本实用新型属于电网补偿控制技术领域，特别是涉及一种无功补偿装置。
背景技术：
无功补偿装置是用于补充电网中无功功率的不足，以提高电网的功率因数，保证电力系统的安全运行，减少电能损耗，为此对于一些本身功率因数低耗电量大的设备有很重要的意义。由于输电网线路较长，负荷分布不均匀无功补偿，需要安装的多个补偿点进行无功补偿。如果采用固定地点安装固定容量的补偿方法，虽然投资较少，但由于未加任何保护，在运行条件恶劣的电网中常发生电容器烧毁事故，给电网运行造成安全隐患。而且现有无功补偿装置，基本还存在着功能单一、稳定性差，精度低等不足之处，为此，对降低线路损耗提高电能质量作用的无功补偿措施越来越受到关注，无功补偿装置不仅需要有足够的补偿容量，而且还要具有灵活高效的自动补偿水平，以达到优化补偿的目的。
技术实现要素：
本实用新型的目的在于提供一种无功补偿装置，本实用新型解决了对电容器的容量和补偿工作状态进行实时监测并对负载侧的功率进行补偿，实现对电容器的容量进行实时监测，不仅提高了功因数，保证了负载侧输电线路的运行安全，减少了电能损耗。为实现上述目的，本实用新型型采用以下技术效果：
根据本实用新型的一个方面，提供了一种无功补偿装置，所述无功补偿装置包括高压断路器、复合开关组、补偿电容器组、第一电流互感器组、第二电流互感器组、补偿指示器和补偿控制单元，所述第一电流互感器组设在三相输电线的电源侧，所述补偿电容器组的补偿输出端依次通过复合开关组和高压断路器与三相输电线的负荷侧连接，所述第二电流互感器组设在补偿电容器组与复合开关组的之间的传输线上，所述第一电流互感器组的采集输出端和第二电流互感器组采集输出端分别与补偿控制单元的采集输入端连接，所述复合开关组的控制端分别与所述补偿控制单元的控制端连接，所述补偿指示器并联连接补偿电容器组补偿输出的两端，在所复合开关组内还设置有温度传感器，所述温度传感器的输出端与所述补偿控制单元的温度采集端连接。
优选的，所述补偿控制单元包括数据处理器、第一整流滤波电路、第一平衡转换电路、第一放大电路、第二整流滤波电路、第二平衡转换电路、第二放大电路、第一继电器开关组、第一隔离驱动电路、第二驱动保护电路和第二隔离驱动电路；所述第一电流互感器组的采集输出端依次通过第一整流滤波电路、第一平衡转换电路和第一放大电路与所述数据处理器的第一采集输入端连接，所述第二电流互感器组依次通过第二整流滤波电路、第二平衡转换电路和第二放大电路与数据处理器的第二采集输入端连接，所述复合开关组的第一控制端依次通过第一继电器开关组和第一隔离驱动电路与所述数据处理器的第一控制输出端连接，所述复合开关组的第二控制端依次通过第二驱动保护电路和第二隔离驱动电路与所述数据处理器的第二控制输出端连接。
优选的，所述数据处理器为单片机控制器或DSP数据处理器，所述第一隔离驱动电路和第二隔离驱动电路采用光耦隔离驱动电路，所述第二驱动保护电路采用浪涌保护电路模块。
优选的，所述补偿电容器组采用三角形连接的电容器组。
优选的，在所述高压断路器的补充输入端与复合开关组的输出端之间连接有浪涌保护器，该浪涌保护器通过接地保护线与地连接。
上述方案进一步优选的，在所述浪涌保护器与复合开关组的输出端之间连接有热继电器组。
综上所述，由于本实用新型采用了上述技术方案，本实用新型具有以下技术效果：
(1)、本实用新型将电容器进行分组，并且按单个电容器容量值从高到低进行排列，通过计算后根据需要补偿的无功功率大小进行投入电容器的容量大小，并选择相应的电容器，从而精准地投切电容器的真实容量完成精准地补偿操作，不会因为某个电容器组损坏而影响到整个补偿装置对负载侧输电线路(补偿支路)的补偿。
(2)、本实用新型解决了对电容器的容量和补偿工作状态进行实时监测并对负载侧的功率进行补偿，实现对电容器的容量进行实时监测，不仅提高了功因数，保证了负载侧输电线路的运行安全，减少了电能损耗，节约了电能，同时降低了整个供电系统的运行成本。
附图说明
图1是本实用新型的一种无功补偿装置的原理图；
图2是本实用新型的补偿电容器组的连接原理图；
图3是本实用新型的一种无功补偿装置的另一实施例原理图；
图4是本实用新型的补偿控制单元的原理图；
附图中，QF-高压断路器，KM-交流接触器组，FR-热继电器组、FK-复合开关组，C-补偿电容器组C，L1-第一电流互感器组，L2-第二电流互感器组，DL-补偿指示器DL，100-数据处理器，10-第一整流滤波电路，11-第一平衡转换电路，12-第一放大电路，20-第二整流滤波电路，21-第二平衡转换电路，22-第二放大电路，30-第一继电器开关组，31-第一隔离驱动电路，40-第二驱动保护电路，41-第二隔离驱动电路，50-温度传感器。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举出优选实施例，对本实用新型进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本实用新型的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本实用新型的这些方面。
如图1和图2所示，根据本发实用新型的一个方面，提供了所述无功补偿装置包括高压断路器QF、复合开关组FK、补偿电容器组C、第一电流互感器组L1、第二电流互感器组L2、补偿指示器DL和补偿控制单元，所述第一电流互感器组L1设在三相输电线的电源侧，所述补偿电容器组C的补偿输出端依次通过复合开关组FK和高压断路器QF与三相输电线的负荷侧连接，所述第二电流互感器组L2设在补偿电容器组C与复合开关组FK的之间的传输线上，所述第一电流互感器组L1的采集输出端和第二电流互感器组L2采集输出端分别与补偿控制单元的采集输入端连接，所述复合开关组FK的控制端分别与所述补偿控制单元的控制端连接，所述补偿指示器DL并联连接补偿电容器组C补偿输出的两端，在所复合开关组FK内还设置有温度传感器50，所述温度传感器50的输出端与所述补偿控制单元的温度采集端连接；当启动补偿电容组C时，补偿指示器DL将会变亮进行补偿闪烁指示，所述补偿电容器组C采用三角形连接的电容器组，所述补偿电容器组C为4组、8组、12组、16组、24组或36组，每组电容的个数为3个、6个、12个、18个、24个或36个，在在所复合开关组FK内温度传感器50，所述温度传感器50的输出端与所述补偿控制单元的温度采集端连接，实时检测复合开关组FK投切前后的温度，从而有利于保护补偿过程中线路负载过大，导致线路温度过高而影响到补偿的线路的运行安全，以便做出投切补偿的选择，在所述高压断路器QF的补充输入端与复合开关组FK的输出端之间连接有浪涌保护器FV，该浪涌保护器FV通过接地保护线与地连接，该浪涌保护器FV通过截面积不小于6平方毫米的接地保护线与地连接，通过设置浪涌保护器可以对整个无功补偿装置进行浪涌保护，避免受到雷击或瞬时电流冲击，损坏补偿器件，从而提高了整个装置的安全性。可以能对电网电流产生的瞬变、浪涌、尖峰等干扰杂波有效滤除，并对电压跌落、下陷、谐波等波形畸变有效矫正，从而有效提高电力品质，改善供电质量。有利于有效提高负载侧的用电效率，降低运行电流，从而大大降低线路损耗；并且线路发热现象得到有效改善，对线路温度过高后自动切断补偿线路从而实现了补偿线路双重保护，线路补偿和用电的安全性有效提高。
如图3所示，作为本实用新型的另一实施例，在所述浪涌保护器FV与复合开关组FK的输出端之间连接有热继电器组FR，通过设置热继电器组FR可以有效防止线路中的温度过高而切断补偿线路，从而有效保护补偿线路的运行安全。
在本实用新型中，如图1、图2和图4所示，所述补偿控制单元包括数据处理器100、第一整流滤波电路10、第一平衡转换电路11、第一放大电路12、第二整流滤波电路20、第二平衡转换电路21、第二放大电路22、第一继电器开关组30、第一隔离驱动电路31、第二驱动保护电路40和第二隔离驱动电路41；所述第一电流互感器组L1的采集输出端依次通过第一整流滤波电路10、第一平衡转换电路11和第一放大电路12与所述数据处理器100的第一采集输入端连接，所述第二电流互感器组L2依次通过第二整流滤波电路20、第二平衡转换电路21和第二放大电路22与数据处理器100的第二采集输入端连接，所述复合开关组FK的第一控制端依次通过第一继电器开关组30和第一隔离驱动电路31与所述数据处理器100的第一控制输出端连接，所述复合开关组FK的第二控制端依次通过第二驱动保护电路40和第二隔离驱动电路41与所述数据处理器100的第二控制输出端连接，所述数据处理器100为单片机控制器或DSP数据处理器，所述第一隔离驱动电路31和第二隔离驱动电路41采用光耦隔离驱动电路，所述第二驱动保护电路40采用双向可控和光耦隔离器进行驱动保护，从而实现对复合开关组FK导通或断开时进行实时保护，补偿过程中控制器与开关之间完全隔离，并增加了保护错误，避免补偿投切过程中损坏复合开关组。所述第一电流互感器组L1用于采集三相输电线上的电流信号并通过第一整流滤波电路10进行整流和滤波处理，由于三相输电线路中存在电压或电流的各种不平衡现象，因此通过第一平衡转换电路11取出的电流信号进行平衡转换后输入至第一放大电路12进行放大，最后将放大后的电流信号送入数据处理器100进行A/D转换和功率换算转换，所述第二电流互感器组L2采集设在补偿电容器组C与复合开关组FK的之间传输线上的电流或电压信号(即负载补偿工作时的实际电压或电流信号)，所述第二电流互感器组L2输出的电流或电压信号经过第二整流滤波电路20进行整流和滤波处理，由于负载侧上的三相负载输电线路中也存在电压或电流的各种不平衡现象，因此通过第二平衡转换电路21取出的电流信号进行平衡转换后输入至第二放大电路22进行放大，最后将放大后的电流信号送入数据处理器100进行A/D转换和功率换算转换，根据所换算的功率大小，数据处理器100给出的电容器组投入电容量的大小，所述数据处理器100输出控制信号使复合开关组FK导通，使补偿电容器组C与对应的复合开关组FK导通，补偿电容器组C向负载输电线路中的负载进行功率补偿。
结合图1、图2和图4所示，本实用新型的无功补偿装置的补偿控制过程做进一步阐述
步骤一：确定补偿支路数目，在输电线的网络中选择所要进行补偿供电的区域范围并确定补偿支路数目，然后搭建无功补偿装置，根据补偿支路数目将补偿电容器组C按照电容值的大小依次降序排列；以补偿支路数目供电负荷之和最大为目标，建立满足输电线网络负载运行约束及设备容量更深层次地优化并以电网安全为准则，从而对补偿支路在合格的电压范围之内进行补充，不仅可以约束以及线路传输功率热稳性，而且还可以进行精确的无功补偿等，从而发挥当前网络的最大供电能力；
步骤二：启动无功补偿装置，通过第一电流互感器组L1、第二电流互感器组L2分别采集来自电源侧的输出电流i1和电压U1以及负荷侧的输出电流i2和电压U2，然后分别计算出当前的无功功率P1和P2以及功率因数和其中，和分别为对应电压和电流相位之间的夹角；采集来自电源侧的输出电流和电压以及负荷侧的输出电流和电压采集的次数为256次每个工频周期；其中P1＝i1U1，P2＝i2U2，PN＝P2-N*P2，其中N表示补偿支路数目的数量，PN为某一支路补偿功率的大小，PN等于P1的功率与每条补偿支路数目的无功功率P2总和的差，因此功因数Q1和Q2分别为线路上的视在功率，因此通过计算功因数的大小与预设值进行比较，进行精准补偿，如果PN为零表示未进行补偿投切；
步骤三：设置补偿功率数值大小并进行功率补偿，根据计算所得到功率因数大小与预设的功率因数的最小值和最大值进行比较，所述预设的功率因数的范围为0.91～0.99，当所计算的功率因数小于预设的功率因数的最小值时，据每一支路所需要补偿的功率选择需要投入的补偿电容器组的容量大小，依次对补偿电容器组C进行投切，并同时获取每个控制开关端口投入之后的无功功率Pa，并计算出相应的补偿电容器组C投切的真实功率值，实现输电线路的补偿支路进行功率补偿；当所计算的功率因数大于预设的功率因数的最小值时或最大值时，对补偿电容器组C进行储能操作，退出无补偿状态，其中，每一路的补偿量Q满足：Q＝PN-S*Pa，S为当前支路补偿补偿电容器组C的个数，如果Q小于等于零为个支路投切，而且处于过量补偿，需要减少补偿量，如果Q大于零，需要启动下一个支路进行投切补偿；当无功补偿的功率总和容量仍小于整个输电线路所需要的补偿功率容量时，将使整个无功补偿装置的所有支路提供额定补偿容量，工作于满载状态，这样以减小复合开关切换的次数，降低开关损耗，减少电磁干扰。如图2所示，在无功补偿过程中，若其中一个或者某几个补偿电容器组处于运行状态，仍有处于非运行状态的补偿电容器组，那么在定时运行一定时长后，数据处理器将要使用非运行状态的补偿电容器组代替已经在运行的补偿电容器组，从而最大限度的使补偿电容器组工作在满载状态，减小复合开关组的工作频率，减小开关损耗，从而提高装置的效率；
步骤四：获取复合开关组FK的温度变化，在输电线路的补偿支路进行功率补偿时通过温度传感器50检测流过复合开关组FK的温度变化数据，根据温度的变化数据用于确定退出补偿电容器组C的容量大小，在功率补偿过程中，流过复合开关组FK的电流会使输电线以及复合开关组FK发热而导致补偿效果降低，或由于过热导致输电线以及电气元器件损害，从而可以切断复合开关组FK，有效保护了补偿线路。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。