CN104882895B - 带有安全检测系统的功率因数补偿器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电力系统控制领域，尤其涉及一种带有安全检测系统的功率因数补偿器，包括电路板、以及分别集成在所述电路板上的电抗组模块、继电器扫描阵列、LCR数字电桥检测模块、精密电流互感器、零序电流互感器、系统无线控制模块以及信号处理、计算与控制模块；LCR数字电桥检测模块集成在电路板上，LCR数字电桥检测模块一端连接继电器扫描阵列，另一端连接信号处理、计算与控制模块，继电器扫描阵列分别连接电抗组模块的各分立元件；精密电流互感器的一端与电源输入端连接，另一端与零序电流互感器连接。实现功率因数自动补偿，做到补偿的连续性。改进功率因数补偿的软件算法，提高设备投切速度以及补偿精度，最大程度的实现自动化。
Description
技术领域
本发明属于电力系统控制领域，尤其涉及一种带有安全检测系统的功率因数补偿器。
背景技术
在供电系统中,提高功率因数至关重要,它直接关系到输电线路的电能损耗、供电的经济性和质量。功率因数的补偿措施一直为电力部门和用户所重视。研制高安全性、可靠性的功率因数自动补偿控制装置具有实用价值。传统的功率因数补偿控制器多采用分立元件或小规模集成电路设计制造,功能比较单一,安全性及可靠性低。
目前,电网设置无功补偿的方法有:同步调相机、固定电容补偿以及由电容和可控(可变)电感构成的动态补偿等。随着智能控制技术的发展，无功功率补偿装置将用于更为复杂的系统之中，工业电网中对于功率因数补偿的安全性要求越来越高，但在实际应用中各种补偿技术在自动化程度、可连续性、对电网谐波的抑制、控制设备可靠性和安全性方面都有很大的开发空间。例如，电抗组出现故障时，用户可能无法及时发现，即使发现故障，也要必须通过停止电网系统设备来进行检修。这样，一些生产型用户将要承受设备停止和检修带来的经济损失和人工成本。
无功功率补偿对电力系统有着重要意义。目前，在欧、美、日本等一些发达国家，SVC 补偿装置已经取得广泛应用，SVG补偿装置的产业化也有将近十年的时间。我国电网建设和运行中长期存在无功补偿容量不足、配备不合理、无功补偿效果不理想、安全系数低等问题，全国功率因数补偿数值不达标的地区很多，功率补偿后的数值平均仅为0.80。在很多供电系统中，快速、准确、安全、可连续的补偿技术没有得到实质性的应用。
现有技术中存在的问题是：
1）在无功功率补偿装置工作时，设备对电抗柜无法做到时时检测。补偿柜出现元件坏损时，也很难及时报警，造成设备安全隐患。
2）市场上有些设备可以做到对电抗补偿装置的检测，但无法评估电抗损坏程度，只能停运全部设备，容易造成经济损失。
3）目前很多电网设备没有实现功率因数自动补偿，或者自动补偿效果较差、速度慢、精度低、补偿不连续等，使设备对于人力的依赖较大。
发明内容
本发明的主要目的在于克服上述技术的不足，而提供一种带有安全检测系统的功率因数补偿器。能够对电抗柜做到时时检测，对电抗补偿装置的检测。
本发明为实现上述目的，采用以下技术方案：一种带有安全检测系统的功率因数补偿器，其特征在于，包括电路板、以及分别集成在所述电路板上的电抗组模块、继电器扫描阵列、LCR数字电桥检测模块、精密电流互感器、零序电流互感器、系统无线控制模块以及信号处理计算与控制模块；所述的LCR数字电桥检测模块集成在电路板上，LCR数字电桥检测模块一端连接继电器扫描阵列，另一端连接信号处理计算与控制模块，继电器扫描阵列分别连接电抗组模块的各分立元件；所述精密电流互感器的一端与电源输入端连接，另一端与所述零序电流互感器连接；所述零序电流互感器与电源输出端连接，所述电源输出端固定在所述电路板的外侧；所述系统无线控制模块位于所述信号处理计算与控制模块一侧。
优选地，还包括集成在所述电路板上的漏电保护开关、控制端与触屏接口、
设备开关外置按键、设备急停按键、电源指示灯、液晶显示器，所述漏电保护开关位于所述电路板上部，所述设备开关外置按键与设备急停按键位于所述信号处理计算与控制模块一侧，所述电源指示灯位于所述设备急停按键下部，所述液晶显示屏与所述控制端与触屏接口连接。
有益效果: 1)在功率补偿设备中加入LCR检测模块，在设备运转时，通过顺序切换继电器开关，对电抗柜各模块进行扫描检测。如果电抗元件值超过软件设定阈值，设备进入报警状态，并可以配合急停开关使用此功能。
2)LCR数字电桥模块对阻抗元件值测量精准度较高，可以同时给出设备对电抗组以及电抗各元件的运行评估数据，输出安全参数更加精准。这样，可以实现设备运行的预警功能，无需在补偿柜各元件性能稍有下降就关闭所有设备，避免了设备启停带来的不必要的经济损失。
3)实现功率因数自动补偿，做到补偿的连续性。改进功率因数补偿的软件算法，提高设备投切速度以及补偿精度，最大程度的实现自动化。
附图说明
图1是本发明的组成框图；
图2是本发明的原理示意图。
具体实施方式
下面结合附图及较佳实施例详细说明本发明的具体实施方式。如图1所示，所述的设备装置包括：电源输入端端1、精密电流互感器2、零序电流互感器3、漏电保护开关4、电源输出端5、电抗组模块6、继电器扫描阵列7，LCR数字电桥模块8、系统无线控制模块9、控制端与触屏接口10、信号处理计算与控制模块11、设备开关外置按键12、设备急停按键13、电源指示灯14、液晶显示器15。所述的LCR数字电桥检测模块集成在电路板上，LCR数字电桥检测模块一端连接继电器扫描阵列，另一端连接信号处理计算与控制模块，继电器扫描阵列分别连接电抗组模块的各分立元件；所述精密电流互感器的一端与电源输入端连接，另一端与所述零序电流互感器连接；所述零序电流互感器与电源输出端连接，所述电源输出端固定在所述电路板的外侧；所述系统无线控制模块位于所述信号处理计算与控制模块一侧；所述漏电保护开关位于所述电路板上部，所述设备开关外置按键与设备急停按键位于所述信号处理计算与控制模块一侧，所述电源指示灯位于所述设备急停按键下部，所述液晶显示屏与所述控制端与触屏接口连接。
如图2所示，MCU核心控制模块通过数据采集模块检测用电器电学量，并计算出所需电容容量，自动给出投切方案实现自动补偿。这是无功功率自动补偿装置工作原理。同时，LCR数字电桥模块通过控制继电器阵列对电容柜各电容元件进行扫描检测，并向MCU核心控制模块反馈精确数值。同时将此数值与MCU核心控制模块所设置的阈值进行比较，此时阈值不是特定某个数值，而是范围值。如果数字电桥检测到的电容容值超出设定阈值范围，则产生警报信号，并自动屏蔽故障电容。如果，电容阵列中电容值发生明显变化，但仍然在阈值范围内，则保持仍原电容组继续工作。无论是否屏蔽容值变化的电容，都需要MCU核心控制模块对电容组做整体评估，并投入后备电容CX,重新计算整体容量需求，根据无功功率容补偿算法，给出新的电容投切方案。
注：电容CX需根据电容阵列各元件值以及实际投切情况惊醒计算，多边界条件下计算出合适的容值CX。
本发明的具体功能如下：
1）可以对电抗柜各元件具有时时精确检测，并配有急停装置。
2）通过LCR检测模块输出设备元件运行状态参数报告。在设备元件运行状态下降时，系统自动给出应急对策，保证在设备亚良好状态下，仍可以安全工作足足够的时间，为生产单位减少经济损失。
3）实现功率因数自动补偿，做到高精度和连续性的补偿；
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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (2)
1.一种带有安全检测系统的功率因数补偿器，其特征在于，包括电路板、以及分别集成在所述电路板上的电抗组模块、继电器扫描阵列、LCR数字电桥检测模块、精密电流互感器、零序电流互感器、系统无线控制模块以及信号处理计算与控制模块；所述的LCR数字电桥检测模块集成在电路板上，LCR数字电桥检测模块一端连接继电器扫描阵列，另一端连接信号处理计算与控制模块，继电器扫描阵列分别连接电抗组模块的各分立元件；所述精密电流互感器的一端与电源输入端连接，另一端与所述零序电流互感器连接；所述零序电流互感器与电源输出端连接，所述电源输出端固定在所述电路板的外侧；所述系统无线控制模块位于所述信号处理计算与控制模块一侧。
2.根据权利要求1所述的带有安全检测系统的功率因数补偿器，其特征在于：还包括集成在所述电路板上的漏电保护开关、控制端与触屏接口、设备开关外置按键、设备急停按键、电源指示灯、液晶显示器，所述漏电保护开关位于所述电路板上部，所述设备开关外置按键与设备急停按键位于所述信号处理计算与控制模块一侧，所述电源指示灯位于所述设备急停按键下部，所述液晶显示屏与所述控制端与触屏接口连接。
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