专利名称：一种智能型无功补偿无触点路由投切机构的制作方法
技术领域：
本实用新型属于电力系统无功补偿技术领域，具体涉及一种智能型无功补 偿无触点路由投切机构。
背景技术：
无功补偿通过投切电容来增加无功功率，采用接触器投切，在投入过程中， 电容器组的初始电压为零，而在合闸瞬间，电网电压又往往不为零，使加在电 容器组两端的电压突然升高，产生很大合闸涌流，不仅对电网造成冲击，而且 影响电容器的使用寿命。
现有技术中，采用专用于电容器组的接触器或继电器投切，通过加入限流 电阻来抑制涌流，接触器在切出时，不一定是在电流过零时关断，会产生拉弧,
会导致接触器或继电器触头逐渐损坏；采用晶闸管投切电容器，过零投切，不 会产生拉弧，但会产生谐波电流，功耗大，温升过高，而且每只电容器采用可 控硅投切成本太高。
中国实用新型专利CN2699558Y "低压无功补偿装置中电力电容器的投切 装置"(
公开日为2005年5月11日)提供的投切装置，包括一个电容器一一对 应连接的若干接触器，其发明点在于在每一路电力电容器增加一个接触器来切 换可控硅模块，使得一个可控硅可被所有所述若干电力电容器共用。此技术方 案较好地延长了接触器的寿命，消除浪涌电路，降低了可控硅模块的使用成本， 但是仍存在如下缺陷
(1) 接触器体积庞大，成本高，且通过强电切换，安全性能不高；
(2) 无法对三相电压、三相电流和零序电压的数据进行分析判断，对三相 进行独立补偿投切；
发明内容
为克服现有技术中成本高、功能单一、投切运行不能智能监控的缺陷，本 实用新型的目的是提供一种低成本、使用方便、充分融合可控硅和继电器的优 点使电容投切可靠，并实现智能化、模块化、微型化的无触点路由投切机构。
本实用新型实现上述目的采用如下方案
一种智能型无功补偿无触点路由投切机构，其特征在于包括 一个可控硅模块，用于通过路由切换与控制总线对所有电容器实现投切；
和一组或者一组以上三相分补模块或三相共补模块，每组三相分补模块或三相 共补模块中包含若干共用一个可控硅模块投切控制的三相分补或三相共补自愈
式低压电容器；
CPU主控单元和智能控制电路及切换可控硅模块用以承担长期工作的继电
叫
滞；
可控硅模块接于补偿模块输出母线和路由总线之间，可控硅模块、CPU主
控单元通过智能控制电路连接继电器的输入端，所述继电器包括工作继电器和 路由继电器，工作继电器的输出端连接自愈式低压电容器和补偿模块输出母线， 路由继电器的输出端连接自愈式低压电容器和路由总线。
本实用新型的智能型无触点路由投切机构，安装在模块化智能无功补偿装 置的模块中， 一套可控碓模块和可控硅触发模块通过路由切换与控制总线与每 台电容器对应的一只工作继电器、 一只路由继电器协同配合，可以对装置内的 所有三相共补或三相分补电容器实现投切。
进一步，所述三相分补模块或三相共补模块并联于补偿模块输出母线和路 由总线之间，可控硅模块和智能输出控制电路可安装于其一模块内成为主模块，
主模块的CPU主控单元与其它模块的CPU通过控制总线相连接。本实用新型的
投切机构可由无功补偿主模块集中控制，三相分补模块和三相共补模块分散控 制，可控硅模块通过无功补偿主模块、三相分补模块和三相共补模块的路由总 线，与模块化智能无功补偿装置中所有路由继电器、工作继电器和电容器连接， 使用一套可控硅模块可控制所有自愈式低压电容器，非常方便地将需要控制的 三相分补模块或三相共补模块并联进入即可实现，
进一步所述智能输出控制电路包含信号放大电路、数据储存芯片和采样电
路、A/D转换芯片、信号调理电路，可控硅模块和继电器通过信号线接信号放 大电路、数据储存芯片接CPU，所述主模块的采样电路连接A/D转换芯片和信 号调理电路接入CPU的输入端。
进一步，可控硅模块包括可控硅触发模块和可控硅投切模块，可控硅投切 模块并联于无功补偿输出母线与路由总线之间，控制端通过可控硅触发模块连 接智能输出控制电路。
本实用新型工作原理为可控硅触发模块与继电器通过信号线经过信号放 大电路、数据存储芯片连接CPU主控单元，无功补偿主模块采样电路采集三相 电压、三相电流、零序电流和零序电压的数据经A/D转换芯片、信号调理电路 传送信号给CPU分析处理；CPU分析处理后判断需要投入或切除自愈式电容器 时发出指令，电容器投切的命令经过数据存储芯片、信号放大电路发送给继电 器和可控硅模块，路由继电器与可控硅模块并接，路由继电器闭合为可控硅模 块提供通路和阳极电压使之接收到可控硅模块触发信号时实现导通，可控硅触发模块检测过零点，发送脉冲触发信号，使可控硅模块在电压过零时导通，电 流过零时关断。可控硅模块导通后，电容器投入无功补偿，已投入的电容器对 应的工作继电器再闭合，最后可控硅模块在零电流时关断，由工作继电器长期 工作，路由继电器再断开；
切除电容器时，路由继电器闭合，可控硅模块零电压时导通，断开工作继 电器，然后可控硅模块零电流时关断，将电容器切除退出无功补偿，最后路由 继电器断开。
控制补偿模块内的电容器投切时，命令经过主模块的通讯芯片经过控制总 线接口发送给对应的补偿模块，补偿模块通过控制总线接口经过通讯芯片将信 号传送给CPU，经过分析处理，控制补偿模块内的电容器投切的命令经过数据 存储芯片、信号放大电路发送给继电器。同时主模块控制可控硅触发模块发送 触发信号，可控硅模块与需要投切的电容器对应的路由继电器、工作继电器协 同完成投切，投切过程与主模块电容器投切过程相同。
本实用新型的投切机构在电容器投切瞬间采用可控硅模块导通，长期工作 由工作继电器承担，工作继电器与路由继电器工作电源既可采用交流也可采用 直流。
本实用新型相比现有技术中的无功补偿投切机构相比，其有益效果为
(1) 一套可控硅模块通过路由总线可以投切模块化智能无功补偿装置内所 有电容器，与无功补偿主模块、无功补偿模块融合于一起，实现智能化、模块 化。
(2) 本实用新型充分利用可控硅无涌流、耐冲击，过零投切和继电器器不 发热、无漏电流、无损耗的优点，避免可控硅长时间工作发热严重、产生谐波 和继电器投切瞬间触点易损坏的缺点，使智能型无功补偿系统可以长期工作而不发生故障，实现电容可靠投切。
(3) —套无触点投切机构可以支持系统随时扩容而不用重新配置。
(4) 使用继电器，无功补偿系统得以可靠控制，同时降低了生产成本，且 无功补偿模块体积减小，实现微型化。
图1为本实用新型包括主模块和三相共补模块的电路原理图2为图1的智能控制电路示意图3为本实用新型的电路原理示意简图4为本实用新型包括主模块和三相分补模块的电路原理图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型技术方案做进一步的描述。
如图1 图4所示本实用新型申请的智能型无功补偿无触点路由投切机构。
包括可控硅模块10、 CPU主控单元和智能控制电路12、路由继电器和工作 继电器以及自愈式低压电容器。
可控硅模块IO用于通过路由切换与控制总线对所有电容器实现投切，投切 机构可以包含一组或者一组以上三相分补模块2或三相共补模块3。图1为主模 块1和三相分补模块3;图3为包含有主模块、三相分补模块2和三相共补模块 3,图4包含两个三相共补模块，其一为包含智能控制电路的主模块，可控硅模 块集成其中。可以根据需要将若干三相分补模块或三相共补模块并联在补偿模 块输出母线A、 B、 C、 N和路由总线A2、 B2、 C2之间，其CPU可以通过控 制总线与主模块的CPU主控单元相连接。 每组三相分补模块或三相共补模块中包含若干共用一个可控硅模块io投切 控制的三相分补或三相共补自愈式低压电容器。可控硅模块包括可控硅触发模
块104和可控硅投切模块108，可控硅投切模块108并联于无功补偿输出母线与 路由总线之间，控制端通过可控硅触发模块104连接智能输出控制电路12。
见图2，智能输出控制电路12包含信号放大电路116、数据储存芯片118 和采样电路123、 A/D转换芯片122、信号调理电路121，可控硅模块和继电器 通过信号线接信号放大电路116、数据储存芯片118接CPU120，主模块1的采 样电路连接A/D转换芯片122和信号调理电路121接入CPU的输入端，可控硅 触发模块104与继电器通过信号线经过信号放大电路116、数据存储芯片118连 接CPU主控单元120。
图1 ，图3中，三相分补模块2包含控制总线接口 208、通讯芯片222、CPU221 ， 数据存储芯片220、信号放大电路219、路由继电器210，三只工作继电器211、 212、 213和三相分补电容器214。
CPU221输出接信号放大电路219和数据存储芯片220，信号放大电路21 的输出接继电器210、 211、 212、 213，每台三相分补电容器与一只路由继电器、 三只工作继电器连接。三相分补电容器214A、 B、 C相输出端接路由继电器210 和工作继电器211、 212、 213， N线输出接零线N。
路由继电器210的另外一端接路由总线，三只工作继电器211、 212、 213 的另外一端通过断路器209接于补偿输出母线，CPU221通过通讯芯片222和控 制总线接口 208与主模块的CPU120连接，要投切三相分补电容器214，主模块 的CPU120的输出命令自通讯芯片119经过控制总线接口 129发送到三相分补 模块2，通过总线接口 208和通讯芯片222传送给CPU221 。
图l，图3和图4中，三相共补模块3包含断路器307、数据存储芯片319、
信号放大电路318 、 CPU320和四个继电器，两个三相共补电容器312、 313。 CPU320的输出经存储芯片319和信号放大电路318，信号放大电路318接两组 继电器，每台三相共补电容器与一只工作继电器、 一只路由继电器连接，三相 共补电容器312接工作继电器308和路由继电器309，三相共补电容器313接工 作继电器310和路由继电器311。工作继电器308和工作继电器310的另一通过 断路器307接补偿输出母线，路由继电器309和路由继电器311的另一端接路 由总线。
CPU320通过通讯芯片321和控制总线接口 322与主模块的CPU120连接， 要投切三相共补电容器312、313时，主模块CPU120的输出命令自通讯芯片119 经过控制总线接口 129发送到三相共补模块3，通过总线接口 322和通讯芯片 321传送给CPU221，经过分析处理，三相共补模块将投切电容器的命令经过数 据存储芯片319、信号放大电路318发送给对应的工作继电器和路由继电器，协 同可控硅模块配合投切三相共补电容器。
本实用新型投切过程为无功补偿主模块1采集三相电压、三相电流、零 序电流和零序电压的数据经采样电路123、A/D转换芯片122、信号调理电路121 传送信号给CPU120分析处理；CPU120分析处理后判断需要投入或切除自愈式 电容器时发出指令。
要投切无功补偿主模块的电容器时，命令经过数据存储芯片118、达林顿管 117、信号放大电路116发送给可控硅触发模块104和路由继电器111或113， 路由继电器111或113闭合为可控硅模块108提供通路和阳极电压使之接收到可 控硅触发模块104触发信号时实现导通，可控硅触发模块104接收投切命令后 检测过零点，发送脉冲触发信号，使可控硅投切模块108在电压过零时导通， 电容器114或115投入无功补偿，已投入的电容器对应的工作继电器110或112
在CPU控制下闭合，然后可控硅投切模块108在零电流时关断，由工作继电器 110或112长期工作，路由继电器111或113最后断开；
切除电容器时，命令经过数据存储芯片118、达林顿管117、信号放大电路 116发送给可控硅触发模块104和对应的路由继电器111或113，路由继电器111 或113闭合使可控硅模块108接收到可控硅触发模块104触发信号时实现导通， 可控硅触发模块104检测过零点，发送脉冲触发信号，使可控硅投切模块108 在电压过零时导通，CPU控制对应已投入的工作继电器110或112断开，然后 可控硅投切模块108在零电流时关断，将电容器114或115切除，退出无功补 偿，路由继电器111或113最后断开。
要投切三相分补模块2的电容器时，命令经过无功补偿主模块1的通讯芯 片119经过控制总线接口 129发送给对应的三相分补模块2，三相分补模块2通 过控制总线接口 208经过通讯芯片222传送给时CPU221，经过分析处理，三相 共补模块将投切电容器的命令经过数据存储芯片220、信号放大电路219发送给 对应继电器210、 211、 212、 213，三相分补模块采用分相补偿并联电容器，与 一只路由继电器210，三只工作继电器211、 212、 213连接，投切过程与无功补 偿主模块电容投切方式一致，电容器投切瞬间采用可控硅模块，长期工作采用 工作继电器。
要投切三相共补模块3的电容器时，命令经过无功补偿主模块1的通讯芯 片119经过控制总线接口 129发送给对应的三相共补模块3，三相分补模块3通 过控制总线接口 322经过通讯芯片321传送给CPU320,经过分析处理，三相共 补模块将投切电容器的命令经过数据存储芯片319、信号放大电路318发送给对 应功率继电器308、 309、 310、 311，投切过程与无功补偿主模块电容投切方式 一致。
权利要求1、一种智能型无功补偿无触点路由投切机构，其特征在于包括一个可控硅模块(10)，用于通过路由切换与控制总线对所有电容器实现投切；和一组或者一组以上三相分补模块或三相共补模块，每组三相分补模块或三相共补模块中包含若干共用一个可控硅模块(10)投切控制的三相分补或三相共补自愈式低压电容器；CPU主控单元和智能控制电路(12)及切换可控硅模块用以承担长期工作的继电器；可控硅模块接于补偿模块输出母线和路由总线之间，可控硅模块、CPU主控单元通过智能控制电路连接继电器的输入端，所述继电器包括工作继电器和路由继电器，工作继电器的输出端连接自愈式低压电容器和补偿模块输出母线，路由继电器的输出端连接自愈式低压电容器和路由总线。
2、 如权利要求1所述智能型无功补偿无触点路由投切机构，其特征在 于所述三相分补模块或三相共补模块并联于补偿模块输出母线和路由总线 之间，可控硅模块(10)和智能输出控制电路(12)可设置于其一模块内成 为主模块,主模块的CPU主控单元与其它模块的CPU通过控制总线相连接。
3、 如权利要求1或2所述智能型无功补偿无触点路由投切机构，其特 征在于所述智能输出控制电路(12)包含信号放大电路(116)、数据储存芯 片(118)和采样电路(123)、 A/D转换芯片(122)、信号调理电路(121)， 可控硅模块和继电器通过信号线接信号放大电路(116)、数据储存芯片(118) 接CPU，所述主模块的采样电路连接A/D转换芯片(122)和信号调理电路(121)接入CPU的输入端。
4、 如权利要求1或2所述智能型无功补偿无触点路由投切机构，其特 征在于可控硅模块包括可控硅触发模块(104)和可控硅投切模块(108)，可控硅投切模块(108)并联于无功补偿输出母线与路由总线之间，输出端 通过可控硅触发模块(104)连接智能输出控制电路(12)。
专利摘要一种智能型无功补偿无触点路由投切机构，属于电力系统无功补偿技术领域，包括一个可控硅模块(10)，和一组或一组以上三相分补模块或三相共补模块；CPU主控单元和智能控制电路(12)及切换可控硅模块用以承担长期工作的继电器；可控硅模块接于补偿模块输出母线和路由总线之间，可控硅模块、CPU主控单元通过智能控制电路接继电器输入端，继电器包括工作继电器和路由继电器，工作继电器输出端连接自愈式低压电容器和补偿模块输出母线，路由继电器输出端接自愈式低压电容器和路由总线。本实用新型以一套可控硅模块对所有电容器实现投切，生产成本降低，实现智能化、模块化，且系统随时扩容而不用重新配置。
文档编号H02J3/18GK201061150SQ20072010855
公开日2008年5月14日 申请日期2007年4月23日 优先权日2007年4月23日
发明者曾卫民, 潘立冬, 飞 王 申请人:曾卫民