CN202797984U - 一种低压无功补偿装置的控制电路 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种低压无功补偿装置的控制电路，包括控制单元、电源电路、人机交互单元、采集电路、数据存储单元、通信单元、投切控制电路和过零投切电路；所述控制单元分别与所述电源电路、所述人机交互单元、所述采集电路、所述数据存储单元、所述通信单元和所述投切控制电路连接；所述投切控制电路依次与所述过零投切电路和电容器连接。本实用新型的控制电路根据改进的九区图对无功补偿装置进行无功补偿。本实用新型克服了传统九区图控制中容易出现的频繁投切问题，并且具有成本低、应用灵活，且能够实现电容器快速、准确投切的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及电网无功补偿领域，具体涉及一种低压无功补偿装置的控制电路。
背景技术
在工业生产和日常生活中，大多数负载都是呈阻感性的，需要消耗大量的无功功率。无功功率在输电线路中的传输，会导致线路中电流增加，从而增加线路中的损耗。同时也会引起电压质量的下降，对用电设备造成不利影响。因此，无功补偿装置的应用，对于提高系统的功率因数和输电电压质量具有重要作用，有利于电网的高效、安全运行，对于节能减排也具有重要意义。
目前常见的无功补偿装置按照取样物理量的不同，主要分为功率因数型无功补偿控制器和无功功率型无功补偿控制器两种。由于供电系统一般直接以功率因数作为用户用电是否合格的检测指标，以功率因数为控制量的功率因数型控制器是最简单、最传统的控制方案。但实际应用中，在轻载时易出现频繁投切的“投切震荡”现象；在重载时会出现虽然功率因数满足条件，但负荷的无功分量依然很大的情况，不能够切实做到对无功功率的跟踪调节。而以无功功率为控制量的控制器则较为完善的解决了功率因数型控制器的不足，能够将补偿装置的效果发挥到最好。
实用新型内容
针对现有技术的不足，本实用新型提供一种低压无功补偿装置的控制电路，克服了现有低压无功补偿装置的缺点和现有九区图控制中容易出现的频繁投切问题。
本实用新型提供的一种低压无功补偿装置的控制电路，所述无功补偿装置包括电容器；其改进之处在于，所述控制电路包括控制单元、电源电路、人机交互单元、采集电路、数据存储单元、通信单元、投切控制电路和过零投切电路；所述控制单元分别与所述电源电路、所述人机交互单元、所述采集电路、所述数据存储单元、所述通信单元和所述投切控制电路连接；所述投切控制电路依次与所述过零投切电路和所述电容器连接。
其中，投切所述电容器的开关为复合开关。
其中，所述控制单元包括LPC2388控制器。
其中，所述人机交互单元包括连接的键盘和LCD显示器。
其中，所述通信单元包括RS485接口。
与现有技术比，本实用新型的有益效果为：
（1）本实用新型的控制电路运用七区图控制策略，克服了传统九区图控制中容易出现的频繁投切问题。
（2）本实用新型通过面板键盘，即人机交互单元实现参数的设定，并利用LCD进行显示，简明的人机对话，操作简单。
（3）本实用新型能够实现电容器的零电压导通和零电流断开功能，具有运行功耗低、涌流小等优点。
（4）本实用新型电路中的通信单元，能够方便地实现多台装置组网运行。
（5）本实用新型具有成本低、应用灵活，且能够实现电容器快速、准确投切的优点。
（6）本实用新型加入保护告警电路后，具有过电压保护功能，使用安全。
附图说明
图1为本实用新型提供的低压无功补偿装置的结构图一。
图2为本实用新型提供的改进的九区图的示意图。
图3为本实用新型提供的主机通信过程的流程图。
图4为本实用新型提供的从机通信过程的流程图。
图5为本实用新型提供的低压无功补偿装置的结构图二。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。
实施例一
本实施例提出一种智能的低压无功补偿装置，由控制电路和电容器构成，考虑到供电系统的检测指标和直接控制量的不同，本实用新型同时考虑电压、功率因数和无功功率，作为控制电容器投切的依据。
无功补偿装置包括的电容器，工作方式为三相分补的装置中，电容器为星形接法；工作方式为三相共补的装置中，电容器为Δ形接法。
本实施例提供的一种低压无功补偿装置的控制电路，其如图1所示，包括控制单元、电源电路、人机交互单元、采集电路、数据存储单元、通信单元、投切控制电路和过零投切电路；所述控制单元分别与所述电源电路、所述人机交互单元、所述采集电路、所述数据存储单元、所述通信单元和所述投切控制电路连接；所述投切控制电路依次与所述过零投切电路和电容器连接。电源电路为控制电路供电。
当所述无功补偿装置为三相共补方式，则所述采样电路采取A、C相的线电压UAC，取B相的相电流IB；所述电容器包括两组Δ形接法的电容器。当所述无功补偿装置为三相分补方式，则所述采样电路采取A、B、C三相的相电压UA、相电压UB和相电压UC，取A、B、C三相的相电流IA、相电流IB和相电流IC；所述电容器包括一个星形接法的电容器。至少两个的所述无功补偿装置构成三相共补方式和三相分补方式结合时，所述无功补偿装置间并联形成三相混合补偿系统。数据存储单元实时存储采集的数据。
本实施例的人机交互单元包括键盘和LCD显示器；键盘包括四个按键，可以实现各个参数的设置输入。在非设置状态下，LCD可以轮流显示各相的功率因数、电压、电流、有功功率、无功功率等参数。
本实施例的所述控制单元包括LPC2388控制器。
按照上述装置，本实施例提供的一种基于低压无功补偿装置的控制方法在于，根据电压值和无功功率值将九区图进行改进，得到一个七区图，所述LPC2388控制器根据七区图进行区域控制，将控制命令传给所述投切控制电路和所述过零投切电路，投切所述无功补偿装置的电容器，对所述电网系统进行实时的无功功率补偿。
其中七区图是根据电压值和无功功率值进行划分，划分图如图2所示，具体划分如下：电压上限值U上和电压下限值U下将电网系统分为三部分；大于所述电压上限值U上的区域为1区；小于所述电压下限值U下的区域为6区。所述电压上限值U上和电压值1构成防震荡区域，为2区，所述电压下限值U下和电压值2构成防震荡区域，为5区；电压值1为所述电压上限值U上-6，电压值2为所述电压下限值U下+6。所述电压值1和所述电压值2之间根据无功功率Q值分为三部分，小于所述无功功率Q值下限的区域为4区，大于所述无功功率Q值上限的区域为3区，其中间区域为0区。
对应的，七区图中不同区域的控制方法包括：
0区：不进行无功功率补偿；
1区：将电容器逐个切除，直到全部切除为止；
2区：若计算所需切除的电容容量大于投入的电容器容量，则将电容器切除；
3区：投入电容器；
4区：切除电容器；
5区：若计算所需投入的电容容量大于未投入的电容器容量，则将电容器投入；
6区：将电容器逐个投入，直到全部投入为止。
其中，无功功率由两个设定的参数决定：由用户根据实际负载情况，设置目标功率因数和最大允许的无功功率占有功功率的比例值。以供电系统的考核指标——功率因数为首要参数，计算出要达到目标功率因数所需要投入或切除的无功容量，并进行电容器的投切。当功率因数满足条件时，再计算无功功率是否满足条件，如果不满足条件，根据需要投入或切除的无功容量，继续进行电容器的投切，克服了功率因数满足条件但无功功率仍然很大的弊端。由于两者归根结底都是以无功功率为控制量，也避免了“投切震荡”情况的发生。
本实施例的LPC2388控制器记录电容器投切次数和投切时间；投切过程中，不同容量电容器的按值投切，同容量电容器的投切次数小的先投，投切次数大的先切，同等投切次数的，投切间隔时间大的先投，以保证电容的寿命和利用率达到最大。
装置中的通信单元用于多台装置联机工作时传递信息和命令，用户可以在面板上设置装置为主机或从机。根据不同的系统容量选择接入的无功补偿装置的数量，系统允许接入的最大装置数为32台。在系统工作时，从机不再进行逻辑判断，而是接收主机发送来的投切命令进行电容器的投切。
若系统是混合补偿方式，而主机是共补方式，此时需要从其他分补的从机处实时获取电压、电流等遥测信息，以供主机进行逻辑判断。
系统工作时，主机实时向各从机发送查询命令，从机向主机返回的信息包括：各从机的工作方式（三相共补或分补）、电容器的容量、投切状态、投切时间；主机还定时向各从机发送校时命令，以保证主机和各从机的时间保持同步，校时以发送广播命令的形式实现；当主机经逻辑程序判断需要从机进行电容器的投切动作时，会向该从机发送投切命令；若系统是混合补偿方式，而主机是共补方式，则主机实时向某工作在分补方式的从机发送查询遥测信息命令。主机、从机通信过程的流程图分别如图3、图4所示。
如图3所示，主机通信过程包括如下步骤：
（1）系统初始化；
（2）LPC2388控制器判断主机是否空闲，若空闲则进行步骤（3），否则控制器发送数据，主机接收数据并进行处理；
（3）主机判断是否需要发送校时命令，若需要则像从机发送校时命令，否则进行步骤（4）；
（4）主机判断是否需要发送投切命令，若需要则像从机发送投切命令，否则进行步骤（5）；
（5）主机判断是否需要查询遥测信息，若需要则将从机发送查询遥测信息命令，否则进行步骤（6）；
（6）主机判断是否需要查询从机信息，若需要则将从机发送查询从机信息命令，若不需要则结束。从机信息包括从机的工作方式（分补还是共补），从机电容器的容量、投切状态、投切时间、投切次数。
如图4所示，从机通信过程包括：系统先初始化，其后开始接受主机数据并进行处理，其中，根据主机通信时发送的命令（如步骤（3）-（6）），发送相应的信息结果给主机。
投切电容器的开关选用具有零电压导通和零电流断开功能的复合开关，以减小电容器投入和切除时的浪涌电流。另外，系统具有在过谐波、过电流、过电压、过温度等情况下的告警及自动退出运行的保护功能。
本实施例的通信单元包括RS485接口通信方式，其根据负荷选择接入装置数量，选出其中一个为主机，剩余装置为从机，使各装置之间按主从通信的方式工作。
本实用新型在无功补偿实验中，实验数据如表1、表2所示（实验中目标功率因数设为0.95，最大允许的无功功率占有功功率的比例为20%）。
表1三相分补方式实验结果
表2三相共补方式实验结果
实验结果表明，本实用新型能够实现电容器的准确投切，达到提高功率因数的目的。
实施例二
本实施例与实施例一的结构和原理基本相同，但区别之处在于：
为了保证装置的安全性和稳定性，本实施例在控制电路中加入保护告警电路如图5所示，其作用是在三相不平衡、断相、过电压、欠电压、过电流、过温度时进行保护和告警指示（led灯指示），例如，当电网参数超过各设定限制时，即在过电压、过电流等情况下，控制器发出控制信号，快速切除已投入的电容器，并闭锁输出，保护电容器安全运行，以延长其使用寿命，同时将故障类型通过led灯在面板上显示出来，以供工作人员参考。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种低压无功补偿装置的控制电路，所述无功补偿装置包括电容器；其特征在于，所述控制电路包括控制单元、电源电路、人机交互单元、采集电路、数据存储单元、通信单元、投切控制电路和过零投切电路；所述控制单元分别与所述电源电路、所述人机交互单元、所述采集电路、所述数据存储单元、所述通信单元和所述投切控制电路连接；所述投切控制电路依次与所述过零投切电路和所述电容器连接。
2.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，投切所述电容器的开关为复合开关。
3.如权利要求1所述的低压无功补偿模块，其特征在于，所述控制单元包括LPC2388控制器。
4.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述人机交互单元包括连接的键盘和LCD显示器。
5.如权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述通信单元包括RS485接口。
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| CN104820785B (zh) * | 2015-05-12 | 2018-04-10 | 华北电力大学 | 计及无功补偿装置损耗的750kV变压器效率计算方法 |
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