专利名称：一种多功能新型电压无功综合控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种多功能新型电压无功综合控制器。
背景技术：
目前，市面上存在无功补偿控制器有普通电容器投切式控制器；磁控式动态无功 补偿控制器。 普通电容器投切式控制器适用于6kV以上补偿电容的自动投切控制。可控制八 组电容组。采集系统电压电流，根据无功功率大小，功率因数和电压范围，自动控制电容器 投切进行补偿。有效减少线路无功损耗，提高电网的功率因素。对需要电压优先控制的情 况，还可利用电容的调压作用提高电压合格率。 变压器调整电容器两端电压动态无功补偿控制器采集系统电压电流，根据电网 的参数控制有载调压变压器自动调压和无功补偿电容器组的自动投切。使变压器和电容器 工作在最佳状况，确保电压合格率达到规定的要求，有效减少无功损耗并保持系统功率因 数在较高范围内。
磁控式动态无功补偿控制器采集系统电压电流，根据电网的参数给出脉冲控制 晶闸管导通，实现直流励磁电流改变，达到控制并联可控电抗器感性输出，与电容配合对电 压优先控制，有效减少线路无功损耗，提高电网的功率因素。 实用新型的内容 本实用新型的目的在于，提供一种多功能新型电压无功综合控制器，提高控制器 的抗干扰能力，使控制器能适用于各种比较恶劣现场，提高控制器采样精度，提高控制准确 度，并同时能够根据系统情况，采用不同的控制方案，使无功补偿系统达到最优控制方案， 同时降低磁控电抗器的设计容量，降低无功补偿成套装置成本，可以针对各种电压等级电 力系统，对星型接法磁控电抗器，角型接法磁控电抗器进行三相统一调整和三相分相调整 及单项控制，并能对多组电容器组实现分组投切控制。控制器为了实现上述目的，本实用新 型采用了如下技术方案 —种多功能新型电压无功综合控制器，所述控制器包括模拟量采样电路、数字量
采样电路、A/D转换电路、同步信号电路、CPU控制中心、显示电路、按键电路、继电器输出电
路、通讯输出电路、P丽输出电路、LED灯显示电路、电源回路，其特征在于 模拟量采样电路与A/D转换电路相连，A/D转换电路、数字量采样电路、同步信号
电路与CPU控制中心连接，CPU控制中心控制显示电路、按键电路、继电器输出电路、通讯输
出电路、P丽输出电路及LED灯显示电路，电源回路分别与同步信号电路、CPU控制中心和
LED灯显示电路连接。 该控制器进一步包括源电路一，源电路一该控制器控制方案包括源电路一，源电 路一高压侧110kV或220kV母线上连接有一个三相电压互感器PT及三相电流互感器CT，控 制器采集高压侧PT、 CT信号，通过CPU控制中心计算并根据需求对单相磁控电抗器进行调 节，低压侧27. 5kV母线上连接有一相电压互感器PT及一相电流互感器CT，控制器通过PT、CT信号，提供对磁控单项电抗器Ll、及电容器组Cl提供保护。 该控制器控制方案包括源电路二，源电路二在高压侧110kV或220kV连接有一个 三相电压互感器PT及三相电流互感器CT，控制器采集高压侧PT、CT信号，通过CPU控制中 心计算并根据系统需求对角型接线的三相磁控电抗器L1进行同步调节，使磁控电抗器L1 感性电流输出一致，保证系统三相输出平衡，在低压侧6kV、10kV、35kV控制器通过三相电 压互感器PT及三相电流互感器CT信号，通过计算为低压侧补偿电容器组Cl及磁控电抗器 Ll提供保护。 该控制器包括控制方案源电路三，源电路三在高压侧110kV或220kV连接有一个 三相电压互感器PT及三相电流互感器CT，控制器采集高压侧PT、CT信号，通过CPU控制中 心计算并根据系统需求对星型接线的三相磁控电抗器Ll进行分相调节，根据系统的三相 不平衡度，使磁控电抗器L1感性输出电流于系统电流合成达到三相平衡，保证系统三相输 出平衡，在低压侧6kV、10kV、35kV控制器通过三相电压互感器PT及三相电流互感器CT信 号，通过计算为低压侧补偿电容器组Cl及磁控电抗器Ll提供保护。 该控制器包括源电路四，源电路四在高压侧110kV或220kV连接有一个三相电压 互感器PT及三相电流互感器CT，控制器采集高压侧PT、CT信号，通过CPU控制中心计算并 根据系统需求对角型接线的三相磁控电抗器Ll进行同步调节，同时根据系统需求，控制器 控制Cl、 C2、 C3、 C4的投切，以减小磁控电抗器的设计容量，降低成套成本。在低压侧6kV、 10kV、 35kV控制器通过三相电压互感器PT及三相电流互感器CT信号，通过计算为低压侧补 偿电容器组Cl、 C2、 C3、 C4及磁控电抗器Ll提供保护。 所述电源回路在L、N两极间并联压敏电阻NR1，在L极上串接熔断器R2，在L、N两 极并联电容Cl，在L、 N两极并联安规电容C2，在L、 N与地之间并联聚炳电容C3、 C4。 所述P丽输出电路从CPU出来的P丽1、P丽2、P丽3脉冲控制信号，与一系列的光隔 芯片、电阻、电容、可控硅BU406构成P丽脉冲控制回路。控制器输出3路P丽脉冲控制信 号，(BG1，KK1)、 (BG2，KK2)、 (BG3， KK3)，同时构成3路P丽输出电路，主要用于控制补偿电 抗器L1。所述同步信号电路A、B、C3相电压信号通过PT(140V/3. 53V)，再通过跟随电路、滤 波电路、移相电路、整形电路进入CPU，作为同步触发信号，作为L1控制的同步信号源。 与现有技术相比，本实用新型具有如下有益的效果 液晶显示采用320*240点阵液晶，屏幕宽大，便于人机交流。采用外部AD转换芯 片ADS8365，它是16位的AD转换，可同时转换6路信号。与4个多路模拟开关9052可实现 24路模拟量采样，由于可以同时转换6路信号，可同时进行3路电压3路电流转换，减少电 压电流相位差，提高计算有功功率、无功功率、功率因数的计算准确度。16路开关量信号通 过光电隔离输入，为无功补偿系统采集必要的开关量信号。电源回路采用了线圈、磁环、安 规电容、聚炳电容、压敏电阻，构成良好的抑制共模干扰、差模干扰的电源回路，同时对电源 回路提供保护。2路串口通讯，可同时与上位机后台通讯及下位机保护装置通讯。CPU通过 光隔控制12路继电器输出，为控制器告警、保护跳闸及电容器组投退提供信号。由于采用 光电隔离，防止外部干扰信号进入，提高控制器安全可靠程度，控制器可以在多种电力系统 模式下，针对电容器、可控电抗器进行控制，达到实现无功补偿的目的，控制器根据系统情 况，采用不同的控制方案，使无功补偿系统达到最优控制方案，同时降低磁控电抗器的设计容量，降低无功补偿成套装置成本。
图1是本实用新型控制器的电路示意图。 图2是源电路一 的电路图。 图3是源电路二的电路图。 图4是源电路三的电路图。 图5是源电路四的电路图。 图6是电源回路的电路图。 图7是P丽输出电路的电路图。 图8是同步信号电路的电路图。 图9是A/D转换电路的电路图。 具体的实施方式 下面结合说明书附图1-9对本实用新型做进一步的说明，但本实用新型所要保护 的范围并不局限于此。 控制器的原理在于控制器采集母线三相电压，三相电流，以及电抗器的三相电 流，通过计算系统的有功功率，无功功率。系统电压在合适范围内，通过调整脉冲输出，控制 磁控电抗器输出，使系统功率因数维持在设定的功率因数水平上。在系统电压过高时(未 出现过压)，加大电抗器感性输出，调整系统电压，在系统电压过低时(未出现欠压)，减少 系统感性输出，使系统电压稳定在设定范围内。同时采集系统的开关量，轻瓦斯信号、重瓦 斯信号、温度信号、开关节点信号。当系统出现过流、速断、过压、欠压、轻瓦斯、重瓦斯、温度 等故障时，控制器根据故障情况给出告警、跳闸信号。 见图l-9所示，一种多功能新型电压无功综合控制器，所述控制器包括模拟量采 样电路、数字量采样电路、A/D转换电路、同步信号电路、CPU控制中心、显示电路、按键电 路、继电器输出电路、通讯输出电路、P丽输出电路、LED灯显示电路、电源回路，其特征在 于 模拟量采样电路与A/D转换电路相连，A/D转换电路、数字量采样电路、同步信号 电路与CPU控制中心连接，CPU控制中心控制显示电路、按键电路、继电器输出电路、通讯输 出电路、P丽输出电路及LED灯显示电路，电源回路分别与同步信号电路、CPU控制中心和 LED灯显示电路连接。 源电路一有一个三相电压互感器PT及三相电压互感器CT连接110kV母线，有一 相电压互感器PT及一相电流互感器CT连接27. 5kV母线，在27. 5kV母线侧连接有补偿电 容器C1及补偿电抗器L1。 源电路二在高压侧连接有一个三相电压互感器PT及三相电流互感器CT，低压侧 连接有一个三相电压互感器PT及三相电流互感器CT，在低压侧连接有星型接线的补偿电 容器组Cl及角型接线的补偿电抗器Ll 。控制器可根据高压侧量的电压电流计算有功功率、 无功功率、功率因数对补偿电抗器L1实现三相同步控制，使系统无功补偿达到效果；也可 根据低压侧测量的电压电流计算有功功率、无功功率、功率因数对补偿电抗器Ll实现三相 同步控制，使系统无功补偿达到效果。[0035] 源电路三在高压侧连接有一个三相电压互感器PT及三相电流互感器CT，低压侧 连接有一个三相电压互感器PT及三相电流互感器CT，在低压侧连接有星型接线的补偿电 容器组Cl及星型接线的补偿电抗器LI 。控制器可根据高压侧量的电压电流计算有功功率、 无功功率、功率因数对补偿电抗器L1实现三相分项控制，使系统无功补偿达到效果；也可 根据低压侧测量的电压电流计算有功功率、无功功率、功率因数对补偿电抗器LI实现三相 分项控制，使系统无功补偿达到效果。 源电路四在高压侧连接有一个三相电压互感器PT及三相电流互感器CT，低压侧 连接有一个三相电压互感器PT及三相电流互感器CT，在低压侧连接有星型接线的补偿电 容器组Cl、 C2、 C3、 C4及角型接线的补偿电抗器Ll。控制器可根据高压侧量的电压电流计 算有功功率、无功功率、功率因数对补偿电容器Cl、 C2、 C3、 C4实现投切控制及补偿电抗器 Ll实现三相同步控制，使系统无功补偿达到效果；也可根据低压侧量的电压电流计算有功 功率、无功功率、功率因数对补偿电容器C1、C2、C3、C4实现投切控制及补偿电抗器L1实现 三相同步控制，使系统无功补偿达到效果； 电源回路在L、N两极间并联压敏电阻NR1，在L极上串接熔断器R2，在L、N两极并
联电容Cl，在L、 N两极并联安规电容C2，在L、 N与地之间并联聚炳电容C3、 C4。 P丽输出电路包括P丽l、 P丽2、 P丽3脉冲控制信号，与 一 些列的光隔芯片
(TLP181)、电阻、电容、可控硅BU406构成P丽输出电路。控制器输出3路P丽脉冲控制信
号，(BG1， KK1) 、 (BG2， KK2) 、 (BG3， KK3)，同时构成3路脉冲控制回路，主要用于控制补偿电
抗器L1。 电压、电流模拟信号进入装置通过PT (140V/3. 53V)及CT (9A/3. 53V)，进入多路模 拟开关9052，再通过滤波电路、移相电路进入ADS8365实现A/D转换。 A、 B、 C3相电压信号通过PT(140V/3. 53V)，再通过跟随电路、滤波电路、移相电路、 整形电路进入CPU，作为同步触发信号，作为Ll控制的同步信号源。
权利要求一种多功能新型电压无功综合控制器，所述控制器包括模拟量采样电路、数字量采样电路、A/D转换电路、同步信号电路、CPU控制中心、显示电路、按键电路、继电器输出电路、通讯输出电路、PWM输出电路、LED灯显示电路、电源回路，其特征在于模拟量采样电路与A/D转换电路相连，A/D转换电路、数字量采样电路、同步信号电路与CPU控制中心连接，CPU控制中心控制显示电路、按键电路、继电器输出电路、通讯输出电路、PWM输出电路及LED灯显示电路。
2. 根据权利要求1所述的多功能新型电压无功综合控制器，其特征在于该控制器进 一步包括源电路一，源电路一高压侧110kV母线上连接有一个三相电压互感器PT及三相电 流互感器CT，低压侧27. 5kV母线上连接有一相电压互感器PT及一相电流互感器CT。
3. 根据权利要求1所述多功能新型电压无功综合控制器，其特征在于该控制器进一 步包括源电路二，源电路二在高压侧连接有一个三相电压互感器PT及三相电流互感器CT。
4. 根据权利要求1所述多功能新型电压无功综合控制器，其特征在于该控制器进一 步包括源电路三，源电路三在高压侧连接有一个三相电压互感器PT及三相电流互感器CT。
5. 根据权利要求1所述多功能新型电压无功综合控制器，其特征在于该控制器进一 步包括源电路四，源电路四在高压侧连接有一个三相电压互感器PT及三相电流互感器CT。
6. 根据权利要求1所述的多功能新型电压无功综合控制器，其特征在于所述电源回 路在L、N两极间并联压敏电阻NR1 ，在L极上串接熔断器R2，在L、N两极并联电容Cl，在L、 N两极并联安规电容C2，在L、 N与地之间并联聚炳电容C3、 C4。
专利摘要一种多功能新型电压无功综合控制器，所述控制器包括模拟量采样电路、数字量采样电路、A/D转换电路、同步信号电路、CPU控制中心、显示电路、按键电路、继电器输出电路、通讯输出电路、PWM输出电路、LED灯显示电路、电源回路，其特征在于模拟量采样电路与A/D转换电路相连，A/D转换电路、数字量采样电路、同步信号电路与CPU控制中心连接，CPU控制中心控制显示电路、按键电路、继电器输出电路、通讯输出电路、PWM输出电路及LED灯显示电路。该控制器可以同时转换6路信号，可同时进行3路电压3路电流转换，减少电压电流相位差，提高计算有功功率、无功功率、功率因数的计算准确度。
文档编号H02J3/18GK201528208SQ20092024640
公开日2010年7月14日 申请日期2009年10月27日 优先权日2009年10月27日
发明者王锦杰, 韦仲林 申请人:北京四方腾泰电力科技有限公司