CN204304456U - 一种电网用自动无功补偿系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电网用自动无功补偿系统，包括无功补偿控制器和偶数个补偿单元，无功补偿控制器通过输电线路分别连接每个补偿单元，无功补偿控制器串接于火线和零线之间，每个补偿单元串接于火线和零线之间；通过无功补偿控制器中的电压传感器和电流传感器实时检测电网的电压值和电流值，并将其采集的参数信号通过模数转换模块转换成所能接受的数字信号，数字信号处理模块再将转换后的数字信号完成对电压和电流值的计算，然后根据检查、计算结果，通过投切控制器向可关断晶闸管发送信号，控制可关断晶闸管的导通和截止，进而自动调整投入的电容器的数量，补偿无功功率，减少发、供电设备的设计容量,减少投资，降低线损。
Description
技术领域
本实用新型涉及电力系统的电能控制技术领域，尤其涉及一种电网用自动无功补偿系统。
背景技术
目前，随着智能电网的不断建设，多种多样的分布式电源和各种类型的负载加入电网中，这势必导致电网系统的无功功率的大范围变化，而现有的无功率补偿装置一般都按照当时的电网状况进行设置，面对电网无功功率的大范围变化，目前的无功补偿装置都是固定的，不能根据电网的无功状态进行动态调整，因而不能适应智能电网面临的新能源和多种负载不断动态投入或切换的实际情况。
传统的单片机作为控制器的系统由于受硬件资源与速度的限制，采样精度不高，每周波的采样点少，只能当先择计算量小的算法，结果限制了测量的精度。市场上流行的单DSP 数字化控制器尽管解决了响应速度的问题，但是接口并不丰富。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种电网用自动无功补偿系统，实时检测电网的无功参数，根据检测结果，自动调整投入的电容器的数量，补偿无功功率，减少发、供电设备的设计容量, 减少投资，降低线损。
本实用新型采用的技术方案为：
一种电网用自动无功补偿系统，其特征在于：包括无功补偿控制器和偶数个补偿单元，无功补偿控制器通过输电线路分别连接每个补偿单元，无功补偿控制器串接于火线和零线之间，每个补偿单元串接于火线和零线之间；
其中，所述的无功补偿控制器包括电流互感器、电压互感器、模数转换模块、数字信号处理模块、逻辑电平转换模块、RAM处理器、单片机、显示模块、FPGA芯片、保护启动电路、投切控制器、锁相环电路和电源模块，电源模块为整个装置供电；电流互感器和电压互感器的采集端用于连接电网侧，电流互感器和电压互感器的信号输出端通过模数转换模块连接数字信号处理模块的信号输入端，数字信号处理模块的第一信号输出端依次通过逻辑电平转换模块和RAM处理器连接单片机的信号输入端，单片机的信号输出端连接显示模块；数字信号处理模块的第二信号输出端连接FPGA芯片的信号输入端，FPGA芯片的信号输出端分别连接保护启动电路和投切控制器的信号输入端，投切控制器控制补偿单元进行投切动作；电压互感器和模数转换模块之间还设置有锁相环电路；
所述的补偿单元包括串联的晶闸管和电容，电容还连接零线端，晶闸管还连接火线端。
所述的单片机的信号输出端还连接存储器、复位按钮和输入键盘
本实用新型通过无功补偿控制器中的电压传感器和电流传感器实时检测电网的电压值和电流值，并将其采集的参数信号通过模数转换模块转换成所能接受的数字信号，数字信号处理模块再将转换后的数字信号完成对电压和电流值的计算，然后根据检查、计算结果，通过投切控制器向可关断晶闸管发送信号，控制可关断晶闸管的导通和截止，进而自动调整投入的电容器的数量，补偿无功功率，减少发、供电设备的设计容量, 减少投资，降低线损。
附图说明
图1为本实用新型的电路原理框图；
图2为本实用新型无功补偿控制器的电路原理框图。
具体实施方式
如图1和图2所示，本实用新型包括无功补偿控制器和偶数个补偿单元，无功补偿控制器通过输电线路分别连接每个补偿单元，无功补偿控制器串接于火线和零线之间，每个补偿单元串接于火线和零线之间。其中，无功补偿控制器包括电流互感器、电压互感器、模数转换模块、数字信号处理模块、逻辑电平转换模块、RAM处理器、单片机、显示模块、FPGA芯片、保护启动电路、投切控制器、锁相环电路和电源模块，电源模块为整个装置供电；电流互感器和电压互感器的采集端用于连接电网侧，电流互感器和电压互感器的信号输出端通过模数转换模块连接数字信号处理模块的信号输入端，数字信号处理模块的第一信号输出端依次通过逻辑电平转换模块和RAM处理器连接单片机的信号输入端，单片机的信号输出端连接显示模块，单片机的信号输出端还连接存储器、复位按钮和输入键盘；数字信号处理模块的第二信号输出端连接FPGA芯片的信号输入端，FPGA芯片的信号输出端分别连接保护启动电路和投切控制器的信号输入端，投切控制器控制补偿单元进行投切动作；电压互感器和模数转换模块之间还设置有锁相环电路。补偿单元包括串联的晶闸管和电容，电容还连接零线端，晶闸管还连接火线端。
下面结合附图和具体的实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明：
在本实用新型的具体实施例中，输电线路所在电网可能存在三种情况，第一种，电网侧采用一相电；第二种，电网侧采用两相电；第三种，电网侧采用三相电；当电网采用一相电时，采用一个电压互感器和一个电流互感器，电压互感器连接于一根火线和一根零线之间，电流互感器只连接到一根火线上；电网为两相电时（即两根火线、一根零线），采用两个电压互感器和两个电流互感器，两个电压互感器分别连接到两根火线上，并同时连接到同一根零线上，两个电流互感器分别连接到两根火线上；当电网为三相电时（即三根火线A、B、C和一根零线），采用三个电压互感器分别连接到三根火线上，并同时连接到一根零线上，采用三个电流互感器分别连接到三根火线上。上述任意一种情形下，每根火线只连接一个电压互感器和一个电流互感器。
在本实用新型的一个具体实施例中，系统包括检测处理部分、控制部分、执行部分及电源模块，检测处理部分主要是对负载的电压和电流进行检测，并将其采集的参数信号转换成无功补偿控制器所能接受的数字信号，数字信号处理模块再将转换后的数字信号完成对电压和电流值的计算，数字信号处理模块采用数字信号处理器DSP，对接收到的信号进行的计算和处理技术对于本领域技术人员来说，属于现有的成熟技术在此不再赘述。控制部主要将数字信号处理模块处理过的电压和电流通过逻辑电平转换模块进行电平的转换，转换为单片机可以接收的电信号，RAM处理器起到连接逻辑电平转换模块和单片机的作用，同时也是一个处理器，能够处理接收到的信息。最后由单片机接收，单片机负责将计算结果显示到液晶屏，同时接收键盘输入的信息，并能通过复位按钮进行单片机的复位，同时将各种信息存储在存储器中。单片机型号为8051，采用低功耗、高性能的32 位定点数字信号处理器DSP 与8051 单片机的双CPU 结构，实时性强的数据均由数字信号处理器DSP 完成处理，指令速度很快，达100MIP，响应速度得到了保证，同时接口丰富，便于后继维护的升级管理。
执行部分主要完成投切控制，由于电网的电压直接接入无功补偿控制器，电流经电流互感器接入无功补偿控制器，信号调理部分将其转变为小幅值的电压信号接到数字信号处理器DSP 的ADC，通过数字信号处理器DSP 的采样、分析、计算，FPGA芯片再根据控制补偿规则，结合投切的策略，作出投切决策并输出投切指令；投切控制器接到指令后，通过晶闸管控制补偿电容器的投切。自动控制现场可编程门阵列FPGA 进行晶闸管投切电容组，再将结果送出。同时数字信号处理器DSP 还通过保护启动电路负责电容器的保护电路控制。
本实用新型采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本实用新型所公开的系统，保证了响应速度，同时接口丰富，设置有便于后继维护的升级管理的无功补偿控制器。无功补偿控制器中的电压传感器和电流传感器实时检测电网的电压值和电流值，并接收检测结果，然后根据检查结果计算，最后向可关断晶闸管发送信号，控制可关断晶闸管的导通和截止，进而自动调整投入的电容器的数量，补偿无功功率，减少发、供电设备的设计容量, 减少投资，降低线损。
Claims (2)
1.一种电网用自动无功补偿系统，其特征在于：包括无功补偿控制器和偶数个补偿单元，无功补偿控制器通过输电线路分别连接每个补偿单元，无功补偿控制器串接于火线和零线之间，每个补偿单元串接于火线和零线之间；
其中，所述的无功补偿控制器包括电流互感器、电压互感器、模数转换模块、数字信号处理模块、逻辑电平转换模块、RAM处理器、单片机、显示模块、FPGA芯片、保护启动电路、投切控制器、锁相环电路和电源模块，电源模块为整个装置供电；电流互感器和电压互感器的采集端用于连接电网侧，电流互感器和电压互感器的信号输出端通过模数转换模块连接数字信号处理模块的信号输入端，数字信号处理模块的第一信号输出端依次通过逻辑电平转换模块和RAM处理器连接单片机的信号输入端，单片机的信号输出端连接显示模块；数字信号处理模块的第二信号输出端连接FPGA芯片的信号输入端，FPGA芯片的信号输出端分别连接保护启动电路和投切控制器的信号输入端，投切控制器控制补偿单元进行投切动作；电压互感器和模数转换模块之间还设置有锁相环电路；
所述的补偿单元包括串联的晶闸管和电容，电容还连接零线端，晶闸管还连接火线端。
2.根据权利要求1所述的电网用自动无功补偿系统，其特征在于：所述的单片机的信号输出端还连接存储器、复位按钮和输入键盘。
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