一種基于dsp的三相不平衡無(wú)功補(bǔ)償裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種基于DSP的三相不平衡無(wú)功補(bǔ)償裝置，屬電力無(wú)功補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前在我國(guó)，對(duì)于低壓電網(wǎng)來(lái)說(shuō)，一般都采用三相四線制配電方式，配電變壓器為Y/ynO接線。由于大量的單相負(fù)載以及用電不同時(shí)性的原因，因此配電變壓器的三相不平衡運(yùn)行是不可避免的。
[0003]三相電壓或電流不對(duì)稱(chēng)會(huì)對(duì)電力系統(tǒng)中的發(fā)電、輸電、配電設(shè)備及用電設(shè)備造成一系列的危害:增加了線路損耗；增加了配電變壓器的有功損耗；降低了配電變壓器出力；影響電動(dòng)機(jī)輸出功率，并使繞組溫度升高；影響正常通信質(zhì)量；對(duì)一些計(jì)量?jī)x表的精度會(huì)產(chǎn)生影響。
[0004]目前在中、低壓配電網(wǎng)中，廣泛采用手動(dòng)或自動(dòng)投切的電容器組進(jìn)行補(bǔ)償。但是即使是最先進(jìn)的晶閘管分相投切電容器組，也只能解決功率因數(shù)的補(bǔ)償問(wèn)題，而不能有效地平衡三相負(fù)荷。
[0005]在目前電網(wǎng)中，使用的無(wú)功補(bǔ)償裝置一般是同步調(diào)相機(jī)、靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置、并聯(lián)電容器等。
[0006]同步調(diào)相機(jī)能獨(dú)立地用調(diào)節(jié)勵(lì)磁來(lái)調(diào)節(jié)無(wú)功的大小，有較大的過(guò)負(fù)荷能力。缺點(diǎn)是:設(shè)備投資高；起動(dòng)、運(yùn)行、維修復(fù)雜；動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)慢；不適應(yīng)太大或太小的補(bǔ)償；發(fā)生失磁故障時(shí)將加重系統(tǒng)的電壓波動(dòng)。
[0007]靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置具有吸收或發(fā)出無(wú)功電流的能力，具有提高系統(tǒng)的功率因數(shù)、穩(wěn)定系統(tǒng)電壓、抑制系統(tǒng)振蕩等功能。目前這種靜止開(kāi)關(guān)主要分為兩種，即斷路器和電力電子開(kāi)關(guān)。由于用斷路器作為接觸器的開(kāi)關(guān)速度較慢，約為1s?30s，不可能快速跟蹤負(fù)載無(wú)功功率的變化，而且投切電容器時(shí)可能會(huì)引起嚴(yán)重的沖擊電流和操作過(guò)電壓，這樣不但容易造成接觸點(diǎn)燒焊，而且可能使補(bǔ)償電容器內(nèi)部擊穿，所受的應(yīng)力大，維修量大。
[0008]并聯(lián)電容補(bǔ)償可永久連接或用斷路器連接至系統(tǒng)的某些節(jié)點(diǎn)上。和調(diào)相機(jī)相比，其優(yōu)點(diǎn)是:投資省、運(yùn)行經(jīng)濟(jì)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維護(hù)方便、容量可任意選擇、實(shí)用性強(qiáng)。缺點(diǎn)是:無(wú)功輸出不可調(diào)，且對(duì)系統(tǒng)中的高次諧波有放大作用，在諧波電流過(guò)大時(shí)，可能引起爆炸。
[0009]而且以上這些裝置均不能有效地降低三相不平衡度，容易造成網(wǎng)損偏大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本實(shí)用新型的目的是，根據(jù)現(xiàn)有無(wú)功補(bǔ)償裝置存在的問(wèn)題，本實(shí)用新型提出一種基于DSP的三相不平衡無(wú)功補(bǔ)償裝置，以電子復(fù)合開(kāi)關(guān)對(duì)電容器組進(jìn)行投切來(lái)補(bǔ)償無(wú)功。
[0011]實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的技術(shù)方案是:
[0012]本實(shí)用新型一種基于DSP的三相不平衡無(wú)功補(bǔ)償裝置，包括電流互感器、電壓互感器、A/D轉(zhuǎn)換器，還包括無(wú)功補(bǔ)償控制器、交流采樣模塊、電子復(fù)合開(kāi)關(guān)、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和補(bǔ)償元件。電流互感器和電壓互感器二次繞組出線端分別連接交流采樣模塊相應(yīng)輸入端口 ；交流采樣模塊的輸出端連接A/D轉(zhuǎn)換器輸入端；A/D轉(zhuǎn)換器的輸出端連接無(wú)功補(bǔ)償控制器的輸入端；無(wú)功補(bǔ)償控制器連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)連接電子復(fù)合開(kāi)關(guān)，電子復(fù)合開(kāi)關(guān)連接補(bǔ)償元件。
[0013]本實(shí)用新型裝置的無(wú)功補(bǔ)償控制器由CPU、交流模塊、電源模塊、出口模塊、人機(jī)對(duì)話板構(gòu)成，并把CPU、交流模塊、電源模塊等集成在一塊主電路板MAIN板上；出口模塊和人機(jī)對(duì)話板分別是獨(dú)立的一塊電路板，均由DSP驅(qū)動(dòng)。
[0014]本實(shí)用新型裝置的無(wú)功補(bǔ)償控制器的CPU采用DSP56F807芯片，所述芯片具有多個(gè)I/O 口和多種外圍設(shè)備，同時(shí)具有60KX 16位的程序FLASH存儲(chǔ)器、2KX 16位的程序RAM存儲(chǔ)器、8KX 16位的數(shù)據(jù)FLASH存儲(chǔ)器、4KX 16位的數(shù)據(jù)RAM存儲(chǔ)器。
[0015]本實(shí)用新型裝置的電子復(fù)合開(kāi)關(guān)由晶閘管與交流接觸器并聯(lián)構(gòu)成。所述電子復(fù)合開(kāi)關(guān)充分利用晶閘管投切時(shí)間控制準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，在電容器組投切的瞬間以晶閘管開(kāi)關(guān)為主，而在電容器投入運(yùn)行期間則退出晶閘管開(kāi)關(guān)，以交流接觸器的觸點(diǎn)通過(guò)電容負(fù)載電流。
[0016]本實(shí)用新型裝置的執(zhí)行機(jī)構(gòu)為一塊開(kāi)出電路板，這塊板上共有30個(gè)繼電器，可控制30個(gè)單相交流接觸器，另外還有24個(gè)光耦，可控制24個(gè)可控硅，完成電容器的投切。
[0017]本實(shí)用新型裝置的補(bǔ)償元件共配有4組Y形電容器，4組Λ形電容器；為了能夠?qū)崿F(xiàn)分相補(bǔ)償和三相平衡處理，實(shí)現(xiàn)單個(gè)電容器可以獨(dú)立投切，分容量控制。
[0018]本實(shí)用新型的有益效果是:本實(shí)用新型裝置控制器是基于16位的DSP設(shè)計(jì)，響應(yīng)速度快，能對(duì)低壓配電網(wǎng)無(wú)功進(jìn)行動(dòng)態(tài)跟蹤補(bǔ)償。而且控制簡(jiǎn)單，性能可靠，人機(jī)界面友好，操作方便。本實(shí)用新型裝置控制器的硬件采用了模塊化設(shè)計(jì)，是按照具體實(shí)現(xiàn)的功能將裝置控制器分為CPU模塊、交流模塊、電源模塊、出口模塊和人機(jī)對(duì)話板，通過(guò)完成各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)達(dá)到裝置整體設(shè)計(jì)的目的。而且采用模塊化設(shè)計(jì)可以增強(qiáng)裝置的通用性，例如通過(guò)改變各個(gè)模塊的組合方式或者通過(guò)更換某些模塊，實(shí)現(xiàn)新的功能，這樣可以降低相關(guān)裝置的開(kāi)發(fā)成本，縮短開(kāi)發(fā)時(shí)間。本實(shí)用新型裝置采用了星型、角型混合接法的電容器組為補(bǔ)償元件，在投切過(guò)程中采用AB、BC、CA、A、B、C電容器不等量投切的控制方式，可以在保證三相有功負(fù)荷總量不變的前提下，把三相不平衡負(fù)載轉(zhuǎn)化成平衡負(fù)載，且能提高各相的功率因數(shù)。本實(shí)用新型裝置采用的電子復(fù)合開(kāi)關(guān)充分利用晶閘管投切時(shí)間控制準(zhǔn)確的優(yōu)勢(shì)，在電容器組投切的瞬間以晶閘管開(kāi)關(guān)為主，而在電容器投入運(yùn)行期間則退出晶閘管開(kāi)關(guān)，以交流接觸器的觸點(diǎn)通過(guò)電容負(fù)載電流。所以電子復(fù)合開(kāi)關(guān)可以充分保證交流接觸器觸點(diǎn)在頻繁操作下的運(yùn)行可靠性，又降低了開(kāi)關(guān)元件的功耗。
【附圖說(shuō)明】
[0019]圖1為低壓無(wú)功補(bǔ)償裝置控制器硬件結(jié)構(gòu)圖；
[0020]圖2為電子復(fù)合開(kāi)關(guān)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖；
[0021 ]圖3為Λ形接法共補(bǔ)電容器組；
[0022]圖4為Λ形接法分相可控電容器組；
[0023]圖5為星形接法電容器組；
[0024]圖6是相鄰兩相共用的星形接法電容器組。
【具體實(shí)施方式】
[0025]本實(shí)施例一種基于DSP的三相不平衡無(wú)功補(bǔ)償裝置，是以一個(gè)屏柜的形式組裝起來(lái)的。無(wú)功補(bǔ)償柜里除了安裝有無(wú)功補(bǔ)償控制器以外還配備了電容、電流互感器、空氣開(kāi)關(guān)、電子復(fù)合開(kāi)關(guān)等部件。它的控制器以數(shù)字信號(hào)處理器DSP56F807為核心，集電網(wǎng)監(jiān)測(cè)與無(wú)功補(bǔ)償控制、電容器保護(hù)于一體，不但可以補(bǔ)償電網(wǎng)中的無(wú)功需求，提高功率因數(shù)，降低不平衡度，降低線損，從而提高電網(wǎng)的負(fù)載能力和供電質(zhì)量，同時(shí)還能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的三相電壓、電流、功率因數(shù)等運(yùn)行數(shù)據(jù)，完成對(duì)整個(gè)低壓配電線路的監(jiān)測(cè)、分析處理等綜合管理。無(wú)功補(bǔ)償控制器硬件結(jié)構(gòu)如圖1所示。
[0026]從圖1中可以看出，幅值較大的工頻電流、電壓信號(hào)經(jīng)過(guò)交流插件(AC插件)變?yōu)榉递^小的交流信號(hào)，然后由DSP進(jìn)行交流采樣，并計(jì)算出各項(xiàng)電網(wǎng)參數(shù)，然后根據(jù)控制規(guī)律通過(guò)串口輸出控制信號(hào)給執(zhí)行機(jī)構(gòu)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)際上是一塊開(kāi)出電路板，這塊板上共有30個(gè)繼電器，可控制30個(gè)單相交流接觸器，另外還有24個(gè)光耦，可控制24個(gè)可控硅，完成電容器的投切。
[0027]本實(shí)施例裝置的硬件以Motorola公司生產(chǎn)的DSP56F807芯片為核心。它具有豐富的I/O 口和多種外圍設(shè)備，同時(shí)具有60KX16位的程序FLASH存儲(chǔ)器、2KX 16位的程序