CN211480936U - 无功补偿装置的保护系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种无功补偿装置的保护系统，所述系统包括：散热组件，其用于对所述无功补偿装置进行散热；温度检测组件，其设置在无功补偿装置中，并用于检测所述无功补偿装置内部环境的第一温度；开关组件，用于将所述无功补偿装置的电子元件接入所述无功补偿装置中，或者将所述电子元件从所述无功补偿装置中切除；控制组件，其分别与所述温度检测组件、所述散热组件、所述电子元件以及所述开关组件连接，用于向所述散热组件发送控制所述散热组件启动或停止的第一控制信号，和/或用于向所述开关组件发送控制开关单元接通或者断开的第二控制信号。本公开能够提高无功补偿装置的安全性。

Description

无功补偿装置的保护系统

技术领域

本公开涉及无功补偿装置技术领域，尤其涉及一种无功补偿装置的保护系统。

背景技术

无功补偿是一种在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境的技术。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的非常重要的位置。

无功补偿装置在电力系统中需要长时间满负荷运行，同时由于尽可能提升其功率密度，其内部元器件的排列会更加紧密，因此会使其内部短时间内快速集聚大量热量，造成局部温度过高，影响内部元器件的使用寿命，从而影响系统的可靠性。

实用新型内容

有鉴于此，本公开提出了一种无功补偿装置的保护系统，能够有效的保护无功补偿装置内的电子元件，提高装置的可靠性。

根据本公开的一方面，提供了一种无功补偿装置的保护系统，所述系统包括：散热组件，其用于对所述无功补偿装置进行散热；

温度检测组件，其设置在无功补偿装置中，并用于检测所述无功补偿装置内部环境的第一温度；

开关组件，用于将所述无功补偿装置的电子元件接入所述无功补偿装置中，或者将所述电子元件从所述无功补偿装置中切除；

控制组件，其分别与所述温度检测组件、所述散热组件、所述电子元件以及所述开关组件连接，用于向所述散热组件发送控制所述散热组件启动或停止的第一控制信号，和/或用于向所述开关组件发送控制开关单元接通或者断开的第二控制信号，所述第一控制信号与所述第一温度相关，所述第二控制信号与所述电子元件内的第二温度相关。

在一些可能的实施方式中，所述电子元件包括电容器和/或电抗器；

所述电容器内置有用于检测所述电容器内的第二温度的第一温度传感器，所述电容器将所述第二温度发送给控制组件，以用于生成所述第二控制信号；

所述电抗器内置有温控开关，所述温控开关根据所述电抗器内的第二温度接通或断开，所述电抗器将所述温控开关的接通或者断开信号发送给所述控制组件，以生成所述第二控制信号。

在一些可能的实施方式中，所述温度检测组件包括至少一个第二温度传感器，所述第二温度传感器将检测到的第一温度发送至所述控制组件。

在一些可能的实施方式中，所述第二温度传感器与所述电子元件相邻设置。

在一些可能的实施方式中，所述开关组件包括至少一个可控硅投切开关。

在一些可能的实施方式中，所述可控硅投切开关至少与一个电子元件连接。

在一些可能的实施方式中，所述控制组件包括单片机。

在一些可能的实施方式中，所述电容器与所述控制组件的第一模拟信号接口连接，所述电抗器与所述控制组件的数字信号接口连接，所述温度检测组件与所述控制组件的第二模拟信号接口连接。

在一些可能的实施方式中，所述控制组件构造为在所述电子元件内的第二温度超过第二阈值的情况下，生成控制开关组件将所述电子元件从所述无功补偿装置中切除的第二控制信号。

在一些可能的实施方式中，所述散热组件包括风机。

本公开实施例中，可以根据检测到的无功补偿装置中的第一温度生成控制散热组件散热的第一控制信号，以及根据电子元件内的第二温度生成控制开关组件将电子元件接入或者切除的第二控制信号，通过上述配置可以降低电子元件的损坏率，可以有效的保护无功补偿装置。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出根据本公开实施例的一种无功补偿装置的保护系统的框图；

图2示出根据本公开实施例的一种无功补偿装置的电路结构示意图；

图3示出根据本公开实施例的一种无功补偿装置的保护系统的电路结构示意图；

图4示出根据本公开实施例的散热组件工作原理曲线示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1示出根据本公开实施例的一种无功补偿装置的保护系统的框图，本公开实施例的无功补偿装置的保护系统可以应用在无功补偿装置中，用于对无功补偿装置进行保护，减少因为环境温度或者电子元件的内部温度造成电子元件损坏的可能性。

如图1所示，无功补偿装置的保护系统可以包括：散热组件10、温度检测组件20、开关组件30以及控制组件40。其中控制组件的输入端与温度检测组件20以及无功补偿装置内的电子元件50连接，输出端与开关组件30、散热组件10连接，用于执行开关组件和散热组件的控制。其中，电子元件可以包括电容器和电抗器中的至少一种。

其中，散热组件10可以用于对无功补偿装置进行散热，本公开实施例中的散热组件10可以包括至少一个风机，通过启动风机可以执行无功补偿装置内部环境的散热。另外，散热组件10设置在无功补偿装置中，例如无功补偿装置可以包括外部的机壳，上述散热组件10、开关组件30、温度检测组件20 以及控制组件40均可以布置在机壳内。其中，风机可以为交流风机。

温度检测组件20设置在无功补偿装置中，并用于检测所述无功补偿装置内部环境的第一温度。也就是说，温度检测组件20可以用于检测无功补偿装置内部的环境温度，其中温度检测组件20可以相邻设置在电子元件附近，该温度检测组件20可以包括至少一个第二温度传感器，每个第二温度传感器均可以用于检测对应的第一温度。其中，第二温度传感器可以为热敏电阻构成的传感器，通过热敏电阻的阻值可以确定环境温度(第一温度)。在包括多个第二温度传感器的情况下，不同的温度传感器可以相邻设置在不同的电子元件的周围。温度检测组件的输出侧与控制组件连接，以用于将温度检测组件检测到的第一温度传输至控制组件。

开关组件30可以用于将所述无功补偿装置的电子元件接入所述无功补偿装置中，或者将所述电子元件从所述无功补偿装置中切除。其中，电子元件可以为功率器件，开关组件可以用于执行所在线路的接通和断开，开关组件和电子元件连接，当开关组件被断开的情况下，相应的电子元件从无功补偿装置中切除，当开关组件被接通的情况下，相应的电子元件接入到无功补偿装置中。开关组件可以包括至少一个开关单元，每个开关单元可以为可控硅投切开关，通过控制组件发送的第二控制信号，可以执行开关组件中的开关单元的接通或者断开。

控制组件40分别与所述温度检测组件、所述散热组件、所述电子元件以及所述开关组件连接，用于向所述散热组件发送控制所述散热组件启动或停止的第一控制信号，和/或用于向所述开关组件发送控制开关单元接通或者断开的第二控制信号，所述第一控制信号与所述第一温度相关，所述第二控制信号与所述电子元件内的第二温度相关。也就是说，控制组件40可以通过与温度检测组件20连接，接收温度检测组件20传输的无功补偿装置的内部环境的第一温度，以及可以通过与开关组件连接，控制开关组件中的开关单元的接通或者断开，以及可以通过与散热组件连接，控制散热组件启动或者停止散热操作。

具体的，在本公开实施例中，控制组件40可以根据从温度检测组件20检接收的第一温度控制散热组件的散热操作。其中，本公开实施例的控制组件 40可以为单片机，如控制组件40可以将接收到的第一温度与第一阈值进行比较，在第一温度大于第一阈值的情况下，生成控制散热组件执行散热的第一控制信号。在一些实施方式中，如果温度检测组件中包括多个第二温度传感器，则在任一第二温度传感器检测到的第一温度大于第一阈值的情况下，可以生成控制散热组件执行散热操作的第一控制信号。其中，第一阈值可以为预先设定的参考值，例如本公开实施例可以为40摄氏度，但本公开对此不作具体限定。另外，在第一温度均小于或者等于第一阈值的情况下，可以不启动散热操作。

另外，控制组件40还可以与无功补偿装置中的电子元件连接，其中该电子元件可以电容器或者电抗器。在现有技术中，电抗器或者电容器均可以感测元件内部温度的变化。例如，电容器可以内置有第一温度传感器，该第一温度传感器可以检测电容器内部的第二温度，电容器通过与控制组件连接，可以向控制组件传送该第二温度，进而使得控制组件根据该第二温度通过控制开关组件至少执行电容器的接通或者切除。电抗器内可以设有温控开关，该温控开关可以感测电抗器内的第二温度，电抗器内第二温度的变化可以使得温控开关产生形变，通过该形变可以使得温控开关被接通或者断开，电抗器通过与控制组件连接，可以使得控制组件接收到温控开关接通或者断开的信息，进而通过控制开关组件至少执行电抗器的接通或者切除。其中，在第二温度小于第二阈值的情况下，可以保持接入电容器，以及在温控开关处于接通状态的情况下，可以保持接入电抗器。

本公开实施例中，每个电子元件可以设定相应的第二阈值，对于不同类型的电子元件，该第二阈值可以为不同的温度阈值。例如，对于电容器，第二阈值可以为60摄氏度，对于电抗器，第二阈值可以为100摄氏度，上述第二阈值不作为本公开的具体限定，可以根据实际情况和需求进行设定。本公开实施例中的开关组件可以与电子元件连接，用于将执行电子元件的接入和切除操作。

在一些可能的实施方式中，开关组件可以包括多个开关单元，每个开关单元至少和一个电子元件连接，控制组件通过向开关单元发送相应的第二控制信号，执行所连接的电子元件的接入或者切除。

图2示出根据本公开实施例的一种无功补偿装置的电路结构示意图；如图2所示，开关组件30可以包括两个开关单元(TSC)31和32，每个开关单元可以连接相应的电抗器L和电容器C，或者本公开实施例中，每个开关单元可以与全部需要保护的电子元件连接，用于通过每个开关单元可以控制全部的电子元件的接入或者切除。对于开关单元和电子元件的连接方式，本公开对此不作具体限定，可以根据不同的需求进行选择。另外，图2的Fu表示熔断保护器。

根据上述配置，通过控制组件向开关组件发送第二控制信号，即可以执行开关组件连接的电子元件的接入或者切除工作。具体的，本公开实施例中的控制组件可以为单片机。

图3示出根据本公开实施例的一种无功补偿装置的保护系统的电路结构示意图。如图3所示本公开实施例的控制组件40的第一模拟信号接口(AI) 01、02、03和04可以分别与电容器连接，用于接收电容器传输的第二温度。控制组件的数字信号接口(DI)11、12、21、22与电抗器对应连接，用于接收电抗器内的温控开关的接通或者断开的信号，其中，在数字信号接口接收到的为高电平(如1)的情况下，可以确定相应的电抗器内的温控开关处于接通状态，以及在数字信号接口接收到的为低电平(如0)的情况下，可以确定相应的电抗器内的温控开关处于断开状态。另外，控制组件的第二模拟信号接口(AI)05、06、07、08分别与温度检测组件中的第二温度传感器RT1、RT2、RT3和RT4连接，用于接收第二温度传感器所检测的第一温度。另外，控制组件的输出控制接口R0(11、12)可以分别与散热组件以及开关组件连接，分别用于传输第一控制信号和第二控制信号。例如。接口11可以与开关组件连接，接口12可以与散热组件连接。

基于上述配置，控制组件中可以接收温度检测组件、电子元件的温度相关信息，进而可以执行散热组件以及开关组件的控制。例如，本公开实施例的控制组件可以在任一第二模拟信号接口接收到的第一温度大于第一阈值的情况下，可以通过接口12向散热组件发送控制散热组件启动的第一控制信号。在此需要说明的是，为了防止散热组件的反复启停的情况，可以为散热组件设置回差。例如在检测到的第一温度大于第一阈值的情况下，启动散热组件，同时可以通过设置时间参数，为该启动状态设置预设时间，在启动达到预设时间的情况下，控制组件可以向散热组件发送停止散热操作的第二控制信号。或者，也可以设置第三阈值，在检测到的第一温度均小于第三阈值的情况下，此时可以向散热组件发送停止散热操作的第一控制信号，其中第三阈值小于第一阈值，例如可以为20摄氏度(20℃)，但不作为本公开的具体限定。

另外，如上述实施例所述，控制组件可以根据电子元件的内部温度执行电子元件的接入和切除控制。控制组件通过和电容器连接来接收电容器的第二温度，通过和电抗器连接来接收电抗器内的温控开关的接通或者断开状态的信息。

在一些可能的实施方式中，在任一第一模拟信号接口接收的电容器内的第二温度大于第二阈值的情况下，可以向开关组件发送切除该电容器的第二控制信号。以及也可以在任一数字信号接口接收的温控开关为断开的信号的情况下，向开关组件发送切除该电抗器的第二控制信号。控制组件内可以存储有每个电子元件以及用于控制电子元件的开关单元的映射表，在执行电子元件的切除和接入控制的过程中，可以读取该映射表中与电子元件对应的开关单元，进而执行相应的开关单元的控制。

另外，本公开实施例还可以在第一模拟信号接口接收到的第二温度大于第二阈值或者数字信号接口接收到的温控开关为断开的信号的情况下，向开关组件发送断开所有开关单元的第二控制信号。

对于上述配置，现有技术中的单片机均可以实现，本公开实施例并未改变单片机内部程序或者引入新的算法，而是利用现有技术中的单片机、电子元件、散热组件、开关组件之间的连接关系，实现了散热组件的散热操作以及开关组件的控制。

或者，在本公开的另一些实施例中，控制组件也可以包括比较器、逻辑门等组件。其中，比较器可以包括第一比较器、第二比较器和第三比较器，其中，第一比较器的第一输入端与温度检测组件连接，第二输入端接收第一阈值信号，第一比较器的输出端与散热组件连接，通过对一比较器可以输出用于控制散热组件执行散热操作的第一控制信号。

另外，在温度检测组件包括多个温度传感器的情况下，控制组件可以包括多个第一比较器，每个第一比较器分别用于比较各温度传感器检测到的第一温度与第一阈值，并且，各第一比较器的输出端连接至逻辑门中的第一与门，第一与门的输出端与散热组件连接。其中，散热组件还可以连接一定时器，在散热组件启动散热的情况下，启动定时器计时，计时完成后，散热组件停止散热。

第二比较器的第一输入端与电容器内的第一温度传感器连接，第二输入端与第二阈值信号连接，第二比较器的输出端与开关组件连接，第二比较器根据第一温度传感器检测到的第二温度与第二阈值的比较结果，生成控制开关组件的第二控制信号。

另外，在包括多个第一温度传感器的情况下，可以包括多个第二比较器，每个第二比较器分别用于比较各第一温度传感器检测到的第二温度与第二阈值，并且，各第二比较器的输出端连接至逻辑门中的第二与门，第二与门的输出端与开关组件连接。

第三比较器的第一输入端与电抗器内的温控开关连接，第二输入端与恒压信号(0.5)连接，第三比较器的输出端与开关组件连接，第三比较器根据温控开关的接通或者断开状态(0或1)与恒压信号的比较结果，生成控制开关组件的第二控制信号。另外，在包括多个温控开关的情况下，可以包括多个第三比较器，每个第三比较器分别用于比较温控状态与恒压值，并且，各第三比较器的输出端连接至逻辑门中的第三与门，第三与门的输出端与开关组件连接。

也就是说，通过比较器和逻辑门的连接配置，也可以实现本公开实施例中无功补偿装置的保护，本公开对此不作具体限定。

在本公开的一些实施方式中，控制组件在向散热组件发送启动散热操作的第一控制信号的情况下，可以判断当前的电子元件是否处于接入状态，如果是，则启动散热，否则，不启动散热，从而可以减少不必要的散热工作。

图4示出根据本公开实施例的散热组件工作原理曲线示意图。其中，在曲线1中，环境温度过低，使得在设备在长时间正常工作后，其工作发热量以及自然散热达到一个热平衡状态，而没有达到风机投入工作时的温度。在曲线2中，环境温度高一些，在设备正常工作后，使得环境温度达到了风机投入的温度上限，此时风机投入进行散热，使得环境温度下降，而达到了风机切除的温度下限，此时风机切除不再工作，使得环境温度再次升高，周而复始，当然这取决于环境温度的高低范围，此种情况，应该尽量避免，因为频繁投切会减少设备使用寿命。在曲线3中，环境温度再高一些，在设备正常工作后，使得环境温度达到了风机投入的温度上限，此时风机投入进行散热，使得环境温度下降，但是永远达不到风机切除的温度下限，使得风机一直在投入运行散热，此种情况，是需要保证实现的。在曲线4中，环境温度很高，已经达到风机投入的温度上限，此时需要判断设备工作的状态，决定风机是否投入。如果设备在工作状态则需要投入，如果设备没有在工作则无需风机投入。但是如果风机控制策略出现风险，则可能会造成环境温度升高，不能及时散热，从而使得电容内部温度以及电抗内部温度升高，达到电容切除的温度上限，从而起到保护作用。在曲线5中，不管何种工作环境温度，当设备停止正常工作时，环境温度会下降，但是不一定会低于风机投切温度，所以此时需要判断设备工作状态是否为停止状态，来决定风机切除工作，而风机切除需要有一个延时时间，这个延时时间用于设备散热处理。因此需要在系统参数部分添加两个参数：电容投切状态，以及电容切除时，散热风机切除延时时间(风机无需投入的前提下延时时间)。

综上所述，由于无功补偿装置长时间工作在电力系统中，由于电力系统的工作环境很恶劣，电能质量问题很严重，比如电压过高、电压畸变率过大，与非线性负载发生串并联谐振等等，其中的电力电容器为其关键元器件，其寿命影响整个装置的寿命，因此需要监控，看其衰减程度，及时根据其自身的状况，决定是否更换，从而保证整个装置正常工作不出问题。本公开实施例，可以根据检测到的无功补偿装置中的第一温度生成控制散热组件散热的第一控制信号，以及根据电子元件内的第二温度生成控制开关组件将电子元件接入或者切除的第二控制信号，通过上述配置可以降低电子元件的损坏率，可以有效的保护无功补偿装置。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (10)

1.一种无功补偿装置的保护系统，其特征在于，所述系统包括：

散热组件，其用于对所述无功补偿装置进行散热；

温度检测组件，其设置在无功补偿装置中，并用于检测所述无功补偿装置内部环境的第一温度；

开关组件，用于将所述无功补偿装置的电子元件接入所述无功补偿装置中，或者将所述电子元件从所述无功补偿装置中切除；

控制组件，其分别与所述温度检测组件、所述散热组件、所述电子元件以及所述开关组件连接，用于向所述散热组件发送控制所述散热组件启动或停止的第一控制信号，和/或用于向所述开关组件发送控制开关单元接通或者断开的第二控制信号，所述第一控制信号与所述第一温度相关，所述第二控制信号与所述电子元件内的第二温度相关。

2.根据权利要求1所述的无功补偿装置的保护系统，其特征在于，所述电子元件包括电容器和/或电抗器；

所述电容器内置有用于检测所述电容器内的第二温度的第一温度传感器，所述电容器将所述第二温度发送给控制组件，以用于生成所述第二控制信号；

所述电抗器内置有温控开关，所述温控开关根据所述电抗器内的第二温度接通或断开，所述电抗器将所述温控开关的接通或者断开信号发送给所述控制组件，以生成所述第二控制信号。

3.根据权利要求1或2所述的无功补偿装置的保护系统，其特征在于，所述温度检测组件包括至少一个第二温度传感器，所述第二温度传感器将检测到的第一温度发送至所述控制组件。

4.根据权利要求3所述的无功补偿装置的保护系统，其特征在于，所述第二温度传感器与所述电子元件相邻设置。

5.根据权利要求1或2所述的无功补偿装置的保护系统，其特征在于，所述开关组件包括至少一个可控硅投切开关。

6.根据权利要求5所述的无功补偿装置的保护系统，其特征在于，所述可控硅投切开关至少与一个电子元件连接。

7.根据权利要求1或2所述的无功补偿装置的保护系统，其特征在于，所述控制组件包括单片机。

8.根据权利要求2所述的无功补偿装置的保护系统，其特征在于，所述电容器与所述控制组件的第一模拟信号接口连接，所述电抗器与所述控制组件的数字信号接口连接，所述温度检测组件与所述控制组件的第二模拟信号接口连接。

9.根据权利要求2所述的无功补偿装置的保护系统，其特征在于，所述控制组件构造为在所述电子元件内的第二温度超过第二阈值的情况下，生成控制开关组件将所述电子元件从所述无功补偿装置中切除的第二控制信号。

10.根据权利要求1或2所述的无功补偿装置的保护系统，其特征在于，所述散热组件包括风机。

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