CN108336745A - 一种基于通讯控制的低压无功补偿装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于通讯控制的无功补偿装置，无功补偿控制器与智能电容器、智能电容器与智能电容器之间的采用通讯连接，无需其他控制回路。智能电容器配置了交流继电器和可控硅组成的复合开关实现电容器零电压投入、零电流切除。无功补偿控制器配置了采集模块、通讯模块、专用芯片，通过电流互感器二次侧电流信号及直接采集的电压信号，计算变压器低压侧的A、B、C相有功功率、无功功率、功率因素，根据计算结果通过通讯方式控制智能电容器的投退与切除，使用户的功率因素实时稳定在设定的范围内，提高变压器的输出功率，改善电能质量，减少线损。本发明提供的无功补偿装置采用模块化设计，结构简单，扩容方便。

Description

一种基于通讯控制的低压无功补偿装置

技术领域

本发明涉及一种基于通讯控制的低压无功补偿装置，特别适用于负荷变化大、三相不平衡、电容器投切频繁的场所。

背景技术

目前，我国居民和商业用电变压器报装时，供电部门都要求用户配置相应的无功补偿设备。用户出于成本考虑，一般采用采用传统的无功功率补偿控制，即一路输出对应一路投切开关，通过点对点的控制方式投切电容器，来实现提高系统的功率因数。

传统的无功补偿装置的电容器三相同时投切，不具备分相补偿的功能，无法解决三相不平衡的无功补偿问题；投切过程采用传统的交流接触器，无法实现电压过零投入、电流过零切除，交流接触器频繁切断负载电流，故障率高。另外传统的无功补偿装置接线复杂，整个无功补偿柜布满动力线和控制线，维修不方便，如果出现补偿容量不足，扩容难度较大。一旦控制器出现故障整个补偿柜都处于瘫痪，接触器等出现故障都将影响其正常补偿；而且相同容量补偿容量，传统需要的柜子的体积较大。

发明内容

为解决上述问题，本发明采用的技术方案如下：针对背景技术中不足，设计一种采用通讯方式控制的，用于无功补偿器与智能电容器，智能电容器与智能电容器之间通讯，模块式复合开关投切的无功补偿装置。

本发明涉及一种复合开关投切的无功补偿装置，其装置包括无功补偿控制器、智能电容器。

所述的智能电容器，分为FS、CS两张类型，FS为分相补偿，CS为共相补偿，均包括通讯模块、复合开关、保护元器件、电容器组。

所述分相补偿智能电容器为每相的电容单独控制，有效的解决负荷三相不平衡时的无功补偿问题，若无功补偿控制器正常工作时，智能电容器接收控制器的命令投切电容器。若无功补偿控制器无法工作时，当本机为副机时，接收主机的命令投切电容器；若无功补偿控制器无法工作时，当本机竞争为主机时，通过低压侧电流互感器采集的电流信号Ia、Ib、Ic，及直接采集的Ua、Ub、Uc，分别计算出配电变压器A、B、C有功功率、无功功率、功率因素，根据计算结果控制复合开关的分合，从而实现电力电容器的投切；提高系统的功率因素，改善电能的质量，节约电能的效果。

所述共相补偿与分相补偿不同在于，三相电容器同时控制，通过电流互感器采集的电流信号Ib，Ub，，根据计算结果投切电容器组。

所述共相补偿智能电容器，设置2组三角形接线电容器组，每组电容器三相同时控制。若无功补偿控制器正常工作时，智能电容器接收控制器的命令投切电容器。若无功补偿控制器无法工作时，当本机为副机时，接收主机的命令投切电容器；若无功补偿控制器无法工作时，当本机竞争为主机时，通过低压侧电流互感器采集的电流信号Ib，及直接采集的Ub，分别计算出配电变压器有功功率、无功功率、功率因素，根据计算结果控制复合开关的分合，从而实现电力电容器的投切。

所述无功补偿控制器，具有采集模块、通讯模块、专用芯片。通过电流互感器二次侧电流信号、及直接采集的电压信号，计算A、B、C有功功率、无功功率、功率因素。实时检测电网参数并根据内部程序计算得出参数的要求，自动通过通讯接口传令控制智能电容器的投退与切除，使用户的功率因素实时稳定在设定的范围内，提高变压器的输出容量，改善电能质量，减少无功电量的传输，减少线损。同时还具备基本电力参数存储功能，这些历史数据可通过RJ45接口下载到电脑端，利用后台的分析软件，自动生成曲线、表格，使用户能掌握用电的负荷变化情况和电能质量情况。每台无功补偿控制器最多可控制32台智能电容器，具有总CT自动识别功能，具有自动组网功能，无需设置智能电容网络地址，具有过电压、欠电压、谐波率抄表保护功能，以基波无功功率计算投切电容器容量，可有效避免投切振荡，能够在谐波较大的场合正确计算用户的功率因素。

所述的接口通讯技术，具有RJ45通讯接口无功补偿器与智能电容器，智能电容器、二次CT与智能电容之间组网运行，是本方面的一个主要特征。

无功补偿控制器、智能电容器、二次CT都有配置了通讯模块和相应的接口，通过相应的通讯协议，将所有的通讯接口串接，可通过无功补偿控制器或者二次CT采集的信号去控制智能电容器，从而实现智能电容内部电容器的投切，达到无功补偿的目的。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于

过零投切：智能电容器投切开关采用晶闸管复合开关，真正实现过零投切，传统电容器现有复合开关过零投切技术指标不到位，不能实现真正的过零投切，且故障率高。

分相补偿：实现单相分别补偿，解决三相不平衡状况，传统电容器则不具有此功能。

降能减耗：体积缩小50%左右，可节省占地面积、铜材、工程塑料等资源一半左右，由于采用模块化结构，导线电损，接点损等也可减少50%左右。

过温保护：智能电容器内置专门温度传感器，超过设定温度值时自动切除电容器，达到保护设备的目的。传统电容器一般不具有此功能。

接线简单：与传统电容器比较可减少80%的连接线和接点，安装工时会大大减少。

扩容方便：以柜子为1000mm*1000mm*2200mm为例智能电容器可补偿到800－1200kvar，而传统一般只有300kvar以内。

维护方便：智能电容器配有数码显示屏，实现人机对话，现场维护极为方便；传统无功补偿维护时必须一台一台检修，很是不便。

智能组网：传统无功补偿是通过控制器来控制电容器的投切，一旦控制器出现故障整个补偿柜都处于瘫痪；而智能电容器每台都有个独立的CPU，他是通过多台智能电容器自动组网生成一台主机来进行投切，一旦主机出现故障，则会自动从剩余的电容器重新生成一台主机重新工作。

可靠性高：由于采用各种先进技术，对涌流的控制，过电压保护，过电流保护等达到很高的水平，彻底解决传统电容器易损坏的难题，可靠性大大提高。

附图说明

图1为无功补偿装置电气原理图。

图2为分相智能电容器CF回路图。

图3为共相智能电容器CS回路图。

图4为说明书摘要附图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案做进一步的说明，本发明提供一种基于通讯控制无功补偿装置，见图1，该无功补偿装置主要包括：主开关QF、电压表V回路、电流表A回路、避雷器FA回路、控制器JKW回路、分相智能电容器CF回路、共相智能电容器CS回路、二次CT。

所述的电压表V回路为经熔断器FU并接在变压器A、N相上，显示变压器低压侧的A相电压。

所述电流表A回路串接在电流Ta互感器的二次侧，电流互感器Ta为穿心式，变比根据无功补偿的容量确定，二次侧电流为0-5A，显示变压器低压侧的A、B、C相的电流。

所述避雷器FA回路直接并接在变压器的低压侧，用于保护电气设备免受高瞬态过电压危害并限制续流时间也常限制续流幅值。

所述分相智能电容器CF回路，是变压器无功补偿的主要工作部分，UA、UB、UC、UN端子直接并接在变压器低压侧A、B、C、N相上面，设置一组电容器，见详图2。经总开关QF后到达熔断器FU，再到复合开关，每相单独设置一组复合开关，复合开关由交流继电器KW与可控硅TV开关组成，可控硅开关负责控制电容器的投入和切除，交流接触器负责保持电容器投入后的接通，当接触器投入后可控硅开关就立即退出运行，这样就避免了可控硅元件的发热。分相智能电容器CF设置了2个RJ45通讯接口，投切命令由控制器JKW经通讯到达，可分相投入和切除电容器，有效的解决了三相不平衡无功补偿的问题。分相智能电容器CF设置了显示接线端子，1-2的对应电容器A相的显示灯L1，3-4的对应电容器B相的显示灯L2，5-6的对应电容器C相的显示灯L3。

所述共相智能电容器CS回路，是变压器无功补偿的主要工作部分，UA、UB、UC端子直接并接在变压器低压侧A、B、C相上面，设置两组电容器，见图4。经总开关QF后到达熔断器FU，再到复合开关，A、C相设置一组复合开关，复合开关由交流继电器KW与可控硅TV开关组成，可控硅开关负责控制电容器的投入和切除，交流接触器负责保持电容器投入后的接通，当接触器投入后可控硅开关就立即退出运行，这样就避免了可控硅元件的发热。共相相智能电容器CS设置了2个RJ45通讯接口，投切命令由控制器JKW经通讯到达，电容器三相同时投入和切除，三相电容器平衡地提供系统的功率因素。共相智能电容器CS设置了显示接线端子，1-2的对应第一组电容器的显示灯L1，5-6的对应第二组电容器显示灯L3。

所述控制器JKW回路，是无功补偿装置的控制系统，接线端子Ia、Ib、Ic、In接在电流互感器TA的二次侧。电流互感器TA为穿心式，变比根据变压器的容量确定，二次侧电流为0-5A。接线端子Ua、Ub、Uc、Un经熔断器FU并接在变压器的低压侧。控制器JKW设置了RJ45通讯接口，可经专用的通讯线与智能电容器连接。

所述二次CT为采集电流互感器TA二次的电流，将二次0-5A的电流转换为0-10mV的输出，二次CT配置RJ45接口，可以智能电容器连接。正常运行时，二次CT不起作用，当控制器JKW故障时，智能电容器竞争产生一台主机，其他为副机，主机根据二次CT采集的电流信号和自身采集的电压信号，控制本身电容器和副机电容器的投入和切除，起着冗余配置的作用。

本发明提供的一个无功补偿装置，可根据变压器的容量选择相应的共相智能电容器的数量和电容器的容量，分相智能电容器主要考虑无功补偿的精度，电容器容量选择越小，补偿精度越高。所有电容器容量之和一般按照现场需求，一般不超过变压器容量的50%的。

Claims (8)

1.一种基于通讯控制的无功补偿装置，其特征在于：由7个回路组成，电压表V回路、电流表A回路、避雷器FA回路、控制器JKW回路、分相智能电容器CF回路、共相智能电容器CS回路、二次CT回路；其中电压表回路、避雷器回路、智能电容器回路并联在变压器的低压侧，控制器回路采集变压器的低压侧电压、总电流，通过专用的通讯方式实现智能电容器投切控制；所述回路均安装在无功补偿电容柜中，并由总断路器QF连接到配电变压器低压侧。

2.根据权利要求1所述的电压V回路，其特征在于：经熔断器FU并接在变压器A、N相上，显示变压器的低压侧A相电压。

3.根据权利要求1所述的电流A回路，其特征在于：串接在电流Ta互感器的二次侧，显示变压器低压侧无功补偿装置的A、B、C相电流。

4.根据权利要求1所述的避雷器FA回路，其特征在于：直接并接在变压器的低压侧，保护电气设备免受过电压危害。

5.根据权利要求1所述的所述无功补偿控制器，其特征在于：具有采集模块、通讯模块、专用芯片；通过采集电流互感器二次侧电流信号及直接采集的电压信号，计算A、B、C有功功率、无功功率、功率因素，通过通讯方式控制智能电容器投切。

6.根据权利要求1所述分相智能电容器CS回路，其特征在于：并接在变压器低压侧，内部设置两组角型接线电容器，根据控制器的命令可实现共相无功补偿。

7.根据权利要求1所述分相智能电容器FS回路，其特征在于：并接在变压器低压侧，内部设置一组星型接线电容器，根据控制器的命令可实现分相无功补偿。

8.根据权利要求1所述二次CT回路，其特征在于：将电流互感器TA二次的电流0-5A转换为0-10mV电压信号的输出，设置了RJ45的通信接口。