CN201188544Y - 智能分相无功功率补偿电路 - Google Patents

Abstract

一种智能分相无功功率补偿电路。用于低压变配电系统中的实时监控及无功率补偿，它是在微电脑控制单元上分别连接电压采样单元、电流采样单元、补偿单元及信息输入/输出单元。采样单元分别对三相电源的电压和电流进行采样，微电脑控制单元根据采样单元的数据处理决定是否启动补偿单元对电源的三相电分别进行无功率补偿，并将电源的各种数据传输到输入/输出设备上。补偿单元的电容投切电路开关采用以晶闸管触发电路与晶闸管开关组成的复合式电容器开关，补偿单元的电容投切电路采用多级电容器进行分相分组投切，每n个复合式电容器开关为1组，每1组的各个电容器的关系是：Cn＝2*Cn－1…C4＝2*C3＝4*C2＝8*C1。

Description

智能分相无功功率补偿电路

所属技术领域

本实用新型涉及一种无功功率补偿电路，尤其是在低压变配电系统中能实时监控和智能无触点投切的多级电容无功功率补偿电路。

背景技术

现有技术中的无功功率补偿方式大都采取三相无功补偿或分相补偿，其中三相无功补偿方式是以三相中的某一相为参考，进行补偿，在这种情况下，只能保证三相中的一相处于最佳补偿状态，而不能确保其它两相的补偿效果，易造成过补或欠补的情况，使线路中产生过电压或大电流的情况，造成在线设备的损坏；而分相补偿的存在补偿分级低、没有数字接口、智能化程度低等问题。同时，现有技术中的补偿装置大都不能实现后台操作，不能进行实时打印。现有技术中的无功补偿装置中大都采用传统继电器、交流接触器，因而在投切过程中，无法实现零压差投切，因而在投切过程中存在严重的打火、拉弧及切冲击电流大等现象，再加上有触点机械式投切存在振动、噪声、速度慢、易损坏等缺点使其无法工作在自动频繁投切运行状态中。近期虽出现了一些无触点无功补偿装置，实现了无冲击、零压差投切，但其所用的可控硅元件较多，成本高。

发明内容

为了克服现有的无功功率补偿电路对线路的过补或欠补或不能实现实时监控及无法实现零压差投切补偿或成本高的不足，本实用新型提供一种智能分相无功功率补偿电路，该智能分相无功功率补偿电路不仅能实时监测三相电源和控制对电源的各相线路的多级无功功率补偿，而且能实现无冲击、零压差投切补偿，低成本。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：本实用新型主要由电流采样单元、电压采样单元、微电脑控制单元、补偿单元及信息输入/输出单元组成。电流采样单元电路设置为三个分别与微电脑控制单元和电源的三相连接的电流互感器1TA1、2TA1、3TA1，对电源的三相线路的电流分别进行采样，并实时传递给微电脑控制单元；电压采样单元电路设置为三条与电源和实时功率分析控制器连接的通路采样单元的一端连接在三相线路上，对电源的三相线路的电压分别进行采样，并实时传递给微电脑控制单元。补偿单元由投切电路和补偿电容器组成，投切电路连接于微电脑控制器，当微电脑控制器向投切电路发出投切信号，投切元件RFK动作，接通或断开补偿电容器，实现补偿作用；补偿单元的电容投切电路开关采用以晶闸管触发电路与晶闸管开关组成的复合式电容器开关RFK；晶闸管的k1控制端与微电脑控制器连接；晶闸管的k0控制端作为基准电压与微电脑控制器连接；晶闸管的A2端与电容连接，电容的另一端与电源的零线连接，晶闸管的A1端与断路器连接，再与相线分别连接形成通路；晶闸管的N端与电源的零线连接。补偿单元的电容投切电路采用多级电容器进行分相分组投切，把投切电路共分为3组，每n个复合式电容器开关及其相联的电容器组成为1组，每1组可对其中1个相线进行1至2的n次方级无功功率补偿，每1组中的n个电容器的电容大小按8 4 2 1方式设置，每1组的各个电容器的关系是：Cn＝2*Cn-1......C4＝2*C3＝4*C2＝8*C1。信息输入/输出单元一端联系在输入/输出设备的端口上，另一端与微电脑控制单元连接形成通路，信息输入/输出单元主要是输出显示电网中的各种随机参数。

本实用新型的有益效果是，使各相的无功功率得到更精确、更细致的补偿。在电容器电压与系统电压相等的时刻投入电容器，完全消除了暂态过程，使补偿效果快速、准确、安全、易于控制。此外，还可以对不平衡的无功功率进行完全补偿，避免了某些相欠补偿的同时，某些相过补偿或补偿步幅过大等问题，这是以往的补偿装置难以胜任的，而且该装置成本低、可靠性高、相对需要维护工作量小。这种新型动态无功功率分相补偿装置用于配电网的分散就地或集中式的无功补偿，能提高负荷的功率因数，使安装地点的电能质量大大改善，谐波保护。能实时显示测量系统各相的功率因数、电压、电流、有功功率、无功功率、总谐波畸变率、频率等数据，所有设置数据可通过后台管理软件，终端手动两种方式设置的智能型分相无功功率补偿装置。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型的电路原理示意图。

图2是本实用新型一个实施例电路图。

图3是图2中补偿单元的电容投切电路的工作原理图及1组电容器中各个电容器的关系。

图4是图3中的电容器投切电路开关工作原理图。

图中A.电压采样单元，B.电流采样单元，C.信息输入/输出单元，D.补偿单元，E.微电脑控制单元。

具体实施方式

参考图1所示，本实用新型主要由电压采样单元(A)、电流采样单元(B)、微电脑控制单元(E)、补偿单元(D)和信息输入/输出单元(C)组成。电压采样单元(A)、电流采样单元(B)其对整个电源的电流和电压参数进行采样，并将采样参数传送到微电脑控制单元(E)，微电脑控制单元(E)再将处理结果传递到补偿单元(D)的投切电路RFK对电容进行接通或切断操作，从而完成对三相线路的相线进行多级无功功率补偿，信息输入/输出单元(C)显示电网中的各种实时参数或接受对微电脑控制单元(E)控制的外界指令。

参考图1、图2所示，微电脑控制单元(E)设置为实时功率分析控制器，其对整个智能分相无功功率补偿装置进行配变监测及对补偿电容进行分配。补偿单元(D)由投切电路和补偿电容器组成，投切电路连接于实时功率分析控制器，当实时功率分析控制器向投切电容发出投切信号，投切元件RFK动作，接通或断开补偿电容器，实现补偿作用，投切元件RFK设置为晶闸管触发电路和晶闸管开关SR组成的复合投切电路开关。

本实用新型的具体作用过程是这样的，当本实用新型的智能分相电容补偿电路工作时，电路中的电流分相采样电路中的电流互感器1TA1、2TA1、3TA1和电压分相采样电路不停地对电网中的电流和电压进行检测，电压采样电路设置为三条与电源和实时功率分析控制器连接的通路。所述的实时功率分析控制器的输入管脚1、3、5、7连接电流采样电路，实时功率分析控制器的输入管脚2、4、6连接电压采样电路，输入管脚8接零线。然后经实时功率分析控制器的分析比较，如果检测出电源的三相负载的功率因数不符合要求时，实时功率分析控制器将发出信号到补偿单元的投切电路，驱动投切电路中的投切元件SR作用，切断或接通补偿电容器，然后电流分相采样电路和电压分相采样电路再采样，直到检测到整个电网的三相负载的功率因数达到要求值；如果检测到电网中的电流或电压超过额定电流或电压，实时功率分析控制器将自动进入自保状态，并通过信息输入/输出同时发出报警信号。

参考图3所示，投切电路中每4个补偿电容器及电容器投切开关电路组成1组补偿电路，每组对三相电的每个相线分别进行无功功率补偿，4个补偿电容器的关系是C4＝2*C3＝4*C2＝8*C1，使得每组补偿电路对相线的补偿级数达到16级，而成本相对低廉。

参考图2、图4所示，电容器投切开关设置为晶闸管触发电路与晶闸管开关SR组成的复合式电容器开关。复合式电容器开关的晶闸管的k1触发控制端与实时功率分析控制器连接，晶闸管的k0控制端作为基准电压与实时功率分析控制器的输入正电位+12V连接，晶闸管的A2端与电容器连接，电容器的另一端与电源的零线连接，晶闸管的A1端与断路器连接，再与相线分别连接，晶闸管的N端与电源的零线连接，晶闸管的A1、A2由k1触发端控制切断或接通。

Claims (4)

1、一种智能分相无功功率补偿电路，用于低压变配电系统中的实时监控及无功功率补偿，其特征是：微电脑控制单元分别连接着电压采样单元、电流采样单元、补偿单元及信息输入/输出单元，补偿单元、电压采样单元、电流采样单元的另一端连接在三相线路上，信息输入/输出单元另一端联系在输入/输出设备的端口上。

2、根据权利要求1所述的智能分相无功功率补偿电路，其特征是：分3组独立的补偿单元分别对各个相线进行补偿，补偿单元由若干组电容投切电路和与投切电路相联的补偿电容器组成，补偿单元的电容投切电路开关采用以晶闸管触发电路与晶闸管开关组成的复合式电容器开关；复合式电容器开关的晶闸管的k1触发控制端与微电脑控制器连接，晶闸管的k0控制端作为基准电压与微电脑控制器连接，晶闸管的A2端与补偿电容器连接，补偿电容器的另一端与电源的零线连接，晶闸管的A1端与断路器连接，再与相线分别连接形成通路，晶闸管的N端与电源的零线连接。

3、根据权利要求2所述的智能分相无功功率补偿电路，其特征是：补偿单元的电容投切电路采用多级电容器进行分相分组投切，每n个复合式电容器开关和与复合式电容器开关相联接的补偿电容器组成为1组，每1组可对其中1个相线进行1至2的n次方级无功功率补偿，每1组中的n个电容器电容大小采用8 4 2 1方式设置，每1组的各个电容器的关系是：Cn＝2*Cn-1......C4＝2*C3＝4*C2＝8*C1.

4、根据权利要求1所述的智能分相无功功率补偿电路，其特征是：所述的微电脑控制单元设置为实时功率分析控制器，所述的分相采样单元分为电流采样电路和电压采样电路，所述的分相电流采样电路设置为三个分别与实时功率分析控制器和电源的三相连接的电流互感器1TA1、2TA1、3TA1，电压采样电路设置为三条与电源和实时功率分析控制器连接的通路。

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