CN109921435A - 一种高压开关设备的补偿装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种高压开关设备自动补偿装置，其特征在于，包括：控制回路、电容器组及工频发生电路、开关设备及冲击发生电路；控制回路的输出端与电容器组相连，开关设备的第一端与工频发生电路的输出端相连，开关设备的第二端与冲击发生电路的第二端相连，当控制回路发出电信号时，电容器组根据电信号将与之相对应的电容器并入工频电路两端。基于本发明，根据开关容量所需的补偿值，将电信号输入至PLC控制器，通过PLC控制器进行逻辑运算后，控制接触器的通断，将电容器组投入至工频发生电路两端，对开关设备进行补偿，代替人工对电容器组进行接线和更换，有效的避免人工操作带来的安全隐患，同时提高了效率。

Description

一种高压开关设备的补偿装置及方法
技术领域
本发明涉及高压开关补偿领域，特别涉及一种高压开关设备的补偿装置及方法。
背景技术
在目前特高压大容量开关设备的工频-冲击联合加压试验技术中，试验要求在工频电压的峰值处施加一与之反向的冲击电压，以验证开关设备在操作\雷电-工频过电压过程当中的承受能力及可靠性。但由于大容量开关设备断口间杂散电容或并联电容的存在，在冲击施加电压的瞬间，开关设备的电容可以相对于工频试验系统看似成一个阻容式分压器的高压臂，而工频试验系统的的整体电容可看似成阻容式分压器的低压臂，该现象可造成试验时工频侧电压的跌落。开关设备的等效电容量越大，工频侧电压跌落幅值越大。而IEC60694和GB/T11022的相关标准规定对联合加压时工频侧电压跌落幅值不能超过施加电压的5％。
当前，针对不同容量开关设备对补偿电容器的选择通常采用人工接线与更换。由于电容器的储能性，若试验后接地不充分将会对后续的人工接线造成人身安全威胁；同时，人工接线方式效率低、花费高和可靠性低。
发明内容
本发明公开了一种高压开关设备的补偿装置及方法，通过PLC控制器控制接触器的通断，将电容器组投入至工频发生电路两端，对开关设备进行补偿，代替人工对电容器组进行接线和更换，有效的避免人工操作带来的安全隐患，同时提高了效率。
本发明第一实施例提供了一种高压开关设备自动补偿装置，包括：控制回路、电容器组及工频发生电路、开关设备及冲击发生电路；
所述控制回路的输出端与所述电容器组相连，所述开关设备的第一端与所述工频发生电路的输出端相连，所述开关设备的第二端与所述冲击发生电路的第二端相连，当所述控制回路发出电信号时，所述电容器组根据所述电信号将与之相对应的电容器并入所述工频电路两端。
优选地，所述控制回路包括：控制器、电源、控制开关及接触器；
所述电源的输出端与所述控制器的电源输入端电连接，所述控制开关与所述控制器的输入端相连，所述接触器的线圈与所述控制器的输出端相连，所述接触器的触点与所述与电容器组相连。
优选地，所述控制器为PLC控制器。
优选地，所述工频发生电路包括：第一电阻、第二电阻及充电电容；
所述第二电阻并联在所述充电电容的两端，所述第一电阻的第一端与所述第二电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端与所述开关设备的第一端相连。
优选地，所述冲击发生电路包括：第三电阻及变压器；
所述变压器高压侧第一端与所述第三电阻的第一端相连，所述第三电阻与所述开关设备的第二端相连。
优选地，还包括第一电容、第二电容、第三电容及第四电容；
所述第一电容与第二电容串联后接地，所述第一电容的第一端与所述开关设备的第一端相连，所述第三电容与第四电容串联后接地，所述第三电容的第一端与所述开关设备的第二端相连。
优选地，还包括示波器；
所述示波器的第一端接于所述第二电容的两端，所述示波器的第二端接与所述第四电容的两端。
优选地，还包括第一电压表、及第二电压表；
所述第一电压表并联在所述第二电容的两端，所述第二电压表并联在所述第四电容的两端。
本发明第二实施例提供一种基于如上任意一项所述的高压开关设备自动补偿装置的高压开关设备自动补偿方法，包括：
获取开关容量，并根据所述开关容量获取工频侧所需的补偿值；
根据所述补偿值生成对应的电信号；
对所述电信号进行逻辑运算后，获得当前需要投并的电容量，并根据当前需要投并的电容量控制相应的开关的闭合或者断开，使得电容器组投并对应的电容量至工频侧进行补偿。
基于本发明公开的一种高压开关设备的补偿装置及方法，根据开关容量所需的补偿值，将电信号输入至PLC控制器，通过PLC控制器进行逻辑运算后，控制接触器的通断，将电容器组投入至工频发生电路两端，对开关设备进行补偿，代替人工对电容器组进行接线和更换，有效的避免人工操作带来的安全隐患，同时提高了效率。
附图说明
图1是本发明实施例的一种高压开关设备的补偿装置的结构示意图；
图2是本发明实施例的电容器组的接线示意图；
图3是本发明实施例的电容器投入与控制开关的对应示意图；
图4是本发明实施例的冲击-工频联合加压示意图；
图5是本发明第二实施例一种高压开关设备的补偿方法结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
以下结合附图对本发明的具体实施例做详细说明。
本发明公开了一种高压开关设备的补偿装置及方法，通过PLC控制器控制接触器的通断，将电容器组投入至工频发生电路两端，对开关设备进行补偿，代替人工对电容器组进行接线和更换，有效的避免人工操作带来的安全隐患，同时提高了效率。
请参阅图1，本发明第一实施例提供了一种高压开关设备自动补偿装置，包括：控制回路4、电容器组3及工频发生电路1、开关设备T0及冲击发生电路2；
所述控制回路4的输出端与所述电容器组3相连，所述开关设备T0的第一端与所述工频发生电路1的输出端相连，所述开关设备T0的第二端与所述冲击发生电路2的第二端相连，当所述控制回路4发出电信号时，所述电容器组3根据所述电信号将与之相对应的电容器并入所述工频电路1两端。
其中，所述工频发生电路1用于在开关设备T0的第一端加工频电压，所述冲击发生电路2用于在所述开关设备T0的第二端加冲击电压，由于大容量开关设备断口间杂散电容或并联电容的存在，在冲击施加电压的瞬间，开关设备的电容可以相对于工频试验系统看似成一个阻容式分压器的高压臂，而工频试验系统的的整体电容可看似成阻容式分压器的低压臂，该现象可造成试验时工频侧电压的跌落，开关设备的等效电容量越大，工频侧电压跌落幅值越大。
优选地，所述控制回路包括：控制器、电源、控制开关及接触器；
所述电源的输出端与所述控制器的电源输入端电连接，所述控制开关与所述控制器的输入端相连，所述接触器的线圈与所述控制器的输出端相连，所述接触器的触点与所述与电容器组相连。
首先，获取所述开关设备T0的开关容量，获取工频侧所需的补偿值，所述控制器生成相应的电信号，所述控制器通过进行逻辑运算即梯形图进行运算后，将结果输出至对应接触器，吸合的接触器断开，导通的接触器断开，与之相对应的电容器组投入工频电路两端进行补偿。
请参阅图2，在本发明实施例中采用二乘二阶的电容器组(Ca、Cb、Cc、Cd)，其中设有KM1-KM11常闭或常开继电器，分别对应于图3中的SB1-SB11的开关。其中，Ca、Cb、Cc、Cd分别指所组成的不同电容器组，在实际的应用过程中对其每个电容都有对应的参数及性能要求。KM1-KM11分别为对应高压接触器，其中KM1、KM3、KM4、KM6、KM7、KM8、KM10、KM11为常闭型高压接触器，KM2、KM5、KM9为常开型高压接触器。由于电容器对交流电具有储能作用，在整个电容器组未投入试验时，对应的高压接触器KM1、KM4、KM8、KM11与底线相连，保证整个电阻器组的所有电容首尾端都处于接地状态以确保安全性。
(1)投入Ca：按下SB1、SB2、SB3、SB6，其投并的电容量为Ca；
(2)投入Ca、Cb：按下SB1、SB4、SB5、SB6、SB7，其投并的电容量为Ca·Cb/(Ca+Cb)；
(3)投入Ca、Cc：按下SB1、SB2、SB3、SB8、SB10，其投并的电容量为C1+C3；
(4)投入Ca、Cb、Cc：按下SB1、SB4、SB5、SB7、SB8、SB9、SB10，其投并的电容量为
(5)投入Ca、Cb、Cc、Cd：按下SB1、SB4、SB5、SB7、SB8、SB11，其投并的电容量为
(6)投入Ca、Cb、Cc、Cd：按下SB1、SB4、SB5、SB8、SB11，其投并的电容量为
优选地，所述控制器为PLC控制器。
当然，在本发明的其他实施例中，也可以采用其他控制器，如DSP，单片机，PLC可以是西门子、三菱、欧姆龙等品牌的控制器，本发明不作具体限定。
请参阅图4，所述工频发生电路1包括：第一电阻R1、第二电阻R2及充电电容C；
所述第二电阻R2并联在所述充电电容C的两端，所述第一电阻R1的第一端与所述第二电阻R2的第一端相连，所述第一电阻R1的第二端与所述开关设备T0的第一端相连。
其中，第一电阻R1为所述冲击发生电路的等效波头电阻，第二电阻R2为所述冲击发生电路的等效波尾电阻。
优选地，所述冲击发生电路包括：第三电阻R3及变压器T；
所述变压器高T压侧第一端与所述第三电阻R3的第一端相连，所述第三电阻R3与所述开关设备T0的第二端相连，其中，所述第三电阻R3为保护电阻。
优选地，还包括第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3及第四电容C4；
所述第一电容C1与第二电容C2串联后接地，所述第一电容C1的第一端与所述开关设备T0的第一端相连，所述第三电容C3与第四电容C4串联后接地，所述第三电容C3的第一端与所述开关设备T0的第二端相连。
其中，所述第一电容C1及第二电容C2为冲击发系统分压器的高低压臂电容，所述第三电容C3及第四电容C4为工频发生电路中分压器的高低压臂电容。
优选地，还包括示波器OSC；
所述示波器OSC的第一端接于所述第二电容C2的两端，所述示波器OSC的第二端接与所述第四电容C4的两端。
其中，所述示波器OSC用于获取所述第二电容C2及第四电容C4两端的波形。
优选地，还包括第一电压表V1、及第二电压表V2；
所述第一电压表V1并联在所述第二电容C2的两端，所述第二电压表V2并联在所述第四电容C4的两端。
其中，所述第一电压表V1及第二电压表V2，用于获取所述第二电容C2及第四电容C4两端的电压值。
请参阅图5，本发明第二实施例提供一种基于如上任意一项所述的高压开关设备自动补偿装置的高压开关设备自动补偿方法，包括：
S101，获取开关容量，并根据所述开关容量获取工频侧所需的补偿值；
S102，根据所述补偿值生成对应的电信号；
S103，对所述电信号进行逻辑运算后，获得当前需要投并的电容量，并根据当前需要投并的电容量控制相应的开关的闭合或者断开，使得电容器组投并对应的电容量至工频侧进行补偿。
基于本发明公开的一种高压开关设备的补偿装置及方法，根据开关容量所需的补偿值，将电信号输入至PLC控制器，通过PLC控制器进行逻辑运算后，控制接触器的通断，将电容器组投入至工频发生电路两端，对开关设备进行补偿，代替人工对电容器组进行接线和更换，有效的避免人工操作带来的安全隐患，同时提高了效率。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种高压开关设备自动补偿装置，其特征在于，包括：控制回路、电容器组及工频发生电路、开关设备及冲击发生电路；
所述控制回路的输出端与所述电容器组相连，所述开关设备的第一端与所述工频发生电路的输出端相连，所述开关设备的第二端与所述冲击发生电路的第二端相连，当所述控制回路发出电信号时，所述电容器组根据所述电信号将与之相对应的电容器并入所述工频电路两端。
2.根据权利要求1所述的一种高压开关设备自动补偿装置，其特征在于，所述控制回路包括：控制器、电源、控制开关及接触器；
所述电源的输出端与所述控制器的电源输入端电连接，所述控制开关与所述控制器的输入端相连，所述接触器的线圈与所述控制器的输出端相连，所述接触器的触点与所述与电容器组相连。
3.根据权利要求2所述的一种高压开关设备自动补偿装置，其特征在于，所述控制器为PLC控制器。
4.根据权利要求1所述的一种高压开关设备自动补偿装置，其特征在于，所述工频发生电路包括：第一电阻、第二电阻及充电电容；
所述第二电阻并联在所述充电电容的两端，所述第一电阻的第一端与所述第二电阻的第一端相连，所述第一电阻的第二端与所述开关设备的第一端相连。
5.根据权利要求1所述的一种高压开关设备自动补偿装置，其特征在于，所述冲击发生电路包括：第三电阻及变压器；
所述变压器高压侧第一端与所述第三电阻的第一端相连，所述第三电阻与所述开关设备的第二端相连。
6.根据权利要求1所述的一种高压开关设备自动补偿装置，其特征在于，还包括第一电容、第二电容、第三电容及第四电容；
所述第一电容与第二电容串联后接地，所述第一电容的第一端与所述开关设备的第一端相连，所述第三电容与第四电容串联后接地，所述第三电容的第一端与所述开关设备的第二端相连。
7.根据权利要求6所述的一种高压开关设备自动补偿装置，其特征在于，还包括示波器；
所述示波器的第一端接于所述第二电容的两端，所述示波器的第二端接与所述第四电容的两端。
8.跟权利要求6所述的一种高压开关设备自动补偿装置，其特征在于，还包括第一电压表、及第二电压表；
所述第一电压表并联在所述第二电容的两端，所述第二电压表并联在所述第四电容的两端。
9.一种基于如权利要求1至8任意一项的高压开关设备自动补偿装置的高压开关设备自动补偿方法，其特征在于，包括：
获取开关容量，并根据所述开关容量获取工频侧所需的补偿值；
根据所述补偿值生成对应的电信号；
对所述电信号进行逻辑运算后，获得当前需要投并的电容量，并根据当前需要投并的电容量控制相应的开关的闭合或者断开，使得电容器组投并对应的电容量至工频侧进行补偿。
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