無功補償控制器的製作方法

2024-02-24 10:35:15

專利名稱：無功補償控制器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無功補償控制器，特別涉及一種煤礦井下變電站或配電所使用隔 爆型動態無功功率補償裝置的綜合控制器。
背景技術：
無功功率補償裝置是一種能夠穩定電網電壓，改善電網供電質量和變壓器利用 率，節約電能，提高用電可靠度的裝置。煤礦井下使用的無功補償裝置除了需要正常的無功功率補償功能外，還需要裝置 本身有足夠的可靠性，並且能夠監控裝置主要部件運行狀態，自動故障診斷和處理，並對電 網的異常做出適當的反應，避免裝置帶故障運行，出現造成事故的可能。也需要分析監控補 償裝置的運行效能。現有的無功補償控制器只能根據電網的無功功率或者功率因數，通過相同容量的 電容器組的循環投切的逐步逼近負荷的無功需量以提高功率因數。當電容器組投切迴路故 障或者電容器故障時控制器無法判斷，影響投切效果或者導致故障進一步擴大。投切選擇 沒有考慮各個電容器組使用頻次和使用時間，容易對同一組電容器多次進行投切動作，或 者長時間運行某一組電容器組，導致該電容器組故障增加，使用壽命減少。控制器沒有對未 對補償裝置的運行部件運行狀態監控，裝置運行異常，控制器無法判斷，裝置在異常條件或 者帶故障運行導致故障進一步擴大。現有公開(公告)號為CN1845415的一種「動態電容補償控制器及其投切方式」 發明專利，它包括中央處理器和輸出控制電路，其中，輸出控制電路包括繼電器輸出控制電 路，其特徵在於所述的繼電器輸出控制電路還包括無觸點器件控制電路；輸出控制電路 包括由若干個無觸點器件構成的優先投切組輸出控制電路和若干個繼電器構成基礎投切 組輸出控制電路。所述的輸出控制電路受中央處理器控制，控制各補償電容投切的投切，直 到配電網絡的無功功率或功率因數進入設定值範圍內為止。能有效實現快速補償，又有效 地降低整個裝置的成本，使動態無功補償裝置大量推廣使用成為可行。適用於低壓電網電 容補償裝置。但未能夠設置過電流、過電壓、運行狀態以及故障檢測控制功能。現有公開(公告)號為CN101510692的一種「無功功率補償控制器和投切電容的 方法」的發明專利，該控制器包括檢測記錄模塊、確定模塊、統計存儲模塊以及投切模塊。 本發明使用簡單、可靠性高，提高了投切電容時的響應速度。但未能夠設置過電流、過電壓、 運行狀態以及故障檢測控制功能。

發明內容
本發明提供一種用於煤礦井下660V和1140V電壓等級的無功補償控制器，實現 煤礦井下變電站或配電所使用隔爆動態無功功率補償的綜合控制，進一步解決無功補償控 制器的過電流、過電壓、運行狀態以及故障檢測控制的問題。本發明的目的是這樣實現的一種無功補償控制器，包括微處理器電路，交流信號採樣電路，溫度採樣電路，開關信號採樣電路，補償電容控制輸出驅動電路，電源電路，數據 存儲電路和通訊接口電路；其中
所述的處理器電路包括處理器，與處理器連接的或者集成的A/D電路和採樣保持電
路；
所述的交流信號採樣電路包括與A/D連接的交流電壓取樣，交流電流取樣信號和信號 調理電路；
所述的溫度採樣信號包括與A/D連接的溫度模擬量取樣和信號調理電路； 所述的開關信號採樣電路包括與處理相連的光耦隔離和過流保護電路； 所述通訊接口包括與處理器Uart連接的通訊電路； 所述的交流採樣電路連接電網電壓、電流和電容器組迴路電流進行採樣； 所述的開關信號採樣電路包含並不限於電容器組迴路開光控制信號、狀態信號、電容 器過壓信號和故障信號採樣。本發明所述的一種礦用無功補償控制器，與現有技術相比，所具有的優點與積極 效果在於通過高強度的隔離，將強電控制和弱電控制，運行監測，故障保護集中在小型化的 控制器中，方便了工廠複雜電力控制安裝及使用；通過微處理器及其信號電路，增加對電容 電容器組運行次數和用行時間優化電容器投入切除策略，從而提高電容器使用壽命，減少 電容器的故障率；增加對監控運行部件的運行參數，自動進行故障診斷，在第一時間內進行 故障隔離，最大限度提高裝置的容錯性和裝置的使用安全性；增加在線監控電容器及其回 路的運行狀態，在線診斷電容器及其迴路的故障，及時隔離故障迴路並且報警；增加接收運 行設備的狀態信號和故障信號，根據設定邏輯進行故障判斷，動作和報警；增加接收運行設 備的溫度信號，根據設備類型進行故障判斷，動作和報警；增加在線分析無功功率補償裝置 的節能效能功能。


圖1是本發明的原理框圖。圖2是本發明電流採樣原理圖。
具體實施例方式為了使本領域的技術人員能夠實施本發明的技術方案，下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作出進一步的詳細描述。本發明提供了一種無功補償控制器，如圖1所示，包括
微處理器電路6，其以微處理器為核心，用於控制A/D採樣，開關信號採樣，開關控制 信號輸出和計算電網參數，計算無功需量，執行電容器組投切策略，進行故障診斷和故障處 理，分析設備運行效能。通過交流電壓電流取樣電路1對電網的電壓、電流進行採樣和A/D轉換，測得電網 電壓和電流值，計算出功率因數、有功功率和無功功率，然後根據需要補償的無功功率，每 組電容器容量，每組電容器的動作頻次，每組電容器運行時間的反特性進行判斷、決策，輸 出開關控制信號3，控制電容器組的投運或者退運。通過電流取樣電路2和A/D轉換測得電容器組的運行電流，計算出每組電容器組運行的無功容量和有功損耗以及三相不平衡度，進行故障診斷和故障隔離。通過開關信號採樣電路3對電容器組的控制開關的控制信號和狀態信號進行採 樣，然後根據控制器的指令、控制開關的信號和電容器組的電流判定對電容器組迴路的故 障診斷和故障隔離。通過溫度採樣電路7採樣運行部件的溫度信號，對運行部件的運行溫度進行監 控，並進行故障診斷和故障隔離。採樣電路採集電容器組迴路電流。根據測得電網電壓使用傅立葉變換或者快 速傅立葉變換檢測出電容器的無功功率和介電損耗(有功功率)並且計算電容器組電流的 不平衡度，通過跟蹤每路的電容器組的輸出無功功率，介電損耗的變化和電容器組電流的 不平衡度和電容器迴路電流是否超過門限，來判斷電容器是否故障，進行報警或者退出運 行。如上所述的一組在線的電容器組運行檢測的特徵在於使 用傅立葉變換或者快速傅立葉變換計算出電壓電流的相位角使用公式
權利要求
1.一種無功補償控制器，包括微處理器電路，交流信號採樣電路，溫度採樣電路，開關 信號採樣電路，補償電容控制輸出驅動電路，電源電路，數據存儲電路和通訊接口電路；其 特徵在於所述微處理器電路包括處理器，與處理器連接或者集成的A/D電路和採樣保持電路； 所述交流信號採樣電路包括與A/D連接的交流電壓取樣電路、交流電流取樣電路和信 號調理電路；所述溫度採樣電路包括與A/D連接的溫度模擬量取樣電路和信號調理電路； 所述開關信號採樣電路包括與處理器相連的光耦隔離和過流保護電路； 所述通訊接口電路包括與處理器Uart連接的通訊電路； 所述的交流採樣電路連接電網電壓、電流和電容器組迴路電流進行採樣。
2.如權利要求1所述的無功補償控制器，其特徵在於開關信號採樣電路包含並不限於 電容器組迴路開關控制信號、狀態信號、電容器過壓信號和故障信號採樣。
全文摘要
一種無功補償控制器是微處理器電路包括處理器，與處理連接或者集成的A/D電路和採樣保持電路；交流信號採樣電路包括與A/D連接的交流電壓採樣電路、交流電流取樣電路和信號調理電路；溫度採樣電路包括與A/D連接的溫度模擬量取樣電路和信號調理電路；開關信號採樣電路包括與處理器相連的光耦隔離和過流保護電路；通訊接口包括與處理器Uart連接的通訊電路；交流採樣電路連接電網電壓、電流和電容器組迴路電流進行採樣；本發明通過高強度的隔離，將強電控制、弱電控制、運行監測和故障保護集於一體，增加了在線監控電容器迴路的運行狀態及迴路故障，及時隔離故障迴路並報警，保證了設備正常穩定的運行。
文檔編號H02H7/00GK102148505SQ20111010364
公開日2011年8月10日 申請日期2011年4月25日 優先權日2011年4月25日
發明者萬劍偉, 左文倉, 李鵬飛, 溫要衝 申請人:北京都市鼎點科技有限公司