CN106026132A - 一种智能电网电压无功调整装置 - Google Patents

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于长远
李磊
孙春晖
张红林
康娜
姜晓虹
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Abstract

本发明公开了一种智能电网电压无功调整装置,属于智能电网无功调整技术领域,包括补偿装置、电抗器、可控硅、断路器和熔断器以及控制器,可控硅的阴极接地,阳极通过电抗器连接补偿装置,补偿装置通过断路器和熔断器连接有电网,可控硅的控制极连接控制器;控制器包括电流采样模块、电压采样模块和微处理器模块;补偿装置包括斩波开关、续流开关、变压器、若干组电容以及节电装置,斩波开关与所述变压器、若干组电容以及节电装置并联,续流开关与所述斩波开关、变压器、若干组电容以及节电装置均串联。本发明能够实现调整输电线路的电压相位和无功参数,同时实现了电压无功动态补偿以及减少了不平衡的特点,满足实际使用要求。

Description

一种智能电网电压无功调整装置
技术领域
[0001] 本发明具体涉及一种智能电网电压无功调整装置,属于智能电网无功调整技术领域。背景技术
[0002] 近年来,智能电网作为各国的国家战略发展之一,受到持续关注,所谓“智能电网”,是指一种可以更智能地获取和分配电力的电网系统。智能电网容许各种不同类型发电和储能系统的接入,促使电力市场蓬勃发展。智能电网通过市场上供给和需求的互动,可以最有效地管理如能源、容量、容量变化率、潮流阻塞等参量,降低潮流阻塞,扩大市场。此外, 智能电网优化其资产应用,使运行更加高效。
[0003] 电力系统是一个巨型的实时工作系统,电力系统的工作方式有其自身的特点,它的发电、变电、输电、用电在同一瞬间进行,随着电网越来越大、电力机组的容量也越来越大,对输电供电的可靠性的要求也越来越高,而这种可靠性需要调度对整个电力系统的运行状态进行实时的监测,从而在宏观上对电网的运行状态进行了解,进一步的,通过现代计算机技术对电网进行建模,模拟电网的运行状态,及时发现电网的运行问题,并进行相应的检修调度,而智能电网中各个设备的运行参数的监测需要相应的设备进行调整,比如输电线路的电压相位和无功电流,需要智能化的进行调整。中国专利号“201420672058.6”公开了一种适用于智能电网的分布式调节装置,它能够实现调整三相输电线路的电压相位和无功参数,但是调节响应速度相对较慢,在调整过程中经常会因为无法按需求随时降低部分所不需要的输出功率而导致大量的电能浪费。为此,需要设计一种新的技术方案,能够综合性地解决现有技术中存在的不足。发明内容
[0004] 本发明正是针对现有技术存在的不足,提供一种智能电网电压无功调整装置,在满足使用方便的前提下,能够实现调整输电线路的电压相位和无功参数,且调节响应的速度快,同时实现了电压无功动态补偿以及减少了不平衡的特点,提高了安全性和工作效率, 具有较好的安全使用性能,满足实际使用要求。
[0005] 为解决上述问题,本发明所采取的技术方案如下:一种智能电网电压无功调整装置,包括补偿装置、电抗器、可控硅、用电器、断路器和熔断器以及控制器,所述可控硅的阴极接地,所述可控硅阳极通过所述电抗器连接补偿装置, 所述补偿装置通过所述断路器和熔断器连接有电网,所述可控硅的控制极连接所述控制器;所述控制器包括电流采样模块、电压采样模块和微处理器模块,所述电流采样模块、电压采样模块分别连接所述微处理器模块;所述补偿装置包括斩波开关、续流开关、变压器、若干组电容以及节电装置,所述斩波开关与所述变压器、若干组电容以及节电装置并联,所述续流开关与所述斩波开关、变压器、若干组电容以及节电装置均串联;所述微处理器模块通过电流采样模块、电压采样模块实时采集电网的电流和电压的数据,通过比较当前电压与电流的相位差a,计算得出当前系统所需的无功功率,发出控制信号,控制可控硅的导通角,进而控制补偿电容器的补偿容量,来实时控制系统无功功率的补偿量。
[0006] 作为上述技术方案的改进,所述节电装置包括节电控制器、第一电感线圈、第二电感线圈以及阻抗,所述节电控制器分别与所述第一电感线圈、所述第二电感线圈、所述阻抗连接,所述第一电感线圈与所述第二电感线圈串联,所述第一电感线圈与所述第二电感线圈串联后并与所述阻抗并联。
[0007] 作为上述技术方案的改进,所述控制器还包括与微处理器模块连接的电容温度采集模块,实时采集补偿电容器的温度数据,若补偿电容器温度过高超过设定温度,自动发出报警信号并做出关断动作。
[0008] 作为上述技术方案的改进,所述微处理器模块采用32位ARM微控制器,集成定时器、CAN、ADC、SP1、12C、USB、UART的功能,所述微处理器模块的通讯接口支持CAN通讯协议。
[0009] 作为上述技术方案的改进,所述一种智能电网电压无功调整装置还包括数码管显示接口、通讯接口及键盘接口,所述电抗器上装有能为其散热的散热片及风机。
[0010] 作为上述技术方案的改进,所述补偿装置采用航空铝型外壳,所述外壳上具有数码管显示器。
[0011] 作为上述技术方案的改进,所述斩波开关并联所述变压器原边并与所述续流开关串联接在交流电源两端,所述变压器副边串联所述电容接在交流电源两端。
[0012] 作为上述技术方案的改进,所述变压器的原边线圈与副边线圈匝数比为1:1。
[0013] 本发明与现有技术相比较,本发明的实施效果如下:本发明所述的一种智能电网电压无功调整装置,在满足使用方便的前提下,能够实现调整输电线路的电压相位和无功参数,且调节响应的速度快,同时实现了电压无功动态补偿以及减少了不平衡的特点;同时能够根据系统电压无功功率需求量,实时的调整无功功率输出,使系统无功平衡,不会出现无功功率过补偿或者欠补偿的情况;并且外壳具有数码管显示功能,实时显示出当前补偿的电压无功量以及各项参数,直观的显示了系统实时运行状态,解决了常规无功补偿装置使用上的不便以及使用过程中对系统无功功率的过补偿与欠补偿的问题;并且控制器还包括补偿电容器温度采集模块,在补偿电容器温度过高时, 控制器能迅速发出报警信号并做出关断动作,保证静态无功补偿装置能够安全可靠的运行;另外,在电力电容器进行无功补偿时,在电容器回路中串联电抗器,可以起到明显的抑制谐波的作用,净化电源,提高用电质量;提高了安全性和工作效率,具有较好的安全使用性能,满足实际使用要求。附图说明
[0014] 图1为本发明所述的一种智能电网电压无功调整装置实施例结构示意图;图2为本发明所述的一种智能电网电压无功调整装置控制器结构示意图;图3为本发明所述的一种智能电网电压无功调整装置节电装置结构示意图。具体实施方式
[0015] 下面将结合具体的实施例来说明本发明的内容。
[0016] 如图1和图3所示,为本发明所述的一种智能电网电压无功调整装置节电装置结构示意图。
[0017] 本发明所述一种智能电网电压无功调整装置,包括补偿装置、电抗器10、可控硅 11、断路器和熔断器12、用电器1、以及控制器13,可控硅11的阴极接地,可控硅11阳极通过电抗器10连接补偿装置,补偿装置通过断路器和熔断器12连接有电网14,可控硅11的控制极连接所述控制器13;控制器13包括电流采样15模块、电压采样16模块和微处理器17模块, 电流采样15模块、电压采样16模块分别连接微处理器17模块;补偿装置包括斩波开关18、续流开关19、变压器20、若干组电容21以及节电装22,斩波开关18与变压器20、若干组电容21 以及节电装置22并联,续流开关19与斩波开关18、变压器20、若干组电容21以及节电装置22 均串联;微处理器17模块通过电流采样15模块、电压采样16模块实时采集电网14的电流和电压的数据,通过比较当前电压与电流的相位差a,计算得出当前系统所需的无功功率,发出控制信号,控制可控硅11的导通角,进而控制补偿电容器的补偿容量,来实时控制系统无功功率的补偿量。本发明所述的一种智能电网电压无功调整装置,在满足使用方便的前提下,能够实现调整输电线路的电压相位和无功参数,且调节响应的速度快,同时实现了电压无功动态补偿以及减少了不平衡的特点;同时能够根据系统电压无功功率需求量,实时的调整无功功率输出,使系统无功平衡,不会出现无功功率过补偿或者欠补偿的情况;并且外壳具有数码管显示功能,实时显示出当前补偿的电压无功量以及各项参数,直观的显示了系统实时运行状态,解决了常规无功补偿装置使用上的不便以及使用过程中对系统无功功率的过补偿与欠补偿的问题;并且控制器还包括补偿电容器温度采集模块,在补偿电容器温度过高时,控制器能迅速发出报警信号并做出关断动作,保证静态无功补偿装置能够安全可靠的运行;另外,在电力电容器进行无功补偿时,在电容器回路中串联电抗器,可以起到明显的抑制谐波的作用,净化电源,提高用电质量;提高了安全性和工作效率,具有较好的安全使用性能,满足实际使用要求。
[0018] 进一步改进地,如图3所示,节电装置包括节电控制器221、第一电感线圈222、第二电感线圈223以及阻抗224,节电控制器221分别与第一电感线圈222、第二电感线圈223、阻抗224连接,第一电感线圈222与第二电感线圈223串联,第一电感线圈222与第二电感线圈 223串联后并与阻抗224并联。根据系统电压无功功率需求量,实时的调整无功功率输出,使系统无功平衡,不会出现无功功率过补偿或者欠补偿的情况;并且外壳具有数码管显示功能,实时显示出当前补偿的电压无功量以及各项参数,直观的显示了系统实时运行状态,解决了常规无功补偿装置使用上的不便以及使用过程中对系统无功功率的过补偿与欠补偿的问题;并且控制器还包括补偿电容器温度采集模块,在补偿电容器温度过高时,控制器能迅速发出报警信号并做出关断动作,保证静态无功补偿装置能够安全可靠的运行;另外,在电力电容器进行无功补偿时,在电容器回路中串联电抗器,可以起到明显的抑制谐波的作用,净化电源,提高用电质量;提高了安全性和工作效率,具有较好的安全使用性能,满足实际使用要求。[〇〇19]进一步改进地,如图2所示,控制器13还包括与微处理器17模块连接的电容温度采样23模块,实时采集补偿电容器的温度数据,若补偿电容器温度过高超过设定温度,自动发出报警信号并做出关断动作;微处理器17模块采用32位ARM微控制器,集成定时器、CAN、ADC、SP1、I2C、USB、UART的功能,微处理器17模块的通讯接口支持CAN通讯协议。能够实现调整输电线路的电压相位和无功参数,且调节响应的速度快,同时实现了电压无功动态补偿以及减少了不平衡的特点。
[0020] 具体地,一种智能电网电压无功调整装置还包括数码管显示接口、通讯接口 24及键盘接口 25,电抗器10上装有能为其散热的散热片及风机;补偿装置采用航空铝型外壳,夕卜壳上具有数码管显示器;斩波开关并联变压器原边并与续流开关串联接在交流电源两端, 变压器副边串联电容接在交流电源两端;变压器的原边线圈与副边线圈匝数比为1:1。
[0021] 以上内容是结合具体的实施例对本发明所作的详细说明,不能认定本发明具体实施仅限于这些说明。对于本发明所属技术领域的技术人员来说,在不脱离本发明构思的前提下,还可以做出若干简单推演或替换,都应当视为属于本发明保护的范围。

Claims (8)

1.一种智能电网电压无功调整装置,其特征在于:包括补偿装置、电抗器(10)、可控硅 (11)、断路器和熔断器(12)、用电器(1)以及控制器(13),所述可控硅(11)的阴极接地,所述 可控硅(11)阳极通过所述电抗器(10)连接补偿装置,所述补偿装置通过所述断路器和熔断 器(12)连接有电网(14),所述可控硅(11)的控制极连接所述控制器(13);所述控制器(13) 包括电流米样(15 )模块、电压米样(16 )模块和微处理器(17 )模块,所述电流米样(15 )模块、 电压采样(16)模块分别连接所述微处理器(17)模块;所述补偿装置包括斩波开关(18)、续流开关(19)、变压器(20)、若干组电容(21)以及节 电装置(22),所述斩波开关(18)与所述变压器(20)、若干组电容(21)以及节电装置(22)并 联,所述续流开关(19)与所述斩波开关(18)、变压器(20)、若干组电容(21)以及节电装置 (22)均串联;所述微处理器(17)模块通过电流采样(15)模块、电压采样(16)模块实时采集电网(14) 的电流和电压的数据,通过比较当前电压与电流的相位差a,计算得出当前系统所需的无功 功率,发出控制信号,控制可控硅(11)的导通角,进而控制补偿电容器的补偿容量,来实时 控制系统无功功率的补偿量。
2.根据权利要求1所述一种智能电网电压无功调整装置,其特征在于:所述节电装置包 括节电控制器(221)、第一电感线圈(222)、第二电感线圈(223)以及阻抗(224),所述节电控 制器(221)分别与所述第一电感线圈(222)、所述第二电感线圈(223)、所述阻抗(224)连接, 所述第一电感线圈(222)与所述第二电感线圈(223)串联,所述第一电感线圈(222)与所述 第二电感线圈(223)串联后并与所述阻抗(224)并联。
3.根据权利要求1所述一种智能电网电压无功调整装置,其特征在于:所述控制器(13) 还包括与微处理器(17)模块连接的电容温度采样(23)模块,实时采集补偿电容器的温度数 据,若补偿电容器温度过高超过设定温度,自动发出报警信号并做出关断动作。
4.根据权利要求1所述一种智能电网电压无功调整装置,其特征在于:所述微处理器 (17 )模块采用32位ARM微控制器,集成定时器、CAN、ADC、SP1、12C、USB、UART的功能,所述微 处理器(17)模块的通讯接口支持CAN通讯协议。
5.根据权利要求1所述一种智能电网电压无功调整装置,其特征在于:所述一种智能电 网电压无功调整装置还包括显示接口(26)、通讯接口(24)及键盘接口(25),所述电抗器 (10)上装有能为其散热的散热片及风机。
6.根据权利要求1所述一种智能电网电压无功调整装置,其特征在于:所述补偿装置采 用航空铝型外壳,所述外壳上具有数码管显示器。
7.根据权利要求1所述一种智能电网电压无功调整装置,其特征在于:所述斩波开关 (18)并联所述变压器(20)原边并与所述续流开关(19)串联接在交流电源两端,所述变压器 (20)副边串联所述电容(21)接在交流电源两端。
8.根据权利要求7所述一种智能电网电压无功调整装置,其特征在于:所述变压器(20) 的原边线圈与副边线圈匝数比为1:1。
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