CN204696695U - 同步共补型低压智能组合式电力电容器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种同步共补型低压智能组合式电力电容器，包括处理器、供电电源、同步开关模块控制电路、RS485通信电路、温度传感电路、信号处理电路、信号采集电路、操控面板、联级接口模块和电力电容器模块，所述同步开关模块控制电路包括第一同步开关、第二同步开关，所述第一同步开关和第二同步开关相并联且连接在所述电力电容器模块与处理器之间。本实用新型的结构简单、其可有效的降低制作成本，而且其投切更为安全可靠，对电网冲击较小，一定程度上提高了使用寿命，同时其具有欠压、过流、过温、过谐波和缺相保护功能，可有效的保证电容器的运行安全可靠，适用性好，实用性强。

Description

同步共补型低压智能组合式电力电容器

技术领域

本实用新型属于低压无功功率补偿设备技术领域，具体涉及一种同步共补型低压智能组合式电力电容器。

背景技术

电网中的电力负荷大部分属于感性负荷，如电动机、变压器等。在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率，导致功率因数降低，线路电流增大，电能损耗增大。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗。

定补补偿模式成本低，可以实现感性负载的无功补偿。但是实际应用中会出现负荷小时电容过补，现在基本淘汰不用。现在用户无功功率补偿措施通常都是在0.4KV配电屏端通过功率因数控制器来控制多组电力电容器的投切，使功率因数达到0.95左右。

传统的配电屏无功功率补偿设备包括：电力刀开关，熔断器，无功补偿检测装置，电容器专用投切接触器，电力电容器等，如需达到消除谐波功能，还需另加谐波消除电抗线圈。其存在如下缺点：投切电流大，对线路产生浪涌冲击电流，电容器专用投切接触器触点寿命短，接线繁杂，占用空间大，维护检修不方便，成本高，机械连接部件多，设备容易失效。而市场上现有的智能或类智能型产品，操作界面都比较繁琐，对操控人员技术要求很高，需要专人跟踪技术指导，无法大面积普及，极大的限制了无功功率补偿器的推广使用，造成能源浪费。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型是提供一种结构简单、使用稳定性好且运行可靠的同步共补型低压智能组合式电力电容器。

实现本实用新型目的的技术方案是一种同步共补型低压智能组合式电力电容器，包括处理器、供电电源、同步开关模块控制电路、RS485通信电路、温度传感电路、信号处理电路、信号采集电路、操控面板、联级接口模块和电力电容器模块，

所述处理器通过线缆与操控面板相连接用于实现人机对话并显示信息；

所述RS485通信电路通过电缆连接在处理器与联级接口模块之间实现电容器级联；

所述温度传感电路、信号处理电路均与所述处理器相连接；

所述联级接口模块、信号采集电路均与所信号处理电路的输入端相连接；

所述供电电源为处理器提供+5V电源、为信号处理电路提供VCC+5V和VEE-5V电源、为同步开关模块控制电路提供VCC+5V和VDD+24V电源、为RS485通信电路提供V485+5V隔离电源；

所述同步开关模块控制电路包括第一同步开关、第二同步开关，所述第一同步开关和第二同步开关相并联且连接在所述电力电容器模块与处理器之间。

所述联级接口模块包括电容器级联端口和B相电流信号采集端口，所述电容器级联端口与所述RS485通信电路相连接，所述B相电流信号采集端口与所述信号处理电路相连接。

所述信号采集电路包括AC相电压信号采集电路和电容穿心互感器信号采集电路，所述AC相电压信号采集电路和电容穿心互感器信号采集电路均与所述信号处理电路相连接。采用电容穿过互感器信号采集电路可精确实现投入电容电流的测量，并判断电容是否过流欠流，判断有无容量衰减和损坏。

所述电力电容器模块由三个电力电容器成三角形连接而成，且其中一个顶角与第一同步开关相连接、一个顶角与第二同步开关相连接、一个顶角与B相电线相连接。

所述处理器的主芯片型号为STM8S207R8。

所述温度传感电路包括串联的热敏电阻和第一电阻。

信号处理电路可以对电压电流信号处理其术要采用加法电路，并进行 全波形信号采样，傅里叶变换计算谐波，根据计算值和设置值比较进行谐波保护。

不依赖于ID的完全随机自动组网，控制器分补优先为主机原则，主机故障自动退出，从机地址最小的自动成主机，从机故障，不影响网络通信，地址重复自动纠错，实现网络控制；也可以人工干预设置地址，按照设置的地址运行；其中地址为0的是主机，地址为其他的是从机。

在上述技术方案的基础上，同步投切控制具有继电器拉合闸时间测量，自适应调节使电压过零时刻点继电器合闸，电流过流时刻电继电器拉闸断开。

本实用新型具有积极的效果：本实用新型的结构简单、其可有效的降低制作成本，而且其投切更为安全可靠，对电网冲击较小，一定程度上提高了使用寿命，同时其具有欠压、过流、过温、过谐波和缺相保护功能，可有效的保证电容器的运行安全可靠，适用性好，实用性强。

附图说明

为了使本实用新型的内容更容易被清楚的理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明，其中：

图1为本实用新型的结构示意图。

具体实施方式

(实施例1)

图1显示了本实用新型的一种具体实施方式，其中图1为本实用新型的结构示意图。

见图1，一种同步共补型低压智能组合式电力电容器，包括处理器5、供电电源1、同步开关模块控制电路7、RS485通信电路9、温度传感电路6、信号处理电路3、信号采集电路10、操控面板4、联级接口模块2和电力电容器模块8，

所述处理器5通过线缆与操控面板4相连接用于实现人机对话并显示信息；

所述RS485通信电路9通过电缆连接在处理器5与联级接口模块2之 间实现电容器级联；

所述温度传感电路6、信号处理电路3均与所述处理器5相连接；

所述联级接口模块2、信号采集电路10均与所信号处理电路3的输入端相连接；

所述供电电源1为处理器提供+5V电源、为信号处理电路提供VCC+5V和VEE-5V电源、为同步开关模块控制电路提供VCC+5V和VDD+24V电源、为RS485通信电路提供V485+5V隔离电源；

所述同步开关柜块7控制电路包括第一同步开关71、第二同步开关72，所述第一同步开关71和第二同步开关72相并联且连接在所述电力电容器模块8与处理器5之间。

所述联级接口模块2包括电容器级联端口21和B相电流信号采集端口22，所述电容器级联端口21与所述RS485通信电路9相连接，所述B相电流信号采集端口22与所述信号处理电路3相连接。

所述信号采集电路10包括AC相电压信号采集电路101和电容穿心互感器信号采集电路102，所述AC相电压信号采集电路101和电容穿心互感器信号采集电路102均与所述信号处理电路3相连接。采用电容穿过互感器信号采集电路可精确实现投入电容电流的测量，并判断电容是否过流欠流，判断有无容量衰减和损坏。

所述电力电容器模块由三个电力电容器成三角形连接而成，且其中一个顶角与第一同步开关相连接、一个顶角与第二同步开关相连接、一个顶角与B相电线相连接。

所述处理器的主芯片型号为STM8S207R8。

所述温度传感电路包括串联的热敏电阻和第一电阻。

温度传感放大器单元包括两路热敏电阻RT，分别对应两组电容器温度，热敏电阻RT与电阻R串联分压后输出到CPU单元。

在上述技术方案的基础上，8芯网线与联级接口模块实现级联，共享485通信线和电流信号线，拔插接线方便。

信号处理电路可以对电压电流信号处理其术要采用加法电路，并进行全波形信号采样，傅里叶变换计算谐波，根据计算值和设置值比较进行谐波保护。

不依赖于ID的完全随机自动组网，控制器分补优先为主机原则，主机 故障自动退出，从机地址最小的自动成主机，从机故障，不影响网络通信，地址重复自动纠错，实现网络控制；也可以人工干预设置地址，按照设置的地址运行；其中地址为0的是主机，地址为其他的是从机。

在上述技术方案的基础上，同步投切控制具有继电器拉合闸时间测量，自适应调节使电压过零时刻点继电器合闸，电流过流时刻电继电器拉闸断开。

操作面板单元下部设有设定键、向上键、向下键，中部设有一个液晶显示屏，液晶显示屏上部设有若干显示当前工作状态的LED指示灯，按键可以进行参数设置，手动投切，模拟投切，参数校准等功能。

本实用新型工作原理如下：

通过电流互感器，电压互感器把强电信号转变为成比例的弱电信号；转换后的电流信号、电压信号送入信号处理电路，把模拟信号过零点转换为等周期相同过零时刻的脉冲信号到CPU单元，CPU单元计算两个信号的时间，转换为相位差，继而计算得到功率因数；比例衰减的电压电流信号全波形采样，并计算出电压电流的有效值，乘以比例系数得到当前的电压和电流；全波形采样点经过傅氏变换求出电压电流的谐波值；然后计算出无功功率，及报警状态，以判断是否投入或切除补偿电容；根据过零点和继电器合闸执行动作时间，计算出补偿时间，通过驱动电路，驱动同步开关模块，实现过零投切，避免对电网的大电流冲击，延长投切开关的触点寿命；同时测量此次投切继电器动作时间并存储，以便下次投切自适应调节。

在CPU单元检测到功率因数低于设定的值并且无功功率超过该组电容容量值的时候经过延时，以投入A相电容为例，先检测A电压过零点，检测到电压零点后，延时一定时间(延时时间为电压波形的半周期与同步开关的闭合动作时间的差值)，延时时间到，给继电器驱动信号，到继电器执行时，恰好是电压过零时刻，这样确保电容器在电压过零时投入，实现对电网无冲击电流接入电力电容器，切除电容时，先检测A电流过零点，检测到电流零点后，延时一定时间(延时时间为电压波形的半周期与同步开关的断开动作时间的差值)，延时时间到，给继电器驱动信号，到继电器执行时，恰好是电流过零时刻，这样确保电容器在电流过零时切除，避免拉 弧现象。C相原理相同，处理方法也相同。

本实用新型的结构简单、其可有效的降低制作成本，而且其投切更为安全可靠，对电网冲击较小，一定程度上提高了使用寿命，同时其具有欠压、过流、过温、过谐波和缺相保护功能，可有效的保证电容器的运行安全可靠，适用性好，实用性强。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而这些属于本实用新型的实质精神所引伸出的显而易见的变化或变动仍属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种同步共补型低压智能组合式电力电容器，包括处理器、供电电源、同步开关模块控制电路、RS485通信电路、温度传感电路、信号处理电路、信号采集电路、操控面板、联级接口模块和电力电容器模块，其特征在于：

所述处理器通过线缆与操控面板相连接用于实现人机对话并显示信息；

所述RS485通信电路通过电缆连接在处理器与联级接口模块之间实现电容器级联；

所述温度传感电路、信号处理电路均与所述处理器相连接；

所述联级接口模块、信号采集电路均与所信号处理电路的输入端相连接；

所述供电电源为处理器提供+5V电源、为信号处理电路提供VCC+5V和VEE-5V电源、为同步开关模块控制电路提供VCC+5V和VDD+24V电源、为RS485通信电路提供V485+5V隔离电源；

所述同步开关模块控制电路包括第一同步开关、第二同步开关，所述第一同步开关和第二同步开关相并联且连接在所述电力电容器模块与处理器之间。

2.根据权利要求1所述的同步共补型低压智能组合式电力电容器，其特征在于：所述联级接口模块包括电容器级联端口和B相电流信号采集端口，所述电容器级联端口与所述RS485通信电路相连接，所述B相电流信号采集端口与所述信号处理电路相连接。

3.根据权利要求2所述的同步共补型低压智能组合式电力电容器，其特征在于：所述信号采集电路包括AC相电压信号采集电路和电容穿心互感器信号采集电路，所述AC相电压信号采集电路和电容穿心互感器信号采集电路均与所述信号处理电路相连接。

4.根据权利要求3所述的同步共补型低压智能组合式电力电容器，其特征在于：所述电力电容器模块由三个电力电容器成三角形连接而成，且其中一个顶角与第一同步开关相连接、一个顶角与第二同步开关相连接、一个顶角与B相电线相连接。

5.根据权利要求4所述的同步共补型低压智能组合式电力电容器，其 特征在于：所述处理器的主芯片型号为STM8S207R8。

6.根据权利要求5所述的同步共补型低压智能组合式电力电容器，其特征在于：所述温度传感电路包括串联的热敏电阻和第一电阻。