專利名稱：一種低壓無功補償裝置的控制電路的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及電網(wǎng)無功補償領(lǐng)域，具體涉及一種低壓無功補償裝置的控制電路。
背景技術(shù)：
在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中，大多數(shù)負載都是呈阻感性的，需要消耗大量的無功功率。無功功率在輸電線路中的傳輸，會導致線路中電流增加，從而增加線路中的損耗。同時也會引起電壓質(zhì)量的下降，對用電設(shè)備造成不利影響。因此，無功補償裝置的應用，對于提高系統(tǒng)的功率因數(shù)和輸電電壓質(zhì)量具有重要作用，有利于電網(wǎng)的高效、安全運行，對于節(jié)能減排也具有重要意義?！つ壳俺Ｒ姷臒o功補償裝置按照取樣物理量的不同，主要分為功率因數(shù)型無功補償控制器和無功功率型無功補償控制器兩種。由于供電系統(tǒng)一般直接以功率因數(shù)作為用戶用電是否合格的檢測指標，以功率因數(shù)為控制量的功率因數(shù)型控制器是最簡單、最傳統(tǒng)的控制方案。但實際應用中，在輕載時易出現(xiàn)頻繁投切的“投切震蕩”現(xiàn)象；在重載時會出現(xiàn)雖然功率因數(shù)滿足條件，但負荷的無功分量依然很大的情況，不能夠切實做到對無功功率的跟蹤調(diào)節(jié)。而以無功功率為控制量的控制器則較為完善的解決了功率因數(shù)型控制器的不足，能夠?qū)⒀a償裝置的效果發(fā)揮到最好。

實用新型內(nèi)容針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供一種低壓無功補償裝置的控制電路，克服了現(xiàn)有低壓無功補償裝置的缺點和現(xiàn)有九區(qū)圖控制中容易出現(xiàn)的頻繁投切問題。本實用新型提供的一種低壓無功補償裝置的控制電路，所述無功補償裝置包括電容器；其改進之處在于，所述控制電路包括控制單元、電源電路、人機交互單元、采集電路、數(shù)據(jù)存儲單元、通信單元、投切控制電路和過零投切電路；所述控制單元分別與所述電源電路、所述人機交互單元、所述采集電路、所述數(shù)據(jù)存儲單元、所述通信單元和所述投切控制電路連接；所述投切控制電路依次與所述過零投切電路和所述電容器連接。其中，投切所述電容器的開關(guān)為復合開關(guān)。其中，所述控制單元包括LPC2388控制器。其中，所述人機交互單元包括連接的鍵盤和IXD顯示器。其中，所述通信單元包括RS485接口。與現(xiàn)有技術(shù)比，本實用新型的有益效果為(I)本實用新型的控制電路運用七區(qū)圖控制策略，克服了傳統(tǒng)九區(qū)圖控制中容易出現(xiàn)的頻繁投切問題。(2)本實用新型通過面板鍵盤，即人機交互單元實現(xiàn)參數(shù)的設(shè)定，并利用LCD進行顯示，簡明的人機對話，操作簡單。(3)本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)電容器的零電壓導通和零電流斷開功能，具有運行功耗低、涌流小等優(yōu)點。(4)本實用新型電路中的通信單元，能夠方便地實現(xiàn)多臺裝置組網(wǎng)運行。(5)本實用新型具有成本低、應用靈活，且能夠?qū)崿F(xiàn)電容器快速、準確投切的優(yōu)點。(6)本實用新型加入保護告警電路后，具有過電壓保護功能，使用安全。

圖I為本實用新型提供的低壓無功補償裝置的結(jié)構(gòu)圖一。圖2為本實用新型提供的改進的九區(qū)圖的示意圖。圖3為本實用新型提供的主機通信過程的流程圖。圖4為本實用新型提供的從機通信過程的流程圖。·圖5為本實用新型提供的低壓無功補償裝置的結(jié)構(gòu)圖二。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式
作進一步的詳細說明。實施例一本實施例提出一種智能的低壓無功補償裝置，由控制電路和電容器構(gòu)成，考慮到供電系統(tǒng)的檢測指標和直接控制量的不同，本實用新型同時考慮電壓、功率因數(shù)和無功功率，作為控制電容器投切的依據(jù)。無功補償裝置包括的電容器，工作方式為三相分補的裝置中，電容器為星形接法；工作方式為三相共補的裝置中，電容器為△形接法。本實施例提供的一種低壓無功補償裝置的控制電路，其如圖I所示，包括控制單元、電源電路、人機交互單元、采集電路、數(shù)據(jù)存儲單元、通信單元、投切控制電路和過零投切電路；所述控制單元分別與所述電源電路、所述人機交互單元、所述采集電路、所述數(shù)據(jù)存儲單元、所述通信單元和所述投切控制電路連接；所述投切控制電路依次與所述過零投切電路和電容器連接。電源電路為控制電路供電。當所述無功補償裝置為三相共補方式，則所述采樣電路采取A、C相的線電壓UAC，取B相的相電流Ib ;所述電容器包括兩組△形接法的電容器。當所述無功補償裝置為三相分補方式，則所述采樣電路采取A、B、C三相的相電壓Ua、相電壓Ub和相電壓Uc,取A、B、C三相的相電流Ia、相電流Ib和相電流Ic ;所述電容器包括一個星形接法的電容器。至少兩個的所述無功補償裝置構(gòu)成三相共補方式和三相分補方式結(jié)合時，所述無功補償裝置間并聯(lián)形成三相混合補償系統(tǒng)。數(shù)據(jù)存儲單元實時存儲采集的數(shù)據(jù)。本實施例的人機交互單元包括鍵盤和IXD顯示器；鍵盤包括四個按鍵，可以實現(xiàn)各個參數(shù)的設(shè)置輸入。在非設(shè)置狀態(tài)下，LCD可以輪流顯示各相的功率因數(shù)、電壓、電流、有功功率、無功功率等參數(shù)。本實施例的所述控制單元包括LPC2388控制器。按照上述裝置，本實施例提供的一種基于低壓無功補償裝置的控制方法在于，根據(jù)電壓值和無功功率值將九區(qū)圖進行改進，得到一個七區(qū)圖，所述LPC2388控制器根據(jù)七區(qū)圖進行區(qū)域控制，將控制命令傳給所述投切控制電路和所述過零投切電路，投切所述無功補償裝置的電容器，對所述電網(wǎng)系統(tǒng)進行實時的無功功率補償。[0031]其中七區(qū)圖是根據(jù)電壓值和無功功率值進行劃分，劃分圖如圖2所示，具體劃分如下電壓上限值u±和電壓下限值Udf電網(wǎng)系統(tǒng)分為三部分；大于所述電壓上限值u±的區(qū)域為I區(qū)；小于所述電壓下限值卜的區(qū)域為6區(qū)。所述電壓上限值UjP電壓值I構(gòu)成防震蕩區(qū)域，為2區(qū)，所述電壓下限值UjP電壓值2構(gòu)成防震蕩區(qū)域，為5區(qū)；電壓值I為所述電壓上限值U±-6，電壓值2為所述電壓下限值Ut+6。所述電壓值I和所述電壓值2之間根據(jù)無功功率Q值分為三部分，小于所述無功功率Q值下限的區(qū)域為4區(qū)，大于所述無功功率Q值上限的區(qū)域為3區(qū)，其中間區(qū)域為0區(qū)。對應的，七區(qū)圖中不同區(qū)域的控制方法包括0區(qū)不進行無功功率補償；I區(qū)將電容器逐個切除，直到全部切除為止；2區(qū)若計算所需切除的電容容量大于投入的電容器容量，則將電容器切除；3區(qū)投入電容器；4區(qū)切除電容器；5區(qū)若計算所需投入的電容容量大于未投入的電容器容量，則將電容器投入；6區(qū)將電容器逐個投入，直到全部投入為止。其中，無功功率由兩個設(shè)定的參數(shù)決定由用戶根據(jù)實際負載情況，設(shè)置目標功率因數(shù)和最大允許的無功功率占有功功率的比例值。以供電系統(tǒng)的考核指標——功率因數(shù)為首要參數(shù)，計算出要達到目標功率因數(shù)所需要投入或切除的無功容量，并進行電容器的投切。當功率因數(shù)滿足條件時，再計算無功功率是否滿足條件，如果不滿足條件，根據(jù)需要投入或切除的無功容量，繼續(xù)進行電容器的投切，克服了功率因數(shù)滿足條件但無功功率仍然很大的弊端。由于兩者歸根結(jié)底都是以無功功率為控制量，也避免了“投切震蕩”情況的發(fā)生。本實施例的LPC2388控制器記錄電容器投切次數(shù)和投切時間；投切過程中，不同容量電容器的按值投切，同容量電容器的投切次數(shù)小的先投，投切次數(shù)大的先切，同等投切次數(shù)的，投切間隔時間大的先投，以保證電容的壽命和利用率達到最大。裝置中的通信單元用于多臺裝置聯(lián)機工作時傳遞信息和命令，用戶可以在面板上設(shè)置裝置為主機或從機。根據(jù)不同的系統(tǒng)容量選擇接入的無功補償裝置的數(shù)量，系統(tǒng)允許接入的最大裝置數(shù)為32臺。在系統(tǒng)工作時，從機不再進行邏輯判斷，而是接收主機發(fā)送來的投切命令進行電容器的投切。若系統(tǒng)是混合補償方式，而主機是共補方式，此時需要從其他分補的從機處實時獲取電壓、電流等遙測信息，以供主機進行邏輯判斷。系統(tǒng)工作時，主機實時向各從機發(fā)送查詢命令，從機向主機返回的信息包括各從機的工作方式(三相共補或分補)、電容器的容量、投切狀態(tài)、投切時間；主機還定時向各從機發(fā)送校時命令，以保證主機和各從機的時間保持同步，校時以發(fā)送廣播命令的形式實現(xiàn)；當主機經(jīng)邏輯程序判斷需要從機進行電容器的投切動作時，會向該從機發(fā)送投切命令；若系統(tǒng)是混合補償方式，而主機是共補方式，則主機實時向某工作在分補方式的從機發(fā)送查詢遙測信息命令。主機、從機通信過程的流程圖分別如圖3、圖4所示。如圖3所示，主機通信過程包括如下步驟(I)系統(tǒng)初始化；[0047](2) LPC2388控制器判斷主機是否空閑，若空閑則進行步驟(3)，否則控制器發(fā)送數(shù)據(jù)，主機接收數(shù)據(jù)并進行處理；(3)主機判斷是否需要發(fā)送校時命令，若需要則像從機發(fā)送校時命令，否則進行步驟⑷;(4)主機判斷是否需要發(fā)送投切命令，若需要則像從機發(fā)送投切命令，否則進行步驟(5)；(5)主機判斷是否需要查詢遙測信息，若需要則將從機發(fā)送查詢遙測信息命令，否則進行步驟(6)；(6)主機判斷是否需要查詢從機信息，若需要則將從機發(fā)送查詢從機信息命令，若不需要則結(jié)束。從機信息包括從機的工作方式(分補還是共補)，從機電容器的容量、投切狀態(tài)、投切時間、投切次數(shù)。如圖4所示，從機通信過程包括系統(tǒng)先初始化，其后開始接受主機數(shù)據(jù)并進行處理，其中，根據(jù)主機通信時發(fā)送的命令(如步驟(3)- (6))，發(fā)送相應的信息結(jié)果給主機。投切電容器的開關(guān)選用具有零電壓導通和零電流斷開功能的復合開關(guān)，以減小電容器投入和切除時的浪涌電流。另外，系統(tǒng)具有在過諧波、過電流、過電壓、過溫度等情況下的告警及自動退出運行的保護功能。本實施例的通信單元包括RS485接口通信方式，其根據(jù)負荷選擇接入裝置數(shù)量，選出其中一個為主機，剩余裝置為從機，使各裝置之間按主從通信的方式工作。本實用新型在無功補償實驗中，實驗數(shù)據(jù)如表I、表2所示(實驗中目標功率因數(shù)設(shè)為0. 95，最大允許的無功功率占有功功率的比例為20%)。表I三相分補方式實驗結(jié)果
,「 補償前補償后 電壓 __ ______
電壓電流無功功率功率電壓電流無功功率功率 __(V) (A) (kVar) 因數(shù) (V) (A) (kVar) 閃數(shù)
A 218 109.2 20 0.560 220 60.2 2.4 0.986 B 218 200.4 40 0.422 221 83.3 2.6 0.990 C 219 175.5 30 0.626 220 108.9 3.5 0.988表2三相共補方式實驗結(jié)果
A 補償前補償后 類驗 --------
JjiiJ- 電E 電流無功功率功率電壓電流無功功率功率 __(V) (A) I CkVar) 因數(shù) (V) (A) CkVar) 因數(shù)
1374 104.5 60 0.472 379 50.1 3.4 0.984
237( 141.2 70 0.650 381 91.7 9.9 0.986實驗結(jié)果表明，本實用新型能夠?qū)崿F(xiàn)電容器的準確投切，達到提高功率因數(shù)的目的。[0061]實施例二本實施例與實施例一的結(jié)構(gòu)和原理基本相同，但區(qū)別之處在于為了保證裝置的安全性和穩(wěn)定性，本實施例在控制電路中加入保護告警電路如圖5所示，其作用是在三相不平衡、斷相、過電壓、欠電壓、過電流、過溫度時進行保護和告警指示(led燈指示)，例如，當電網(wǎng)參數(shù)超過各設(shè)定限制時，即在過電壓、過電流等情況下，控制器發(fā)出控制信號，快速切除已投入的電容器，并閉鎖輸出，保護電容器安全運行，以延長其使用壽命，同時將故障類型通過led燈在面板上顯示出來，以供工作人員參考。最后應當說明的是以上實施例僅用以說明本實用新型的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實施例對本實用新型進行了詳細的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應當理解依然可以對本實用新型的具體實施方式
進行修改或者等同替換，而未脫離本實用新型精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本實用新型的權(quán)利要求范圍當中。
權(quán)利要求1.一種低壓無功補償裝置的控制電路，所述無功補償裝置包括電容器；其特征在于，所述控制電路包括控制單元、電源電路、人機交互單元、采集電路、數(shù)據(jù)存儲單元、通信單元、投切控制電路和過零投切電路；所述控制單元分別與所述電源電路、所述人機交互單元、所述采集電路、所述數(shù)據(jù)存儲單元、所述通信單元和所述投切控制電路連接；所述投切控制電路依次與所述過零投切電路和所述電容器連接。
2.如權(quán)利要求I所述的 控制電路，其特征在于，投切所述電容器的開關(guān)為復合開關(guān)。
3.如權(quán)利要求I所述的低壓無功補償模塊，其特征在于，所述控制單元包括LPC2388控制器。
4.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于，所述人機交互單元包括連接的鍵盤和LCD顯示器。
5.如權(quán)利要求I所述的控制電路，其特征在于，所述通信單元包括RS485接口。
專利摘要本實用新型提供一種低壓無功補償裝置的控制電路，包括控制單元、電源電路、人機交互單元、采集電路、數(shù)據(jù)存儲單元、通信單元、投切控制電路和過零投切電路；所述控制單元分別與所述電源電路、所述人機交互單元、所述采集電路、所述數(shù)據(jù)存儲單元、所述通信單元和所述投切控制電路連接；所述投切控制電路依次與所述過零投切電路和電容器連接。本實用新型的控制電路根據(jù)改進的九區(qū)圖對無功補償裝置進行無功補償。本實用新型克服了傳統(tǒng)九區(qū)圖控制中容易出現(xiàn)的頻繁投切問題，并且具有成本低、應用靈活，且能夠?qū)崿F(xiàn)電容器快速、準確投切的優(yōu)點。
文檔編號H02J3/18GK202797984SQ20122033215
公開日2013年3月13日 申請日期2012年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月10日
發(fā)明者王維洲, 鄭偉, 靳丹, 高春雷, 張曉燕, 王丙文, 田小鋒, 智勇, 王雙虎, 周喜超, 楊宇峰, 梁琛, 席旸旸, 馬超, 邢延東 申請人:甘肅省電力公司電力科學研究院, 中國電力科學研究院, 國家電網(wǎng)公司