CN2775910Y - 高压无功自动补偿装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型的高压无功自动补偿装置，包括检测控制单元，以及通过无功补偿母线并联接入到高压供电母线的固定补偿单元和多个调节补偿单元；每一所述调节补偿单元包括真空接触器和补偿电路；所述检测控制单元存储所述调节补偿单元的容量信息，并根据所述检测信号输入端检测到的负荷信号控制对应容量的所述调节补偿单元的真空接触器的投切。由于固定补偿单元的容量不参与调节，比传统产品节省了真空接触器和操作过电压保护器等设备，简化了系统，降低了单元的成本；同时，调节补偿单元的调节容量的分组的容量小，增加了调节的准确度；检测控制单元根据检测信号算出补偿容量控制对应真空接触器投切使无功补偿容量一次准确地到位，避免了“投切振荡”。

Description

高压无功自动补偿装置

技术领域

本实用新型涉及在企、事业变电站的高压供电系统中，根据负荷的需要进行无功功率自动补偿的单元，具体涉及到将检测出变化负荷实时所需的无功功率与设定值(期望值)进行比较，得到实时需要投切的无功功率，确定投切电容器的容量的高压无功自动补偿装置。

背景技术

传统的高压无功自动补偿装置有两类，一类是将总补偿容量平均为n组，称为等容量分组，采用循环投切的控制器，这种类型由于总补偿容量大，分组后每组的容量也相应地大，使得每次调节量大，不但会造成调节不准确、投切次数多，而且还会影响电容器的寿命和易发事故。另一类型是将总补偿容量按二进制分组，即1∶2∶4∶8…，这种类型的弊端是总补偿容量必须符合这种分组的要求，而实际中适应这种要求的场合很少，所以局限性很大，也不能满足各种容量的要求。

第一类自动补偿单元的电容器分组方法是将总容量平均分成n组，每组容量相同。控制器采用循环投切的方法，每次投切1组，然后与设置参数比较，来决定下一步是否投切，直到电容器组的总容量接近所需无功容量为止。这种方案的缺点是：1、投切容量的级差大(每组容量大)，因此会出现再投一组就过补，如不投恐怕达不到设定值(欠补)，很有可能造成频繁的“投切振荡”；2、如负荷需要的容量变动较大时需多次投切才能实现，影响单元的寿命和系统的稳定性。另外，还有一个重要的问题是在实际中有许多总补偿容量不能被n整除，如1100、1300、1700千乏(kvar)等许多容量，只能是实际需要的容量必须根据单元的要求来调整，并不是以实际需要为主，这样会引起误差加大。

第二类自动补偿单元的电容器的另一种分组方法是“二进制”的方法，将总容量按1∶2∶4∶8…的比例分配，然后根据负荷需要按不同组合来投切，这种方法虽较好，但适应这种容量要求的情况很少，如在总容量在2000kvar及以下时，只有700和1500kvar两种容量才可以实现。当700kvar时，可分成：100、200、400kvar等3组，当1500kvar时，可分成：100、200、400、800kvar等4组。但是，除了这两种容量外，均不能用此种办法，所以局限性很大。

另外，传统的高压无功自动补偿装置的控制器不能将装置的电流、电压、容量和谐波等参数送到计算机中，不能实现计算机远端监控功能。并且，传统的高压无功自动补偿装置没有超谐波保护功能，容易导致补偿电路的电容器损坏。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题在于，提供一种可以准确的满足负荷的动态要求、调节准确、避免投切振荡、可与外部计算机连接通信的高压无功自动补偿装置。其进一步解决的技术问题在于，提供具有谐波保护的高压无功自动补偿装置。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种高压无功自动补偿装置，包括设有检测信号输入端、通讯输出端、投切控制端的检测控制单元，以及通过无功补偿母线并联连接接入到高压供电母线的、将总补偿容量分为固定补偿容量部分和调节补偿容量的固定补偿单元和多个调节补偿单元；所述每一调节补偿单元包括串联后接入到所述无功补偿母线的真空接触器和补偿电路，所述真空接触器与所述检测控制单元的投切控制端电连接；所述检测控制单元存储所述调节补偿单元的容量信息，并根据所述检测信号输入端检测到的负荷信号，控制对应容量的所述调节补偿单元的真空接触器的投切。

上述高压无功自动补偿装置所述的检测控制单元还设有与串联连接在所述高压供电母线和所述无功补偿母线之间的补偿开关柜的断路器电连接、并根据所述检测信号输入端检测到的谐波信号来控制所述断路器跳闸或接通的控制输出端。

上述高压无功自动补偿装置所述调节补偿单元的补偿电路包括依次串联连接的电抗器、熔断器和电容器，并联在所述电容器和熔断器两端的放电器，以及一端接在所述电抗器和所述熔断器之间、另一端接地的避雷器；所述电抗器与所述真空接触器串联连接。

上述高压无功自动补偿装置所述的固定补偿单元和调节补偿单元将总补偿容量分成固定补偿容量部分和调节补偿容量部分；所述固定补偿容量部分根据供电系统中长期固定负荷所需的无功功率来确定，而所述调节补偿容量部分按实际需要分成若干组，每组容量可以为任意值。

上述高压无功自动补偿装置所述检测信号输入端包括电流检测输入端和电压检测输入端。

上述高压无功自动补偿装置所述通讯输出端与外部计算机连接并传送所述负荷信号、谐波信号以及装置的信号。

本实用新型的高压无功自动补偿装置将总补偿容量分成固定补偿容量和调节补偿容量，这是由于固定补偿容量是解决系统中长期固定负荷所需的无功功率，这部分容量不参与调节，比传统产品节省了真空接触器和操作过电压保护器等设备，简化了系统，降低了单元的成本；同时，由于在总补偿容量中减去了固定补偿容量，使得调节部分的容量变小，因而调节容量的分组的容量也小，增加了调节的准确度，解决了传新产品由于调节分组容量大而造成调节不准的难题，并且调节容量是按实际需要分成若干组，每组容量可以为任意值，不受任何条件的限制，分组方便准确；同时控制器根据检测到的负荷信号，计算出实时系统所需的投切功率，再根据储存在控制器中各组容量状况，确定出最恰当最准确的组合方式，最后发出指令，控制相应调节补偿单元的真空接触投切，使无功补偿容量一次准确地到位，避免了“投切振荡”。

另外，本实用新型的高压无功自动补偿装置的检测控制单元根据检测信号输入端检测到的谐波信号来控制补偿开关柜中的断路器跳闸或接通，从而实现了对自动补偿单元的谐波保护。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本实用新型高压无功自动补偿装置作进一步说明，附图中：

图1是本实用新型高压无功自动补偿装置的原理框图。

图2是本实用新型高压无功自动补偿装置的主要电路和控制图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的高压无功自动补偿装置作进一步详细的描述。

如图1所示，本实用新型的高压无功自动补偿装置根据供电系统中负荷动态所需的无功功率，实时地进行调整，达到最佳补偿效果，包括检测控制单元10、固定补偿单元20和多个调节补偿单元30。所述固定补偿单元20和调节补偿单元30将总补偿容量分成固定补偿容量部分和调节补偿容量部分。所述固定补偿容量部分根据供电系统中长期固定负荷所需的无功功率来确定，而所述调节补偿容量部分按实际需要分成若干组，每组容量可以为任意值，而不受任何条件的限制。这种方法使总调节容量变小，从而使每组容量也变小，因此调节精度高。而且每组的容量可以为任意值，因此不受限制，可以满足各种情况的需要。

所述检测控制单元10设有检测信号输入端、通讯输出端、多个投切控制端、控制输出端以及电源输入端。所述检测信号输入端包括与供电系统的检测环节连接的电流检测信号输入端和电压检测信号输入端。所述检测环节包括电源进线柜40和电压互感器柜50。所述检测环节快速跟踪供电系统负荷的变化，检测出负荷所需要的无功功率，并将此信号传送到所述检测控制单元10。

所述检测控制单元10的多个投切控制端分别对应与多个所述调节补偿单元30相连接，并由所述检测控制单元10控制投切。所述调节补偿单元30是将供电系统的波动负荷所需无功功率任意划分成多个，每个的容量可以为任意值，每一调节补偿单元30包括串联后接入到所述无功补偿母线60的补偿电路和真空接触器。所述补偿电路的分组容量完全可以按实际负荷的需求，不受任何条件的限制，可以为任意值。例如1100kvar容量分3组时，可分成200、400、500kvar或100、400、600kvar等等各种组合，这些容量的确定是完全根据变化的负荷来决定的。并且把这种容量的分组信息存储到所述检测控制单元10中，由所述检测控制单元10来选择投切的组合满足负荷的需要，即这些真空接触器的投(合)或切(断)，是由所述检测控制单元10进行运算、分析、判别等智能化控制，将调节容量的各组组成最佳的组合，来满足变化负荷对无功的需要。

所述固定补偿单元20与多个所述调节补偿单元30并联连接到无功补偿母线60上，然后通过补偿开关机柜80接入到供电系统的高压供电母线70上。所述固定补偿单元20解决了供电系统中长期固定符合所需的无功功率，这部分容量不参与调节。这种方法使总调节容量变小，从而使得每个调节补偿单元30的容量也变小，因此提高了调节精度。

所述检测控制单元10采用智能型无功功率控制器，预先将多个调节补偿单元30的容量信息存储到控制器内。在进行调节时，所述检测控制单元10将检测环节传送来的信号与设定值(期望值)相比较，利用模糊理论和逻辑运算的方法计算出供电系统实时需要投切的无功功率，根据多个调节补偿单元30的容量信息，分析后确定调节补偿单元30的投切组合，发出指令控制对应的调节补偿单元30的真空接触器投切，使无功补偿容量投切一次到位，不过补不振荡，以达到无功功率的就地平衡，实现节能目的。

由于供电系统中的谐波对电容器危害极大，是电容器损坏的主要原因之一。为了防止谐波对电容器的破坏，在所述高压供电母线70和所述无功补偿母线60之间的补偿开关柜80(此柜在高压配电设备中)，所述补偿开关柜80内设有断路器。所述检测控制单元10的控制输出端与所述断路器电连接、并由所述检测控制单元10来控制所述断路器跳闸或接通。所述检测控制单元10在采集供电系统需要的无功功率参数的同时，也采集到了系统中的谐波情况。如果系统中的谐波含量超过电容器承受的标准时，所述检测控制单元10将发出指令，指挥所述补偿开关柜80中的断路器2QF跳闸(参看图2)，使单元退出运行。

所述检测控制单元10的通讯输出端与外部计算机连接，将整个装置的电流、电压、容量和谐波等项内容的参数，通过485通讯接口传送，实现计算机远端监控功能，从而实现变电站无人值守的目的。

如图2所示，是本实用新型的一个优选实施方式。其检测控制单元选用深圳市波宏电力滤波设备有限公司的RPR-T型控制器。当然也可以使用其他具有谐波保护、通讯功能以及按电容器分组情况选择功能的控制器即可。检测环节的电流信号取自电源进线柜40中的电流互感器1TA，电压信号取自电压互感器柜50中的电压互感器1TV，所述电流信号和电压信号分别输入到控制器编号1和2端(检测信号输入端)，作为负荷所需无功功率和谐波的检测信号。控制器WK的3端是超谐波保护的控制输出端，如果谐波超出电容器的承受能力，输出的信号可使电容补偿开关柜80中的断路器2QF跳闸。控制器WK的4、5、6…端(多个投切控制端)，分别输出对各个调节补偿单元30的真空接触器KM进行控制的控制信号，该控制信号可以指挥这些真空接触器的投切，来确保负荷所需的无功功率与补偿的无功功率相平衡。控制器WK的11端为通讯接口输出端，输出的信号可以将装置的电流、电压、容量和谐波参数传输给计算机。控制器WK的10端为该控制器的电源输入端，为整个单元提供电源输入。

其中，图1、图2中的电源进线柜40、电压互感柜50、补偿开关柜80和高压供电母线70等是属于高压配电系统的设备。

所述固定补偿单元20的电容器C1是通过串联电容器保护用熔断器FU1后，再与抗谐波和限制涌流的电抗器L1串联，然后并联到无功补偿母线60上。放电器TV1是并联在C1和FU1两端，作为放电用。

每一所述调节补偿单元30的电容器C2均通过串联电容器保护用熔断器FU2后，再与抗谐波和限制涌流的电抗器L2串联，然后通过真空接触器KM，最后并联到无功补偿母线60上。放电器TV2是并联在C2和FU2两端，作为放电用。操作过电压保护用避雷器一端是接在L2和FU2之间，另一端接地。

无功补偿母线60上并联所述固定补偿单元20，还并联若干个所述调节补偿单元30。该无功补偿母线60通过电容补偿开关柜80的断路器2QF，并联到高压供电母线70上，向负荷提供无功功率。

本实用新型的高压无功自动补偿装置的检测控制单元与固定补偿单元20共同装在一个柜体(外壳)。其中，所述检测控制单元WK装在该柜体的低压室内；而所述固定补偿单元20的L1、FU1、C1、TV1等装在该柜体的高压室内。每一所述调节补偿单元30独立安装在一个柜体，在该柜体中装KM、L2、FU2、C2、TV2等。所述调节补偿单元30的数量可以根据用户需要来设置。由于所述调节补偿单元30均用一个柜体，当一个调节补偿单元30的电容器发生故障，该调节补偿单元30可以方便地退出检修而不影响其它的运行。

Claims (5)

1、一种高压无功自动补偿装置，其特征在于：包括设有检测信号输入端、通讯输出端、投切控制端的检测控制单元，以及通过无功补偿母线并联连接接入到高压供电母线的、将总补偿容量分为固定补偿容量部分和调节补偿容量的固定补偿单元和多个调节补偿单元；每一所述调节补偿单元包括串联后接入到所述无功补偿母线的真空接触器和补偿电路，所述真空接触器与所述检测控制单元的投切控制端相连接；所述检测控制单元存储所述调节补偿单元的容量信息，并根据所述检测信号输入端检测到的负荷信号，控制对应容量的所述调节补偿单元的真空接触器的投切。

2、根据权利要求1所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述检测控制单元还设有与串联连接在所述高压供电母线和所述无功补偿母线之间的补偿开关柜的断路器电连接、并根据所述检测信号输入端检测到的谐波信号来控制所述断路器跳闸或接通的控制输出端。

3、根据权利要求1所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述调节补偿单元的补偿电路包括依次串联连接的电抗器、熔断器和电容器，并联在所述电容器和熔断器两端的放电器；以及一端接在所述电抗器和所述熔断器之间、另一端接地的避雷器；所述电抗器与所述真空接触器串联连接。

4、根据权利要求1、2或3所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述检测信号输入端包括电流检测输入端和电压检测输入端。

5、根据权利要求4所述的高压无功自动补偿装置，其特征在于，所述通讯输出端与外部计算机连接并传送所述负荷信号和谐波信号。

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