理解的相同含义。
[0068]实施例1
[0069]—种基于可控硅控制技术的线路自动调压器，包括主线路I，自耦变压器2，晶闸管3，DSP芯片4，输入电压测量装置5，输出电压测量装置6，其中DSP芯片4具有信号输入端41和信号输出端42，自耦变压器2串联在主线路I上，自耦变压器2具有若干分接头，所述若干分接头与晶闸管3开关一一对应，晶闸管3与信号输出端42通信连接，输入电压测量装置5通过导线与主线路I中自耦变压器2前端的部分相连接，输出电压测量装置6通过导线与主线路I中自耦变压器2后端的部分相连接，输入电压测量装置5和输出电压测量装置6 二者分别与信号输入端41通信连接。
[0070]在以上技术方案的基础上，满足以下条件:
[0071]还包括电流测量装置7，所述电流测量装置7串联在主线路I上，所述电流测量装置7与信号输入端41通信连接。
[0072]还包括旁路8和旁路开关9，所述旁路8的两端分别连接在主线路I中自耦变压器2前端的部分和主线路I中自耦变压器2后端的部分，旁路开关9位于旁路8上，所述旁路开关9与信号输出端42通信连接。
[0073]还包括电容器10和无功补偿开关11，所述电容器10并联在主线路I上，无功补偿开关11位于该并联线路上。
[0074]该实施例所提供的线路自动调压器，由具有多个分接头的自耦变压器、晶闸管以及能随负荷大小跟踪线路末端电压的控制器组成。变压器分接头与晶闸管开关一一对应，调压器通过控制器控制晶闸管的导通和关断，来调节串联变压器负荷侧输出的电压。当控制器检测到用户侧线路电压超过允许运行范围时，控制器通过晶闸管导通关断切换回路来实现梯级调压，实现负荷侧电压的调节，使负荷侧用户端电压UO = Ul ± AU，实现对电网电压的升降压调整控制。AU为正时，称为升压调压，AU为负时，称为降压调压。调压器负荷侧A、B、C相装设电流互感器，供电线路侧、负荷侧A、B、C相均装设电压互感器，实现闭环控制。线路调压器(调压范围为-25%?+7%)，满足负荷侧电压运行范围(-10%?+7%)满足国家标准。
[0075]实施例2
[0076]—种基于可控硅控制技术的线路自动调压器，包括主线路I，自耦变压器2，晶闸管3，DSP芯片4，输入电压测量装置5，输出电压测量装置6，其中DSP芯片4具有信号输入端41和信号输出端42，自耦变压器2串联在主线路I上，自耦变压器2具有若干分接头，所述若干分接头与晶闸管3开关一一对应，晶闸管3与信号输出端42通信连接，输入电压测量装置5通过导线与主线路I中自耦变压器2前端的部分相连接，输出电压测量装置6通过导线与主线路I中自耦变压器2后端的部分相连接，输入电压测量装置5和输出电压测量装置6 二者分别与信号输入端41通信连接。
[0077]在以上技术方案的基础上，满足以下条件:
[0078]还包括旁路8和旁路开关9，所述旁路8的两端分别连接在主线路I中自耦变压器2前端的部分和主线路I中自耦变压器2后端的部分，旁路开关9位于旁路8上。
[0079]还包括电容器10和无功补偿开关11，所述电容器10并联在主线路I上，无功补偿开关11位于该并联线路上。
[0080]实施例3
[0081 ] 一种基于可控硅控制技术的线路自动调压器，包括主线路I，自耦变压器2，晶闸管3，DSP芯片4，输入电压测量装置5，输出电压测量装置6，其中DSP芯片4具有信号输入端41和信号输出端42，自耦变压器2串联在主线路I上，自耦变压器2具有若干分接头，所述若干分接头与晶闸管3开关一一对应，晶闸管3与信号输出端42通信连接，输入电压测量装置5通过导线与主线路I中自耦变压器2前端的部分相连接，输出电压测量装置6通过导线与主线路I中自耦变压器2后端的部分相连接，输入电压测量装置5和输出电压测量装置6 二者分别与信号输入端41通信连接。
[0082]以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型。凡在本实用新型的申请范围内所做的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种基于可控硅控制技术的线路自动调压器，其特征在于包括主线路(I)，自耦变压器(2)，晶闸管(3)，DSP芯片(4)，输入电压测量装置(5)，输出电压测量装置(6)，其中DSP芯片(4)具有信号输入端(41)和信号输出端(42)，自耦变压器(2)串联在主线路(I)上，自耦变压器(2)具有若干分接头，所述若干分接头与晶闸管(3)开关一一对应，晶闸管(3)与信号输出端(42)通信连接，输入电压测量装置(5)通过导线与主线路(I)中自耦变压器(2)前端的部分相连接，输出电压测量装置(6)通过导线与主线路(I)中自耦变压器(2)后端的部分相连接，输入电压测量装置(5)和输出电压测量装置(6) 二者分别与信号输入端(41)通信连接。2.根据权利要求1所述的一种基于可控硅控制技术的线路自动调压器，其特征在于还包括电流测量装置(7)，所述电流测量装置(7)串联在主线路(I)上，所述电流测量装置(7)与信号输入端(41)通信连接。3.根据权利要求1所述的一种基于可控硅控制技术的线路自动调压器，其特征在于还包括旁路(8)和旁路开关(9)，所述旁路(8)的两端分别连接在主线路(I)中自耦变压器(2)前端的部分和主线路(I)中自耦变压器(2)后端的部分，旁路开关(9)位于旁路(8)上。4.根据权利要求3所述的一种基于可控硅控制技术的线路自动调压器，其特征在于所述旁路开关(9)与信号输出端(42)通信连接。5.根据权利要求1所述的一种基于可控硅控制技术的线路自动调压器，其特征在于还包括电容器(10)和无功补偿开关(11)，所述电容器(10)并联在主线路(I)上，无功补偿开关(11)位于该并联线路上。
【文档编号】H02J3/12GK205646828SQ201620448474
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月16日
【发明人】李振
【申请人】淄博智创电子科技有限公司