專利名稱：自耦連續(xù)可調(diào)快速無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)功補(bǔ)償裝置，具體地說(shuō)是一種自耦連續(xù)可調(diào)快速無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù)：
目前，供電系統(tǒng)使用的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備，利用有載分接開關(guān)進(jìn)行調(diào)壓，由于有載分接開關(guān)是由電機(jī)變速來(lái)調(diào)節(jié)各檔電壓，調(diào)節(jié)速度慢跟不上負(fù)載的變化，動(dòng)作速度慢，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且不利于負(fù)載變化比較快的工作現(xiàn)場(chǎng)。另外，采用分組投切電容器組來(lái)補(bǔ)償無(wú)功，容易造成對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)電容器的過(guò)電壓過(guò)電流沖擊，減少了電容器的使用壽命。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)上述不足，本發(fā)明提供了一種自耦連續(xù)可調(diào)快速無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其不僅動(dòng)作速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且成本低。本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是自耦連續(xù)可調(diào)快速無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括微處理器，以及與微處理器相連接的調(diào)壓器組件、斷路器、電壓電流采樣單元、主變開關(guān)信息采樣單元和分接開關(guān)信息采樣單元；其特征是，所述調(diào)壓器組件通過(guò)斷路器與主變低壓側(cè)母線連接；所述電壓電流采樣單元用以采集供電系統(tǒng)母線輸入主變壓器的電壓電流信息；所述主變開關(guān)信息采樣單元用以采集主變壓器與主變低壓側(cè)母線之間的主變開關(guān)的開關(guān)信息；所述分接開關(guān)信息采樣單元用以采集調(diào)壓器組件的開關(guān)信息；所述調(diào)壓器組件包括自耦變壓器ZB、電容器組C、分接開關(guān)K1、分接開關(guān)K2、分接開關(guān)K3、分接開關(guān)K4、分接開關(guān)K5、分接開關(guān)K6、分接開關(guān)K7、分接開關(guān)K8、分接開關(guān)K9、分接開關(guān)K10、分接開關(guān)Kl 1、電阻Rl和電阻R2 ；所述自耦變壓器觀的輸入端串聯(lián)斷路器后通過(guò)A點(diǎn)和F點(diǎn)與電源相電壓相連接；所述的分接開關(guān)K1、分接開關(guān)K3、分接開關(guān)K5和分接開關(guān)K7的一端分別與自耦變壓器觀的1、3、5、7調(diào)壓輸出端相連接，另一端通過(guò)H點(diǎn)與分接開關(guān)K9的一端相連接；所述的分接開關(guān)K2、分接開關(guān)K4和分接開關(guān)K6串聯(lián)的一端分別與自耦變壓器觀的2、4、6調(diào)壓輸出端相連接，另一端通過(guò)S點(diǎn)與分接開關(guān)K8的一端相連接；所述電容器組C的一端通過(guò)F點(diǎn)與自耦變壓器的輸入端相連接，另一端通過(guò)E點(diǎn)分別與分接開關(guān)K8的另一端和分接開關(guān)K9的另一端相連接；所述電阻Rl和分接開關(guān)KlO串聯(lián)后與分接開關(guān)K8并聯(lián)；所述電阻R2和分接開關(guān)Kll串聯(lián)后與分接開關(guān)K9并聯(lián)。所述微處理器為DSP微處理器。所述自耦變壓器為多抽頭自耦調(diào)壓變壓器。所述的分接開關(guān)為真空接觸器。其工作原理利用自耦變壓器的調(diào)壓功能，采用控制調(diào)壓器組件的分接開關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)電容器組輸入端的電壓，并根據(jù)公式Q = 2 31 f CU2
其中，Q。_電容器組無(wú)功功率，varf-電容器組工作頻率，HzC-電容器組容量，F(xiàn)U-電容器組工作電壓，V通過(guò)調(diào)整U，就可以調(diào)整Qc即電容組的無(wú)功容量，來(lái)滿足供電系統(tǒng)母線的無(wú)功需求，具體由DSP微處理器檢測(cè)供電系統(tǒng)母線的電壓電流參數(shù)，計(jì)算供電系統(tǒng)母線的無(wú)功需求發(fā)出調(diào)壓自耦變壓器輸出電壓的信號(hào)，切換自耦變壓器輸出端的開關(guān)組合，達(dá)到連續(xù)、快速調(diào)無(wú)功容量的目的。本發(fā)明的有益效果是該自耦連續(xù)可調(diào)快速無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置采用自耦變壓器和調(diào)壓器組件，根據(jù)系統(tǒng)感性無(wú)功的變化，通過(guò)實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)的電壓、電流、功率因數(shù)，分析負(fù)荷的變化趨勢(shì)、系統(tǒng)無(wú)功功率、系統(tǒng)諧波含量和電壓波動(dòng)情況，利用模糊控制技術(shù)控制調(diào)壓器組件的分接開關(guān)來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電容器兩端的電壓，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化補(bǔ)償，并達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償容量隨系統(tǒng)負(fù)荷無(wú)功容量的變化自動(dòng)跟蹤的目的。其不僅克服了傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)用微機(jī)控制電容器分組投切對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)電容器的過(guò)電壓過(guò)電流沖擊，增長(zhǎng)了電容器的使用壽命，而且具有動(dòng)作速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本低的特點(diǎn)。本發(fā)明適用于軋鋼機(jī)、礦山提升機(jī)等負(fù)載變化速度快的行業(yè)推廣。


圖1是本發(fā)明的原理框圖；圖2為IOkV單相調(diào)壓快捷無(wú)功補(bǔ)償裝置的原理電路圖。
具體實(shí)施例方式如圖1和圖2所示，該自耦連續(xù)可調(diào)快速無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括DSP微處理器， 以及與微處理器相連接的調(diào)壓器組件、斷路器、電壓電流采樣單元、主變開關(guān)信息采樣單元和分接開關(guān)信息采樣單元；所述調(diào)壓器組件通過(guò)斷路器與主變低壓側(cè)母線連接；所述電壓電流采樣單元用以采集供電系統(tǒng)母線輸入主變壓器的電壓電流信息；所述主變開關(guān)信息采樣單元用以采集主變壓器與主變低壓側(cè)母線之間的主變開關(guān)的開關(guān)信息；所述分接開關(guān)信息采樣單元用以采集調(diào)壓器組件的開關(guān)信息；所述電壓電流采樣單元、主變開關(guān)信息采樣單元和分接開關(guān)信息采樣單元將實(shí)時(shí)采集的電網(wǎng)電壓、電流、功率因數(shù)等信息反饋給DSP 微處理器，DSP微處理器根據(jù)系統(tǒng)感性無(wú)功的變化，分析負(fù)荷的變化趨勢(shì)、系統(tǒng)無(wú)功功率、系統(tǒng)諧波含量和電壓波動(dòng)情況，利用模糊控制技術(shù)控制調(diào)壓器組件的分接開關(guān)來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電容器兩端的電壓，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化補(bǔ)償。圖2為IOkV單相調(diào)壓快捷無(wú)功補(bǔ)償裝置原理圖。如圖2所示，所述調(diào)壓器組件包括輸入端與QS連接的多抽頭自耦調(diào)壓器、電容器組C、分接開關(guān)K1、分接開關(guān)K2、分接開關(guān) K3、分接開關(guān)K4、分接開關(guān)K5、分接開關(guān)K6、分接開關(guān)K7、分接開關(guān)K8、分接開關(guān)K9、分接開關(guān)K10、分接開關(guān)K11、電阻Rl和電阻R2 ；所述自耦變壓器觀的輸入端串聯(lián)斷路器后通過(guò) A點(diǎn)和F點(diǎn)與電源相電壓相連接；所述的分接開關(guān)K1、分接開關(guān)K3、分接開關(guān)K5和分接開關(guān)K7的一端分別與自耦變壓器觀的1、3、5、7調(diào)壓輸出端相連接，另一端分別通過(guò)H點(diǎn)與分接開關(guān)K9的一端相連接；所述的分接開關(guān)K2、分接開關(guān)K4和分接開關(guān)K6串聯(lián)的一端分別與自耦變壓器觀的2、4、6調(diào)壓輸出端相連接，另一端分別通過(guò)S點(diǎn)與分接開關(guān)K8的一端相連接；所述電容器組C的一端通過(guò)F點(diǎn)與自耦變壓器的輸入端相連接，另一端通過(guò)E點(diǎn)分別與分接開關(guān)K8的另一端和分接開關(guān)K9的另一端相連接；所述電阻Rl和分接開關(guān)KlO 串聯(lián)后與分接開關(guān)K8并聯(lián)；所述電阻R2和分接開關(guān)Kll串聯(lián)后與分接開關(guān)K9并聯(lián)。DSP微處理器控制的調(diào)壓器開關(guān)組的調(diào)壓控制程序如下將變壓器電壓分為1檔至7檔共7檔，初始狀態(tài)為分接開關(guān)Kl至分接開關(guān)Kll全
部斷開。
一、變壓器升檔動(dòng)作流程
1、1檔:K1 合、K9 合;
2、1 檔-+ 2檔:K11 合― Κ9分- KlO 合、Κ2 合― Kl 分、Kll分- Κ8 合― KlO 分
3、2 檔-+ 3檔:Κ10 合一 Κ8分- Κ3 合、Kll 合- Κ2 分、KlO分- Κ9 合― Kll 分
4、3 檔-+ 4檔:Κ11 合― Κ9分- KlO 合、Κ4 合― Κ3 分、Kll分- Κ8 合― KlO 分
5、4 檔-+ 5檔:Κ10 合一 Κ8分- Κ5 合、Kll 合- Κ4 分、KlO分- Κ9 合― Kll 分
6、5 檔-+ 6檔:Κ11 合― Κ9分- KlO 合、Κ6 合― Κ5 分、Kll分- Κ8 合― KlO 分
7、6 檔_+ 7檔:Κ10 合一 Κ8分- Κ7 合、Kll 合― Κ6 分、KlO分- Κ9 合― Kll 分。
二、變壓器降檔動(dòng)作流程
1、7 檔-+ 6檔:Κ11 合― Κ9分- KlO 合、Κ6 合― Κ7 分、Kll分- Κ8 合― KlO 分
2、6 檔-+ 5檔:Κ10 合一 Κ8分- Κ5 合、Kll 合- Κ6 分、KlO分- Κ9 合― Kll 分
3、5 檔-+ 4檔:Κ11 合― Κ9分- KlO 合、Κ4 合― Κ5 分、Kll分- Κ8 合― KlO 分
4、4 檔-+ 3檔:Κ10 合一 Κ8分- Κ3 合、Kll 合- Κ4 分、KlO分- Κ9 合― Kll 分
5、3 檔-+ 2檔:Κ11 合― Κ9分- KlO 合、Κ2 合― Κ3 分、Kll分― Κ8 合― KlO 分
6 2 檔-—1檔:Κ10 合--Κ8分_-Kl 合、Kll 合--Κ2 分、KlO 分--Κ9 合_-Kll 分。本實(shí)施方式中，上述分接開關(guān)為真空接觸器，其狀態(tài)“合”為閉合狀態(tài)，“分”為斷開狀態(tài)，例如“K1合”即分接開關(guān)Kl為閉合狀態(tài)，“Κ1分”即分接開關(guān)Kl為斷開狀態(tài)。該自耦連續(xù)可調(diào)快速無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置的特點(diǎn)(1)由專門設(shè)計(jì)的多抽頭自耦變壓器為主調(diào)壓裝置；(2)由微機(jī)控制的開關(guān)組合進(jìn)行調(diào)壓；(3)根據(jù)公式 Qc = 2 Π fcu2Qc——電容器組無(wú)功功率，varf——電容器組工作頻率，Hzc——電容器組容量，F(xiàn)u——電容器組工作電壓，V通過(guò)調(diào)整U，來(lái)調(diào)整Qc即電容組的無(wú)功容量；(4)由于該裝置在電壓轉(zhuǎn)換過(guò)程中電容器組不與母線斷開，電容器組的電壓、電流與母線電壓、電流同相位，避免了分組投切對(duì)電容和電網(wǎng)的沖擊。
權(quán)利要求
1.自耦連續(xù)可調(diào)快速無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括微處理器，以及與微處理器相連接的調(diào)壓器組件、斷路器、電壓電流采樣單元、主變開關(guān)信息采樣單元和分接開關(guān)信息采樣單元； 其特征是，所述調(diào)壓器組件通過(guò)斷路器與主變低壓側(cè)母線連接；所述電壓電流采樣單元用以采集供電系統(tǒng)母線輸入主變壓器的電壓電流信息；所述主變開關(guān)信息采樣單元用以采集主變壓器與主變低壓側(cè)母線之間的主變開關(guān)的開關(guān)信息；所述分接開關(guān)信息采樣單元用以采集調(diào)壓器組件的開關(guān)信息；所述調(diào)壓器組件包括自耦變壓器ZB、電容器組C、分接開關(guān)K1、分接開關(guān)K2、分接開關(guān) K3、分接開關(guān)K4、分接開關(guān)K5、分接開關(guān)K6、分接開關(guān)K7、分接開關(guān)K8、分接開關(guān)K9、分接開關(guān)K10、分接開關(guān)Kl 1、電阻Rl和電阻R2 ；所述自耦變壓器觀的輸入端串聯(lián)斷路器后通過(guò) A點(diǎn)和F點(diǎn)與電源相電壓相連接；所述的分接開關(guān)K1、分接開關(guān)K3、分接開關(guān)K5和分接開關(guān)K7的一端分別與自耦變壓器觀的1、3、5、7調(diào)壓輸出端相連接，另一端通過(guò)H點(diǎn)與分接開關(guān)K9的一端相連接；所述的分接開關(guān)K2、分接開關(guān)K4和分接開關(guān)K6串聯(lián)的一端分別與自耦變壓器觀的2、4、6調(diào)壓輸出端相連接，另一端通過(guò)S點(diǎn)與分接開關(guān)K8的一端相連接； 所述電容器組C的一端通過(guò)F點(diǎn)與自耦變壓器的輸入端相連接，另一端通過(guò)E點(diǎn)分別與分接開關(guān)K8的另一端和分接開關(guān)K9的另一端相連接；所述電阻Rl和分接開關(guān)KlO串聯(lián)后與分接開關(guān)K8并聯(lián)；所述電阻R2和分接開關(guān)Kll串聯(lián)后與分接開關(guān)K9并聯(lián)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自耦連續(xù)可調(diào)快速無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征是，所述微處理器為DSP微處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自耦連續(xù)可調(diào)快速無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征是，所述自耦變壓器為多抽頭自耦調(diào)壓變壓器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的自耦連續(xù)可調(diào)快速無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，其特征是，所述的分接開關(guān)為真空接觸器。
全文摘要
一種自耦連續(xù)可調(diào)快速無(wú)功自動(dòng)補(bǔ)償裝置，它包括DSP微處理器，以及與微處理器相連接的調(diào)壓器組件、斷路器、電壓電流采樣單元、和開關(guān)信息采樣單元。本發(fā)明采用自耦變壓器和調(diào)壓器組件，根據(jù)系統(tǒng)感性無(wú)功的變化，通過(guò)實(shí)時(shí)采集電網(wǎng)的電壓、電流、功率因數(shù)，分析負(fù)荷的變化趨勢(shì)、系統(tǒng)無(wú)功功率、系統(tǒng)諧波含量和電壓波動(dòng)情況，利用模糊控制技術(shù)控制調(diào)壓器組件的分接開關(guān)來(lái)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)電容器兩端的電壓，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)優(yōu)化補(bǔ)償，并達(dá)到無(wú)功補(bǔ)償容量隨系統(tǒng)負(fù)荷無(wú)功容量的變化自動(dòng)跟蹤的目的。本發(fā)明不僅克服了傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置應(yīng)用微機(jī)控制電容器分組投切對(duì)電網(wǎng)的沖擊和對(duì)電容器的過(guò)電壓過(guò)電流沖擊，而且具有動(dòng)作速度快、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單和成本低的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102214927SQ20111016365
公開日2011年10月12日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月17日
發(fā)明者任莉萍, 孔繁云, 尹遜景, 崔學(xué)文, 廉德忠, 李敏 申請(qǐng)人:山東新科特電氣有限公司, 平陰縣供電公司