CN1812219A - 高效补偿三相不平衡负荷和无功功率的装置 - Google Patents

Abstract

本发明公布了一种高效补偿三相不平衡负荷和无功功率的装置，它包括：三相电力系统的三相电流、三相电压采样电路、功率控制器和由其控制的不同的三相补偿单元。其特征是功率控制器根据采样结果对不同拓扑结构的三相补偿单元中各个单相开关进行分别控制，使其既能实现共补，也能实现单补；既能补偿无功，也能平衡有功；既能用作静态补偿，也能用作动态补偿；既能调整三相电流的能力，也能调整三相不平衡电压。本发明适用于三相四线制不平衡负荷电力系统的现有无功补偿装置的改造及其更新换代。

Description

高效补偿三相不平衡负荷和无功功率的装置

技术领域

本发明涉及电力系统的补偿三相功率不平衡和无功补偿领域。

背景技术

现有技术多数是用三相Δ电力电容(或由三个单相电力电容组成)和单相电力电容来补偿电力系统的无功功率，中国专利号为99208820.8，名称为“智能低压无功自动补偿装置”、中国专利号为00259313.0，名称为“一组可控硅投切多路电容补偿装置”、中国专利号为01239190.5，名称为“分相分级无功功率补偿控制装置”、中国专利号为01114333.9，名称为“动态电容及其投切方式”、中国专利号为98237745.2，名称为“高效相控式无功功率自动补偿装置”、中国专利号为02256020.3，名称为“智能分相电容补偿配电装置”、申请号为03133841.0，名称为“快速跟踪式低压无功补偿装置”、申请号为86102657，名称为“无功功率自动补偿控制方法和补偿系统”、申请号为88220752.0，名称为“动态功率因数补偿装置”、申请号为00100589.8，名称为“全自动无触点投切无功补偿装置”、申请号为02139174.2，名称为“动态无功功率补偿方法及装置”等，这些方法和装置虽然能补偿无功，但无法平衡有功，在电力系统的三相有功不平衡时即使采用了由价格昂贵的单相电力电容组成的Δ接电容器组经过繁琐电路变成Y接法的电容器组的方法，也无法解决平衡有功的问题。

现在虽有既能调整三相不平衡电流，同时又能补偿无功的方法(专利号为00110110.2，名称为“可以校正三相不平衡电流的功率因数补偿装置)，但在该方案中全部采用的是单相电容，不仅成本高，特别是难以满足目前众多的用三相Δ接的电力电容组成的无功补偿装置的技术改造要求；同时由于采用了过多的转换来控制补偿的投切，所以该转换开关只采用了价格较低的有触点开关，否则，如果采用无触点开关或复合开关，会使该装置的造价达到市场难以接受的程度，这使装置的动态响应速度得到了极大的限制，很难做到动态补偿。因此该方案很难全面推广。

发明内容

本发明的目的是在三相四线制电力系统中提供一种用同一个Δ接法的补偿器件(电容或电感或它们的等效电路)或用同一组Y接法的补偿器件(电容或电感或它们的等效电路)通过由功率控制器控制的单相开关使它们实现既能把它们同时加在各相上，也能把其等效电路加在不同的相与相之间和不同的相与零线之间。既能用作三相共补，也能用作单相分补；既能调整有功，也能补偿无功；既能调整不平衡电流，也能调整不平衡电压；既能做成静态补偿，也能做成动态补偿。根据不同的实际应用场合，它们既能单独使用，又可组合使用，也可与现有的三相Δ接的无功补偿单元和三相Y接的无功补偿单元混合使用的灵活性好，通用性强，性价比高，适应现有电力系统的无功补偿装置改造和产品更新换代的通用补偿装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：它包括检测电力系统的三个电流检测电路、三个电压采样电路、一个功率控制器和由功率控制器的不同拓扑结构的三相Δ补偿单元、三相Y补偿单元(实际上在目前使用的单相补偿装置中都可以把其每三个单相补偿单元等效为一个Yo补偿单元)。每个补偿单元都包括若干个单相开关，通过这些单相开关的断开或接通的不同组合，便可以把这些三相补偿单元的等效电路加在不同的相与相间或相与零线间，从而达到了平衡有功补偿无功的目的。本发明根据目前在三相不平衡电力系统中采用较多的外Δx补偿单元(由Δ接补偿器件和它的三个角外侧分别所加的一个三相开关或三个单相开关构成)、内Δl补偿单元(由补偿器件分别于三个单相开关或一个三相无触点开关的三个主回路串联后接成Δ构成)和Yo补偿单元(由补偿器件和单相开关串联后接成Y构成并将其公共点接零线)，这些补偿单元在其各个单相开关处于任何状态时都只能把其等效电路加在各相之间(Δx补偿单元和Δl补偿单元)或各相与零线之间(Yo补偿单元)，它们都不能很好地满足实际应用的要求。为克服上述补偿单元的不足和本装置需要，发明了五种拓扑结构的补偿单元，它们分别是：外Δxj补偿单元(在采用单相开关的Δx补偿单元的每相开关的外侧各接一个单相转换开关)、Δjx补偿单元(在采用单相开关的Δx补偿单元中的补偿器件的各相和各相的单相开关之间各接一个单相转换开关)、Δxx补偿单元(在补偿器件的外侧各接一个单相转换开关)、Δlj补偿单元(在采用单相开关的Δl补偿单元的每相外侧各接一个单相转换开关)和Yxo补偿单元(在Yo补偿单元的公共点(中性点)与零线之间加个单相开关)。所述的Δxj补偿单元、Δxj补偿单元中、Δxx补偿单元主要是针对目前无功补偿装置中使用广泛的三相Δ电力补偿电容而发明的。

所述的Δlj补偿单元主要是针对目前无功动态补偿装置中使用广泛的三相Δl补偿单元而发明的。所述的Yxo补偿单元主要是针对目前无功单相补偿装置中使用广泛的三相Yo补偿单元而发明的。由于完成从Yo补偿单Yxo补偿单元的改进只需增加一个单相开关，那么在本发明中这个开关就做了个灵活的选择，即它可以是有触点的开关或者是无触点的开关或者是复合开关。所发明的其它四种每个补偿单元中由于都得需要三个转换开关，这时用无触点开关来实现成本太高，而且现有的补偿装置的许多都是采用价格便宜有触点的开关，基于这种考虑在所述的Δxj补偿单元、Δjx补偿单元、Δxx补偿单元和Δlj补偿单元中的转换开关选择了有触点开关。如果原来的Δx补偿单元、Δl补偿单元和Yo补偿单元中采用了无触点开关或复合开关，就通过以下三种措施来克服有触点开关的不足：一是通过功率控制器控制补偿单元中相应两种开关的时序即先投有触点开关再投无触点开关，先切无触点开关再切有触点开关使其仍具有投切无涌流的优点；二是在实际补偿过程中，负荷情况虽各不相同，但在多数情况下都或多或少地存在着一些相对稳定的负荷，那么在此情况下，就不必在整个补偿范围内进行全程动态补偿，这时可以把带有切换开关的补偿单元用作稳定负荷部分的补偿；三是在本发明补偿装置中一般为了优化资源配置都有三种类型的补偿单元，一种是固定用于相与相之间的补偿单元，一种是固定用于相与零线之间的补偿单元还有一种是即能用于相与相之间补偿也能用于相与零线之间的补偿单元。这三种的控制策略总是把固定的补偿单元先投上，然后才用考虑用灵活的补偿单元，这里灵活的补偿单元正是本发明中的上述五种单元(在动态补偿时Δxx补偿单元除外)。这样的控制策略为克服有触点开关动态响应性能差的缺点创造了极其有利的条件，功率控制器可以根据投入趋势提前对转换开关发出接通指令，使其有足够的时间进入稳定的闭合状态，然后等待功率控制器对单相无触点开关的接通。当需要断开该补偿回路时，功率控制器先将无触点单相开关，再断开有触点开关。这样便克服了有触点开关的动态响应速度慢的缺点，同时也发挥了无触点开关无涌流的优点。是一举两得的事。一般来说，这种场合用的有触点开关的吸合时间和释放时间都是几十毫秒，所以通过这种控制手段一般不会影响整个装置的动态响应性能，在动态响应指标要求极其苛刻的条件下，用全部采用无触点的Yxo补偿单元或采用Δx补偿单元、Δl补偿单元Yo补偿单元和Yxo补偿单元的任意组合来完成。这些是构建本补偿装置的基石。

所述的Δxj补偿单元、Δjx补偿单元和Δxx补偿单元的关系是它们共同点是它们都具有目前Δx补偿单元能实现共补的功能外，还具有其所不具有的优点是它们都可以将Δ补偿器件中的任何两个支路并联后的等效电路加在相与零线之间。它们也都可以同时将一个支路加在相与相间同时将另两个支路加在相与零线之间。不同的是Δxj补偿单元和Δjx补偿单元也都可以把其中的两个支路串联再和另一个支路并联后的等效电路加在相与相或与零线之间，但Δxx补偿单元则不能。Δxx补偿单之所以被采用的理由是由于它电路简单，价格便宜。Δjx补偿单元是由Δxj补偿单元演变而来，其缘由是当其单相开关为无触点开关时在它们进行相与零线的补偿时Δxj补偿单元会有两个无触点开关串在补偿回路中，这要消耗较多的电能，因此一般情况下都采用Δjx补偿单元。

Δlx补偿单元中的转换开关的投切过程也遵循这一原则，既先控制转换开关是置于接零线的位置，还是置于接相线的位置。当三个转换开关都置于接相线的位置时，与现有的采用单相开关的Δlx补偿单元的结构相同，这时用其进行相与相之间的补偿，置于接相线的位置时，还可以用其进行相与零线之间的补偿。

Yxo补偿单元中与零线相连的单相开关的投切过程也遵循先投后切的控制原则。当它断开时，与现有的Yo补偿单元的功能相同，这时用其进行相与零线之间的补偿；当它断开时，用其进行相与相之间的补偿。

所述的Δjx补偿单元、Δxj补偿单元、Δlj补偿单元、Δxx补偿单元中的转换开关和Yxo补偿单元的接零线的单相开关采用价格便宜的有触点开关时，如果原来的Δx补偿单元、Δl补偿单元和Yo补偿单元中采用了无触点开关或复合开关，那也不影响其投切无涌流的优点，因为通过控制补偿单元中相应两种开关的时序可以使这一问题得到解决。并且通过上述三种措施来改善其动态性能。

所述的五种补偿单元中的任何一个补偿单元都可以在功率控制器的控制下，把其同时加在各相之间，也可以把其等效电路加在各相之间或各相与零线之间。这就解决了本发明目的关键技术问题。

在本装置中可以采用所述的各种补偿单元之间的不同组合，在功率控制器的控制下可以把一部分补偿单元同时加在各相之间，或把其等效电路加在各相与相之间；另一部分补偿单元可以同时加在各相与零线之间，也可以把其等效电路加在各相与零线之间；还有一部分补偿单元可以同时加在各相之间，也可以把其等效电路加在各相与相之间或各相与零线之间。这样就使本发明的目的得以实现。本装置应用灵活，电路简单，补偿器件利用率高，价格低廉，具有很好的性价比，完全能够满足目前无功补偿装置的技术改造和产品更新换代的要求。

所述的各种补偿单元中的补偿器件可以是电容或电感或它们的等效电路。

在实际应用当中，所述的功率控制器采用可以调整三相不平衡电流为主，以调整三相不平衡电压为辅的控制策略，在平衡电流的同时兼顾到电容的平衡。

本发明的特征是本装置具有通用性，在功率控制器内设有选择控制开关信号种类的DIP开关，从而使控制器所控制的开关可是有触点开关，也可是无触点开关，也可以是组合开关。

为使控制器能控制其它等效无功单元和为方便现场的调试，补偿单元的种类和容量以及它们所接入的回路位置是在控制器的调试状态下通过设定补偿系统参数的口令进入修改程序来实现的。

本装置还具有串行接口，可与以太网接口模块或Modem接口模块或GPRS接口模块或短信模块进行连接相应的模块相连，可实现装置本身的远程监控、诊断与调试。本发明与现有技术相比具有如下优点：

1.本发明通过功率控制器控制不同拓扑结构的三相补偿单元的各个单相开关的方法，从根

本上改变了现有技术的三相补偿器件只能用于相之间的补偿或只能用于相与零线之间的单一补偿功能。使它们实现既能把它们同时加在各相上，也能把其等效电路加在不同的相与相之间和不同的相与零线之间；既能用作三相共补，也能用作单相分补，提高了电容的利用率，增加了补偿能力，性价比照现有装置有大幅度提高。

2.本装置具有补偿无功和调整三相不平衡电流的能力，同时具有调整三相不平衡电压的能。使用该装置在解决无功补偿和电流不平衡问题的同时，也兼顾解决了电压不平衡的问题，装置成本低，所以本装置完全满足了复杂多变的实际应用场合的要求。

3.本发明中公布的补偿单元不仅比Δ-Y转换等方法的电路简单，而且功能更强，同时可方便地与现有补偿装置的补偿单元混合使用。这为现有无功补偿装置的改造提供了一种简单实用而又高效的方法。装置成本低，非常适应现有的无功补偿装置的技术改造。

4.采用本发明的五种补偿单元，不仅能满足现有不同的补偿装置的改造要求，而且不必增加原来开关的容量。在不改变原电路的基本结构的前提下，只要在相应补偿单元的各相上加相应的转换开关，通过功率控制器进行控制就能实现比现有的补偿装置强得多的功能，这为本项目的推广提供了有利的条件。

5.由于本装置既可采用有触点的方式，也可采用无触点的方式；既可用作静态补偿，又可用作动态补偿，所以本装置通用性很好，而且性价比高。

6.采用本发明中的方法用有触点转换开关来改造现有含有Δx补偿单元或含有Δl补偿单元或Yo补偿单元(相应地构成Δxj补偿单元、Δxj补偿单元中或Δlj补偿单元或Yo补偿单元)的动态补偿装置一般不会影响原有设备的动态补偿性能，当原有装置采用无触点开关或复合开关时更不会产生投切涌流。能把改造成本降到最低的程度，获得了最佳性价比。

7.补偿单元的种类和容量以及它们所接入的回路位置是在控制器的调试状态下通过设定补偿系统参数的口令进入修改程序进行的，现场调试非常方便。

8.可与以太网接口模块或Modem接口模块或GPRS接口模块或短信模块进行连接相应的模块相连，可实现装置本身的远程监控、诊断与调试。总之，本装置的结构简单，功能强，通用性好，补偿器件的使用利率高，具有很高应用价值。

附图说明：

图1：是现有的补偿单元拓扑结构。

(a)是外三角Δx补偿单元；

(b)是内三角Δl补偿单元；

(c)是星型Yo补偿单元。

图2：是本发明公布的补偿单元的拓扑结构。

(a)是Δxj补偿单元；

(b)是Δjx补偿单元；

(c)是Δxx补偿单元；

(d)是Δlj补偿单元；

(e)是Yxo补偿单元。

图3：是Δxj、Δlx、Yxo、和Yo组成的补偿装置的通用原理图。

图4：是用Δxx补偿单元改造现有的由Δx补偿单元构成的补偿装置的原理图。

图5：是用Δjx补偿单元改造现有的由Δx补偿单元构成的补偿装置的原理图。

图6：是用Δlx补偿单元改造现有的由Δl补偿单元构成的补偿装置的原理图。

图7：是用Yxo补偿单元改造现有的由Yo补偿单元构成的补偿装置的原理图。

具体实施方式：

实施例1

图3是本发明的比较通用的具体实施方案的原理图：它包括一个柜体和柜内装有一个总开关、三个电流采样电路、三个电压采样电路、一个功率控制器、十二个熔断器、一个Δjx补偿单元、一个Δl补偿单元、一个Yxo补偿单元、一个Yo补偿单元(在本例中所有补偿单元中的补偿器件Q都是电容；所有开关K、Ko和1-3CJ都是有触点的并且其控制线圈的电压都是220VAC)。所述的电流采样是由用于检测三相负荷电流的三个互感器LH1、LH2、LH3构成，它们的一端分别接在功率控制器的1、2、3输入端，另一端接在一起后，再接到功率控制器的0端子上。所述的电压采样电路，是分别与负荷电源和功率控制器连接的导线，它们的一端是分别接在功率控制器的4、5、6输入端，另一端接在负荷电源各相线上。所述的功率控制器内设有串行接口，串行接口的输出接在以太网接口模块或Modem模块或GPRS接口模块或短信模块上。每个补偿单元的各相都通过熔断器RD连接到负荷电源上。所述的Δjx补偿单元中的转换开关CJ是通过把交流接触器GSC1-1808的常开和常闭连在一起构成(可把两对常开或常闭触点并联在一起使用以增加其投切能力)CJ控制线圈的三个控制信号分别接在功率控制器的输出端OUT1、OUT2、OUT3上；其三个单相开关K用交流接触器GSC1-1204来实现(可把其四对触头并联在一起使用以增加其投切能力)其控制线圈的三个控制信号的一端分别接在功率控制器的输出端OUT4、OUT5、OUT6上，另一端都接在零线上。所述的Δl补偿单元中的三个单相开关K用GSC1-1204来实现(可把其四对触头并联在一起使用以增加其投切能力)其控制线圈的三个控制信号的一端分别接在功率控制器的输出端OUT7、OUT8、OUT9上，另一端都接在零线上。所述的ΔYxo补偿单元和Yo补偿单元中三个单相开关K也都用GSC1-1204来实现(可把其四对触头并联在一起使用以增加其投切能力)Yo补偿单元中三个单相开关K的控制线圈的三个控制信号的一端分别接在功率控制器的输出端OUT10、OUT11、OUT12上，另一端都接在零线上。ΔYxo补偿单元中的控制线圈的三个控制信号的一端分别接在功率控制器的输出端OUT13、OUT114、OUT15上，另一端也都接在零线上。Yxo补偿单元中的接零线的单相开关Ko是用GSC1-1804来实现的，其控制线圈的一端接在功率控制器OUT16上，其控制线圈的另一端都接在零线上。本装置补偿单元中的补偿电容的容量(Kvar)是由补偿现场情况决定的(必要时可以通过增加补偿单元，或调整上述开关的容量来解决。当要求补偿单元投切无涌流或要求一般的动态补偿时通过把本装置内的单相开关相应地换成复合开关或无触点开关即可。在三相四线制电力系统中目前绝大多数都为感性负荷所以采用本装置的方法以电容作为补偿器件都能收到平衡电流和补偿无功的良好效果，但在极少数的情况下需要一些以电感作为补偿器件的补偿单元，才能使补偿指标达到非常满意的程度)。

其工作过程是这样的：当采样的三相负荷电流和三相负荷电压送入功率控制器后，它依此做出控制决策。控制输出是通过功率控制器的输出端输出的控制信号来完成对各个交流接触器的投切控制，从而使补偿器件或其等效电路加在负荷电源的不同的相与相之间或相与零线之间达到补偿的目的。当需要进行相与相之间的补偿时，先投入Δl补偿单元。当功率控制器的输出端OUT7输出为1(这里1代表220VAC，0代表OV以下同)时投入Δl补偿单元中与OUT7相对应的支路。当OUT8输出为1时投入Δl补偿单元中与OUT8相对应的支路。当OUT9输出为1时投入Δl补偿单元中与OUT9相对应的支路。在实际的补偿过程中的任何时候都可以使OUT7-9中的任何一个输出点或任何两个输出点或三个输出点的输出为1(当三个输出点的输出同时为0或三个输出点的输出为1时与三相共补的效果相同)，这根据实际的补偿需要来决定。当需要在相与零线之间补偿时先投入Yo补偿单元。当功率控制器的输出端OUT13输出为1时投入Yo补偿单元中与OUT13相对应的支路。当OUT14输出为1时投入Yo补偿单元中与OUT14相对应的支路。当OUT15输出为1时投入Yo补偿单元中与OUT15相对应的支路。在实际的补偿过程中的任何时候都可以使OUT13-15中的任何一个输出点或任何两个输出点或三个输出点的输出为1(当三个输出点的输出同时为0或三个输出点的输出为1时与三相共补的效果相同)，这根据实际的补偿需要来决定。当还需要在相与相间进行补偿时，才投入Δjx补偿单元(当功率控制器的输出端OUT1-3的输出为0时其转换开关1-3CJ置于接零线的位置，输出为1时1-3CJ置于接相线的位置。在Δjx补偿单元进行补偿前，功率控制器的输出端OUT1-6的输出全为0即其单相开关断开并且1-3CJ置于接零线的位置)。

当用Δjx补偿单元在相与相之间进行补偿时，先将Δjx的补偿单元中对应所要补偿相的两个转换开关置于接相线的位置，然后再将对应相的两个单相开关闭合(即对应功率控制器的输出端OUT4-6中的两个输出点为1)。如果还需要在相与相间进行补偿这时就投入Yxo补偿单元。将其单相开关Ko断开(在Yxo补偿单元投入前其三个单相开关都处于断开状态，功率控制器的输出端OUT16置0)，然后再将对应相的两个单相开关闭合(即对应功率控制器的输出端OUT10-12中的两个输出点为1，这时如果单相开关K是无触点的不管Ko是有无触点都不会产生涌流)。如果这时在相与相间进行的补偿过补，而在相与零线间进行的补偿欠补，这时就将Yxo补偿单元中的单相开关都先断开(即对应功率控制器的输出端OUT10-12中的三个输出点全为0)，然后将Ko接通(功率控制器的输出端OUT16置1)，再将Yxo补偿单元中对应的单相开关接通(即对应功率控制器的输出端OUT10-12中的一个或两个输出点为1)。总之，在各种不同投切情况，都要遵循共同原则：先投有触点开关后投无触点开关；先切无触点开关后切有触点开关。

实际上在该实施例中的单相开关也可以是无触点开关或复合开关。它们的控制信号选择是通过功率控制器内的DIP开关进行选择的。补偿器件Q可以是电容也可以是电感，也可以是它们的等效电路。它们的种类和容量以及它们所接入的回路位置是在控制器的调试状态下通过设定补偿系统参数的口令进入修改程序进行的。当本实施例中的单相开关是无触点开关时要使它满足一般的动态补偿的要求，就要对装有转换开关的补偿装置采取上述的三种控制措施。

实施例2

图4是用Δxx补偿单元改造现有的由Δx补偿单元构成的补偿装置的原理图：它包括一个柜体和柜内装有一个总开关、三个电流采样电路、三个电压采样电路、一个功率控制器、十二个熔断器、四个Δx补偿单元、四个Δxx补偿单元在本例中所有补偿单元中的补偿器件Q都是电容；所有开关CJ_1-24都是有触点的并且其控制线圈的电压都是220VAC)。所述的电流采样是由用于检测三相负荷电流的三个互感器LH1、LH2、LH3构成，它们的一端分别接在功率控制器的1、2、3输入端，另一端接在一起后，再接到功率控制器的0端子上。所述的电压采样电路，是分别与负荷电源和功率控制器连接的导线，它们的一端是分别接在功率控制器的4、5、6输入端，另一端接在负荷电源各相线上。所述的功率控制器内设有串行接口，串行接口的输出接在以太网接口模块或Modem模块或GPRS接口模块或短信模块上。每个补偿单元的各相都通过熔断器RD1-12连接到负荷电源上。所述的Δx补偿单元中的单相开关CJ_1-12用交流接触器GSC1-1204来实现(可把其四对触头并联在一起使用以增加其投切能力)其控制线圈的控制信号的一端相应地分别接在功率控制器的输出端OUT_1-12上(如CJ₁接在OUT₁上，CJ₂接在OUT₂上，CJ₃接在OUT₃上……CJ₁₂接在OUT₁₂上)，另一端都接在零线上。所述的Δxx补偿单元中的转换开关CJ_13-24是通过把交流接触器GSC1-1808的常开和常闭连在一起构成(可把两对常开或常闭触点并联在一起使用以增加其投切能力)CJ控制线圈的三个控制信号相应地分别接在功率控制器的输出端OUT_13-24上(如CJ₁₃接在OUT₁₃上，CJ₁₄接在OUT₁₄上，CJ₁₅接在OUT₁₅上……CJ₂₄接在OUT₂₄上)。在本实施例中只要把某个补偿单元中的三个单相开关或三个转换开关同时闭合或同时断开，即可实现现有补偿装置的共补功能。当需要在相与相之间进行补偿时通过功率控制器使CJ₁、CJ₂、CJ₃或CJ₄、CJ₅、CJ₆或CJ₇、CJ₈、CJ₉或CJ₁₀、CJ₁₁、CJ₁₂中的任何两个开关闭合，便可把补偿器件的等效电路加在不同的相与相之间。但当需要在相与零线之间进行补偿时通过功率控制器使CJ₁₃、CJ₁₄、CJ₁₅或CJ₁₆、CJ₁₇、CJ₁₈或CJ₁₉、CJ₂₀、CJ₂₁或CJ₂₂、CJ₂₃、CJ₂₄中的任何一个开关或两个开关置于零线其它一个开关置于相线，便可把相应的补偿器件的等效电路加在不同的相与零之间。在本实施例中，只要把目前在三相四线制电力系统应用广泛的用Δ三相电力电容作为补偿器件的无功补偿装置中的三相接触器改为单相开关和转换开关(其触点容量不变)，并把原来的控制器换成新型的功率控制器及相应的检测电路即可。它在三相四线制电力系统地补偿中简单、经济、实用可以能收到事半功倍的效果。有时它们与Yxo补偿单元、Yo补偿单元配合使用效果会更好。

实施例3

图5是用Δlx补偿单元改造现有的由Δl补偿单元构成的补偿装置的原理图。它包括一个柜体和柜内装有一个总开关、三个电流采样电路、三个电压采样电路、一个功率控制器、十二个熔断器、两个Δl补偿单元、一个Yxo补偿单元、一个Yo补偿单元(在本例中所有补偿单元中的补偿器件Q都是电容；所有开关K和Ko都是无触点的)。所述的电流采样是由用于检测三相负荷电流的三个互感器LH1、LH2、LH3构成，它们的一端分别接在功率控制器的1、2、3输入端，另一端接在一起后，再接到功率控制器的0端子上。所述的电压采样电路，是分别与负荷电源和功率控制器连接的导线，它们的一端是分别接在功率控制器的4、5、6输入端，另一端接在负荷电源各相线上。所述的功率控制器内设有串行接口，串行接口的输出接在以太网接口模块或Modem模块或GPRS接口模块或短信模块上。每个补偿单元的各相都通过熔断器RD连接到负荷电源上。所述的补偿单元中的无触点开关K的控制信号的一端分别接在功率控制器的输出端OUT1-OUT13上，另一端都接在零线上。所述的Δl补偿单元用作相与相之间的补偿。Yo补偿单元用作相与零线之间的补偿。Yxo补偿单元即可用作相与相之间的补偿也可用作相与零线之间的补偿。这一实施例是针对目前使用较多的用无触点开关和单相电容组成的Δl补偿单元构成的无功补偿装置的改造而设计的。这里通过改变原来Δl补偿单元接法使其变为Yxo补偿单元(这时要加个开关)和Yo补偿单元，并保持与原来的实际总无功容量不变补偿单元个数基本相同，这时在三相四线制电力系统使用本装置的补偿效果要比原来的装置的效果理想的多，因为这时本装置不但能补偿无功也能平衡有功。

实施例4

图6是用Yxo补偿单元改造现有的由Yo补偿单元构成的补偿装置的原理图：它包括一个柜体和柜内装有一个总开关、三个电流采样电路、三个电压采样电路、一个功率控制器、十二个熔断器、若干个Yxo补偿单元、若干个Yo补偿单元(在本例中所有补偿单元中的补偿器件Q一般多数是电容少数是电感)；所有开关K和Ko都是无触点或是有触点的)。所述的电流采样是由用于检测三相负荷电流的三个互感器LH1、LH2、LH3构成，它们的一端分别接在功率控制器的1、2、3输入端，另一端接在一起后，再接到功率控制器的0端子上。所述的电压采样电路，是分别与负荷电源和功率控制器连接的导线，它们的一端是分别接在功率控制器的4、5、6输入端，另一端接在负荷电源各相线上。所述的功率控制器内设有串行接口，串行接口的输出接在以太网接口模块或Modem模块或GPRS接口模块或短信模块上。每个补偿单元的各相都通过熔断器RD连接到负荷电源上。所述的补偿单元中的无触点开关K的控制信号的一端都分别接在功率控制器的输出端上，另一端都接在零线上。Yo补偿单元用作相与零线之间的补偿。Yxo补偿单元即可用作相与相之间的补偿也可用作相与零线之间的补偿。这一实施例是针对目前使用较多的用无触点或有触点开关和单相电容组成的Yo补偿单元(三个单相补偿单元实际上是一个Yo补偿单元)构成的无功补偿装置的改造而设计的(有时通过改变原来一部分Yo补偿单元接法使其变为Δl补偿单元，并保持与原来的实际无功容量不变这时性价比会更高)。这时在三相四线制电力系统使用本装置的补偿效果要比原来的装置的效果理想的多，因为这时本装置不但能补偿无功也能平衡有功。

Claims (10)

1.一种高效补偿三相不平衡负荷和无功功率的装置，它包括：三相电力系统的三相电流、三相电压采样电路、功率控制器和由其控制的不同的三相补偿单元(由电容或电感或它们的等效电路及其投切开关构成)，其特征是功率控制器根据采样结果对不同拓扑结构的三相补偿单元中各个单相开关进行分别控制，使之既可实现共补，也可实现单补；既能补偿无功，也能平衡有功；既可用作静态补偿，也可用作动态补偿。

2.根据权力要求1所述的补偿装置，其特征是通过功率控制器控制各个单相开关或单相转换开关，把同一个三相补偿单元(或器件)同时加在各相之间，也可把它们的等效电路加在不同的相与相之间，同时也可分别加不同的在各相与零线之间。

3.根据权力要求1所述的补偿装置，其特征是在三相四线电力系统中，通过功率控制器控制各个单相开关或单相转换开关，可以把不同的补偿单元(或器件)同时加在各相之间，也可以把它们分别加在各相与各相之间，同时也可分别加在各相与零线之间。

4.根据权力要求1所述的补偿装置，其特征是在三相四线制供电系统中，至少包括一个Δxj补偿单元或一个Δjx补偿单元或Δxx补偿单元或Δlj补偿单元或Yxo补偿单元，在三相四线制电力系统中这些补偿单元提供了把同一组三相无功补偿器件加在相与相间和相与零线间的方法。

5.根据权力要求1所述的补偿装置，其特征是本发明公布的五种补偿单元可以与现有的三种补偿单元混合使用，特别适合现有电力系统的无功补偿装置的改造。

6.根据权力要求1所述的补偿装置，其特征是本发明公布的五种补偿单元中的补偿器件，可以是电容或电感或它们的等效电路。

7.根据权力要求1所述的补偿装置，其特征是在实际应用场合中，它不但具有调整三相不平衡电流的能力，也具有调整三相不平衡电压的作用。

8.根据权力要求1所述的补偿装置，其特征是所有的单相开关可以是有触点开关，也可是无触点开关或是复合开关，它们都由功率控制器来控制。

9.根据权力要求1所述的补偿装置，其特征是补偿单元的种类、容量和其位置是通过键盘输入的。

10.根据权力要求1所述的补偿装置，其特征是具有串行通讯接口，可与以太网接口模块或Modem接口模块或GPRS接口模块和短信模块进行连接。

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