专利名称：一种高精度的集散式自动无功补偿控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及配电系统电网的无功补偿技术领域，具体地说是一种高精 度的集散式自动无功补偿控制系统。
技术背景
随着国民经济的迅速发展和日常用电量的增加，电网的经济运行日益受到 重视。尤其是在一些民用建筑中大量使用的是单相负荷，照明、空调等，由于 负荷变化的随机性大，容易造成三相负载供电的不平衡，尤其是住宅楼在运行 中三相不平衡更为严重，而由此造成危害会引起旋转电机的发热，导致以负序 分量为起动分量的多种保护系统发生误动作，同时还会縮短许多用电设备的使 用寿命，所有这些造成电网的电能质量下降所带来的诸多隐患仍未受到大家的 足够重视。
而以往的三相共补调节补偿无功功率的采样信号取自三相中的任意一相， 这样就会造成未检测的另两相会出现要么过补偿，要么欠补偿。另外，三相共 补的补偿电容器通常会使用三相对称的三角形接法，而电源变压器所接的三相 负载又是不对称的，当补偿后三相总功率因数等于1时，也会出现有的相欠补 偿，有的相过补偿。
如果是欠补偿，受电端电压低于送电端电压，则补偿相的回路电流增大， 线路及断路器等主回路的设备都会由于电流的增加而导致发热被烧坏。
如果是过补偿，受电端电压高于送电端电压，则过补偿相的电压将升高， 造成系统的一些"虚电压"的出现，可使一些控制、保护元件等用电设备因过 电压而消耗、损坏；考虑到线路电压损失， 一般送电端电压要高于额定电压5% 10%;在过补偿的情况下，再加上电压升高，则受电端电压超过额定电压的数值 就远远大于10%。如果电容器并联于变压器的二次侧，变压器的阻抗也要计入线
4路的阻抗，于是受电端电压将升高得更多。运行电压的升高，对电力电容器及 整个系统的安全运行会产生极不利的影响。另外，三相不对称负载采用三相对称 三角形接法的电力电容器组进行补偿，则变压器的容量得不到充分利用。
所以说在这种三相严重不平衡的情况下，用传统的三相无功补偿方式不但 不节能，反而会浪费资源，难以对系统的无功补偿进行有效补偿，补偿过程中 所产生的过、欠补偿等弊端更是对整个电网的正常运行带来的危害。
发明内容
本实用新型针对背景技术中普通无功补偿的不足，设计了一种高精度的集 散式自动无功补偿控制系统，采用三相独立的分补偿措施，从而彻底改变了以 往无功功率参数信号的取样方式，通过各自独立的单相智能分补控制器分别取 样各单相回路上的电压、电流信号，并跟踪系统中每个单相上的无功变化，以 每相的无功功率为控制物理量，以用户设定的每相功率因数为投切参考限量， 根据每相感性负载的大小和实际单相功率因数的高低，采用三路分别独立的分 散式智能补偿回路，合理选择补偿电容的组合对各个单相进行分散式精确自动 无功补偿，补偿效果十分明显，而且对其它的相也不会产生相互干扰和抢先投 切补偿的影响，完全避免了欠补偿和过补偿的情况出现。由于回路上采用了单 相星形联接电容器组，使每相电容器依据"取平补齐"的原则投入电网，实现各 单相回路上的比例分补投切技术，提高了系统的静态补偿精度。
本实用新型解决技术问题所采用的技术方案是 一种高精度的集散式自动 无功补偿控制系统，主要由断路器、互感器、控制器、熔断器、接触器热继电 器、放电灯、电容器和电抗器构成；其特征在于电网主母线A、 B、 C、 N的三 相四线电源线中的A、 B、 C相接断路器QF的进线端，断路器的出线端A、 B、 C 三相分别与避雷器F1、避雷器F2、避雷器F3、 一次主回路的快速熔断器熔断器 (FUal FUan)、熔断器(FUbl FUbn)、熔断器(FUcl FUcn)和二次控制回路的 保护熔断器FU1、保护熔断器FU2、保护熔断器FU3的一端相联接。本实用新型所述的"次主回路的快速熔断器(FUal FUan)、熔断器(FUb1 FUbn)、熔断器(FUcl FUcn)的另一端经导线分别接投切接触器(KMal KMan)、 接触器(KMbl KMBn)、接触器(KMcl KMcn)的主触头，接触器的主触头另一 端分别接每相热继电器(1KHl lKHn)、热继电器(2KHl 2KHn)、热继电器 (3KHl 3KHn);热继电器的另一端分别并接各分支回路的放电灯(LDal LDan)、 放电灯(LDbl LDbn)、放电灯(LDcl LDcn)和星形接法的补偿电容器(Cal Can)、补偿电容器(Cbl Cbn)、补偿电容器(Ccl Ccn),电容器的另一端接 电抗器(Lal Lan)、电抗器(Lbl Lbn)、电抗器(Lcl Lcn)，其星型的公共 端良好接地。
本实用新型所述二次控制回路取自C相电源，并分别与控制器A、控制器B、 控制器C的输出无源接点相联接，每个控制器输出的无源接点的另一端与热继 电器(1KHl lKHn)、热继电器(2KHl 2KHn)、热继电器(3KHl 3KHn)的辅助 触头相联接，辅助触头的另一端接投切接触器线圈(KMal KMan)、接触器线圈 (KMbl KMbn)、接触器线圈(KMcl KMcn)，各相接触器线圈的另一端分别并 接在电源的N线上。
本实用新型所述的电压检测回路，将二次控制回路的熔断器FU1、熔断器 FU2、熔断器FU3的另一端分别接控制器中的A、 B、 C三相的相电压检测单元， 控制器A、 B、 C的相电压检测单元接地端分别并接在三相四线的N线上。
在本实用新型所述的的电流检测回路，取自主回路三相电源A相、B相和C 相串接的电流互感器CT1、电流互感器CT2、电流互感器CT3，电流互感器的二 次线S1、 S2端分别接智能单相补偿控制器A、控制器B、控制器C中单相电流 检测单元，并将每只互感器S2端的二次线短接并接地；
本实用新型所述的电路中所有N线都联接在电源的N线上。
本实用新型技术的有益效果是 一种高精度的集散式自动无功补偿控制系 统，既适用于大型厂矿的线路、变压器的三相不平衡的无功补偿上，又适用于 具体用户如商场、办公楼、居民小区电能等不对称性负载的无功补偿，具有实时性高、精度高、超级节能的特点，因此具有广大的应用前景。
该项实用新型新技术不仅可以提高系统整个回路的功率因数、节能降损，
改善电压质量、节约用电、增大变压器有功容量等显著效果，而且还可以充分 挖掘设备的工作容量，减小线损率20%，改善用电设备启动和运行条件，提高 线路供电能力。
以下结合附图对本实用新型进一步说明 图1是本实用新型电气线路示意图。
在图1中，1、电流互感器CT1， 2、主回路断路器QF， 3、快速熔断器(FUal)， 4、保护熔断器(FU1)， 5、投切接触器(腿al)， 6、热继电保护器1KH1， 7、补 偿电容器(Cal)， 8、电抗器(Lal)， 9、放电灯(LDal)， 10、智能单相补偿主 控制器A， 11、避雷器(Fl)。 12、电压信号检测点。
具体实施方式
在图1的实施例中， 一种高精度的集散式自动无功补偿控制系统，现以A 相精确补偿回路为例，重点描述本实用新型的实施过程电网主母线A、 B、 C、 N的三相四线电源中的A相接断路器2(QF)的进线端，断路器2的出线端A相用 导线分别与避雷器11(避雷器F1)和一次主回路的快速熔断器3 (FUal)以及二 次控制回路的保护熔断器4 (FU1)相并接。
本实用新型所述的一次主回路的熔断器3 (FUal)的另一端经导线分别接投 切接触器5 (KMal)主触头，接触器主触头5的出线端接热继电器6 (1KH1); 热继电器6的另一端分别并接A相补偿电容器7 (Cal)和分支回路的放电灯9 (LDal)， A相补偿电容器7的另一端接电抗器8 (Lal)，其星型接法的公共端 应良好接地。
本实用新型所述的二次控制回路的保护熔断器4 (FU1)的另一端分别接控制器10中的A相的相电压检测单元，控制器10的A相电压检测单元的接地端接 在电源三相四线的N线上。
在本实用新型所述的主回路中，三相电源的A相串接有电流互感器1(CT1)， 互感器1的二次线Sl、 S2端接智能单相补偿主控制器10的A相中单相电流检 测单元，并将电流互感器1的S2端的二次线短接并接地；
本实用新型所述的二次控制回路电源取自主母线三相四线上的C相，供给 智能单相补偿主控制器10的输出的无源接点，主控制器10输出的无源接点与 热继电器6 (1KH1)的常闭辅助触头相联接；热继电器6常闭辅助触头的另一端 与投切接触器5线圈(KMal)相联接，投切接触器5的线圈另一端接电源的N 线上。
本实用新型所述的所有N线都引自电源的N线上。
本实用新型电路的工作原理是接通主回路电路断路器，三相电源中的A 相电经主回路的熔断器(FUal FUan)—投切接触器主触头(KMal KMan)— 热继电器(1KHl lKHn) —星形接法的补偿电容器(Cal Can)再分别接分支 回路的放电灯(LDal LDan)和电抗器(Lal Lan)—接地。
A相的智能分补控制器的输入信号，采样自A相电流互感器提供的电流信号 和经熔断器(FU1)引入单相电压信号，由控制器自动处理使每相的无功功率成 为主控制量、以电压和功率因数为可选的辅助控制量(而不同于简单的功率因 数或电压)，再进行多重滤波、计算出A相分支回路的无功变化，采用单相的 独立集散式智能补偿回路，合理选择A相补偿电容(Cal Can)的组合，决定A 相补偿投切接触器(KMal KMan)的分合数量，驱动投切接触器(腿al KMan) 动作，接触器(KMal KMan)触头吸合后接通A相投切补偿电容(Cal Can) 和A相电抗器(Lal Lan)的数量，达到对A相回路的无功精确补偿的目的， 电抗器(Lal Lan)作为备选，如果有滤波需要时，再决定串入。
A相回路的保护是由快速熔断保险(FUal Fuan)和热继电保护器(1KH1 lKHn)来进行的，如果主回路出现过流，则熔断器迅速熔断(FUal FUan)，断
8开主回路；如果主回路出现过热，则热继电保护器(1KHl lKHn)断开投切接 触器(KMal KMan)的二次控制回路，通过投切接触器(KMal KMan)断电， 其主触头断开一次主回路，从而实现A相回路的保护。
而A相的补偿电容器(Cal Can)的断电保护是由与各分支回路中放电灯 (LDal Ldan)来实现放电的，并能延长补偿电容器使用寿命。
B、 C相的元器件结构和电路的工作原理与A相完全一致，就不再重复一一 叙述。
精确补偿系统主回路的过负荷保护和过电压保护，是由主回路断路器QF和 避雷器(F1 F3)来进行的。
权利要求1、一种高精度的集散式自动无功补偿控制系统，主要由断路器、互感器、控制器、熔断器、接触器、热继电器、放电灯、电容器和电抗器构成；其特征在于电网主母线A、B、C、N的三相四线中A、B、C三相接断路器QF的进线端，断路器QF的A、B、C三相的出线端分别与避雷器F1、避雷器F2、避雷器F3、一次主回路的快速熔断器FUa1～FUan、熔断器FUb1～FUbn、熔断器FUc1～FUcn和二次控制回路的保护熔断器保护熔断器FU1、保护熔断器FU2、保护熔断器FU3的一端相联接。
2、 根据权利要求l所述的一种高精度的集散式自动无功补偿控制系统，其 特征在于 一次主回路的快速熔断器FUal FUan、熔断器FUbl FUbn、熔断器 FUcl FUcn的另一端用导线分别接各相的投切接触器KMal KMan、接触器 KMbl KMbn、接触器KMcl KMcn主触头，每个接触器的主触头另一端分别接各 相的热继电器1KHl lKHn、热继电器2KHl 2KHn、热继电器3KHl 3KHn;热继 电器的另一端分别并联各相的分支回路的放电灯LDal LDan、放电灯LDbl LDbn、放电灯LDcl LDcn和各相的补偿电容器Cal Can、补偿电容器Cbl Cbn、 补偿电容器Ccl Ccn,电容器的另一端接各相的电抗器Lal Lan、电抗器Lb1 Lbn、电抗器Lcl Lcn，其星型接法的公共端接地。
3、 根据权利要求l所述的一种高精度的集散式自动无功补偿控制系统，其 特征在于二次控制回路电源取自主母线三相四线的C相，并分别并联至每个 单相补偿主控制器A、控制器B、控制器C的输出无源接点，每个控制器输出的 无源接点再串接至各单相回路的热继电器1KHl lKHn、热继电器2KHl 2KHn、 热继电器3KHl 3KHn的辅助触头，热继电器辅助触头的另一端串接至各单相回 路的投切接触器线圈KMal KMan、接触器线圈KMbl KMbn、接触器线圈KMcl KMcn，各相回路接触器线圈的另一端分别并接至电源的N线；电路中所有N线 都联接在电源的N线上。
4、 根据权利要求l所述的一种高精度的集散式自动无功补偿控制系统，其 特征在于电压检测回路与二次控制回路的熔断器FU1、熔断器FU2、熔断器FU3相联接，另一端分别接控制器中的A、 B、 C三相的相电压检测单元，控制器A、 B、 C的相电压检测单元接地端分别并接至三相四线电源的N线上。
5、根据权利要求l所述的一种高精度的集散式自动无功补偿控制系统，其 特征在于电流检测回路，取自主回路三相电源A相、B相和C相串接的电流互 感器CT1、电流互感器CT2、电流互感器CT3，电流互感器的二次线S1、 S2端分 别接三只智能单相补偿主控制器A、控制器B、控制器C中单相电流检测单元， 并将每只互感器S2端的二次线短接并接地。
专利摘要本实用新型公开了一种高精度的集散式自动无功补偿控制系统，其特征在于电网主母线A、B、C三相接断路器QF的进线端，断路器的出线端分别并接在避雷器F1、避雷器F2、避雷器F3和一次主回路的各单相熔断器；各单相熔断器再分别与各相接触器主触头相接，接触器主触头的另一端与各相的热继电器、电容器、放电灯和电抗器相接；二次控制回路的熔断器的另一端分别与各智能分补控制器相接；各控制器分别取样单相回路上的电压、电流信号，采用三路独立的集散式智能补偿回路，驱动接触器动作，选择补偿电容的组合，实现各单相回路上的比例分补投切，使分散补偿精度更高，且相与相之间的智能分补互不干扰，实现动态的三相平衡。
文档编号H02J3/18GK201323457SQ20082019245
公开日2009年10月7日 申请日期2008年11月13日 优先权日2008年11月13日
发明者唐金龙, 赵世运, 赵国强 申请人:湖北万洲电气集团有限公司