一种智能无功补偿装置的制作方法

本实用新型涉及电子技术领域，特别是一种智能无功补偿装置。

背景技术：

电力系统中的大量负载，如异步电动机、感应电炉、大容量整流设备以及电力机车等，在运行中都表现为感性，需要消耗大量的无功功率，这样增加了供电线路上的电能损失，降低了电压质量，同时无功电流也降低了发、输、供电设备的有效利用率，对于电力用户而言，低功率因数会增加电费支出，增加变压器损耗,加大生产成本。对于负载来说，由于负荷容量大，如果没有大型无功电源支撑，容易造成电压偏低甚至电压崩溃。因此，电力系统的无功补偿工作十分重要。

此外，负载中非线性元件产生的谐波，影响负载正常工作，加速设备老化，缩短设备使用寿命，对周围其它设备产生干扰。在中低压配电网中，由于三相线路的非线性负荷具有很大的随机性，且不可能是完全平衡的，故导致电网中三相上的配电电流会产生偏差，而三相电流的不平衡会增加系统损耗，降低系统的运行效率。故需要在三相电源与负载之间增加平衡补偿装置。

因此，改善电能质量就包含了无功补偿、抑制谐波、降低电压波动和闪变以及解决三相不平衡等方面。在实际工程中，改善电能质量的各个方面可以同时配合进行，在无功补偿的同时，通过对电流电压的检测实现谐波的过滤以及三相电流的平衡。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种智能无功补偿装置，以解现有技术示出的方案存在的技术问题。

本申请实施例示出一种智能无功补偿装置，包括：信息采取单元，无功输出分配单元，无功输出单元；

其中，所述信息采取单元包括：检测设备，存储设备，通讯设备；

所述无功输出分配单元包括：模数转换器，电能质量计算器，无功指令生成器；

所述无功输出单元包括：第一无功输出设备，第二无功输出设备，第三无功输出设备；

所述检测设备的一端与系统母线相连接，另一端与所述模数转换器相连接；

所述存储设备的输入端分别与所述电能质量计算器，以及，所述无功指令生成器相连接；

所述通讯设备的输入端分别与所述电能质量计算器，以及，所述无功指令生成器相连接；

所述无功指令生成器的输出端分别与所述第一无功输出设备，所述第二无功输出设备，以及，所述第三无功输出设备相连接。

可选择的，所述电能质量计算器包括：功率因数计算器，电压闪烁计算器，谐波因数计算器，CPU。

可选择的，所述第一无功输出设备包括：控制器，无源滤波器，三角形接法无功补偿器，Y型接法无功补偿器，第一开关，第二开关，第三开关；

所述控制器通过所述第一开关与所述无源滤波器相连接；

所述无源滤波器通过所述第二开关与所述三角形接法无功补偿器相连接；

所述三角形接法无功补偿器通过所述第三开关与所述Y型接法无功补偿器相连接。

可选择的，所述检测设备包括：电压互感器和电流互感器。

可选择的，所述存储设备采用高速数据存储器。

可选择的，所述模数转换器采用高精度数模转化芯片。

本申请实施例示出一种智能无功补偿装置。所述检测设备与系统的母线相连，将获得的模拟数据输入到所述无功输出分配单元，经过其处理后分别输出到所述存储设备和所述通讯设备以及各个无功输出单元。各个无功输出单元根据其得到的无功分配指令，完成相应无功的补偿。

本申请实施例示出的智能无功补偿装置能够解决电力系统的无功补偿问题，同时改善谐波、改善三相不平衡度。拥有更高的设备利用率以及更好的跟踪负载的效果，成本更加低廉。本申请实施例示出的智能无功补偿装置具有电能质量的检测设备，一方面为无功补偿提供指令，另一方面也可以检测设备的无功补偿效果或者为数据分析提供基础。

所述第一无功输出设备拥有自己的控制器，这使得各个无功输出单元工作相互独立。当无功补偿设备需要进行扩容时，仅添加无功输出设备后，如所述第二无功输出设备，以及，所述第三无功输出设备等等，无功输出分配单元根据程序自动进行调整和分配就达到扩容的目的，结构简单清晰，容易操作。

本申请实施例示出的智能无功补偿装置还可以消除共模电压的高频脉动，有效地抑制漏电流；通过改变逆变器的续流电流路径，使得续流电流只经过MOSFET，不经过通态损耗较大的体二极管，因而减小器件的通态损耗并消除二极管的反向恢复损耗，提高了并网逆变器的效率。

本申请实施例示出的智能无功补偿装置还能够增加无功补偿装置的利用效率，另外，不同的无功输出单元可以互为备用，方便检修和维护。

附图说明

图1为根据一优选实施例示出的一种智能无功补偿装置的结构框图；

图2为根据一优选实施例示出的电能质量计算器的结构框图；

图3为根据一优选实施例示出的第一无功输出单元的结构框图；

图例说明：

1-信息采取单元；2-无功输出分配单元；3-无功输出单元；11-检测设备；12-存储设备；13-通讯设备；21-模数转换器；22-电能质量计算器；23-无功指令生成器；31-第一无功输出设备；32-第二无功输出设备；33-第三无功输出设备；221-功率因数计算器；222-电压闪烁计算器；223-谐波因数计算器；224-CPU(224)；311-控制器；312-无源滤波器；313-三角形接法无功补偿器；314-Y型接法无功补偿器；315-第一开关；316-第二开关；317-第三开关。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1，本申请实施例示出一种智能无功补偿装置，包括：信息采取单元1，无功输出分配单元2，无功输出单元3；

其中，所述信息采取单元1包括：检测设备11，存储设备12，通讯设备13；

所述存储设备12负责存储电能质量信息和无功补偿装置投入的信息。

所述通讯设备13负责传送电能质量信息和无功补偿装置投入的信息。所述通讯设备13采用射频设备，可采用无线通信设备与网络终端通讯，将电能质量的信息和无功设备的投入信息通过网络终端上传到服务器中，方便日后的数据分析和大数据挖掘。另一方面，通过无线通信，可与检修人员的无线设备通讯，给检修维护工作带来方便。

所述无功输出分配单元2包括：模数转换器21，电能质量计算器22，无功指令生成器23。所述无功输出分配单元2用于和各个无功输出单元保持通讯，同时根据改善无功、不平衡度和谐波需求，生成分配给各个无功输出单元不同的无功补偿值的指令。所述模数转换器21将数字数据传入所述电能质量计算器22。

所述无功输出单元3包括：第一无功输出设备31，第二无功输出设备32，第三无功输出设备33；所述第一无功输出设备31负责从无功输出分配单元获取无功补偿指令，根据指令控制晶闸管，投切无功补偿装置。

所述检测设备11的一端与系统母线相连接，另一端与所述模数转换器21相连接；

所述存储设备12的输入端分别与所述电能质量计算器22，以及，所述无功指令生成器23相连接；

所述通讯设备13的输入端分别与所述电能质量计算器22，以及，所述无功指令生成器23相连接；

所述无功指令生成器23的输出端分别与所述第一无功输出设备31，所述第二无功输出设备32，以及，所述第三无功输出设备33相连接。

所述无功指令生成器23工作流程如下：

S1：通过所述电能质量计算器22获取各项指标参数。

S2：根据指标参数计算滤波、三角形接法无功补偿以及Y型接法无功补偿所需要投入的容量。

S3：通过所述第一无功输出设备31的控制器，获取各个单元的设备容量信息，通过这一步骤可以确定各个无功输出单元的配置信息，方便无功分配单元根据情况合理分配无功补偿任务。

S4：根据设备的投切比率控制负荷跟踪的时间间隔，并确定下一次指令的时间。当投切比率较高时，比如负荷跟踪的时间间隔为10min，即每过10min重新发出无功补偿指令。时间间隔不能过小，因为频繁投切对晶闸管以及电容器的散热等有很高的要求。但当投切比率较低时，即有许多的无功补偿设备处于不工作的状态，此时可以将负荷跟踪的时间间隔缩短，通过无功补偿设备中的控制器使这些无功补偿设备交替工作，在相同的散热条件下，可以达到更快地跟踪负荷，提高无功补偿的动态效果。这样就可以将无功补偿设备充分利用到提高动态效果中去。

S5：输出指令到所述第一无功输出设备31。

可选择的，请参阅图2，所述电能质量计算器22包括：功率因数计算器221，电压闪烁计算器222，谐波因数计算器223，CPU224。所述电能质量计算器22用于计算无功补偿单元投入前后的电能质量指标，包括功率因数计算、电压闪烁计算、谐波计算、三相不平衡计算。然后将计算的结果输入到所述无功指令生成器23和所述存储设备12中。

可选择的，请参阅图3，所述第一无功输出设备31包括：控制器311，无源滤波器312，三角形接法无功补偿器313，Y型接法无功补偿器314，第一开关315，第二开关316，第三开关317；

所述控制器311通过所述第一开关315与所述无源滤波器312相连接；

所述无源滤波器312通过所述第二开关316与所述三角形接法无功补偿器313相连接；

所述三角形接法无功补偿器313通过所述第三开关317与所述Y型接法无功补偿器314相连接。所述控制器311分别与各个开关相连接，更方便控制他们的开启与关闭。

所述无源滤波器312用于滤除母线电压电流存在的谐波，主要解决三相不平衡的问题。所述三角形接法无功补偿器313与所述Y型接法无功补偿器314相结合，主要解决三相的无功补偿问题。

所述第一无功输出设备31拥有自己的控制器，这使得各个无功输出单元工作相互独立。当无功补偿设备需要进行扩容时，仅添加无功输出设备后，如所述第二无功输出设备32，以及，所述第三无功输出设备33等等，无功输出分配单元根据程序自动进行调整和分配就达到扩容的目的，结构简单清晰，容易操作。

可选择的，所述检测设备11包括：电压互感器和电流互感器。所述检测设备11用于检测母线电压、电流以及相角等数据。

可选择的，所述存储设备12采用高速数据存储器。所述存储设备12负责存储电能质量信息和无功补偿装置投入的信息。

可选择的，所述模数转换器21采用高精度数模转化芯片。所述模数转换器21将模拟数据转化为数字数据。模拟信号由传感器转换为电信号，经放大送入所述模数转换器21转换为数字量，由数字电路进行处理，再由所述模数转换器21还原为模拟量，去驱动执行部件。

所述检测设备11与系统的母线相连，包括三相电源侧和负载侧的电压/电流互感器。将获得的模拟数据输入到所述无功输出分配单元2，经过其处理后分别输出到所述存储设备12和所述通讯设备13以及各个无功输出单元。每个无功输出单元根据其得到的无功分配指令，完成相应无功的补偿。

由以上技术方案可知，本申请实施例示出的智能无功补偿装置具有以下的优点：能够解决电力系统的无功补偿问题，同时改善谐波、改善三相不平衡度。拥有更高的设备利用率以及更好的跟踪负载的效果，成本更加低廉。本申请实施例示出的智能无功补偿装置具有电能质量的检测设备，一方面为无功补偿提供指令，另一方面也可以检测设备的无功补偿效果或者为数据分析提供基础。

所述第一无功输出设备31拥有自己的控制器，这使得各个无功输出单元工作相互独立。当无功补偿设备需要进行扩容时，仅添加无功输出设备后，如所述第二无功输出设备32，以及，所述第三无功输出设备33等等，无功输出分配单元根据程序自动进行调整和分配就达到扩容的目的，结构简单清晰，容易操作。

本申请实施例示出的智能无功补偿装置还可以消除共模电压的高频脉动，有效地抑制漏电流；通过改变逆变器的续流电流路径，使得续流电流只经过MOSFET，不经过通态损耗较大的体二极管，因而减小器件的通态损耗并消除二极管的反向恢复损耗，提高了并网逆变器的效率。

本申请实施例示出的智能无功补偿装置还能够增加无功补偿装置的利用效率，另外，不同的无功输出单元可以互为备用，方便检修和维护。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的实用新型后，将容易想到本实用新型的其它实施方案。本申请旨在涵盖本实用新型的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本实用新型的一般性原理并包括本实用新型未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本实用新型的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本实用新型并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本实用新型的范围仅由所附的权利要求来限制。