CN201359924Y - 低压智能电容器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种低压智能电容器，它包括单片机，运算放大器、开关控制电路，开关、电容器以及AD转换器；所述运算放大器一端连接零线电流互感器另一端与单片机的ADC结构连接；所述单片机的UART接口与RS232接口连接；所述单片机的I/O接口和SPI接口分别与AD转换器连接，AD转换器另一端与电压电流传感器连接；所述单片机依次与开关控制电路，开关以及电容器连接。本实用新型采用三相独立采样技术，电气参数测量精度达到1.0级，采样周期短。本实用新型中成套补偿装置为单元模块化结构，体积小，维护方便，安装接线简单，功耗小，省时省力。单台装置柜体容量大，成本低，适合就地分散补偿与集中补偿。

Description

低压智能电容器

技术领域

本实用新型涉及一种低压智能电容器。

背景技术

传统的自动无功补偿装置由智能无功控制器、熔丝、复合开关(或接触器)、热继电器、指示灯、低压电力电容器多种分散器件组装而成。传统测控技术电气参数测量精度低，采样周期长。绝大部分控制器无谐波检测功能，保护功能不全，上下位机、同位机通讯能力不强。投切开关采用接触器投切电容时易产生高倍涌流与过电压，造成电气元件损坏；补偿速度慢，不可频繁投切，功耗、噪音大。现有复合开关“过零投切”技术指标不到位，可控硅保护功能不全，故障率高。现有产品不具有谐波保护功能，自诊断保护功能。而依靠空气开关、熔断器、热继电器等电气元件实现保护功能，保护配合差，保护可靠性低。而分立器件组装的成套补偿装置体积大，接线多，功耗大，安装耗时费力，维护不方便。单台装置柜体容量小，成本高，不利于扩容改造。

实用新型内容

发明目的：本实用新型所要解决的技术问题是针对现有技术的不足，提供了一种低压智能电容器。

技术方案：本实用新型公开了一种低压智能电容器，它包括单片机，运算放大器、开关控制电路，开关、电容器以及AD转换器；所述运算放大器一端连接零线电流互感器另一端与单片机的ADC结构连接；所述单片机的UART接口与RS232接口连接；所述单片机的I/O接口和SPI接口分别与AD转换器连接，AD转换器另一端与电压电流传感器连接；所述单片机依次与开关控制电路，开关以及电容器连接。

本实用新型中，优选地，三相电路的电压电流互感器的各相分别通过三个AD转换器与单片机连接。

本实用新型中，优选地，所述AD转换器为型号为MCP3909的AD转换器。

有益效果：本实用新型采用三相独立采样技术，电气参数测量精度达到1.0级，采样周期短。控制物理量为无功功率，实现共、分补混合控制功能。具有通信接口，组网运行。测控单元具有系统自检、谐波检测功能。测控单元具有系统自检、谐波检测功能。投切开关由晶闸管和大功率磁保持继电器、过零触发导通电路、晶闸管保护电路构成。实现电压过零投，电流过零切。开关动作响应速度快，可频繁操作，功耗低，容易实现共、分相补偿控制。具有故障率低，使用寿命长的特点。具有谐波自保护功能，自诊断保护功能。独立采样运算分析，实现过压、欠压、断相、短路、过流、开关故障，温度保护功能，可靠性高。成套补偿装置为单元模块化结构，体积小，维护方便，安装接线简单，功耗小，省时省力。单台装置柜体容量大，成本低，适合就地分散补偿与集中补偿。日后扩容改造只需增加模块数量即可。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做更进一步的具体说明。

图示为本实用新型电子连接图。

具体实施方式

如图所示，本实用新型公开了一种低压智能电容器，它包括单片机1，运算放大器2、开关控制电路3，开关4、电容器5以及AD转换器6；所述运算放大器2一端连接零线电流互感器另一端与单片机1的ADC接口连接；所述单片机1的UART接口与RS232接口1连接；所述单片机1的I/O接口和SPI接口分别与所述AD转换器6连接，AD转换器6还与电压互感器、电流互感器连接；所述单片机1依次与开关控制电路3，开关4以及电容器5连接。三相电路中各相的电压互感器、电流互感器分别通过三个AD转换器与单片机1连接。所述AD转换器6为型号为MCP3909的AD转换器。单片机1还设有ICD2接口8。本实用新型中，A相电压互感器和A相电流互感器与AD转换器连接。B相电压互感器和B相电流互感器与AD转换器连接。C相电压互感器和C相电流互感器与AD转换器连接。三个AD转换器分别与单片机连接。本实用新型中谐波输入开关部分。单片机1的串行外设接口SPI与AD转换器连接，I/O接口与AD转换器连接进行增益控制。

本实用新型具有谐波保护功能，外界有谐波干扰的情况下保证电容器能够安全工作如果电容器长时间工作在有谐波干扰的电网中，会严重影响电容寿命，甚至烧毁电容，智能电容器中的嵌入式程序经过高速高精度的采样计算，当谐波总畸变率超过5％就将电容器切出电网保护。

变结构自适应采样阻抗匹配网络，多台电容器并联运行时能够保证测量精度。

1)单台电容器和多台电容器并联运行的不同情况下，采样部分不改变特性阻抗。

2)通过电子开关切除或加入阻容电路，改变采样网络的阻抗特性，使网路阻抗与电容器网络系统匹配。

3)多台智能电容器并联使用时，智能判别系统自动判别主采样单元和辅助采样单元，并调整采样网络的结构，使得采样网络阻抗特性匹配采样精度要求。

4)主辅采样单元在线监测，判断主采样单元是否失灵或误差过大，从而确定是否调整主采样单元，这样即使系统中只有一个采样处理单元准确仍可以保证采样的准确性。

5)一个采样CT连接单个采样处理单元或并接多个采样处理单元，不影响采样精度。

本实用新型的低压智能电容器是应用于0.4KV电网的新型无功补偿设备。它由CPU测控单元，晶闸管复合开关，保护装置，两台(△型)或一台(Y型)低压自愈式电力电容器组成一个独立完整的智能补偿装置单元。本实用新型的低压智能电容器组成的低压无功补偿装置具有补偿方式灵活、补偿效果好，装置体积小，功耗低，价格廉，安装维护方便，使用寿命长，保护功能强，可靠性高等特点，满足用户对无功补偿要切实达到提高功率因数、改善电压质量、节能降损的实际需求。

(1)单台智能电容器使用时具有以下功能：

A自动采集电路的电压、电流、有功、无功参数，检测谐波。

B根据采集参数进行无功补偿控制算法运算，决定单台智能电容器的两级、循环投切。

C具有过压、欠压、短路、过流、过谐波、三相不平衡、过温保护与自诊断功能。

D含通讯接口，可上传电容器运行工况参数与补偿电路参数。

(2)多台智能电容器并联使用时，除具有单台智能电容器使用时的功能外还具有联网协同工作功能。根据是否选用智能电容器管理单元，有A、B两种应用方式：

A不选用智能电容器管理单元方式：多台智能电容器并联使用时自动组网并产生一台智能电容器作为主机承担智能无功补偿控制器的功能，根据网络内各智能电容器的工作状态优化调度，控制电容器循环投切，若主机退出运行，则剩余智能电容器重新组网产生新主机并重复以上过程。

B选用智能电容器管理单元方式：多台智能电容器并联使用时每台电容器的运行工况参数也可通过网络与智能电容器管理单元通讯并上传参数，并接受通讯单元的参数设置及控制命令。

本实用新型的电气性能指标如下：

额定电压：230V或400V，额定频率：50±2Hz。功率消耗：＜3VA。

主回路绝缘强度：试验电压2500V1min，无闪络、击穿。

保护电路连续性：所有接地的元件与接地螺钉间有可靠的电气连接。

安全防护：装置的壳体、可能带电的金属件及要求接地的电器元件的金属座与接地螺钉间有可靠的电气连接。防护等级：IP43。

采样、控制电路防护：装置内置采样控制的电流回路使用专用的接线端子，电路一端有可靠接地。

满足《DL/T842-2003低压并联电容器装置使用技术条件》要求。

本实用新型电源影响如下：

当电源电压波动在-20％~+10％范围以内时，各项性能不变。

当电源波形总畸变率≤5％，各项性能不变。

当频率在48.5HZ~51.5HZ范围内变化时，各项性能不变。

本实用新型提供了一种低压智能电容器的思路及方法，具体实现该技术方案的方法和途径很多，以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。本实施例中未明确的各组成部份均可用现有技术加以实现。

Claims (2)

1、一种低压智能电容器，其特征在于，它包括单片机(1)，运算放大器(2)、开关控制电路(3)，开关(4)、电容器(5)以及AD转换器(6)；所述运算放大器(2)一端连接零线电流互感器另一端与单片机(1)的ADC接口连接；所述单片机(1)的UART接口与RS232接口(1)连接；所述单片机(1)的I/O接口和SPI接口分别与所述AD转换器(6)连接，AD转换器(6)还与电压互感器、电流互感器连接；所述单片机(1)依次与开关控制电路(3)，开关(4)以及电容器(5)连接。

2、根据权利要求1所述的低压智能电容器，其特征在于，所述AD转换器(6)为型号为MCP3909的AD转换器。

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