CN204615394U - 一种基于调压模块的调容智能电容器 - Google Patents

一种基于调压模块的调容智能电容器 Download PDF

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Abstract

本实用新型公开了一种基于调压模块的调容智能电容器，包括控制开关、电力电容器模块和智能调压模块，所述智能调压模块输入端与控制开关相连接，所述智能调压模块输出端与电力电容器模块相连接，本实用新型根据电网所需的无功补偿容量，自动通过CPU驱动调压模块，调整输出电压到电容器，得到相应的补偿容量，无需投切开关，没有涌流干扰，解决了补偿精度粗糙、不合理，因频繁投切导致的对电容器的损伤，延长了电容器的使用寿命。

Description

一种基于调压模块的调容智能电容器
技术领域
本实用新型涉及电容器，尤其是一种基于调压模块的调容智能电容器。
背景技术
随着科技水平的提高，传统生产工艺的要求也不断提升，现有的智能电容器技术已无法完全满足电网无功容量的精细补偿要求。电容柜中传统的无功补偿方案是根据变压器的装机容量按30%配装所需无功补偿容量，选择多台同等容量的智能电容器或电容器相并联，采用接触器或复合开关投切，该情况会导致补偿精度粗糙，效果太差，或过补或欠补，达不到节能的效果，所需空间大，不合理，这样对资源和空间产生了浪费。投切开关做不到过零投切，对电容器涌流干扰，缩短电容器使用寿命。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种基于调压模块的调容智能电容器，该方案结构简单，单台或多台集成无需投切，在电网所需无功补偿过程中，自动通过调压模块调整电压来软性改变补偿容量，避免了由于频繁投切所产生的涌流对电容器的冲击问题，延长了电容器的使用寿命，更有效的节能。
为解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案：
一种基于调压模块的调容智能电容器  ，包括控制开关、电力电容器模块和智能调压模块，所述智能调压模块输入端与控制开关相连接，所述智能调压模块输出端与电力电容器模块相连接。
采用调节电容器两端电压从而调节电容器电容量的设计，使得在电网所需无功补偿过程中，可以根据电网自身的无功补偿量来自由调节电容两端电压，从而软性改变补偿容量，避免了由于频繁投切所产生的涌流对电容器的冲击问题，延长了电容器的使用寿命，更有效的节能。
进一步地，智能调压模块包括调压模块、CPU控制模块、数据采集模块和电流互感器，所述电流互感器的输入端与控制开关相连接，所述电流互感器的输出端与调压模块的输入端相连接，所述电流互感器采集每个回路的电流，所述调压模块的输入端与CPU控制模块的输出端相连接，所述CPU控制模块的输入端与数据采集模块的输出端相连接，所述数据采集模块的输入端与电流互感器输出端和控制开关相连接，所述电源提供CPU控制模块和数据采集模块电能。
通过数据采集模块采集整个电路的电流I、电压U和工作时的功率因数COSΦ，然后通过CPU运算驱动计算得到总功率为S=I*U，实际功率为P=S*COSΦ，计算得到功率因数COSΦ时的无功功率Q=                                               ；当功率因数从COSΦ提高到COSΦ1时，此时的视在功率为S1=P/COSΦ1，无功功率Q1=,需要电容无功补偿量Qc=Q-Q1。
然后根据Qc=WCU2=2πfCU2，即U=，计算出电容两端相对应的电压，然后通过驱动电路，控制调压模块调节到相应的电压U。
进一步地，调压模块包括调压器和驱动执行机构，所述调压器的输入端与驱动执行机构的输出端相连接，所述调压器的输入端与电流互感器的输出端相连接，所述驱动执行机构的输入端与CPU控制模块的输出端相连接。
采用调压器和驱动执行机构的设计，当CPU控制模块对驱动执行机构发出指令时，通过驱动执行机构控制调压器工作，当作为降压变压器使用时，从绕组中抽出一部分线匝作为二次绕组；当作为升压变压器使用时，外施电压只加在绕组的—部分线匝上，从而来调节电压的变化。
进一步地，调压器为三相调压器，所述电力电容器模块包括外壳和外壳内部的电容器，所述外壳为铁壳、不锈钢壳或者铝壳，所述电容器为角接电容器或者星接电容器，所述控制开关为空气开关。结构简单，设计合理。
进一步地，调压器为单相调压器，所述电力电容器模块包括外壳和外壳内部的电容器，所述外壳为铁壳、不锈钢壳或者铝壳，所述电容器为单相电容器，所述控制开关为塑壳断路器。结构简单，设计合理。
进一步地，调压模块为晶闸管，所述晶闸管的输入端与三个电流互感器的输出端相连接，所述晶闸管的触发端与CPU控制模块的输出端相连接。
通过CPU控制模块控制晶闸管的导通角，从而调节电容器的输入电压，从而影响到无功功率Q的变化；根据电网所需的无功功率补偿量，带调压模块的调容智能电容器自动通过调压模块的调压达到相应无功补偿功率，使电网可自由的进行软性补偿，达到节省电容器数量，增大补偿灵活度，充分节省能源。
进一步地，晶闸管为三相晶闸管，所述电力电容器模块包括外壳和外壳内部的电容器，所述外壳为铁壳、不锈钢壳或者铝壳，所述电容器为角接电容器或者星接电容器，所述控制开关为空气开关。结构简单，设计合理。
进一步地，晶闸管为单相晶闸管，所述电力电容器模块包括外壳和外壳内部的电容器，所述外壳为铁壳、不锈钢壳或者铝壳，所述电容器为单相电容器，所述控制开关为塑壳断路器。结构简单，设计合理。
进一步地，CPU控制模块包括CPU驱动电路、CPU运算驱动，所述CPU运算驱动的输出端与CPU驱动电路的输入端相连接，所述CPU运算驱动的输入端与数据采集模块相连接，所述CPU驱动电路的输出端与调频模块的输入端相连接。
工作时，通过CPU驱动运算对采集的数据进行分析计算，然后通过CPU驱动电路对调压模块进行控制，调节到需要的电压，正好满足电网需要的补偿量，避免了涌流对电容器的冲击问题。
与现有技术相比，本实用新型基于调压模块的调容智能电容器有以下优点：1）无功补偿精细，效果好，不会产生过补或欠补；2）采用单台集合式无功补偿装置单元，减少有限的柜体空间，减少投资，节约资源；3）无需投切开关，没有涌流干扰，延长了电容器的使用寿命。
附图说明
图1为本实用新型实施例1的电路模块图。
图2为本实用新型实施例2的电路模块图。
图3为本实用新型实施例3的电路模块图。
图4为本实用新型实施例4的电路模块图。
图5为本实用新型实施例5的电路模块图。
图6为本实用新型实施例6的电路模块图。
具体实施方式
为了进一步理解本实用新型，下面结合附图对本实用新型进行描述。
实施例1
如图1所示，本实施例提供的一种基于调压模块的调容智能电容器   ，包括控制开关、电力电容器模块和智能调压模块，所述智能调压模块输入端与控制开关相连接，所述智能调压模块输出端与电力电容器模块相连接。
对于本实施例的各个部件进行解释说明：
1）智能调压模块包括调压模块、CPU控制模块、数据采集模块和电流互感器，所述电流互感器的输入端与控制开关相连接，所述电流互感器的输出端与调压模块的输入端相连接，所述电流互感器采集每个回路的电流，所述调压模块的输入端与CPU控制模块的输出端相连接，所述CPU控制模块的输入端与数据采集模块的输出端相连接，所述数据采集模块的输入端与电流互感器输出端和控制开关相连接，所述电源提CPU控制模块和数据采集模块电能。
2）调压模块包括三相调压器和驱动执行机构，所述三相调压器的输入端与驱动执行机构的输出端相连接，所述三相调压器的输入端与电流互感器的输出端相连接，所述驱动执行机构的输入端与CPU控制模块的输出端相连接。
3）CPU控制模块包括CPU驱动电路、CPU运算驱动，所述CPU运算驱动的输出端与CPU驱动电路的输入端相连接，所述CPU运算驱动的输入端与数据采集模块相连接，所述CPU驱动电路的输出端与调频模块的输入端相连接。
4）电力电容器模块包括外壳和外壳内部的电容器，所述外壳为铝壳，所述电容器为角接电容器。
5）控制开关为空气开关。
实施例2
如图2所示，本实施例提供的一种基于调压模块的调容智能电容器   ，包括控制开关、电力电容器模块和智能调压模块，所述智能调压模块输入端与控制开关相连接，所述智能调压模块输出端与电力电容器模块相连接。
对于本实施例的各个部件进行解释说明：
1）智能调压模块包括调压模块、CPU控制模块、数据采集模块和电流互感器，所述电流互感器的输入端与控制开关相连接，所述电流互感器的输出端与调压模块的输入端相连接，所述电流互感器采集每个回路的电流，所述调压模块的输入端与CPU控制模块的输出端相连接，所述CPU控制模块的输入端与数据采集模块的输出端相连接，所述数据采集模块的输入端与电流互感器输出端和控制开关相连接，所述电源提CPU控制模块和数据采集模块电能。
2）调压模块包括三相调压器和驱动执行机构，所述三相调压器的输入端与驱动执行机构的输出端相连接，所述三相调压器的输入端与电流互感器的输出端相连接，所述驱动执行机构的输入端与CPU控制模块的输出端相连接。
3）CPU控制模块包括CPU驱动电路、CPU运算驱动，所述CPU运算驱动的输出端与CPU驱动电路的输入端相连接，所述CPU运算驱动的输入端与数据采集模块相连接，所述CPU驱动电路的输出端与调频模块的输入端相连接。
4）电力电容器模块包括外壳和外壳内部的电容器，所述外壳为铝壳，所述电容器为星接电容器。
5）控制开关为空气开关。
实施例3
如图3所示，本实施例提供的一种基于调压模块的调容智能电容器   ，包括控制开关、电力电容器模块和智能调压模块，所述智能调压模块输入端与控制开关相连接，所述智能调压模块输出端与电力电容器模块相连接。
对于本实施例的各个部件进行解释说明：
1）智能调压模块包括调压模块、CPU控制模块、数据采集模块和电流互感器，所述电流互感器的输入端与控制开关相连接，所述电流互感器的输出端与调压模块的输入端相连接，所述电流互感器采集每个回路的电流，所述调压模块的输入端与CPU控制模块的输出端相连接，所述CPU控制模块的输入端与数据采集模块的输出端相连接，所述数据采集模块的输入端与电流互感器输出端和控制开关相连接，所述电源提CPU控制模块和数据采集模块电能。
2）调压模块包括单相调压器和驱动执行机构，所述单相调压器的输入端与驱动执行机构的输出端相连接，所述单相调压器的输入端与电流互感器的输出端相连接，所述驱动执行机构的输入端与CPU控制模块的输出端相连接。
3）CPU控制模块包括CPU驱动电路、CPU运算驱动，所述CPU运算驱动的输出端与CPU驱动电路的输入端相连接，所述CPU运算驱动的输入端与数据采集模块相连接，所述CPU驱动电路的输出端与调频模块的输入端相连接。
4）电力电容器模块包括外壳和外壳内部的电容器，所述外壳为铝壳，所述电容器为单相电容器。
5）控制开关为塑壳断路器。
实施例4
如图4所示，本实施例提供的一种基于调压模块的调容智能电容器   ，包括控制开关、电力电容器模块和智能调压模块，所述智能调压模块输入端与控制开关相连接，所述智能调压模块输出端与电力电容器模块相连接。
对于本实施例的各个部件进行解释说明：
1）智能调压模块包括调压模块、CPU控制模块、数据采集模块和电流互感器，所述电流互感器的输入端与控制开关相连接，所述电流互感器的输出端与调压模块的输入端相连接，所述电流互感器采集每个回路的电流，所述调压模块的输入端与CPU控制模块的输出端相连接，所述CPU控制模块的输入端与数据采集模块的输出端相连接，所述数据采集模块的输入端与电流互感器输出端和控制开关相连接，所述电源提CPU控制模块和数据采集模块电能。
2）调压模块为三相晶闸管，所述三相晶闸管的输入端与电流互感器的输出端相连接，所述三相晶闸管的触发端与CPU控制模块的输出端相连接。
3）CPU控制模块包括CPU驱动电路、CPU运算驱动，所述CPU运算驱动的输出端与CPU驱动电路的输入端相连接，所述CPU运算驱动的输入端与数据采集模块相连接，所述CPU驱动电路的输出端与调频模块的输入端相连接。
4）电力电容器模块包括外壳和外壳内部的电容器，所述外壳为铝壳，所述电容器为角接电容器。
5）控制开关为空气开关。
实施例5
如图5所示，本实施例提供的一种基于调压模块的调容智能电容器   ，包括控制开关、电力电容器模块和智能调压模块，所述智能调压模块输入端与控制开关相连接，所述智能调压模块输出端与电力电容器模块相连接。
对于本实施例的各个部件进行解释说明：
1）智能调压模块包括调压模块、CPU控制模块、数据采集模块和电流互感器，所述电流互感器的输入端与控制开关相连接，所述电流互感器的输出端与调压模块的输入端相连接，所述电流互感器采集每个回路的电流，所述调压模块的输入端与CPU控制模块的输出端相连接，所述CPU控制模块的输入端与数据采集模块的输出端相连接，所述数据采集模块的输入端与电流互感器输出端和控制开关相连接，所述电源提CPU控制模块和数据采集模块电能。
2）调压模块为三相晶闸管，所述三相晶闸管的输入端与电流互感器的输出端相连接，所述三相晶闸管的触发端与CPU控制模块的输出端相连接。
3）CPU控制模块包括CPU驱动电路、CPU运算驱动，所述CPU运算驱动的输出端与CPU驱动电路的输入端相连接，所述CPU运算驱动的输入端与数据采集模块相连接，所述CPU驱动电路的输出端与调频模块的输入端相连接。
4）电力电容器模块包括外壳和外壳内部的电容器，所述外壳为铝壳，所述电容器为星接电容器。
5）控制开关为空气开关。
实施例6
如图6所示，本实施例提供的一种基于调压模块的调容智能电容器   ，包括控制开关、电力电容器模块和智能调压模块，所述智能调压模块输入端与控制开关相连接，所述智能调压模块输出端与电力电容器模块相连接。
对于本实施例的各个部件进行解释说明：
1）智能调压模块包括调压模块、CPU控制模块、数据采集模块和电流互感器，所述电流互感器的输入端与控制开关相连接，所述电流互感器的输出端与调压模块的输入端相连接，所述电流互感器采集每个回路的电流，所述调压模块的输入端与CPU控制模块的输出端相连接，所述CPU控制模块的输入端与数据采集模块的输出端相连接，所述数据采集模块的输入端与电流互感器输出端和控制开关相连接，所述电源提CPU控制模块和数据采集模块电能。
2）调压模块为单相晶闸管，所述单相晶闸管的输入端与电流互感器的输出端相连接，所述单相晶闸管的触发端与CPU控制模块的输出端相连接。
3）CPU控制模块包括CPU驱动电路、CPU运算驱动，所述CPU运算驱动的输出端与CPU驱动电路的输入端相连接，所述CPU运算驱动的输入端与数据采集模块相连接，所述CPU驱动电路的输出端与调频模块的输入端相连接。
4）电力电容器模块包括外壳和外壳内部的电容器，所述外壳为铝壳，所述电容器为单相电容器。
5）控制开关为塑壳断路器。
以上六个实施例与现有技术相比有以下优点：1）无功补偿精细，效果好，不会产生过补或欠补；2）采用单台集合式无功补偿装置单元，减少有限的柜体空间，减少投资，节约资源；3）无需投切开关，没有涌流干扰，延长了电容器的使用寿命。
以上仅为本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员而言，在不脱离本实用新型的原理前提下，还可以做出多种变形和改进，这也应该视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种基于调压模块的调容智能电容器，其特征在于：包括控制开关、电力电容器模块和智能调压模块，所述智能调压模块输入端与控制开关相连接，所述智能调压模块输出端与电力电容器模块相连接。
2.根据权利要求1所述的基于调压模块的调容智能电容器，其特征在于：所述智能调压模块包括调压模块、CPU控制模块、数据采集模块和电流互感器，所述电流互感器的输入端与控制开关相连接，所述电流互感器的输出端与调压模块的输入端相连接，所述电流互感器采集每个回路的电流，所述调压模块的输入端与CPU控制模块的输出端相连接，所述CPU控制模块的输入端与数据采集模块的输出端相连接，所述数据采集模块的输入端与电流互感器输出端和控制开关相连接，所述电源提供CPU控制模块和数据采集模块电能。
3.根据权利要求2所述的基于调压模块的调容智能电容器，其特征在于：所述调压模块包括调压器和驱动执行机构，所述调压器的输入端与驱动执行机构的输出端相连接，所述调压器的输入端与电流互感器的输出端相连接，所述驱动执行机构的输入端与CPU控制模块的输出端相连接。
4.根据权利要求3所述的基于调压模块的调容智能电容器，其特征在于：所述调压器为三相调压器，所述电力电容器模块包括外壳和外壳内部的电容器，所述外壳为铁壳、不锈钢壳或者铝壳，所述电容器为角接电容器或者星接电容器，所述控制开关为空气开关。
5.根据权利要求3所述的基于调压模块的调容智能电容器，其特征在于：所述调压器为单相调压器，所述电力电容器模块包括外壳和外壳内部的电容器，所述外壳为铁壳、不锈钢壳或者铝壳，所述电容器为单相电容器，所述控制开关为塑壳断路器。
6.根据权利要求2所述的基于调压模块的调容智能电容器，其特征在于：所述调压模块为晶闸管，所述晶闸管的输入端与电流互感器的输出端相连接，所述晶闸管的触发端与CPU控制模块的输出端相连接。
7.根据权利要求6所述的基于调压模块的调容智能电容器，其特征在于：所述晶闸管为三相晶闸管，所述电力电容器模块包括外壳和外壳内部的电容器，所述外壳为铁壳、不锈钢壳或者铝壳，所述电容器为角接电容器或者星接电容器，所述控制开关为空气开关。
8.根据权利要求6所述的基于调压模块的调容智能电容器，其特征在 于：所述晶闸管为单相晶闸管，所述电力电容器模块包括外壳和外壳内部的电容器，所述外壳为铁壳、不锈钢壳或者铝壳，所述电容器为单相电容器，所述控制开关为塑壳断路器。
9.根据权利要求2-8中任意一项所述的基于调压模块的调容智能电容器，其特征在于：所述CPU控制模块包括CPU驱动电路、CPU运算驱动，所述CPU运算驱动的输出端与CPU驱动电路的输入端相连接，所述CPU运算驱动的输入端与数据采集模块相连接，所述CPU驱动电路的输出端与调频模块的输入端相连接。
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CN107947191A (zh) * 2017-12-11 2018-04-20 国网宁夏电力公司电力科学研究院 无功补偿装置及互感器检测设备

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