一種多用途低壓智能電容器的製造方法
2023-10-09 22:23:14
一種多用途低壓智能電容器的製造方法
【專利摘要】本發明公開了一種多用途低壓智能電容器，它包括了第一電力電容和第二電力電容及其中間的溫度傳感器以實現無功功率補償，為了多用途和智能化還包括有接三相電網的小型斷路器、投切開關、微處理器系統、液晶顯示、信號指示燈、RS485接口通訊、按鍵設置等模塊，把這些模塊進行相應地連接得到該多用途低壓智能電容，該多用途低壓智能電容器能實時監測電網相關參數，並通過液晶顯示和信號指示燈顯示出來，其功能強大，應用場合廣泛，既適用於無功就地分散補償，又適用於無功集中補償，也適用於低壓無功分組補償，應用前景廣泛。
【專利說明】一種多用途低壓智能電容器
【技術領域】
[0001]本發明是關於供電網絡控制領域，具體涉及一種多用途低壓智能電容器。
【背景技術】
[0002]在正常情況下，用電設備不但要從電源取得有功功率，同時還需要從電源取得無功功率。如果電網中的無功功率供不應求，用電設備就沒有足夠的無功功率來建立正常的電磁場，那麼這些用電設備就不能維持在額定情況下工作，用電設備的端電壓就要下降，從而影響用電設備的正常運行，所以在電網中對無功功率智能化、一體化和安全可靠地補償尤為重要，而傳統的無功補償裝置由低壓智能無功補償控制器、熔絲、複合開關或接觸器、熱繼電器、指示燈、電容器等多種分散器件組成，而用於無功補償的投切開關則有接觸器，採用接觸器投入，切除電容器時容易產生高倍湧流、過電壓，造成元器件損傷，並且補償速度慢，不能頻繁投切，耗能大，噪聲大，並且由接觸器、空氣開關等分立元件組裝的成套補償裝置體積大，接線多，安裝既耗時間又耗人力，維護極不方便，單櫃補償容量小，成本高，不利於補償容量增加。同時，沒有對電容的保護措施，也沒有獲得電容器運行的實時溫度，在某些地區因為溫度過高導致電容器故障，使補償系統不能得到正常運行，對生活和生產帶來了極大危險。
【發明內容】
[0003]本發明解決的技術問題是對電容無功補償運行中的溫度過高和投切開關的頻繁動作瞬間湧流和過電壓的保護，使無功補償電容器更人性化地監控和補償。
[0004]為了解決上述技術問題，本發明提供了一種多用途低壓智能電容器，該多用途低壓智能電容器包括有既可以單獨或交替工作又可以同時進行工作的第一電力電容和第二電力電容，這兩個電力電容的結構和接法相同，都是由三個電容分別導線並聯式接在ABC三相電網的AB相，BC相，AC相之間，以實現無功功率補償，為了避免電力電容器運行過程中產熱引起溫度過高導致電容器故障和損壞，本發明在第一電力電容和第二電力電容中間設置有溫度傳感器，用來對電力電容器溫度的實時監控。優選的是把第一電力電容和第二電力電容及其中間的溫度傳感器封閉集成一體，使得溫度傳感器能夠更加準確監控第一電力電容和第二電力電容的溫度。
[0005]本發明為了所述的第一電力電容和第二電力電容及其中間的溫度傳感器免受外界環境影響和便於安全使用，把第一電力電容和第二電力電容及其中間的溫度傳感器固定在小型的箱體內。為了實現電網的智能化無功補償和對電力電容的保護，本發明在箱體內還包括有2個投切開關和微處理器系統，I個投切開關包括2個磁保持繼電器和2個晶閘管，I個磁保持繼電器和I個晶閘管並聯得I組開關，2組開關是I個投切開關，其中投切開關的2組開關分別串聯在三相電網的任意兩相上，投切開關還與微處理器系統的投切信號模塊數據通訊連接以及與晶閘管驅動觸發電路模塊和磁保持繼電器驅動模塊導線連接，以智能驅動投切開關動作，通過投切開關的接通和斷開來實現電力電容器的工作狀態。控制連接電網A相的磁保持繼電器KRA和晶閘管VSA並聯得I組開關，控制連接電網B相的磁保持繼電器KRB和晶閘管VSB並聯得另I組開關，這2組開關就是第一電力電容的投切開關，這2組開關的通斷可實現第一電力電容的三個電容分別並聯到三相電網的AB相、BC相、AC相上，第一電力電容導線連接該投切開關的一端，投切開關的另一端導線連接到三相電網上，選擇第一電力電容進行無功功率補償時，必須使第一電力電容的投切開關接通，即是該投切開關的2組開關同時接通使第一電力電容的三個電容分別並聯式導線連接到三相電網的AB相、BC相、AC相上。本發明的投切開關的有益特點是磁保持繼電器和晶閘管並聯連接，以消除三相電網與電力電容接通的瞬間通過磁保持繼電器的湧流和抵消三相電網與電力電容斷開的瞬間磁保持繼電器兩端的高壓來保護磁保持繼電器。該動作過程是在微處理器系統檢測到第一電力電容需要對電網進行無功功率補償時，微處理器系統的晶閘管驅動觸發電路模塊和磁保持繼電器驅動模塊的繼電器驅動作用下使投切開關產生閉合動作，投切開關閉合瞬間由於晶閘管的特性便晶閘管快速導通，由於磁保持繼電器的磁保持作用，經過數毫秒脈衝後磁保持繼電器閉合晶閘管斷開，實現消除瞬間湧流對磁保持繼電器的損害。當微處理器系統檢測到第一電力電容不需要對電網進行無功功率補償或者因溫度傳感器檢測到電力電容器溫度超過設定值時，微處理器系統的晶閘管驅動觸發電路模塊和磁保持繼電器驅動模塊的繼電器驅動作用下使投切開關產生斷開動作，斷開瞬間磁保持繼電器斷開晶閘管接通，經過數毫秒脈衝後晶閘管斷開，實現抵消電路斷開瞬間過壓對磁保持繼電器的損害。第二電力電容的投切開關和第一電力電容的投切開關的連接方式和結構作用相同。
[0006]微處理器系統包含主控CPU、電壓信號採樣模塊、過壓檢測模塊、電流信號採樣模塊、投切信號模塊、狀態顯示LED、晶閘管驅動觸發電路模塊和磁保持繼電器驅動模塊，各模塊之間能進行數據交換處理，電壓信號採樣模塊和過壓檢測模塊通過和三相電網導線連接獲取電壓值信號，電流信號採樣模塊通過外圍總櫃處理電路互感經過數據傳輸線獲得電流值信號，採集到的電壓值和電流值信號經過主控CPU進行數據處理，可把處理結果傳輸到顯示設備和可驅動晶閘管驅動觸發電路模塊和磁保持繼電器驅動模塊通過和投切開關的晶閘管和繼電器相應的導線連接以觸發投切開關動作，微處理器系統的投切信號模塊通過和投切開關數據通訊連接給予微處理器系統反饋信號，這樣就可實現無功功率補償的智能化。其中主控CPU優選的是DSP晶片。
[0007]本發明為了更加安全可靠地使用該多用途低壓智能電容器，在所述的箱體內設置有小型斷路器，其上接頭與三相電網導線連接，下接頭與微處理器系統和投切開關都進行導線連接，通過小型斷路器把微處理器系統及投切開關與三相電網實現通電和斷電連接，在該多用途低壓智能電容器出現故障時可通過對小型斷路器斷電進行處理，安全可靠。優選的是箱體外設置有液晶顯示，其與箱體內的微處理器系統通過數據通訊連接並進行數據處理，在液晶顯示屏幕上可觀察到功率因數、電流值、電壓值、無功功率、是否過溫、是否過壓、是否過流。優選的是所述的箱體外設置有2個信號指示燈，所述信號指示燈的一端與箱體內的微處理器系統導線連接，另一端與電網的其中一相導線連接，其中I個信號指示燈通過微處理器系統採集第一電力電容的反饋信號，另I個信號指示燈通過微處理器系統採集第二電力電容的反饋信號，通過所述信號指示燈的亮暗情況判斷第一電力電容和第二電力電容的工作狀態。這樣更好地讓工作人員了解該多用途低壓智能電容器的工作狀態，既方便又使用。
[0008]本發明為了更廣泛地應用於電網的無功功率補償領域上，在所述的箱體上設置有RS485接口通訊，所述RS485接口通訊與箱體內的微處理器系統數據通訊連接，該RS485接口通過數據傳輸線可實現兩臺或多臺該低壓智能電容器之間數據交換和控制來實現無功功率補償，而且可以在一臺該多用途低壓智能電容器因溫度過高暫停工作時通過微處理器系統進行切換另一臺多用途低壓智能電容器進行對電網的無功補償。為了更加智能化體現人機交流，在所述的箱體外設置有按鍵設置，所述按鍵設置與微處理器系統數據通訊連接，通過所述按鍵設置可以對溫度保護值、採樣信號電流變比、無功補償、投切延時等相關參數的輸入。
[0009]本發明的有益效果是能實時監測電網電壓值、電流值、功率因數、無功功率、是否過溫、是否過壓、是否過流等相關參數，並通過液晶顯示和信號指示燈顯示出來，還有放置在第一電力電容和第二電力電容中間的溫度傳感器，可以實時測量第一電力電容和第二電力電容的溫度，並把實時測量的溫度反饋給微處理器系統，當反饋回來的溫度高於設定溫度時微處理器系統給予投切開關關閉信號使該多用途低壓智能電容器暫停工作或切換另一臺多用途低壓電容器進行工作，以實現對多用途低壓智能電容器的保護和延遲其使用壽命，體現其功能強大，應用場合廣泛，既適用於無功就地分散補償，又適用於無功集中補償，也適用於低壓無功分組補償，應用前景廣泛，且應用元件集成一體化，集中於小型箱體中，便於攜帶和使用。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發明的第一電力電容通過投切開關導線並聯在三相電網的電路圖；
[0011]圖2為本發明微處理器系統模塊連接圖；
[0012]圖3為本發明低壓智能電容器模塊關係圖；
[0013]圖4為本發明多臺低壓智能電容器一體補償接線圖。
【具體實施方式】
[0014]下面結合附圖對本發明做進一步的詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。
[0015]本發明提供了一種多用途低壓智能電容器，該多用途低壓智能電容器包括有既可以單獨或交替工作又可以同時進行工作的第一電力電容和第二電力電容，這兩個電力電容的結構和接法相同，都是由三個電容分別導線並聯式接在ABC三相電網的AB相，BC相，AC相之間，以實現無功功率補償，為了避免電力電容器運行過程中產熱引起溫度過高導致電容器故障和損壞，本發明在第一電力電容和第二電力電容中間設置有溫度傳感器，用來對電力電容器溫度的實時監控。優選的是把第一電力電容和第二電力電容及其中間的溫度傳感器封閉集成一體，使得溫度傳感器能夠更加準確監控第一電力電容和第二電力電容的溫度。
[0016]本發明為了所述的第一電力電容和第二電力電容及其中間的溫度傳感器免受外界環境影響和便於安全使用，把第一電力電容和第二電力電容及其中間的溫度傳感器固定在小型的箱體內。為了實現電網的智能化無功補償和對電力電容的保護，本發明在箱體內還包括有2個投切開關和微處理器系統，圖1是第一電力電容通過投切開關導線並聯在三相電網上的電路圖，圖上中可看到，I個投切開關包括2個磁保持繼電器和2個晶閘管，I個磁保持繼電器和I個晶閘管並聯得I組開關，2組開關是I個投切開關，其中投切開關的2組開關分別串聯在三相電網的任意兩相上，投切開關還與微處理器系統的投切信號模塊數據通訊連接以及與晶閘管驅動觸發電路模塊和磁保持繼電器驅動模塊導線連接，以智能驅動投切開關動作，通過投切開關的接通和斷開來實現電力電容器的工作狀態。圖1中控制連接電網A相的磁保持繼電器KRA和晶閘管VSA並聯得I組開關，控制連接電網B相的磁保持繼電器KRB和晶閘管VSB並聯得另I組開關，這2組開關就是第一電力電容的投切開關，這2組開關的通斷可實現第一電力電容的三個電容分別並聯到三相電網的AB相、BC相、AC相上，第一電力電容導線連接該投切開關的一端，投切開關的另一端導線連接到三相電網上，選擇第一電力電容進行無功功率補償時，必須使第一電力電容的投切開關接通，即是該投切開關的2組開關同時接通使第一電力電容的三個電容分別並聯式導線連接到三相電網的AB相、BC相、AC相上。本發明的投切開關的有益特點是磁保持繼電器和晶閘管並聯連接，以消除三相電網與電力電容接通的瞬間通過磁保持繼電器的湧流和抵消三相電網與電力電容斷開的瞬間磁保持繼電器兩端的高壓來保護磁保持繼電器。該動作過程是在微處理器系統檢測到第一電力電容需要對電網進行無功功率補償時，微處理器系統的晶閘管驅動觸發電路模塊和磁保持繼電器驅動模塊的繼電器驅動作用下使投切開關產生閉合動作，投切開關閉合瞬間由於晶閘管的特性使晶閘管快速導通，由於磁保持繼電器的磁保持作用，經過數毫秒脈衝後磁保持繼電器閉合晶閘管斷開，晶閘管接通的短暫時間可實現消除瞬間湧流對磁保持繼電器的損害。當微處理器系統檢測到第一電力電容不需要對電網進行無功功率補償或者因溫度傳感器檢測到電力電容器溫度超過設定值時，微處理器系統的晶閘管驅動觸發電路模塊和磁保持繼電器驅動模塊的繼電器驅動作用下使投切開關產生斷開動作，斷開瞬間磁保持繼電器斷開晶閘管接通，經過數毫秒脈衝後晶閘管斷開，晶閘管接通的短暫時間可實現抵消電路斷開瞬間過壓對磁保持繼電器的損害。第二電力電容的投切開關和第一電力電容的投切開關的連接方式和結構作用相同，這2個電力電容可根據微處理器系統檢測到電網的實際情況和電力電容的運行狀況可進行選擇性工作。
[0017]在圖2中可知，微處理器系統包含主控CPU、電壓信號採樣模塊、過壓檢測模塊、電流信號採樣模塊、投切信號模塊、狀態顯示LED、晶閘管驅動觸發電路模塊和磁保持繼電器驅動模塊，各模塊之間能進行數據交換處理。圖2中的2個繼電器驅動就是晶閘管驅動觸發電路模塊和磁保持繼電器驅動模塊，圖2中的B相電流就是電流信號採樣模塊選擇三相電網其中一相通過外圍總櫃處理電路互感的電流經過數據傳輸線獲得電流值信號，本實施例選擇了 B相互感電流。圖2中的A相、B相和C相電壓就是電壓信號採樣模塊通過和三相電網導線連接獲取電壓值信號的檢測入口，圖2中的過壓檢測和電壓信號採樣模塊同一檢測入口，只是過壓檢測是比對電網的三相電壓是否過壓以便進行相應保護措施。通過對電網採集到的電壓值和電流值信號經過主控CPU進行數據處理，可把處理結果傳輸到顯示設備和可驅動晶閘管驅動觸發電路模塊和磁保持繼電器驅動模塊通過和投切開關的晶閘管和繼電器相應的導線連接以觸發投切開關動作，微處理器系統的投切信號模塊通過和投切開關數據通訊連接給予微處理器系統反饋信號，也可在顯示LED上顯示狀態但不詳細，可另增加顯示設備，這樣就可更好地實現無功功率補償的智能化。其中主控CPU優選的是DSP晶片。
[0018]在圖3中可看到該多用途低壓智能電容器的組成模塊，其包括小型斷路器、投切開關、微處理器系統、第一電力電容、第二電力電容、溫度傳感器、液晶顯不、信號指不燈、RS485接口通訊和按鍵設置。其中液晶顯示、信號指示燈、RS485接口通訊和按鍵設置可設置在所述箱體外或箱體上，小型斷路器設置在所述的箱體內，其上接頭與三相電網導線連接，下接頭與微處理器系統和投切開關都進行導線連接，通過小型斷路器把微處理器系統及投切開關與三相電網實現通電和斷電連接，在該多用途低壓智能電容器出現故障時可通過對小型斷路器斷電進行處理，安全可靠。優選的是箱體外設置有液晶顯示，其與箱體內的微處理器系統通過數據通訊連接並進行數據處理，在液晶顯示屏幕上可觀察到功率因數、電流值、電壓值、無功功率、是否過溫、是否過壓、是否過流。優選的是所述的箱體外設置有2個信號指示燈，所述信號指示燈的一端與箱體內的微處理器系統導線連接，另一端與電網的其中一相導線連接，其中I個信號指示燈通過微處理器系統採集第一電力電容的反饋信號，另I個信號指示燈通過微處理器系統採集第二電力電容的反饋信號，通過所述信號指示燈的亮暗情況判斷第一電力電容和第二電力電容的工作狀態。這樣更好地讓工作人員了解該多用途低壓智能電容器的工作狀態，既方便又使用。優選的是在所述的箱體上設置有RS485接口通訊，所述RS485接口通訊與箱體內的微處理器系統數據通訊連接，該RS485接口通過數據傳輸線可實現兩臺或多臺該低壓智能電容器之間數據交換和控制來實現無功功率補償，而且可以在一臺該多用途低壓智能電容器因溫度過高暫停工作時通過微處理器系統進行切換另一臺多用途低壓智能電容器進行對電網的無功補償。為了更加智能化體現人機交流，在所述的箱體外設置有按鍵設置，所述按鍵設置與微處理器系統數據通訊連接，通過所述按鍵設置可以對溫度保護值、採樣信號電流變比、無功補償、投切延時等相關參數的輸入。
[0019]在圖4中可看到該多用途低壓智能電容器可通過數據傳輸線實現兩臺或多臺該多用途低壓智能電容器之間數據交換和控制來實現電網的無功功率補償，實現一體化，該多用途低壓智能電容器所需要的的電流值信號來至外圍總櫃二次傳輸電流，並通過處理電路經由數據傳輸線傳輸到多用途智能電容器的微處理器系統進行和電壓值信號比對及數據處理，並根據數據處理的結果給予對應多用途低壓智能電容器的投切開關動作信號。比如經過微處理器系統採集到的電壓值和電流值比對處理數據的結果是該電網的無功功率供不應求時，多用途低壓智能電容器的微處理器系統使投切開關閉合後第一電力電容和第二電力電容進入工作狀態，此時2個信號指示燈亮，提示工作人員該多用途低壓智能電容器的第一電力電容和第二電力電容在工作狀態。當該電網的無功功率需求不大時，可根據實際情況該多用途低壓智能電容器的微處理器系統只選擇該多用途低壓智能電容器的一個電力電容工作，當該電網的無功功率需求很大時，該一體化多用途低壓智能電容器的微處理器系統可選擇多臺多用途低壓智能電容器運行實現對電網的補償，當一臺該多用途低壓智能電容器因溫度過高暫停工作時，可通過微處理器系統進行切換另一臺低壓智能電容器進行對電網的無功補償。由於無功功率用於電路內電場與磁場，並用來在電氣設備中建立和維持磁場的電功率，凡是有電磁線圈的電氣設備，都要建立磁場，就要消耗無功功率。本發明既適用於無功就地分散補償，又適用於無功集中補償，也適用於低壓無功分組補償。
[0020]儘管本發明的實施方案己公開如上，但其並不僅僅限於說明書和實施方式中所列運用，它完全可以被適用於各種適合本發明的領域，對於熟悉本領域的人員而言，可容易地實現另外的修改，因此在不背離權利要求及等同範圍所限定的一般概念下，本發明並不限於特定的細節和這裡示出與描述的圖例。
【權利要求】
1.一種多用途低壓智能電容器，其特徵在於，包括: 第一電力電容:包括三個電容，三個電容分別導線並聯式接在ABC三相電網的AB相，BC相，AC相之間，以實現無功功率補償； 第二電力電容:包括三個電容，三個電容分別導線並聯式接在ABC三相電網的AB相，BC相，AC相之間，以實現無功功率補償； 溫度傳感器:放置在第一電力電容和第二電力電容中間，以測量第一電力電容和第二電力電容的溫度。
2.根據權利要求1所述的多用途低壓智能電容器，其特徵在於，所述的第一電力電容和第二電力電容及其中間的溫度傳感器封閉集成一體，使得更加準確測量出第一電力電容和第二電力電容的溫度。
3.根據權利要求1或2所述的多用途低壓智能電容器，其特徵在於，所述的第一電力電容和第二電力電容及其中間的溫度傳感器固定在小型的箱體內。
4.根據權利要求3所述的多用途低壓智能電容器，其特徵在於，所述的箱體內還包括有: 投切開關:I個投切開關包括2個磁保持繼電器和2個晶閘管，I個磁保持繼電器和I個晶閘管並聯得I組開關，2組開關是I個投切開關，第一電力電容導線連接I個投切開關的一端，投切開關的另一端導線連接到三相電網上，第二電力電容導線連接另I個投切開關的一端，投切開關的另·一端導線連接到三相電網上，其中投切開關的2組開關分別串聯在三相電網的任意兩相上，2個投切開關以使得第一電力電容的三個電容和第二電力電容的三個電容分別並聯到三相電網上，投切開關還與微處理器系統的投切信號模塊數據通訊連接以及與晶閘管驅動觸發電路模塊和磁保持繼電器驅動模塊導線連接，以智能驅動投切開關動作，通過投切開關的接通和斷開來實現電力電容器的工作狀態； 微處理器系統:包含主控CPU、電壓信號採樣模塊、電流信號採樣模塊、過壓檢測模塊、投切信號模塊、狀態顯示LED、晶閘管驅動觸發電路模塊和磁保持繼電器驅動模塊，各模塊之間能進行數據交換，電壓信號採樣模塊和過壓檢測模塊通過和三相電網導線連接獲取電壓值信號，電流信號採樣模塊通過外圍總櫃處理電路互感的電流經過數據傳輸線獲得電流值信號，晶閘管驅動觸發電路模塊和磁保持繼電器驅動模塊通過和投切開關的晶閘管和繼電器相應的導線連接以觸發投切開關動作，投切信號模塊通過和投切開關數據通訊連接給予微處理器系統反饋信號。
5.根據權利要求3所述的多用途低壓智能電容器，其特徵在於，所述的箱體內有小型斷路器，其上接頭與三相電網導線連接，下接頭與微處理器系統和投切開關都進行導線連接，通過小型斷路器把微處理器系統及投切開關與三相電網實現通電和斷電連接。
6.根據權利要求3所述的多用途低壓智能電容器，其特徵在於，所述的箱體外設置有液晶顯示，其與箱體內的微處理器系統通過數據通訊連接並進行數據處理，在液晶顯示屏幕上可觀察到功率因數、電流值、電壓值、無功功率、是否過溫、是否過壓、是否過流。
7.根據權利要求3所述的多用途低壓智能電容器，其特徵在於，所述的箱體外設置有2個信號指示燈，所述信號指示燈的一端與箱體內的微處理器系統導線連接，另一端與電網的其中一相導線連接，其中I個信號指示燈通過微處理器系統採集第一電力電容的反饋信號，另I個信號指示燈通過微處理器系統採集第二電力電容的反饋信號，通過所述信號指示燈的亮暗情況判斷第一電力電容和第二電力電容的工作狀態。
8.根據權利要求3所述的多用途低壓智能電容器，其特徵在於，所述的箱體上設置有RS485接口通訊，所述RS485接口通訊與箱體內的微處理器系統數據通訊連接，該RS485接口通過數據傳輸線可實現兩臺或多臺該多用途低壓智能電容器之間數據交換和控制來實現無功補償。
9.根據權利要求3所述的多用途低壓智能電容器，其特徵在於，所述的箱體外有按鍵設置，所述按鍵設置與微處理器系統數據通訊連接，通過所述按鍵設置實現相關參數的輸入。
10.根據權利要求3所述的多用途低壓智能電容器，其特徵在於，所述微處理器系統的處理中心 為DSP晶片。
【文檔編號】H02J3/18GK103441508SQ201310324353
【公開日】2013年12月11日 申請日期:2013年7月30日 優先權日:2013年7月30日
【發明者】林勇傳, 鄧毅, 歐誠意 申請人:廣西騰峰科技有限公司