CN109193694A - 一种低压无功补偿系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低压无功补偿系统，由并联电容器、交流接触器、无功补偿控制器、电流互感器、变流器、滤波电抗器、预充电回路和连接导线组成。无功补偿控制器采集安装在负载侧的电流互感器中的电流信号和系统电压信号，根据采集到的电压和电流信号计算出系统中的缺额无功容量；无功补偿控制器根据计算的缺额无功容量确定需要并入系统的并联电容器数量；变流器的输出端接入滤波电抗器的输入端，滤波电抗器的输出端经交流接触器后并入并联电容器；当无功补偿控制器通过PWM调制技术控制变流器输出到并联电容器的电压和采集到的系统电压同频、同相、同幅值时，无功补偿控制器控制交流接触器吸合，完成并联电容器的无冲击投切，达到补偿无功的效果。

Description

一种低压无功补偿系统
技术领域
本发明涉及低压电能质量治理设备的技术领域，尤其涉及的是，一种低压无功补偿系统。
背景技术
在低压配电系统中，绝大多数负载呈感性，导致系统中的电流相位滞后于电压相位，造成配电系统功率因数降低，电能质量下降。无功补偿装备分为静止无功发生器和动态无功补偿装置。前者通过控制电力电子器件发出超前系统电压某一角度的容性无功电流，后者通过动态投切并联电容器实现无功电流的补偿。
动态无功补偿装置按电容器的控制投入方式可分为交流接触器直接控制投切型、晶闸管投切型和复合开关投切型。由于电容器电压不能顺时突变，前者交流接触器直接控制投入电容器时会形成很大的浪涌电流，对配电系统和并联电容器都会造成危害；次者可以实现无冲击投切，但每组电容需要一组晶闸管，导致系统损耗大、可靠性差；后者是将交流接触器和晶闸管并联使用，同样每组电容需要一组晶闸管。因此，现有技术存在缺陷，需要改进。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的低压无功补偿系统，该低压无功补偿系统投入并联电容时不产生冲击电流，通过充电回路为并联电容器预充电，当并联电容器的电压相位、频率和幅值均与系统电压相同后闭合交流接触器，从而实现了并联电容器无冲击的投入到系统中，实现系统缺额无功的动态补偿。
为实现上述目的，本发明所采用了下述的技术方案：一种低压无功补偿系统，包括：
并联电容器，当并入系统时，向系统注入容性无功电流；
交流接触器，每一组并联电容器与交流接触器串联后并入系统电网；
电流互感器，采集系统负载电流；
无功补偿控制器，作为系统的控制核心单元，负责采样、分析计算、并联电容器的充电控制和控制并联电容器并入系统的数量；
变流器，和滤波电抗器串联构成充电回路，为并联电容器充电；
滤波电抗器，滤除变流器产生的高频谐波；
预充电回路，为变流器直流侧充电，提供直流支撑电压；
无功补偿控制器采集安装在负载侧的电流互感器中的电流信号和系统电压信号，根据采集到的电压和电流信号计算出系统中的缺额无功容量；无功补偿控制器根据计算的缺额无功容量确定需要并入系统的并联电容器数量；变流器的输出端接入滤波电抗器的输入端，滤波电抗器的输出端经功率继电器后并入并联电容器；当无功补偿控制器通过PWM调制技术控制变流器输出到并联电容器的电压和采集到的系统电压同频、同相、同幅值时，无功补偿控制器控制交流接触器吸合，从而完成并联电容器的无冲击投切，达到补偿无功的效果；预充电回路为变流器充电，提供直流支撑电压。
优选的，的低压无功补偿系统中，变流器和滤波电抗器构成并联电容器的充电回路。
优选的，的低压无功补偿系统中，变流器和滤波电抗器构成的充电回路对应多组并联电容器，充电回路和电容器之间通过交流接触器连接。
相对于现有技术的有益效果是，采用上述方案，本发明实现了并联电容器的无冲击投切，该低压无功补偿系统加入了由变流器、滤波电抗器和交流接触器构成的充电回路，其先进性体现在由一组充电回路可以为多路并联电容器充电，解决晶闸管投切型和复合开关投切型无功补偿装置大量晶闸管的应用造成的系统可靠性低和损耗大的问题，具有很好的市场应用价值。
附图说明
图1为本发明的一个实施例的原理框图；
图2为本发明的图1实施例的电路示意图。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下面结合附图和具体实施例，对本发明进行更详细的说明。附图中给出了本发明的较佳的实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本说明书所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本说明书所使用的术语“串接”、“并联”、以及类似的表述只是为了说明的目的。
除非另有定义，本说明书所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本说明书中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是用于限制本发明。
如图1-2所示，本发明的一个实施例是，该低压无功补偿系统，包括：并联电容器，当并入系统时，向系统注入容性无功电流；交流接触器，每一组并联电容器与交流接触器串联后并入系统电网；电流互感器，采集系统负载电流；无功补偿控制器，作为系统的控制核心单元，负责采样、分析计算、并联电容器的充电控制和控制并联电容器并入系统的数量；变流器，和滤波电抗器串联构成充电回路，为并联电容器充电；滤波电抗器，滤除变流器产生的高频谐波；预充电回路，为变流器直流侧充电，提供直流支撑电压；无功补偿控制器采集安装在负载侧的电流互感器中的电流信号和系统电压信号，根据采集到的电压和电流信号计算出系统中的缺额无功容量；无功补偿控制器根据计算的缺额无功容量确定需要并入系统的并联电容器数量；变流器的输出端接入滤波电抗器的输入端，滤波电抗器的输出端经功率继电器后并入并联电容器；当无功补偿控制器通过PWM调制技术控制变流器输出到并联电容器的电压和采集到的系统电压同频、同相、同幅值时，无功补偿控制器控制交流接触器吸合，从而完成并联电容器的无冲击投切，达到补偿无功的效果；预充电回路为变流器充电，提供直流支撑电压。
低压无功补偿系统实现了并联电容器无冲击投切；无功补偿系统由变流器和滤波电抗器构成并联电容器的充电回路；由变流器和滤波电抗器构成的充电回路对应多组并联电容器，充电回路和电容器之间通过交流接触器连接；充电回路为并联电容器充电是一对多的关系，一组充电回路负责为所有并联电容器充电。
低压无功补偿系统由并联电容器、交流接触器、无功补偿控制器、电流互感器、变流器、滤波电抗器、预充电回路和连接导线组成。无功补偿控制器采集安装在负载侧的电流互感器中的电流信号和系统电压信号，根据采集到的电压和电流信号计算出系统中的缺额无功容量。无功补偿控制器根据计算的缺额无功容量确定需要并入系统的并联电容器数量。变流器的输出端接入滤波电抗器的输入端，滤波电抗器的输出端经交流接触器后并入并联电容器。当无功补偿控制器通过PWM调制技术控制变流器输出到并联电容器的电压和采集到的系统电压同频、同相、同幅值时，无功补偿控制器控制交流接触器吸合，从而完成并联电容器的无冲击投切，达到补偿无功的效果。预充电回路为变流器充电，提供直流支撑电压。
本实例以投切10组并联电容器（C1—C10）为例，通过控制交流接触器（K11—K20)的闭合状态每一组与其串联的并联电容器都可以被单独控制并入电网或脱离电网。4只整流二极管（D1—D4）构成整流桥，整流桥的交流输入端接入系统电网任意两相，整流桥的直流输出端正极和负极分别串联热敏电阻（R1、R2），每一只热敏电阻的两端分别并联到两相交流接触器（K21）的输入和输出端，上述电路构成预充电回路。预充电回路的接触器输出端并联直流支撑电容（Cd）后接入6只IGBT（S1—S6）构成的三相桥式全控整流电路直流输入端，上述电路构成三相全桥变流器。三相桥式全控整流电路的交流输出端分别接入滤波电抗器（L1—L3）的输入端构成充电回路。交流接触器（K1—K10）输入端各相并联后分别连接至充电回路的滤波电抗器（L1—L3）的输出端，K1至K10的输出端分别分别并接并联电容器后串联至电网侧交流接触器（K11—K20）的输出端，K11至K20的输出端各相并联后分别连接至系统电网。无功补偿控制器采集系统电压，又通过电流互感器采集系统负载电流，作为系统的控制核心单元，其根据上述采集到的电压和电流信号决定需要投入系统的并联电容器数量，依次控制K11至K20闭合，达到补偿系统无功的目的。无功补偿控制器在控制任一交流接触器（K11—K20)闭合前，先控制与其串联的交流接触器（K1—K10）闭合，并启动三相全桥变流器，无功补偿控制器通过PWM调制技术控制变流器输出与采集到的系统电压同频、同相的电压为预闭合的并联电容器（C1—C10）充电，充电电压缓慢增加，当并联电容器电压和系统电网电压同频、同相和同幅值时，再闭合对应的交流接触器（K11—K20)，最后断开交流接触器（K1—K10），完成电容器的无冲击投入，达到无功补偿的效果。
需要说明的是，上述各技术特征继续相互组合，形成未在上面列举的各种实施例，均视为本发明说明书记载的范围；并且，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，而所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims (3)

1.一种低压无功补偿系统，其特征在于，包括：
并联电容器，当并入系统时，向系统注入容性无功电流；
交流接触器，每一组并联电容器与交流接触器串联后并入系统电网；
电流互感器，采集系统负载电流；
无功补偿控制器，作为系统的控制核心单元，负责采样、分析计算、并联电容器的充电控制和控制并联电容器并入系统的数量；
变流器，和滤波电抗器串联构成充电回路，为并联电容器充电；
滤波电抗器，滤除变流器产生的高频谐波；
预充电回路，为变流器直流侧充电，提供直流支撑电压；
无功补偿控制器采集安装在负载侧的电流互感器中的电流信号和系统电压信号，根据采集到的电压和电流信号计算出系统中的缺额无功容量；无功补偿控制器根据计算的缺额无功容量确定需要并入系统的并联电容器数量；变流器的输出端接入滤波电抗器的输入端，滤波电抗器的输出端经功率继电器后并入并联电容器；当无功补偿控制器通过PWM调制技术控制变流器输出到并联电容器的电压和采集到的系统电压同频、同相、同幅值时，无功补偿控制器控制交流接触器吸合，从而完成并联电容器的无冲击投切，达到补偿无功的效果；预充电回路为变流器充电，提供直流支撑电压。
2.根据权利要求1的低压无功补偿系统，其特征在于，变流器和滤波电抗器构成并联电容器的充电回路。
3.根据权利要求2的低压无功补偿系统，其特征在于，变流器和滤波电抗器构成的充电回路对应多组并联电容器，充电回路和电容器之间通过交流接触器连接。
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