专利名称：智能无功自动补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种用于电力系统中，对电网进行无功补偿的装置，属于电力系统中自动控制的技术领域。
目前在供电线路中，对无功电流的补偿大都采用定性的补偿，即将电容器组，一组一组地投入或切掉，这样做往往不能准确地对电网进行无功补偿，因而产生欠补偿或过补偿的现象。因此，在对电网进行补偿时，有可能产生无功倒送，这样对电网的运行很不利，使电网的电力不能充份发挥其应有的能力。
本实用新型的发明目的是提供一种能根据电网中实际无功电流大小而自动进行定量补偿的仪器。
本实用新型的智能无功自动补偿装置主要由9个部分所组成，即电压变送器(1)、电流变送器(2)、A／D变换器(3)、微处理器(4)、扩展口(5)、程序存贮器(6)、锁存器(7)、数字显示(8)、中间继电器(9)。
电流变送器(2)主要由运算放大器IC13B及二极管D4、D5、D6和限流电阻等所组成，其输入信号采自电网母线，经互感器B2后再经限流电阻2R32、2R31将采集的电流信号送至运算放大器IC13B的两个输入端，在该两个输入端之间还并接有两只互为反接的二极管D4、D5，在运算放大器IC13B的输出端串接有一只电阻2R35，该电阻的另一端即信号输出端直接与A／D变换器的“26”脚相连，即将电流变送器的输出信号送至A／D变换器，同时在电阻2R35的信号输出端与运算放大器的同相输入端之间接有一只二极管D6，该二极管的正极与运算放大器的同相端相接，二极管D6的负极与电阻2R35的输出端相连。
电压变送器(1)主要由运算放大器IC13A及二极管D1、D2、D3及限流电阻2R27、2R28和输出电阻2R29组成，其信号采自电网母线，经过变压器B1的变压后，再经过限流电阻2R27、2R28将信号送至运算放大器IC13A的两个输入端，在该两个输入端之间并接两只互为反接的二极管D1、D2，运算放大器IC13A的输出端接有一只电阻2R29，在电阻2R29的输出端与IC13A的同相输入端之间并接一只二极管D3，二极管D3的正极接IC13A的同相输入端，负极接电阻2R29的输出端。以上采用电压变送器及电流变送器采集信号然后将电压、电流信号变换成数字量，以达到定量补偿的目的，这种做法采用的是过零点技术，即当电压信号为正半周时，运算放大器IC13反向端比同相端电位高，则 IC13输出低电平，当电压信号为负半周时，IC13输出为高电平，这样一个连续的正弦波输入信号，将通过变送器输出一个连续的方波，其方波的上升沿和下降沿均为交流信号的零点处，所以称为过零点技术。
A／D变换器(3)主要由集成电路IC2组成，在其输入端(即IC2的“28”脚)接有功率因数设定电位器，该电位器的两个固定端，一头接＋5伏电源，另一头接地，其活动端接IC2的“28”脚。对于不同的用户，所要求的功率因数不同，因此，调节该电位器，就可以设定功率因数，该方法非常简单。微处理器(4)由集成电路IC1组成，其“27～34”脚为信号输入端，分别与集成电路IC3的“1～5”及“21、22、23”脚相接，以采集8个控制继电器的控制信号，IC1的输出端即“12～19”及“21～24”端分别与扩展口IC3、外存贮器IC4、锁存器IC5、IC6相接，其控制过程如下微处理器(4)即IC2将电压变送器(1)和电流变送器(2)送出的电压值，电流值送A／D变换，计算出瞬时的VI值，然后再检测出电压的相位信号和电流的相位信号，最后计算出当时的功率因数值。另一方面，根据人为设定的功率因数值也送A／D变换，微处理器(4)对两种数据进行比较，(即人为设定的功率因数和实测的功率因数)然后再参照单位补偿电容器组的容量，进行计算，最后确定补偿的数值，即是否投入补偿电容以及投入那一组补偿电容，以达到最佳的补偿状态。
扩展口I／O(5)由集成电路IC3担任，该扩展口I／O(5)的输出端即“13－16”和“20、24”端分别通过反相器IC8、IC9、IC10与数字显示(8)中的显示器相接。IC3的“1－5”和“21、22、23”端分别与中间继电器(9)中的IC11、IC12相接，并分别通过光电耦合器和驱动晶体管驱动8个中间继电器。在中间继电器(9)的8个继电器中，每个继电器的开关触点上都接有一只交流接触器，其接触器的开关触点分别串接有一组补偿电容器，当某一继电器闭合时，补偿电容器并接在零线与被补偿的线之间，以达到对线路进行无功补偿的目的。
采用本实用新型的智能无功自动补偿装置，其优点在于1.该补偿装置实现了智能化，并对过去类似装的定性补偿改为定量补偿，使得补偿的效果达到最佳状态，同时防止了投切振荡，和电压过高引起的临界振荡，提高了设备的可靠性。
2.当用户在用电低谷时，该装置能自动切换补偿电容器，因此能防止无功倒送、降低线路损耗，提高供电质量。
3.该装置结构可靠、抗干扰能力强，运行的可靠性高、稳定性好，能适用于各种供电部门对供电线路进行最优化无功补偿。
图1是本实用新型的结构框图。
图2是本实用新型的电路原理图。图3是图2的左边，图4是图2的中部，图5是图2的右边。
本实用新型的实施方案如下电压变送器和电流变送器的输出端分别直接与A／D变换器IC和微处理器IC1输入端相接，IC1的输出端分别与IC3、IC4、IC5、IC6的输入端相接。扩展口I／O即IC3的信号输出端分别与IC1的信号输入端相接，并同时接IC11、IC12通过光电耦合器和驱动晶体管驱动8个中间继电器。
集成电路IC1为“8039”单片机，IC2为“0809”A／D转换器，IC3为“8243”扩展口电路，IC4为“2716”存贮器，IC5、IC6均为“74LS373”锁存器，IC7为“74LS123”，IC8、IC9、IC10为“75452”门电路，IC11、IC12为“74LS05”门电路，IC13为“LM358”双运算放大器，IC14为“CD4001”根据以上所述，便可以组成本实用新型的智能无功自动补偿装置。
权利要求1.一种智能无功自动补偿装置，由信号采集部分，信号处理部分以及补偿器部分所组成，其特征在于信号采集部分采用电压变送器(1)、电流变送器(2)，信号处理部分采用A/D变换器(3)、微处理器(4)、扩展口I/O(5)、程序存贮器(6)、锁存器(7)、数字显示(8)，补偿器部分采用中间继电器(9)进行补偿电容的切换，电压变送器(1)和电流变送器(2)的输出端分别直接与A/D变换器(3)IC2和微处理器(4)IC1相接，IC1的输出端分别与IC3、IC4、IC5、IC6输入端相接，扩展口I/O(5)即IC3的信号输出端分别与IC1的信号输入端相接，并同时接IC11、IC12通过光电耦合器和驱动晶体管驱动8个中间继电器。
2.根据权利要求1所述的智能无功自动补偿装置其特征在于在所述的电流变送器(2)和电压变送器(1)中，其运算放大器IC13B和IC13A的同相输入端与输出端之间有一只二极管，二极管的正极接运算放大器的同相输入端，其负极分别接电阻2R29和2R35的输出端。
3.根据权利要求1所述的智能无功自动补偿装置，其特征在于在A／D变换器即IC2的输入口“28”脚上接有用于Cosφ设定的设定电位器W1，该电位器的一个固定端接电源，另一个固定端接地，该电位器的活动端接IC2的“28”脚。
4.根据权利要求1所述的智能无功自动补偿装置，其特征在于中间继电器(9)的8个继电器中，每个继电器的开关触点上都接有一只交流接触器，其接触器的开关触点分别串接有一组补偿电容器。
专利摘要智能无功自动补偿装置是一种用于供电部门对供电线路进行无功电流补偿的设备，这种补偿装置主要由电压变送器、电流变送器、A/D变换器、微处理器、扩展口I/O、程序存贮器、锁存器、数字显示、中间继电器所组成，这种补偿器一改过去定性补偿的缺点，对供电线路进行定量补偿，以达到最佳补偿状态，防止了投切和电压过高引起的临界振荡，同时也防止了无功倒送的现象，进一步提高了供电质量，降低了线路损耗。
文档编号G05F1/70GK2083803SQ902146
公开日1991年8月28日 申请日期1990年10月24日 优先权日1990年10月24日
发明者陈达元, 刘国淮, 张杰昌 申请人:南通市通明电力技术开发公司