CN104716657A - 一种智能集成电力电容补偿装置及其负载分配方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种智能集成电力电容补偿装置：包括控制器、至少两个电流互感器、断路器和与断路器分别连接的至少四组投切单元；各投切单元均包括两投切开关和一三相低压电力电容器，三相低压电力电容器的两接点与两投切开关一一对应连接后，再分别顺次通过电流互感器、断路器接入三相电路中的A相和B相，三相低压电力电容器的另一个接口通过断路器接入三相电路中的C相；电流互感器、断路器、多个投切开关均与控制器电信号连接。本发明可单台直接使用也可以多台组装工作，为提供实现低压无功自动补偿功能的高智能化提供硬件保证。并且具有可靠强、使用方便的零投切、保护、测量、信号、联机和自诊断等系列功能。

Description

一种智能集成电力电容补偿装置及其负载分配方法

技术领域

    本发明涉及供配电领域中的无功自动补偿设备，具体说，是一种用于低压无功自动补偿的智能集成电力电容补偿装置。

背景技术

现有的智能集成电力电容补偿装置一般为二台“△”型 ( 三相三线 ) 低压电力电容器或一台“Y”型 ( 三相四线 ) 低压电力电容器，在“Y”型 ( 三相四线 ) 低压电力电容器多的场合会使低压无功自动补偿设备结构复杂、成本上升。例如CN202395461U公开了一种智能集成电力电容补偿装置，由至少六个电磁式继电器和至少三个电流互感器，控制器与所述电流互感器、电磁式继电器相接；所述电磁式继电器的触点回路接所述电流互感器、断路器及低压电力电容器。

现有技术存在以下不足：第一、电力电容器为2台”Y”型电容器,6个继电器个控制2台单相电容器,在电容器容量小时,整个系统所需台数多,整体造价高。第二、现在智能集成电力电容补偿装置控制三角形电容器都是2台，存在同样问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种智能化程度高可以实现低压无功自动补偿功能，并且使用方便、体积小的智能集成电力电容补偿装置。

本发明的技术解决方案如下：

一种智能集成电力电容补偿装置，并联于配电线路：包括控制器、至少两个电流互感器、断路器和与所述断路器分别连接的至少四组投切单元和温度传感器；各所述投切单元均包括两投切开关和一“△”型三相低压电力电容器，所述三相低压电力电容器的两接点与两所述投切开关一一对应连接后，再分别顺次通过电流互感器、断路器接入三相电路中的两相，所述三相低压电力电容器的另一个接点通过断路器接入三相电路中的另一相； 所述各组投切单元中最低额定功率为a，其余投切单元为功率为ka，其中k为大于等于1且小于等于5的整数；所述控制器为微处理器，内含电磁式继电器触点两端交流电压过零检测接口电路、电磁式继电器触点交流电流过零检测接口电路、电压测量接口电路、电流测量接口电路、功率因数测量接口电路、温度测量接口电路、控制输出接口电路、通信接口电路和工作电源电路；电流互感器、断路器、多个投切开关均分别通过对应接口电路与所述控制器电信号连接；所述控制器通过对应接口电路连接配电电流互感器次级以及配电线路从而获取配电电路功率因数，结合视在功率和目标功率因数计算所需无功补偿量，继而通过所述投切开关对相应三相低压电力电容器进行投切控制，使得各投切单元提供的无功补偿功率小于配电线路所需无功补偿功率，并且在增加投入任一剩余三相低压电力电容器后各投切单元提供的无功补偿功率大于配电线路所需无功补偿功率。本发明的有益效果为：结构简洁新颖、可靠性好、功耗低、体积小、价格低并且运行维护方便。可以单台直接用于低压无功自动补偿也可以多台组装自动形成低压无功自动补偿系统工作，简化低压无功自动补偿设备。为提供实现低压无功自动补偿功能的高智能化提供硬件保证。并且具有可靠强、使用方便的零投切、保护、测量、信号、联机和自诊断等系列功能。

在一些实施方式中，投切单元的数量为4组，4组投切单元的功率比为1:1:2:5。

差异化功率分布，相互匹配后可以为1到10倍的不同电路进行无功补偿，使用方便，不用在电网高低峰期间更换电力电容器。使用更加方便。

在一些实施方式中，三相低压电力电容器中设有温度传感器，温度传感器与控制器电信号连接。

能够通过测控单个三相低压电力电容器，个别投切单元因散热问题影响工作时，可以关闭其，并启用其他投切单元。防止温度对系统的不良影响。

在一些实施方式中，温度传感器的数量为多个，多个温度传感器在三相低压电力电容器的外周周向均匀排布。

改变现有技术中点式测量的局限，改为线式测量或者立体测量，优化测温系统，延长装置的使用寿命。

在一些实施方式中，控制器包括通信模块、人机联系模块，电流互感器为穿心式电流互感器。

在一些实施方式中，投切开关为磁保持式投切开关。投切开关采用磁保持式，接点闭合或断开状态的改变由通过改变加于线圈上的脉冲电压极性实现。

在一些实施方式中，投切开关采用复合开关，复合开关电器为可关断电力电子器件与继电器并联。接点闭合或断开状态的改变由通过改变加于可关断电力电子器件与继电器高低电平实现。

基于本发明提供的上述智能集成电力电容补偿装置的负载分配方法，包括如下步骤：

步骤1，根据各三相低压电力电容器的无功补偿额定功率计算投切不同的三相低压电力电容器时可提供的无功补偿量；

步骤2，测量智能集成电力电容补偿装置所接入配电电路的电学参数，并将所述电学参数反馈于所述控制器，生成所需无功补偿量；

步骤3，所述控制器根据所需无功补偿量开启相应数量投切单元的投切开关；

本发明提供的上述分配方法，可以通过测量现有电网的电学参数，选择性开启相应数量的透切单元，负载合理，有效降低了能源消耗。

在一些实施方式中，投切单元的数量为4组，4组投切单元的功率比为1:1:2:5。

优化差异分布，合理匹配后，能够对十倍以内的功率变动作出补偿，提高了系统的智能化程度和智能化实用范围。

在一些实施方式中，所述步骤3开启的投切单元的功率之和应当大于所需无功补偿量，开启的投切单元的功率之和小于所需无功补偿量；再增加任一个剩余单元，投入单元的功率之和大于所需无功补偿量。

进一步优化了步骤3中选择性开启相应数量的透切单元的具体操作，可以通过多种算法达到上述分配方式。达到最合理匹配相应投切单元的工作。

附图说明

图1为本发明的智能集成电力电容补偿装置的工作原理示意图。

具体实施方式

以下结合说明书附图以及实施例对本发明进行进一步说明：

如图所示，

该智能集成电力电容补偿装置，并联于配电线路，包括控制器、至少两个电流互感器、断路器和与所述断路器分别连接的至少四组投切单元；各所述投切单元均包括两投切开关和一“△”型三相低压电力电容器，所述各三相低压电力电容器的两接点与两所述投切开关一一对应连接后，再分别顺次通过电流互感器、断路器接入三相电路中的A相、C相，所述三相低压电力电容器的另一个接点通过断路器接入三相电路中的B相； 所述各组投切单元额定功率为a、a、2a、5a；所述控制器为微处理器，内含电磁式继电器触点两端交流电压过零检测接口电路、电磁式继电器触点交流电流过零检测接口电路、电压测量接口电路、电流测量接口电路、功率因数测量接口电路、温度测量接口电路、控制输出接口电路、通信接口电路和工作电源电路；电流互感器、断路器、多个投切开关均分别通过对应接口电路与所述控制器电信号连接；所述控制器通过对应接口电路连接配电电流互感器次级以及配电线路从而获取配电电路功率因数，结合视在功率和目标功率因数计算所需无功补偿量，继而通过所述投切开关对相应三相低压电力电容器进行投切控制，使得各投切单元提供的无功补偿功率小于配电线路所需无功补偿功率，并且在增加投入任一剩余三相低压电力电容器后各投切单元提供的无功补偿功率大于配电线路所需无功补偿功率。图中，A1——以微处理器为核心的控制器，是智能组件，智能化的载体，内含电磁式继电器触点两端交流电压过零检测接口电路、电磁式继电器触点交流电流过零检测接口电路、电压测量接口电路、电流测量接口电路、功率因数测量接口电路、温度测量接口电路、控制输出接口电路、通信接口电路和工作电源电路等 ；A2——由显示器和按键组成的人机联系组件 ；QF——断路器；TA1、TA2——电流互感器；KD1～KD8——电磁式继电器 ；C1～C4——低压电力电容器 (三角形型 ) ；RT1～RT4——热敏电阻式温度传感器 ；AW1 ～AW3——线缆；W1 ～ W26——导线。在图中 ：智能集成电力电容补偿装置包括主进线开关QF、控制器A1、电容器C、电流互感器TA、测温元件RT和投切开关KD。图中由至少8个电磁式继电器和至少2个电流互感器，控制器与所述电流互感器、电磁式继电器相接 ；所述电磁式继电器的触点回路接所述电流互感器、断路器及低压并联电容器。

控制器以微处理器为核心，对外有 RS-485 通信接口、由显示器与按键组成的人机联系组件、配电电流互感器次级及三相四线电源线相接。

各投切单元差异化功率分布，相互匹配后可以为1到10倍的不同电路进行无功补偿，使用方便，不用在电网高低峰期间更换电力电容器。使用更加方便。

当然，本发明还可以采用其他数量和差异化分布的投切单元，例如采用功率相同的4个以上的投切单元（如5、6、7等），也可以采用功率比为1:1:2:2等其他差异分布。方便使用范围内的功率调整。这些都应当属于本发明的保护范围。

还应当说明的是：本发明采用的三相低压电力电容器中还设有温度传感器，温度传感器与控制器电信号连接。

温度传感器能够通过测控单个三相低压电力电容器，个别投切单元因散热问题影响工作时，可以关闭其，并启用其他投切单元。防止温度对系统的不良影响。

作为优化，温度传感器的数量为多个，例如5、6、7等多个，多个温度传感器在三相低压电力电容器的外周周向均匀排布。

如此，可以改变现有技术中点式测量的局限，改为线式测量或者立体测量，优化测温系统，延长装置的使用寿命。具体地，可以用温度二极管在三相低压电力电容器外周排成一排，改点测量为面测量，任意一点温度超范围都能得到保护，提高了产品可靠性。

此外，控制器包括通信模块、人机联系模块，电流互感器为穿心式电流互感器。方便本发明提供的装置对外信号连接和相互之间连接。

应当说明的是，投切开关为磁保持式投切开关。投切开关采用磁保持式，接点闭合或断开状态的改变由通过改变加于线圈上的脉冲电压极性实现。

作为投切开关的另一种具体实施方式，投切开关也可以采用复合开关，复合开关电器为可关断电力电子器件与继电器并联。接点闭合或断开状态的改变由通过改变加于可关断电力电子器件与继电器高低电平实现。

当然，采用本领域技术人员知晓的其他投切开关也应当属于本发明的保护范围。

本发明的另一方面提供上述智能集成电力电容补偿装置负载分配方法，包括如下步骤：步骤1，根据各三相低压电力电容器的无功补偿额定功率计算投切不同的三相低压电力电容器时可提供的无功补偿量；

步骤2，测量智能集成电力电容补偿装置所接入配电电路的电学参数，并将所述电学参数反馈于所述控制器，生成所需无功补偿量；

步骤3，所述控制器根据所需无功补偿量开启相应数量投切单元的投切开关；

本发明提供的上述分配方法，可以通过测量现有电网的电学参数，选择性开启相应数量的透切单元，负载合理，有效降低了能源消耗。

在一些实施方式中，投切单元的数量为4组，4组投切单元的功率比为1:1:2:5。

优化差异分布，合理匹配后，能够对十倍以内的功率变动作出补偿，提高了系统的智能化程度和智能化实用范围。使用方便，不用在电网高低峰期间更换电力电容器。应当指出，上述分配方法并不以1：1:2:5的功率分布为主，其他功率分布的都应当属于本发明的保护范围。此处不做赘述。

所述步骤3开启的投切单元的功率之和小于所需无功补偿量；再增加任一个剩余单元，投入单元的功率之和大于所需无功补偿量。进一步优化了步骤2中选择性开启相应数量的透切单元的具体操作，可以通过多种算法达到上述分配方式。达到最合理匹配相应投切单元的工作。

实现本发明的上述步骤的算法可以有很多，但只要其结果在上述效果之内，都应当属于本发明的保护范围。

    电流互感器采用穿心式。电磁式继电器采用磁保持式，接点闭合或断开状态的改变由通过改变加于线圈上的脉冲电压极性实现。

本实施例采用电磁式继电器作为投切开关，抗过电压、过电流能力强，可以工作于中等强度谐波环境下和690V的电压强度，提高产品使用寿命。

Claims (10)

1.一种智能集成电力电容补偿装置，并联于配电线路，其特征是 ：包括控制器、至少两个电流互感器、断路器和与所述断路器分别连接的至少四组投切单元；各所述投切单元均包括两投切开关和一“△”型三相低压电力电容器，所述三相低压电力电容器的两接点与两所述投切开关一一对应连接后，再分别顺次通过电流互感器、断路器接入三相电路中的两相，所述三相低压电力电容器的另一个接点通过断路器接入三相电路中的另一相； 所述各组投切单元中最低额定功率为a，其余投切单元为功率为ka，其中k为大于等于1且小于等于5的整数；所述控制器包括微处理器，内含电磁式继电器触点两端交流电压过零检测接口电路、电磁式继电器触点交流电流过零检测接口电路、电压测量接口电路、电流测量接口电路、功率因数测量接口电路、温度测量接口电路、控制输出接口电路、通信接口电路和工作电源电路；电流互感器、断路器、多个投切开关均分别通过对应接口电路与所述控制器电信号连接；所述控制器通过对应接口电路连接配电电流互感器次级以及配电线路从而获取配电电路功率因数，结合视在功率和目标功率因数计算所需无功补偿量，继而通过所述投切开关对相应三相低压电力电容器进行投切控制，使得各投切单元提供的无功补偿功率小于配电线路所需无功补偿功率，并且在增加投入任一剩余三相低压电力电容器后各投切单元提供的无功补偿功率大于配电线路所需无功补偿功率。

2.根据权利要求 1所述的智能集成电力电容补偿装置，其特征是 ：所述投切单元的数量为4组，所述4组投切单元的功率比为1:1:2:5。

3.根据权利要求 1 所述的智能集成电力电容补偿装置，其特征是 ：所述三相低压电力电容器中设有温度传感器，所述温度传感器与所述控制器电信号连接。

4.根据权利要求3所述的智能集成电力电容补偿装置，其特征是：所述温度传感器设置于三相低压电力电容器的中部。

5.根据权利要求3所述的智能集成电力电容补偿装置，其特征是 ：所述温度传感器的为温度二极管并且有多个，所述温度二极管在所述三相低压电力电容器的外周周向均匀排布。

6.根据权利要求 1 所述的智能集成电力电容补偿装置，其特征是 ：所述控制器包括通信模块、人机联系模块，所述电流互感器为穿心式电流互感器；所述投切开关为磁保持式投切开关。

7.根据权利要求 1 所述的智能集成电力电容补偿装置，其特征是：所述投切开关采用复合开关，所述复合开关电器为可关断电力电子器件与继电器并联。

8.一种权利要求1所述的智能集成电力电容补偿装置负载分配方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1，根据各三相低压电力电容器的无功补偿额定功率计算当前电环境下投切不同的三相低压电力电容器时可提供的无功补偿量；

步骤2，测量智能集成电力电容补偿装置所接入配电电路的电学参数，并将所述电学参数反馈于所述控制器，生成所需无功补偿量；

步骤3，所述控制器根据所需无功补偿量开启相应数量投切单元的投切开关。

9.一种权利要求8所述的智能集成电力电容补偿装置负载分配方法，其特征在于，所述投切单元的数量为4组，所述4组投切单元的功率比为1:1:2:5。

10.一种权利要求8所述的智能集成电力电容补偿装置负载分配方法，其特征在于，开启的投切单元的功率之和小于所需无功补偿量；再增加任一个剩余单元，投入单元的功率之和大于所需无功补偿量。