专利名称：动态无功补偿装置的制作方法
技术领域：
动态无功补偿装置技术领域[0001]本实用新型涉及无功补偿技术领域，特别涉及一种动态无功补偿装置。
技术背景[0002]在电力系统中，由于电阻和电抗的存在，输电电源输送至用电设备的电功率存 在一部分功率被回送至输电电源，即电阻和电抗存储的无功功率。无功功率越大，线 路的电压损失及电能损耗越大，电力企业的利用率越低。因此，必须对无功功率进行补 偿，以降低电力系统中的无功功率。[0003]现有的无功功率补偿包括分相补偿及三相补偿。其中分相补偿应用于三相负荷 不平衡或三相负荷的波动不一致的供配电系统，例如民用建筑的供配电系统；三相补偿 应用于三相负荷平衡的供配电系统，例如大量使用三相用电设备的厂矿企业的供配电系 统。[0004]现有的分相补偿方式与三相补偿方式只有使用在各自的场所时，才能发挥到较 好的效果。但是，当供配电系统中三相负荷平衡情况不确定时，则单一的分相补偿或三 相补偿都无法满足无功功率补偿的要求。实用新型内容[0005]本实用新型的主要目的是提供一种动态无功补偿装置，旨在保证最优的无功补 偿效果。[0006]本实用新型提供的一种动态无功补偿装置，包括[0007]单相补偿电容器，分别连接在三相电源的各相电源上，用于对三相电源的各相 负荷进行单相的无功补偿；[0008]三相补偿电容器，与三相电源连接，用于对三相电源的三相负荷进行三相的无 功补偿；[0009]无功补偿控制器，与三相电源连接，用于采集三相电源各相负荷的电流信号及 电压信号，并根据电压信号及电流信号，产生控制信号；[0010]投切开关，对应连接在单相补偿电容器及三相补偿电容器与三相电源之间，用 于根据无功补偿控制器的控制信号，处于接通或断开，进行单相补偿电容器和/或三相 补偿电容器的投切。[0011]优选地，上述无功补偿控制器包括[0012]电流电压采样单元，分别连接在三相电源的各相电源上，用于采集三相电源的 各相负荷的电压信号及电流信号；[0013]处理单元，根据电压信号及电流信号计算获得无功补偿的补偿容量；[0014]控制单元，根据无功补偿的补偿容量，产生控制信号。[0015]优选地，上述电流电压采样单元包括[0016]电压互感器，连接在三相电源的各相电源上，用于采集三相电源各相负荷的电压量；[0017]电流互感器，连接在三相电源的各相电源上，用于采集三相电源各相负荷的电流量；[0018]模数转换器，与电压互感器及电流互感器连接，用于分别将电压量及电流量转 变为数字量的电压信号及电流信号。[0019]优选地，上述处理单元包括[0020]视在功率计算单元，用于根据电压信号及电流信号，计算视在功率，其采用的 公式为，Q = U*I;其中U为电压采集单元获得的电压信号，I为电流采集单元获得的电 流信号；[0021]功率因数计算单元，用于计算无功补偿前的功率因数；其采用的公式为，P[0022]e()S<^ = —j=^^;其中，P为有功功率，Q为视在功率；λ/尸2+0[0023]补偿容量计算单元，用于获得无功补偿的补偿容量；其采用的公式为[0024]Ag =尸*(/garccosp-/garccos外)；其中，Cosp0为无功补偿后的功率因数。[0025]优选地，上述投切开关包括[0026]双向晶闸管开关，对应连接在单相补偿电容器及三相补偿电容器与三相电源之 间；[0027]接触器开关，与双向晶闸管并联连接在单相补偿电容器及三相补偿电容器与三 相电源之间；[0028]转换控制电路，用于在投切开关投入或切除时双向晶闸管开关、接触器开关的 闭合或断开。[0029]优选地，上述单相补偿电容器与三相补偿电容器均为自愈电容器。[0030]本实用新型无功补偿装置，根据三相电源各相负荷的情况，进行对应的补偿方 式，从而实现了分相补偿方式、综合补偿方式及三相补偿方式的多功能无功补偿，保证 了最优的无功补偿效果。
[0031]图1是本实用新型的动态无功补偿装置一实施例的结构示意图；[0032]图2是上述实施例中无功补偿控制器的结构示意图；[0033]图3是上述实施例中处理单元的结构示意图；[0034]图4是上述实施例中控制单元的结构示意图；[0035]图5是上述实施例中投切开关的结构示意图。[0036]本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说 明。
具体实施方式
[0037]应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。[0038]图1是本实用新型动态无功补偿装置一实施例的结构示意图。[0039]本实施例动态无功补偿装置包括[0040]单相补偿电容器10，分别连接在三相电源的各相电源上，用于对三相电源的各 相负荷进行单相的无功补偿；[0041]三相补偿电容器20，与三相电源连接，用于对三相电源的三相负荷进行三相的 无功补偿；[0042]无功补偿控制器30，与三相电源连接，用于采集三相电源各相负荷的电流信号 及电压信号，并根据电压信号及电流信号，产生控制信号；[0043]投切开关40，对应连接在单相补偿电容器10及三相补偿电容器20与三相电源之 间，用于根据无功补偿控制器30的控制信号，处于接通或断开，进行单相补偿电容器10 和/或三相补偿电容器20的投切。[0044]参照图2，上述无功补偿控制器30包括[0045]电流电压采样单元31，分别连接在三相电源的各相电源上，用于采集三相电源 的各相负荷的电压信号及电流信号；[0046]处理单元32，根据电压信号及电流信号计算获得无功补偿的补偿容量；[0047]控制单元33，根据无功补偿的补偿容量，产生控制信号。[0048]上述电流电压采样单元31包括电压互感器、电流互感器及模数转换器。电压互 感器对应连接在三相电源中的Lll、L12、L13电源上，分别用于采集三相电源的各相负 荷的电压量。模数转换器与电压互感器连接，用于将电压互感器采集的电压量转变为数 字量的电压信号。电压互感器采用光耦合电压传感器，具有精度高、频响宽、线性好、 高隔离、低漂移、低功耗、高温度、交直流通用等优点，适用于各类电网或电路中的交 直流电压进行实时测量。[0049]电流互感器对应连接在三相电源中的Lll、L12、L13电源上，分别用于采集 三相电源的各相负荷的电流量。模数转换器还与电流互感器连接，用于将电流互感器 采集到的电流量转变为电流信号。该电流互感器为BH-0.66KV系列的电流互感器。 BH-0.66KV系列的电流互感器为ABS阻燃塑料外壳全封闭结构，使得产品不易受潮；而 且其导磁材料采用经退火处理的环形铁芯，可以保证0.2级或0.5级的测量精度。[0050]参照图3，上述处理单元32包括[0051]视在功率计算单元321，用于根据电压信号及电流信号，计算视在功率，其采用 的公式为，Q = U*I;其中U为电压采集单元获得的电压信号，I为电流采集单元获得的 电流信号；[0052]功率因数计算单元322，用于计算无功补偿前的功率因数；其采用的公式为，P[0053]e()S<^ = —j=^^;其中，P为有功功率，Q为视在功率；λ/尸2+0[0054]补偿容量计算单元323，用于获得无功补偿的补偿容量；其采用的公式为，[0055]Ag =尸*(/garccosp-/garccos外)；其中，Cosp0为无功补偿后的功率因数。[0056]该处理单元32可以采用单片机或数字处理芯片(Digital Signal Processing, DSP),处理速度快，且计算精度也很高。[0057]参照图4，上述控制单元33包括[0058]比较单元331，比较三相电源各相负荷的补偿容量，获得比较结果；[0059]配置单元332，根据比较单元331的比较结果，进行相应的电容器投入配置，并 产生控制信号。[0060]当三相电源各相负荷的补偿容量相等时，配置单元332则采用三相补偿方式， 并产生对应的控制信号，控制三相电容补偿器20的投入及投入的个数。当三相电源各相 负荷的补偿容量相差超过第一阈值时，配置单元332则采用综合补偿方式，并产生对应 的控制信号，控制单相电容补偿器10及三相电容补偿器20的投入及投入个数。当三相 电源各相负荷的补偿容量相差超过第二阈值时，配置单元332则采用单相补偿方式，并 产生对应的控制信号控制单相电容补偿器10的投入及投入个数。[0061]第一阈值及第二阈值，可以根据用户使用的负荷情况而设置为不同的值，在此 不做限定。[0062]本实施例无功补偿装置，根据三相电源各相负荷的情况，进行对应的补偿方 式，从而实现了分相补偿方式、综合补偿方式及三相补偿方式的多功能无功补偿，保证 了最优的无功补偿效果。[0063]参照图5，上述投切开关40包括[0064]双向晶闸管开关41，对应连接在单相补偿电容器10及三相补偿电容器20与三相 电源之间；[0065]接触器开关42，与双向晶闸管开并41并联连接在单相补偿电容器10及三相补偿 电容器20与三相电源之间；[0066]转换控制电路43，用于在投切开关40投入或切除时双向晶闸管开关41、接触器 开关42的闭合或断开。[0067]上述转换控制电路43可以接收用户输入的控制信号。例如，当控制信号显示采 用双向晶闸管开关，则在补偿电容器投入时，转换控制电路43控制双向晶闸管41闭合； 在补偿电容器切除时，转换控制电路43控制双向晶闸管41断开。当控制信号显示采用 接触器开关，则在补偿电容器投入时，转换控制电路43控制接触器开关42闭合；在补偿 电容器切除时，转换控制电路43控制接触器开关42断开。当控制信号显示采用复合开 关，则在补偿电容器投入时，转换控制电路43先控制双向晶闸管41闭合，再控制接触器 开关42闭合；在补偿电容器切除时，转换控制电路43先控制接触器开关断开，再控制双 向晶闸管41断开，实现了投切开关40的无弧投切。[0068]以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范 围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构，或直接或间接运用在其他 相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
权利要求1.一种动态无功补偿装置，其特征在于，包括单相补偿电容器，分别连接在三相电源的各相电源上，用于对三相电源的各相负荷 进行单相的无功补偿；三相补偿电容器，与三相电源连接，用于对三相电源的三相负荷进行三相的无功补偿；无功补偿控制器，与三相电源连接，用于采集三相电源各相负荷的电流信号及电压 信号，并根据所述电压信号及电流信号，产生控制信号；投切开关，对应连接在单相补偿电容器及三相补偿电容器与三相电源之间，用于根 据无功补偿控制器的控制信号，处于接通或断开，进行单相补偿电容器和/或三相补偿 电容器的投切。
2.如权利要求1所述的动态无功补偿装置，其特征在于，所述无功补偿控制器包括电流电压采样单元，分别连接在三相电源的各相电源上，用于采集三相电源各相负 荷的电压信号及电流信号；处理单元，根据电压信号及电流信号计算获得无功补偿的补偿容量； 控制单元，根据无功补偿的补偿容量，产生控制信号。
3.如权利要求2所述的动态无功补偿装置，其特征在于，所述电流电压采样单元包括电压互感器，连接在三相电源的各相电源上，用于采集三相电源各相负荷的电压量；电流互感器，连接在三相电源的各相电源上，用于采集三相电源各相负荷的电流量；模数转换器，与电压互感器及电流互感器连接，用于分别将电压量及电流量转变为 数字量的电压信号及电流信号。
4.如权利要求2所述的动态无功补偿装置，其特征在于，所述处理单元包括 视在功率计算单元，用于根据电压信号及电流信号，计算视在功率； 功率因数计算单元，用于计算无功补偿前的功率因数；补偿容量计算单元，用于获得无功补偿的补偿容量。
5.如权利要求1至4中任意一项所述的动态无功补偿装置，其特征在于，所述投切开 关包括双向晶间管开关，对应连接在单相补偿电容器及三相补偿电容器与三相电源之间； 接触器开关，与双向晶间管并联连接在单相补偿电容器及三相补偿电容器与三相电 源之间；转换控制电路，用于在投切开关投入或切除时双向晶闸管开关、接触器开关的闭合 或断开。
6.如权利要求1至4中任意一项所述的动态无功补偿装置，其特征在于，所述单相补 偿电容器与三相补偿电容器均为自愈电容器。
专利摘要本实用新型涉及一种动态无功补偿装置。该动态无功补偿装置包括单相补偿电容器，用于对三相电源的各相负荷进行单相的无功补偿；三相补偿电容器，用于对三相电源的三相负荷进行三相的无功补偿；无功补偿控制器，与三相电源连接，用于采集三相电源各相负荷的电流信号及电压信号，并根据电压信号及电流信号，产生控制信号；投切开关，用于根据无功补偿控制器的控制信号，处于接通或断开，进行单相补偿电容器和/或三相补偿电容器的投切。本实用新型无功补偿装置，根据三相电源各相负荷的情况，进行对应的补偿方式，从而实现了分相补偿方式、综合补偿方式及三相补偿方式的多功能无功补偿，保证了最优的无功补偿效果。
文档编号H02J3/18GK201805231SQ201020212228
公开日2011年4月20日 申请日期2010年6月2日 优先权日2010年6月2日
发明者刘玉艳 申请人:刘玉艳