专利名称：相控式无功功率动态补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种相控式无功功率动态补偿装置。
背景技术：
近年来，低压配电网的非线性、不对称及冲击性负荷迅速增多，致使电网谐波严重超标、电网的电能质量恶化，这将产生以下不利影响1、非线性负荷产生的无功及谐波电流大量向中、高压配电系统渗透，长期得不到治理，增加了系统的损耗。2、不对称负荷加剧了电网的不平衡度。3、快速冲击负荷(如轧钢机、焊机、大型冲床等)从电网吸收无功，同时产生电压波动和闪变，降低电动机的有效出力，使产品成品率降低，缩短设备使用寿命。4、 谐波电流不但引起变压器绕组附加损耗，也引起外壳、外层硅钢片和某些紧固件发热，并且有可能引起局部的严重过热，谐波使变压器噪声增大，谐波源造成的流经变压器的谐波电流在谐振条件下可能损害变压器。5、谐波通过电容耦合、电磁感应和电气传导会感应到通信线路上，影响通话的质量，在极端情况下，威胁设备和人员的安全。因此有必要对这些无功负荷进行就地补偿和谐波治理。控制无功功率的方法较多，有同步发电机、同步电动机、同步调相机、并联电容器等。在上述几种方法中，并联电容器简单、经济、方便，且具有滤波功能，故逐步取代前三种方法，为目前广泛应用的方法。现有的无功功率并联电容器补偿装置存在的问题是1、采用交流接触器等机械触点投切电力电容器，涌流大、电压冲击大、打火、振动以及使用寿命短。2、采用投和切固定电容器组，因负荷变化而出现过补偿、欠补偿，从而造成电容器利用率低，电网的功率因数不能平稳控制。3、皆为三相电容器联动投切方式，只适用于三相平衡负载，而对于高层建筑、民用电及农电系统等企事业单位的不平衡负载难以适用。
实用新型内容本实用新型是要解决现在技术存在的上述问题，提供一种集电能质量监测、无功补偿、谐波治理于一体，可解决三相不平衡负载出现的“倒节点”现象，将各相功率因数提高到最佳状态，有效降低电网的损耗，有效抑制系统中谐波电压、谐波电流，提高供电电压的质量及电力网络的安全稳定及经济运行水平的相控式无功功率动态补偿装置。本实用新型是这样实现的由动态控制装置、动态过零投切元件、多组滤波电容器和保护反馈装置组成，其特殊之处是所述的动态控制装置是由对主变低压侧三相电压及三相电流共六组信号进行实时同步检测的采样单元、根据负载无功的大小来对多组滤波电容器进行动态过零投切控制的动态主控单元、连接在动态主控单元和动态过零投切元件之间的触发脉冲单元、与动态主控单元相连接用来显示各种运行参数和运行中出现的故障类型的显示单元，与动态主控单元连接的键盘输入单元和向外传输信号以实现计算机的联网控制与管理的通信接口组成。该无功功率动态补偿装置将三相电容器的联动投切改为可实现单相相控式结构， 集电能质量监测、无功补偿、谐波治理于一体，可根据电网中无功功率的大小和性质来决定电容器的投入或退出电网，使电网中的无功功率降低至设定值。投切时在断口电压过零时刻投入电容器组，在电流过零时刻切除电容器组功能，实现电容器组无涌流和无过电压投切，这样消除了由合闸涌流、操作过电压等对系统及电容器设备造成的危害；同时可以改善电网的电压质量，提高电力系统输、变电设备的传输能力；延长了电容器的使用寿命，提高无功补偿精度；达到降损节电及实现变电站综合自动化的目的，提高电力网络的安全稳定及经济运行水平。该装置适用于380V、50Hz三相低压配电网，可广泛应用于单台容量 200KVA及以上的户外台式变压器、室内配电站室、箱式变电站及机械、矿山、铁道、化工等低压电力用户进行无功补偿及电量监测，是城乡电网改造和建设的理想设备，其还具有以下优点(1)对于380/220V三相四线制的供电系统，无论负载是否平衡皆可将cos Φ补偿到0. 98以上。(2)可大幅度发掘变压器设备潜力，原来C0S(i) ^ 0. 7，超载25%者，投入该补偿装置后，即不再超载。(3)可避免用户交功率因数调节电费。例如cos(i)=0. 65时，可少交纳15%，例如 配用315KVA变压器，每年可节电2-4万kW. h。(4)可实现无触点投切，可对电容器“等电位投，零电流切”，彻底克服了以往交流接触器等机械触点投切电力电容器时涌流大、电压冲击大、打火、振动以及使用寿命短的缺点。(5)可实现“遥测”、“遥控”、“遥信”、“遥调”等多种功能。
图1是本实用新型的方框图；图2是本实用新型的电路结构图。
具体实施方式
如图所示，本实用新型由动态控制装置1、动态过零投切元件2、多组滤波电容器3 和保护反馈装置4组成。所述的动态过零投切元件2采用大功率可控硅触发模块，多组滤波电容器3为金属化自愈式滤波电容器。所述的动态控制装置1是由对主变低压侧三相电压及三相电流共六组信号Ua、Ub、U。及Ia、Ib、I。进行实时同步检测并每周波采样的采样单元101、将采样单元101输入的每个电网周期的所有数据进行分析并将运行参数贮存以及根据负载无功的大小来对多组滤波电容器3进行投切控制的动态主控单元102、连接在动态主控单元102和动态过零投切元件2之间的触发脉冲单元103、与主控制单元102连接用来显示各种运行参数和运行中出现的故障类型的显示单元104，与动态主控单元102连接的键盘输入单元105和通信接口 106组成，所述的通信接口 106用来向外传输信号以实现计算机的联网控制与管理，进一步实现“遥测”、“遥控”、“遥信”、“遥调”等多种功能。所述的动态主控单元102采用双CPU控制形式。动态主控单元102是以数字信号处理器DSP和VLSI电路为基础，在每个电网周期对所有数据进行分析。显示单元104采用液晶显示器可显示1 个运行参数，并对1 63 次谐波进行分析，且显示棒型谐波的百分比值，运行中若出现故障，即时告警，并能判断故障类型予以显示，便于快速检修。动态控制装置1对三相电压及三相电流共六组信号进行实时同步检测，每周波采样，应用FFT (快速傅立叶)算法计算系统提供给负载的无功功率，根据负载无功的大小来对多组滤波电容器3进行投切控制，以尽可能的减小负载从电力系统5中吸收的无功功率， 并维持三相电压在所要求范围内。此外，对三相电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率等参数进行检测和统计，通过通信接口 106将这些参数上传至主站。为保证检测信号的精度，本动态装置采用跟踪过零点的同步采样方式，并对由于采样的时间延迟进行相位补偿。当所测得的无功功率达到规定的投入或切除条件时，动态控制装置1便发出相应的投切命令，根据无功功率的大小来决定是投切一组、两组或更多组电容器。需要指出的是，对多组滤波电容器3的投切是在电力系统((A、B、C、N))电压电流过零值时触发或关断动态过零投切元件2中的晶闸管，以减小对晶闸管和系统的冲击。若电网的电压超过或低于所规定的上限和下限值，动态控制装置1将按设定的延时时间对多组滤波电容器3进行切除操作。
权利要求1. 一种相控式无功功率动态补偿装置，由动态控制装置、动态过零投切元件、多组滤波电容器和保护反馈装置组成，其特征是所述的动态控制装置是由对主变低压侧三相电压及三相电流共六组信号进行实时同步检测的采样单元、根据负载无功的大小来对多组滤波电容器进行动态过零投切控制的动态主控单元、连接在动态主控单元和动态过零投切元件之间的触发脉冲单元、与动态主控单元相连接用来显示各种运行参数和运行中出现的故障类型的显示单元，与动态主控单元连接的键盘输入单元和向外传输信号以实现计算机的联网控制与管理的通信接口组成。
专利摘要一种相控式无功功率动态补偿装置，由动态控制装置、动态过零投切元件、多组滤波电容器和保护反馈装置组成，其特殊之处是所述的动态控制装置是由对主变低压侧三相电压及三相电流共六组信号进行实时同步检测的采样单元、根据负载无功的大小来对多组滤波电容器进行动态过零投切控制的动态主控单元、连接在动态主控单元和动态过零投切元件之间的触发脉冲单元、与动态主控单元相连接用来显示各种运行参数和运行中出现的故障类型的显示单元，与动态主控单元连接的键盘输入单元和向外传输信号的通信接口组成。可解决三相不平衡负载出现的“倒节点”现象，将各相功率因数提高到最佳状态，有效降低电网的损耗，提高供电电压的质量。
文档编号H02J3/18GK202218020SQ20112033735
公开日2012年5月9日 申请日期2011年9月9日 优先权日2011年9月9日
发明者侯举贤, 关捷, 孟革生, 石生 申请人:锦州万仕电容器成套设备有限公司