一种高压无功补偿装置及无功补偿方法与流程

1.本发明属于电气设备技术领域，尤其是一种高压无功补偿装置及无功补偿方法。


背景技术：

2.高压无功补偿装置属于电力系统中一次设备，作用在于提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供由线路输送的无功功率，降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，而在大系统中，还起到调整电网电压，提高电网稳定性的作用。现有的无源的无功补偿装置包括串联电容器、并联电抗器和并联电容器等几种方式。目前市场中无功补偿装置以高压并联电容器为主，并联电容器用来提高输送能力和补偿线路上的无功电压降落。
3.但是目前的并联电容器方案上基本都是使用断路器与电容器串联，然后采用放电线圈并联在串联后的断路器与电容器上。由于采用这种方式，在母线出现供电故障时，依靠断路器断开，从而使电容器(组)退出运行，从而起到保护设备的目的。但是由于断路器在击穿后无法重复使用，必须更换，而如何能够做到重复使用断路器是本领域技术人员亟待解决的难题。
4.经检索，未发现与本发明相同或相似的已公开的专利文献。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于克服现有技术的不足，提出一种高压无功补偿装置及无功补偿方法，利用霍尔电流传感器检测小电流信号从而控制电容器的投切到电路中，不仅可以解决高压无功补的问题，保护设备运行，并且能够实现并入的熔断器设备能够重复使用。
6.本发明解决其现实问题是采取以下技术方案实现的：
7.一种高压无功补偿装置，包括：
8.隔离开关，用于串接到系统母线；
9.真空接触器，与所述隔离开关串接，并通过第一控制单元控制开合；
10.滤波电抗器，与所述真空接触器串接，用于对电路进行滤波以及调压；
11.重复通断单元，与所述滤波电抗器串接；
12.电容器，与所述重复通断单元串接；
13.放电线圈，与所述重复通断单元和电容器并联；
14.第二控制单元，用于根据重复通断单元检测的信号从而控制重复通断单元的投切。
15.而且，所述隔离开关和真空继电器之间通过变流器连接。
16.而且，所述真空接触器与滤波电抗器之间连接有氧化锌避雷器。
17.而且，所述重复通断单元包括自恢复熔断器、被测电阻以及开关，所述自恢复熔断器分别与滤波电抗器和开关串接，所述电容器连接到开关，所述被测电阻并接到自恢复熔断器上，所述第二控制单元控制开关的开闭。
18.而且，所述开关包括高压继电器和霍尔电流传感器，所述霍尔电流传感器用于检测被测电阻产生的电流信号，所述高压继电器的常闭触点用于使电容器与自恢复熔断器连接，在第二控制单元根据霍尔电流传感器采集的电流信号从而控制电容器与自恢复熔断器的通断。
19.一种高压无功补偿方法，包括以下步骤：
20.在系统功率因素低的情况下，首先第一控制单元控制真空接触器动作，从而进行调压，直至到系统母线额定电压，使得电容器合闸；
21.第二控制单元通过重复通断单元取样的电流电压信号，给出控制信号，自动投切重复通断单元，将电容器投入或退出运行，从而达到高压无功补偿的目的。
22.本发明的优点和有益效果：
23.1、本发明利用霍尔电流传感器检测小电流信号从而控制电容器的投切到电路中，当系统母线故障时，通过被测电阻的电流信号会被霍尔电流传感器所检测到，并且送入到第二控制单元，而第二控制单元可以根据检测的电流信号来控制高压继电器的触头断开，从而实现将电容器退出运行，从而保护设备部件，在故障排除后，通过第二控制单元将高压继电器的触头闭合，从而实现将电容器投入运行，从而达到高压无功补偿的目的。
24.2、本发明能够避免不能对补偿电容进行有效保护，运行可靠性差，易造成谐波污染等不足的问题，而且该装置避免电路冗余，运行安全可靠。
25.3、本发明在系统功率因素低的情况下，通过第一控制单元对系统母线的a、b、c相电压取样，计算出有功功率、无功功率和功率因数等参数，然后根据设定目标值产生投切控制信号，驱动真空接触器投切电容器，使得电容器合闸，产生的容性无功功率祸合到高压电网侧，从而达到高压无功补偿的目的。
26.4、本发明利用霍尔电流传感器检测小电流信号从而控制电容器的投切到电路中，不仅可以实现压无功补偿的目的，而且可以保护设备运行，还有就是能够实现并入的熔断器设备能够重复使用。
附图说明
27.图1为本发明的工作原理图；
28.附图标记说明：
29.1-系统母线、2-隔离开关、3-变流器、4-真空接触器、5-有氧化锌避雷器、6-滤波电抗器、7-重复通断单元、8-自恢复熔断器、9-被测电阻、10-霍尔电流传感器、11-放电线圈、12-高压继电器、13-第一控制单元、14-第二控制单元、15-电容器。
具体实施方式
30.以下结合附图对本发明实施例作进一步详述：
31.一种高压无功补偿装置，如图1所示，包括：
32.隔离开关2，用于串接到系统母线1；
33.真空接触器4，与所述隔离开关2串接，并通过第一控制单元13控制开合；
34.滤波电抗器6，与所述真空接触器4串接，用于对电路进行滤波以及调压；
35.重复通断单元7，与所述滤波电抗器6串接；
36.电容器15，与所述重复通断单元7串接；
37.放电线圈11，与所述重复通断单元7和电容器15并联；
38.第二控制单元14，用于根据重复通断单元7检测的信号从而控制重复通断单元7的投切；
39.在系统功率因素低的情况下，第一控制单元13控制真空接触器4动作，进行调压，直至到系统母线1额定电压，使得电容器15合闸，如该段对应的系统母线1出现供电故障，则第二控制单元14控制重复通断单元7断开，以使电容器15与系统母线1断开，在排除故障后，第二控制单元14控制重复通断单元7合上，以使电容器15重新合闸。
40.在本实施例中，所述隔离开关2和真空继电器4之间通过变流器3连接。
41.在本实施例中，所述真空接触器4与滤波电抗器6之间连接有氧化锌避雷器5。
42.在本实施例中，所述重复通断单元7包括自恢复熔断器8、被测电阻9以及开关，所述自恢复熔断器8分别与滤波电抗器6和开关串接，所述电容器15连接到开关，所述被测电阻9并接到自恢复熔断器8上，所述第二控制单元14控制开关的开闭。
43.在本实施例中，所述开关包括高压继电器12和霍尔电流传感器10，所述霍尔电流传感器10用于检测被测电阻9产生的电流信号，所述高压继电器12的常闭触点用于使电容器15与自恢复熔断器8连接，在第二控制单元14根据霍尔电流传感器10采集的电流信号从而控制电容器15与自恢复熔断器8的通断。
44.一种高压无功补偿方法，包括：
45.在系统功率因素低的情况下，首先第一控制单元13控制真空接触器4动作，从而进行调压，直至到系统母线1额定电压，使得电容器15合闸，第二控制单元14通过重复通断单元7取样的电流电压信号，给出控制信号，自动投切重复通断单元7，将电容器15投入或退出运行，从而达到高压无功补偿的目的。
46.如图1所示，qf为隔离开关2，cu为变流器3，km为真空接触器4，yh为有氧化锌避雷器，lx为滤波电抗器6，ptc为自恢复熔断器8，rx为被测电阻9，h为霍尔电流传感器10，la放电线圈11，kj高压继电器12，cx为电容器15。
47.本发明在系统功率因素低的情况下，通过第一控制单元13对系统母线1的a、b、c相电压取样，计算出有功功率、无功功率和功率因数等参数，然后根据设定目标值产生投切控制信号，驱动真空接触器4投切电容器15，使得电容器15合闸，产生的容性无功功率祸合到高压电网侧，从而达到高压无功补偿的目的。
48.如该段对应的系统母线1出现供电故障(短路)，则第二控制单元14控制重复通断单元7断开，以使电容器15与系统母线1断开，在排除故障后，第二控制单元14控制重复通断单元7合上，以使电容器15重新合闸。第一控制单元13和第二控制单元14可以采用单片机或微机控制，如arm7处理器lpc2114及其外围电路、或基于tms320f206的dsp处理器等。
49.具体的是，采用自恢复熔断器8和高压继电器12串接到滤波电抗器6和电容器15之间。而在自恢复熔断器8的两端并联一个电阻，即被测电阻9。在短路时，故障电流i0一部分从自复式熔断器8通过，另一部故障电流i1分从被测电阻9流过。由于自复式熔断器8不能真正分断电路。则需要依靠第二控制单元14控制高压继电器12断开以实现将电容器退出运行。而该被测电阻9的最主要的作用是：提供霍尔电流传感器10所检测的电流信号，而该电流信号是第二控制单元14驱动高压继电器12动作的阈值。而由于霍尔电流传感器10工作原
理基于霍尔效应是非接触性，而且灵敏度较佳，所以被测电阻9的数值可以偏小(即相对自复式熔断器8而言很小，过大会对霍尔电流传感器10检测产生影响)而不用考虑其限流作用。
50.本发明在系统母线1故障时，通过被测电阻9的电流信号会被霍尔电流传感器10所检测到，并且送入到第二控制单元14，而第二控制单元14可以根据检测的电流信号来控制高压继电器12的触头断开，从而实现将电容器退出运行，从而保护设备部件，在故障排除后，通过第二控制单元14将高压继电器12的触头闭合，从而实现将电容器15投入运行，从而达到高压无功补偿的目的。而利用霍尔电流传感器10检测小电流信号从而控制电容器15的投切到电路中，不仅可以实现压无功补偿的目的，而且可以保护设备运行，还有就是能够实现并入的熔断器设备能够重复使用。
51.本发明能够避免不能对补偿电容进行有效保护，运行可靠性差，易造成谐波污染等不足的问题，而且该装置避免电路冗余，运行安全可靠。
52.本发明的工作原理如图1所示：
53.本发明在系统母线故障时，通过被测电阻的电流信号会被霍尔电流传感器所检测到，并且送入到第二控制单元，而第二控制单元可以根据检测的电流信号来控制高压继电器的触头断开，从而实现将电容器退出运行，从而保护设备部件，在故障排除后，通过第二控制单元将高压继电器的触头闭合，从而实现将电容器投入运行，从而达到高压无功补偿的目的。而利用霍尔电流传感器检测小电流信号从而控制电容器的投切到电路中，不仅可以实现压无功补偿的目的，而且可以保护设备运行，还有就是能够实现并入的熔断器设备能够重复使用。
54.本领域内的技术人员应明白，本技术的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本技术可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本技术可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、cd-rom、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
55.本技术是参照根据本技术实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
56.这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
57.这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。