高壓無功自動補償裝置的製作方法
2023-06-21 06:20:11
專利名稱：高壓無功自動補償裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及在企、事業變電站的高壓供電系統中，根據負荷的需要進行無功功率自動補償的單元，具體涉及到將檢測出變化負荷實時所需的無功功率與設定值(期望值)進行比較，得到實時需要投切的無功功率，確定投切電容器的容量的高壓無功自動補償裝置。
背景技術：
傳統的高壓無功自動補償裝置有兩類，一類是將總補償容量平均為n組，稱為等容量分組，採用循環投切的控制器，這種類型由於總補償容量大，分組後每組的容量也相應地大，使得每次調節量大，不但會造成調節不準確、投切次數多，而且還會影響電容器的壽命和易發事故。另一類型是將總補償容量按二進位分組，即1∶2∶4∶8…，這種類型的弊端是總補償容量必須符合這種分組的要求，而實際中適應這種要求的場合很少，所以局限性很大，也不能滿足各種容量的要求。
第一類自動補償單元的電容器分組方法是將總容量平均分成n組，每組容量相同。控制器採用循環投切的方法，每次投切1組，然後與設置參數比較，來決定下一步是否投切，直到電容器組的總容量接近所需無功容量為止。這種方案的缺點是1、投切容量的級差大(每組容量大)，因此會出現再投一組就過補，如不投恐怕達不到設定值(欠補)，很有可能造成頻繁的「投切振蕩」；2、如負荷需要的容量變動較大時需多次投切才能實現，影響單元的壽命和系統的穩定性。另外，還有一個重要的問題是在實際中有許多總補償容量不能被n整除，如1100、1300、1700千乏(kvar)等許多容量，只能是實際需要的容量必須根據單元的要求來調整，並不是以實際需要為主，這樣會引起誤差加大。
第二類自動補償單元的電容器的另一種分組方法是「二進位」的方法，將總容量按1∶2∶4∶8…的比例分配，然後根據負荷需要按不同組合來投切，這種方法雖較好，但適應這種容量要求的情況很少，如在總容量在2000kvar及以下時，只有700和1500kvar兩種容量才可以實現。當700kvar時，可分成100、200、400kvar等3組，當1500kvar時，可分成100、200、400、800kvar等4組。但是，除了這兩種容量外，均不能用此種辦法，所以局限性很大。
另外，傳統的高壓無功自動補償裝置的控制器不能將裝置的電流、電壓、容量和諧波等參數送到計算機中，不能實現計算機遠端監控功能。並且，傳統的高壓無功自動補償裝置沒有超諧波保護功能，容易導致補償電路的電容器損壞。
實用新型內容本實用新型要解決的技術問題在於，提供一種可以準確的滿足負荷的動態要求、調節準確、避免投切振蕩、可與外部計算機連接通信的高壓無功自動補償裝置。其進一步解決的技術問題在於，提供具有諧波保護的高壓無功自動補償裝置。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案是提供一種高壓無功自動補償裝置，包括設有檢測信號輸入端、通訊輸出端、投切控制端的檢測控制單元，以及通過無功補償母線並聯連接接入到高壓供電母線的、將總補償容量分為固定補償容量部分和調節補償容量的固定補償單元和多個調節補償單元；所述每一調節補償單元包括串聯後接入到所述無功補償母線的真空接觸器和補償電路，所述真空接觸器與所述檢測控制單元的投切控制端電連接；所述檢測控制單元存儲所述調節補償單元的容量信息，並根據所述檢測信號輸入端檢測到的負荷信號，控制對應容量的所述調節補償單元的真空接觸器的投切。
上述高壓無功自動補償裝置所述的檢測控制單元還設有與串聯連接在所述高壓供電母線和所述無功補償母線之間的補償開關櫃的斷路器電連接、並根據所述檢測信號輸入端檢測到的諧波信號來控制所述斷路器跳閘或接通的控制輸出端。
上述高壓無功自動補償裝置所述調節補償單元的補償電路包括依次串聯連接的電抗器、熔斷器和電容器，並聯在所述電容器和熔斷器兩端的放電器，以及一端接在所述電抗器和所述熔斷器之間、另一端接地的避雷器；所述電抗器與所述真空接觸器串聯連接。
上述高壓無功自動補償裝置所述的固定補償單元和調節補償單元將總補償容量分成固定補償容量部分和調節補償容量部分；所述固定補償容量部分根據供電系統中長期固定負荷所需的無功功率來確定，而所述調節補償容量部分按實際需要分成若干組，每組容量可以為任意值。
上述高壓無功自動補償裝置所述檢測信號輸入端包括電流檢測輸入端和電壓檢測輸入端。
上述高壓無功自動補償裝置所述通訊輸出端與外部計算機連接並傳送所述負荷信號、諧波信號以及裝置的信號。
本實用新型的高壓無功自動補償裝置將總補償容量分成固定補償容量和調節補償容量，這是由於固定補償容量是解決系統中長期固定負荷所需的無功功率，這部分容量不參與調節，比傳統產品節省了真空接觸器和操作過電壓保護器等設備，簡化了系統，降低了單元的成本；同時，由於在總補償容量中減去了固定補償容量，使得調節部分的容量變小，因而調節容量的分組的容量也小，增加了調節的準確度，解決了傳新產品由於調節分組容量大而造成調節不準的難題，並且調節容量是按實際需要分成若干組，每組容量可以為任意值，不受任何條件的限制，分組方便準確；同時控制器根據檢測到的負荷信號，計算出實時系統所需的投切功率，再根據儲存在控制器中各組容量狀況，確定出最恰當最準確的組合方式，最後發出指令，控制相應調節補償單元的真空接觸投切，使無功補償容量一次準確地到位，避免了「投切振蕩」。
另外，本實用新型的高壓無功自動補償裝置的檢測控制單元根據檢測信號輸入端檢測到的諧波信號來控制補償開關櫃中的斷路器跳閘或接通，從而實現了對自動補償單元的諧波保護。
下面將結合附圖及實施例對本實用新型高壓無功自動補償裝置作進一步說明，附圖中圖1是本實用新型高壓無功自動補償裝置的原理框圖。
圖2是本實用新型高壓無功自動補償裝置的主要電路和控制圖。
具體實施方式
以下結合附圖對本實用新型的高壓無功自動補償裝置作進一步詳細的描述。
如圖1所示，本實用新型的高壓無功自動補償裝置根據供電系統中負荷動態所需的無功功率，實時地進行調整，達到最佳補償效果，包括檢測控制單元10、固定補償單元20和多個調節補償單元30。所述固定補償單元20和調節補償單元30將總補償容量分成固定補償容量部分和調節補償容量部分。所述固定補償容量部分根據供電系統中長期固定負荷所需的無功功率來確定，而所述調節補償容量部分按實際需要分成若干組，每組容量可以為任意值，而不受任何條件的限制。這種方法使總調節容量變小，從而使每組容量也變小，因此調節精度高。而且每組的容量可以為任意值，因此不受限制，可以滿足各種情況的需要。
所述檢測控制單元10設有檢測信號輸入端、通訊輸出端、多個投切控制端、控制輸出端以及電源輸入端。所述檢測信號輸入端包括與供電系統的檢測環節連接的電流檢測信號輸入端和電壓檢測信號輸入端。所述檢測環節包括電源進線櫃40和電壓互感器櫃50。所述檢測環節快速跟蹤供電系統負荷的變化，檢測出負荷所需要的無功功率，並將此信號傳送到所述檢測控制單元10。
所述檢測控制單元10的多個投切控制端分別對應與多個所述調節補償單元30相連接，並由所述檢測控制單元10控制投切。所述調節補償單元30是將供電系統的波動負荷所需無功功率任意劃分成多個，每個的容量可以為任意值，每一調節補償單元30包括串聯後接入到所述無功補償母線60的補償電路和真空接觸器。所述補償電路的分組容量完全可以按實際負荷的需求，不受任何條件的限制，可以為任意值。例如1100kvar容量分3組時，可分成200、400、500kvar或100、400、600kvar等等各種組合，這些容量的確定是完全根據變化的負荷來決定的。並且把這種容量的分組信息存儲到所述檢測控制單元10中，由所述檢測控制單元10來選擇投切的組合滿足負荷的需要，即這些真空接觸器的投(合)或切(斷)，是由所述檢測控制單元10進行運算、分析、判別等智能化控制，將調節容量的各組組成最佳的組合，來滿足變化負荷對無功的需要。
所述固定補償單元20與多個所述調節補償單元30並聯連接到無功補償母線60上，然後通過補償開關機櫃80接入到供電系統的高壓供電母線70上。所述固定補償單元20解決了供電系統中長期固定符合所需的無功功率，這部分容量不參與調節。這種方法使總調節容量變小，從而使得每個調節補償單元30的容量也變小，因此提高了調節精度。
所述檢測控制單元10採用智能型無功功率控制器，預先將多個調節補償單元30的容量信息存儲到控制器內。在進行調節時，所述檢測控制單元10將檢測環節傳送來的信號與設定值(期望值)相比較，利用模糊理論和邏輯運算的方法計算出供電系統實時需要投切的無功功率，根據多個調節補償單元30的容量信息，分析後確定調節補償單元30的投切組合，發出指令控制對應的調節補償單元30的真空接觸器投切，使無功補償容量投切一次到位，不過補不振蕩，以達到無功功率的就地平衡，實現節能目的。
由於供電系統中的諧波對電容器危害極大，是電容器損壞的主要原因之一。為了防止諧波對電容器的破壞，在所述高壓供電母線70和所述無功補償母線60之間的補償開關櫃80(此櫃在高壓配電設備中)，所述補償開關櫃80內設有斷路器。所述檢測控制單元10的控制輸出端與所述斷路器電連接、並由所述檢測控制單元10來控制所述斷路器跳閘或接通。所述檢測控制單元10在採集供電系統需要的無功功率參數的同時，也採集到了系統中的諧波情況。如果系統中的諧波含量超過電容器承受的標準時，所述檢測控制單元10將發出指令，指揮所述補償開關櫃80中的斷路器2QF跳閘(參看圖2)，使單元退出運行。
所述檢測控制單元10的通訊輸出端與外部計算機連接，將整個裝置的電流、電壓、容量和諧波等項內容的參數，通過485通訊接口傳送，實現計算機遠端監控功能，從而實現變電站無人值守的目的。
如圖2所示，是本實用新型的一個優選實施方式。其檢測控制單元選用深圳市波宏電力濾波設備有限公司的RPR-T型控制器。當然也可以使用其他具有諧波保護、通訊功能以及按電容器分組情況選擇功能的控制器即可。檢測環節的電流信號取自電源進線櫃40中的電流互感器1TA，電壓信號取自電壓互感器櫃50中的電壓互感器1TV，所述電流信號和電壓信號分別輸入到控制器編號1和2端(檢測信號輸入端)，作為負荷所需無功功率和諧波的檢測信號。控制器WK的3端是超諧波保護的控制輸出端，如果諧波超出電容器的承受能力，輸出的信號可使電容補償開關櫃80中的斷路器2QF跳閘。控制器WK的4、5、6…端(多個投切控制端)，分別輸出對各個調節補償單元30的真空接觸器KM進行控制的控制信號，該控制信號可以指揮這些真空接觸器的投切，來確保負荷所需的無功功率與補償的無功功率相平衡。控制器WK的11端為通訊接口輸出端，輸出的信號可以將裝置的電流、電壓、容量和諧波參數傳輸給計算機。控制器WK的10端為該控制器的電源輸入端，為整個單元提供電源輸入。
其中，圖1、圖2中的電源進線櫃40、電壓互感櫃50、補償開關櫃80和高壓供電母線70等是屬於高壓配電系統的設備。
所述固定補償單元20的電容器C1是通過串聯電容器保護用熔斷器FU1後，再與抗諧波和限制湧流的電抗器L1串聯，然後並聯到無功補償母線60上。放電器TV1是並聯在C1和FU1兩端，作為放電用。
每一所述調節補償單元30的電容器C2均通過串聯電容器保護用熔斷器FU2後，再與抗諧波和限制湧流的電抗器L2串聯，然後通過真空接觸器KM，最後並聯到無功補償母線60上。放電器TV2是並聯在C2和FU2兩端，作為放電用。操作過電壓保護用避雷器一端是接在L2和FU2之間，另一端接地。
無功補償母線60上並聯所述固定補償單元20，還並聯若干個所述調節補償單元30。該無功補償母線60通過電容補償開關櫃80的斷路器2QF，並聯到高壓供電母線70上，向負荷提供無功功率。
本實用新型的高壓無功自動補償裝置的檢測控制單元與固定補償單元20共同裝在一個櫃體(外殼)。其中，所述檢測控制單元WK裝在該櫃體的低壓室內；而所述固定補償單元20的L1、FU1、C1、TV1等裝在該櫃體的高壓室內。每一所述調節補償單元30獨立安裝在一個櫃體，在該櫃體中裝KM、L2、FU2、C2、TV2等。所述調節補償單元30的數量可以根據用戶需要來設置。由於所述調節補償單元30均用一個櫃體，當一個調節補償單元30的電容器發生故障，該調節補償單元30可以方便地退出檢修而不影響其它的運行。
權利要求1.一種高壓無功自動補償裝置，其特徵在於包括設有檢測信號輸入端、通訊輸出端、投切控制端的檢測控制單元，以及通過無功補償母線並聯連接接入到高壓供電母線的、將總補償容量分為固定補償容量部分和調節補償容量的固定補償單元和多個調節補償單元；每一所述調節補償單元包括串聯後接入到所述無功補償母線的真空接觸器和補償電路，所述真空接觸器與所述檢測控制單元的投切控制端相連接；所述檢測控制單元存儲所述調節補償單元的容量信息，並根據所述檢測信號輸入端檢測到的負荷信號，控制對應容量的所述調節補償單元的真空接觸器的投切。
2.根據權利要求1所述的高壓無功自動補償裝置，其特徵在於，所述檢測控制單元還設有與串聯連接在所述高壓供電母線和所述無功補償母線之間的補償開關櫃的斷路器電連接、並根據所述檢測信號輸入端檢測到的諧波信號來控制所述斷路器跳閘或接通的控制輸出端。
3.根據權利要求1所述的高壓無功自動補償裝置，其特徵在於，所述調節補償單元的補償電路包括依次串聯連接的電抗器、熔斷器和電容器，並聯在所述電容器和熔斷器兩端的放電器；以及一端接在所述電抗器和所述熔斷器之間、另一端接地的避雷器；所述電抗器與所述真空接觸器串聯連接。
4.根據權利要求1、2或3所述的高壓無功自動補償裝置，其特徵在於，所述檢測信號輸入端包括電流檢測輸入端和電壓檢測輸入端。
5.根據權利要求4所述的高壓無功自動補償裝置，其特徵在於，所述通訊輸出端與外部計算機連接並傳送所述負荷信號和諧波信號。
專利摘要本實用新型的高壓無功自動補償裝置，包括檢測控制單元，以及通過無功補償母線並聯接入到高壓供電母線的固定補償單元和多個調節補償單元；每一所述調節補償單元包括真空接觸器和補償電路；所述檢測控制單元存儲所述調節補償單元的容量信息，並根據所述檢測信號輸入端檢測到的負荷信號控制對應容量的所述調節補償單元的真空接觸器的投切。由於固定補償單元的容量不參與調節，比傳統產品節省了真空接觸器和操作過電壓保護器等設備，簡化了系統，降低了單元的成本；同時，調節補償單元的調節容量的分組的容量小，增加了調節的準確度；檢測控制單元根據檢測信號算出補償容量控制對應真空接觸器投切使無功補償容量一次準確地到位，避免了「投切振蕩」。
文檔編號G05F1/70GK2775910SQ20052005509
公開日2006年4月26日 申請日期2005年2月23日 優先權日2005年2月23日
發明者朱赫, 朱維楊 申請人:深圳市三和電力科技有限公司