CN111092435A - 一种可调式智能电容器 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种可调式智能电容器，可变电容组件通过接触器连接至三相电源，可变电容器上设置有电容调节器；电流互感器串接在每个接触器回路上，用于采集每个接触器回路的电流，并发送给电压过零检测与涌流检测单元；电压过零检测与涌流检测单元串接在三相电源的A相和B相输入端上，用于接收电流互感器发送的电流，以及接触器回路电压的过零检测信号，并将信号发送给主控单元；主控单元用于对接收到的检测信号和电流信号进行处理，并发送至驱动电路，从而控制接触器和电容调节器执行相应动作。本发明通过对接触器节点电压的过零控制以及电流检测，控制补偿电容器的投切，并在投切瞬间对可变电容进行电容调节。

Description

一种可调式智能电容器

技术领域

本发明涉及电容接触器技术领域，特别涉及一种可调式智能电容器。

背景技术

电力负载大多为感性负载，为提高电网功率因数，常需使用大量的切换电容器接触器将电容器组接入电网进行无功补偿，以减少无功功率引起的功率因数降低、线路损耗及电压降落等。如果不采取限流措施，投入电容器时会出现很大的涌流，其涌流倍数可达几十倍甚至上百倍，对电网、电容器、接触器的冲击极大，降低了电网质量，容易造成电力设备及生产设备寿命缩短甚至损坏等严重后果。用于提供容性负荷补偿的智能电力电容器中通常包含有多个电容一定的电容器单体，在实际工作中根据电路监测获得的感性负荷实时数据，选择性地投入或切除各电容器单体，从而使智能电力电容器的整体容性负荷与电路中的感性负荷相匹配。为了克服补偿电容器投入或切除时产生合闸涌流的问题，通常通过零投切开关电器在电路瞬间电流为零时投入补偿电容器，并且在流过补偿电容器的电流为零时切除补偿电容器，但在每个电容器单体上都设置零投切开关电器成本较高，且设备复杂程度高、可靠性较低。

因此，如何提供一种结构简单，能够降低补偿电容器投入或切除时产生的合闸涌流的损害的可调式智能电容器是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种可调式智能电容器，通过对接触器节点电压的过零控制以及电流检测，控制补偿电容器的投切，并在投切瞬间对可变电容进行电容调节。为实现上述目的其具体方案如下：

本发明公开了一种可调式智能电容器，包括主控单元、电压过零检测与涌流检测单元、电流互感器、接触器、可变电容组件和驱动电路；

所述可变电容组件通过接触器连接至三相电源，所述可变电容器上设置有电容调节器；

所述电流互感器串接在每个接触器回路上，用于采集每个接触器回路的电流，并发送给所述电压过零检测与涌流检测单元；

所述电压过零检测与涌流检测单元串接在三相电源的A相和B相输入端上，用于接收所述电流互感器发送的电流，以及所述接触器回路电压的过零检测信号，并将信号发送给所述主控单元；

所述主控单元，用于对接收到的检测信号和电流信号进行处理，然后生成驱动信号发送给所述驱动电路；

所述驱动电路连接所述接触器和所述电容调节器，用于根据接收到的驱动信号执行相应的动作。

优选的，所述驱动电路包括电容调节驱动和接触器执行驱动；所述接触器执行驱动用于控制相应接触器回路的通断，实现可变电容的投切；所述电容调节驱动用于调节电容器整体容性负荷。

优选的，所述主控单元还连接有通讯接口，所述通讯接口包括网口和扩展总线接口。

优选的，所述可变电容组件为星接电容组件。

本发明相较现有技术具有以下有益效果：本发明采用接触器与电压过零检测相结合的技术方案，在接触器触头两端电压过零时投入电容器，使涌流大大降低。经过测试，电容器投入时涌流可控制在5倍额定电流内。进一步通过采用可变电容器，使整体容性负荷的调节实现了渐变的效果，从而能够有效地降低补偿电容器投入或切除时产生的合闸涌流的损害，且结构较为简易，使用成本低，可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明一种可调式智能电容器的整体结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见附图1，为一种可调式智能电容器的整体结构示意图，该实施例提供的一种可调式智能电容器，包括主控单元、电压过零检测与涌流检测单元，电流互感器L，接触器K1、K2、K3，可变电容组件C1、C2、C3和驱动电路；可变电容组件通过接触器K1、K2、K3连接至三相电源，可变电容器上设置有电容调节器T1、T2、T3；电流互感器L串接在每个接触器回路上，用于采集每个接触器回路的电流，并发送给电压过零检测与涌流检测单元；电压过零检测与涌流检测单元串接在三相电源的A相和B相输入端上，用于接收电流互感器L发送的电流，以及接触器回路电压的过零检测信号，并将信号发送给主控单元；主控单元，用于对接收到的检测信号和电流信号进行处理，然后生成驱动信号发送给驱动电路；驱动电路连接接触器和电容调节器，用于根据接收到的驱动信号执行相应的动作。

驱动电路包括电容调节驱动和接触器执行驱动；接触器执行驱动用于控制相应接触器回路的通断，实现可变电容的投切；电容调节驱动用于调节电容器整体容性负荷。

为了进一步优化上述技术方案，主控单元还连接有通讯接口，通讯接口包括网口和扩展总线接口。

为了进一步优化上述技术方案，可变电容组件为星接电容组件。

本发明通过控制接触器K1、K2、K3的接通与断开来控制电容器C的投入与退出。如果电容器随机投入，电路中会出现很大的涌流。为了减小电容器投入时产生的涌流，本系统首先控制电容接入时刻，让接触器触头在其两端电压过零时闭合；其次，在电容器投入和切除时，对电容器容性负荷进行调整，以实现电容值的渐变，有效抑制涌流对电路的影响。

具体的，主控单元在接触器K1、K2、K3触头两端电压过零后发出控制信号，使触头在下一个电压波形的过零点附近接通，当过零检测与涌流检测单元检测到零点后，在t1点处发出接触器闭合命令使得接触器线圈得电，延时一个电压波形周期，在下一个零点t2时刻由主控单元控制接触器执行驱动将电容器投入电网，从而保证投入电容器时浪涌电流较小。

在电容器延时投切的同时，电压过零检测与涌流检测单元通过电流互感器L获得瞬时电流值，并将该电流值发送至主控单元，主控单元对浪涌电流进行分析计算，然后通过电容调节驱动对电容调节器进行控制，缓慢调节可变电容组件C的电容，以进一步减小浪涌电流对电路的冲击影响，并能够有效防止过补或欠补的现象发生。

主控单元通过通讯接口将处理的信号实时远程发送到总控制台，通讯接口包括以太网接口、GPRS网络接口，可以实现数据的远程控制，通过扩展接口符合标准工业规格设计，可以实现工业级应用。

以上对本发明所提供的一种可调式智能电容器进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个......”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

Claims (4)

1.一种可调式智能电容器，其特征在于：包括主控单元、电压过零检测与涌流检测单元、电流互感器、接触器、可变电容组件和驱动电路；

所述可变电容组件通过接触器连接至三相电源，所述可变电容器上设置有电容调节器；

所述电流互感器串接在每个接触器回路上，用于采集每个接触器回路的电流，并发送给所述电压过零检测与涌流检测单元；

所述电压过零检测与涌流检测单元串接在三相电源的A相和B相输入端上，用于接收所述电流互感器发送的电流，以及所述接触器回路电压的过零检测信号，并将信号发送给所述主控单元；

所述主控单元，用于对接收到的检测信号和电流信号进行处理，然后生成驱动信号发送给所述驱动电路；

所述驱动电路连接所述接触器和所述电容调节器，用于根据接收到的驱动信号执行相应的动作。

2.根据权利要求1所述的一种可调式智能电容器，其特征在于，所述驱动电路包括电容调节驱动和接触器执行驱动；所述接触器执行驱动用于控制相应接触器回路的通断，实现可变电容的投切；所述电容调节驱动用于调节电容器整体容性负荷。

3.根据权利要求1所述的一种可调式智能电容器，其特征在于，所述主控单元还连接有通讯接口，所述通讯接口包括网口和扩展总线接口。

4.根据权利要求1所述的一种可调式智能电容器，其特征在于，所述可变电容组件为星接电容组件。

Images