一種電網(wǎng)用自動(dòng)無功補(bǔ)償系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實(shí)用新型涉及電力系統(tǒng)的電能控制技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種電網(wǎng)用自動(dòng)無功補(bǔ)償系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，隨著智能電網(wǎng)的不斷建設(shè)，多種多樣的分布式電源和各種類型的負(fù)載加入電網(wǎng)中，這勢(shì)必導(dǎo)致電網(wǎng)系統(tǒng)的無功功率的大范圍變化，而現(xiàn)有的無功率補(bǔ)償裝置一般都按照當(dāng)時(shí)的電網(wǎng)狀況進(jìn)行設(shè)置，面對(duì)電網(wǎng)無功功率的大范圍變化，目前的無功補(bǔ)償裝置都是固定的，不能根據(jù)電網(wǎng)的無功狀態(tài)進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整，因而不能適應(yīng)智能電網(wǎng)面臨的新能源和多種負(fù)載不斷動(dòng)態(tài)投入或切換的實(shí)際情況。
[0003]傳統(tǒng)的單片機(jī)作為控制器的系統(tǒng)由于受硬件資源與速度的限制，采樣精度不高，每周波的采樣點(diǎn)少，只能當(dāng)先擇計(jì)算量小的算法，結(jié)果限制了測(cè)量的精度。市場(chǎng)上流行的單DSP數(shù)字化控制器盡管解決了響應(yīng)速度的問題，但是接口并不豐富。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型的目的是提供一種電網(wǎng)用自動(dòng)無功補(bǔ)償系統(tǒng)，實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)的無功參數(shù)，根據(jù)檢測(cè)結(jié)果，自動(dòng)調(diào)整投入的電容器的數(shù)量，補(bǔ)償無功功率，減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，減少投資，降低線損。
[0005]本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為:
[0006]一種電網(wǎng)用自動(dòng)無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于:包括無功補(bǔ)償控制器和偶數(shù)個(gè)補(bǔ)償單元，無功補(bǔ)償控制器通過輸電線路分別連接每個(gè)補(bǔ)償單元，無功補(bǔ)償控制器串接于火線和零線之間，每個(gè)補(bǔ)償單元串接于火線和零線之間；
[0007]其中，所述的無功補(bǔ)償控制器包括電流互感器、電壓互感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊、邏輯電平轉(zhuǎn)換模塊、RAM處理器、單片機(jī)、顯示模塊、FPGA芯片、保護(hù)啟動(dòng)電路、投切控制器、鎖相環(huán)電路和電源模塊，電源模塊為整個(gè)裝置供電；電流互感器和電壓互感器的采集端用于連接電網(wǎng)側(cè)，電流互感器和電壓互感器的信號(hào)輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接數(shù)字信號(hào)處理模塊的信號(hào)輸入端，數(shù)字信號(hào)處理模塊的第一信號(hào)輸出端依次通過邏輯電平轉(zhuǎn)換模塊和RAM處理器連接單片機(jī)的信號(hào)輸入端，單片機(jī)的信號(hào)輸出端連接顯示模塊；數(shù)字信號(hào)處理模塊的第二信號(hào)輸出端連接FPGA芯片的信號(hào)輸入端，F(xiàn)PGA芯片的信號(hào)輸出端分別連接保護(hù)啟動(dòng)電路和投切控制器的信號(hào)輸入端，投切控制器控制補(bǔ)償單元進(jìn)行投切動(dòng)作；電壓互感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間還設(shè)置有鎖相環(huán)電路；
[0008]所述的補(bǔ)償單元包括串聯(lián)的晶閘管和電容，電容還連接零線端，晶閘管還連接火線端。
[0009]所述的單片機(jī)的信號(hào)輸出端還連接存儲(chǔ)器、復(fù)位按鈕和輸入鍵盤
[0010]本實(shí)用新型通過無功補(bǔ)償控制器中的電壓傳感器和電流傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)的電壓值和電流值，并將其采集的參數(shù)信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成所能接受的數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理模塊再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)完成對(duì)電壓和電流值的計(jì)算，然后根據(jù)檢查、計(jì)算結(jié)果，通過投切控制器向可關(guān)斷晶閘管發(fā)送信號(hào)，控制可關(guān)斷晶閘管的導(dǎo)通和截止，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)整投入的電容器的數(shù)量，補(bǔ)償無功功率，減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，減少投資，降低線損。
【附圖說明】
[0011]圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖；
[0012]圖2為本實(shí)用新型無功補(bǔ)償控制器的電路原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0013]如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型包括無功補(bǔ)償控制器和偶數(shù)個(gè)補(bǔ)償單元，無功補(bǔ)償控制器通過輸電線路分別連接每個(gè)補(bǔ)償單元，無功補(bǔ)償控制器串接于火線和零線之間，每個(gè)補(bǔ)償單元串接于火線和零線之間。其中，無功補(bǔ)償控制器包括電流互感器、電壓互感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊、邏輯電平轉(zhuǎn)換模塊、RAM處理器、單片機(jī)、顯示模塊、FPGA芯片、保護(hù)啟動(dòng)電路、投切控制器、鎖相環(huán)電路和電源模塊，電源模塊為整個(gè)裝置供電；電流互感器和電壓互感器的采集端用于連接電網(wǎng)側(cè)，電流互感器和電壓互感器的信號(hào)輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接數(shù)字信號(hào)處理模塊的信號(hào)輸入端，數(shù)字信號(hào)處理模塊的第一信號(hào)輸出端依次通過邏輯電平轉(zhuǎn)換模塊和RAM處理器連接單片機(jī)的信號(hào)輸入端，單片機(jī)的信號(hào)輸出端連接顯示模塊，單片機(jī)的信號(hào)輸出端還連接存儲(chǔ)器、復(fù)位按鈕和輸入鍵盤；數(shù)字信號(hào)處理模塊的第二信號(hào)輸出端連接FPGA芯片的信號(hào)輸入端，F(xiàn)PGA芯片的信號(hào)輸出端分別連接保護(hù)啟動(dòng)電路和投切控制器的信號(hào)輸入端，投切控制器控制補(bǔ)償單元進(jìn)行投切動(dòng)作；電壓互感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間還設(shè)置有鎖相環(huán)電路。補(bǔ)償單元包括串聯(lián)的晶閘管和電容，電容還連接零線端，晶閘管還連接火線端。
[0014]下面結(jié)合附圖和具體的實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)說明:
[0015]在本實(shí)用新型的具體實(shí)施例中，輸電線路所在電網(wǎng)可能存在三種情況，第一種，電網(wǎng)側(cè)采用一相電；第二種，電網(wǎng)側(cè)采用兩相電；第三種，電網(wǎng)側(cè)采用三相電；當(dāng)電網(wǎng)采用一相電時(shí)，采用一個(gè)電壓互感器和一個(gè)電流互感器，電壓互感器連接于一根火線和一根零線之間，電流互感器只連接到一根火線上；電網(wǎng)為兩相電時(shí)(即兩根火線、一根零線)，采用兩個(gè)電壓互感器和兩個(gè)電流互感器，兩個(gè)電壓互感器分別連接到兩根火線上，并同時(shí)連接到同一根零線上，兩個(gè)電流互感器分別連接到兩根火線上；當(dāng)電網(wǎng)為三相電時(shí)(即三根火線A、B、C和一根零線)，采用三個(gè)電壓互感器分別連接到三根火線上，并同時(shí)連接到一根零線上，采用三個(gè)電流互感器分別連接到三根火線上。上述任意一種情形下，每根火線只連接一個(gè)電壓互感器和一個(gè)電流互感器。
[0016]在本實(shí)用新型的一個(gè)具體實(shí)施例中，系統(tǒng)包括檢測(cè)處理部分、控制部分、執(zhí)行部分及電源模塊，檢測(cè)處理部分主要是對(duì)負(fù)載的電壓和電流進(jìn)行檢測(cè)，并將其采集的參數(shù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成無功補(bǔ)償控制器所能接受的數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理模塊再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)完成對(duì)電壓和電流值的計(jì)算，數(shù)字信號(hào)處理模塊采用數(shù)字信號(hào)處理器DSP，對(duì)接收到的信號(hào)進(jìn)行的計(jì)算和處理技術(shù)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，屬于現(xiàn)有的成熟技術(shù)在此不再贅述?？刂撇恐饕獙?shù)字信號(hào)處理模塊處理過的電壓和電流通過邏輯電平轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換為單片機(jī)可以接收的電信號(hào)，RAM處理器起到連接邏輯電平轉(zhuǎn)換模塊和單片機(jī)的作用，同時(shí)也是一個(gè)處理器，能夠處理接收到的信息。最后由單片機(jī)接收，單片機(jī)負(fù)責(zé)將計(jì)算結(jié)果顯示到液晶屏，同時(shí)接收鍵盤輸入的信息，并能通過復(fù)位按鈕進(jìn)行單片機(jī)的復(fù)位，同時(shí)將各種信息存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器中。單片機(jī)型號(hào)為8051，采用低功耗、高性能的32位定點(diǎn)數(shù)字信號(hào)處理器DSP與8051單片機(jī)的雙CPU結(jié)構(gòu)，實(shí)時(shí)性強(qiáng)的數(shù)據(jù)均由數(shù)字信號(hào)處理器DSP完成處理，指令速度很快，達(dá)100MIP，響應(yīng)速度得到了保證，同時(shí)接口豐富，便于后繼維護(hù)的升級(jí)管理。
[0017]執(zhí)行部分主要完成投切控制，由于電網(wǎng)的電壓直接接入無功補(bǔ)償控制器，電流經(jīng)電流互感器接入無功補(bǔ)償控制器，信號(hào)調(diào)理部分將其轉(zhuǎn)變?yōu)樾》档碾妷盒盘?hào)接到數(shù)字信號(hào)處理器DSP的ADC，通過數(shù)字信號(hào)處理器DSP的采樣、分析、計(jì)算，F(xiàn)PGA芯片再根據(jù)控制補(bǔ)償規(guī)則，結(jié)合投切的策略，作出投切決策并輸出投切指令；投切控制器接到指令后，通過晶閘管控制補(bǔ)償電容器的投切。自動(dòng)控制現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA進(jìn)行晶閘管投切電容組，再將結(jié)果送出。同時(shí)數(shù)字信號(hào)處理器DSP還通過保護(hù)啟動(dòng)電路負(fù)責(zé)電容器的保護(hù)電路控制。
[0018]本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下技術(shù)效果:本實(shí)用新型所公開的系統(tǒng)，保證了響應(yīng)速度，同時(shí)接口豐富，設(shè)置有便于后繼維護(hù)的升級(jí)管理的無功補(bǔ)償控制器。無功補(bǔ)償控制器中的電壓傳感器和電流傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)的電壓值和電流值，并接收檢測(cè)結(jié)果，然后根據(jù)檢查結(jié)果計(jì)算，最后向可關(guān)斷晶閘管發(fā)送信號(hào)，控制可關(guān)斷晶閘管的導(dǎo)通和截止，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)整投入的電容器的數(shù)量，補(bǔ)償無功功率，減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量，減少投資，降低線損。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種電網(wǎng)用自動(dòng)無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于:包括無功補(bǔ)償控制器和偶數(shù)個(gè)補(bǔ)償單元，無功補(bǔ)償控制器通過輸電線路分別連接每個(gè)補(bǔ)償單元，無功補(bǔ)償控制器串接于火線和零線之間，每個(gè)補(bǔ)償單元串接于火線和零線之間； 其中，所述的無功補(bǔ)償控制器包括電流互感器、電壓互感器、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)字信號(hào)處理模塊、邏輯電平轉(zhuǎn)換模塊、RAM處理器、單片機(jī)、顯示模塊、FPGA芯片、保護(hù)啟動(dòng)電路、投切控制器、鎖相環(huán)電路和電源模塊，電源模塊為整個(gè)裝置供電；電流互感器和電壓互感器的采集端用于連接電網(wǎng)側(cè)，電流互感器和電壓互感器的信號(hào)輸出端通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊連接數(shù)字信號(hào)處理模塊的信號(hào)輸入端，數(shù)字信號(hào)處理模塊的第一信號(hào)輸出端依次通過邏輯電平轉(zhuǎn)換模塊和RAM處理器連接單片機(jī)的信號(hào)輸入端，單片機(jī)的信號(hào)輸出端連接顯示模塊；數(shù)字信號(hào)處理模塊的第二信號(hào)輸出端連接FPGA芯片的信號(hào)輸入端，F(xiàn)PGA芯片的信號(hào)輸出端分別連接保護(hù)啟動(dòng)電路和投切控制器的信號(hào)輸入端，投切控制器控制補(bǔ)償單元進(jìn)行投切動(dòng)作；電壓互感器和模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊之間還設(shè)置有鎖相環(huán)電路； 所述的補(bǔ)償單元包括串聯(lián)的晶閘管和電容，電容還連接零線端，晶閘管還連接火線端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電網(wǎng)用自動(dòng)無功補(bǔ)償系統(tǒng)，其特征在于:所述的單片機(jī)的信號(hào)輸出端還連接存儲(chǔ)器、復(fù)位按鈕和輸入鍵盤。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種電網(wǎng)用自動(dòng)無功補(bǔ)償系統(tǒng)，包括無功補(bǔ)償控制器和偶數(shù)個(gè)補(bǔ)償單元，無功補(bǔ)償控制器通過輸電線路分別連接每個(gè)補(bǔ)償單元，無功補(bǔ)償控制器串接于火線和零線之間，每個(gè)補(bǔ)償單元串接于火線和零線之間；通過無功補(bǔ)償控制器中的電壓傳感器和電流傳感器實(shí)時(shí)檢測(cè)電網(wǎng)的電壓值和電流值，并將其采集的參數(shù)信號(hào)通過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換成所能接受的數(shù)字信號(hào)，數(shù)字信號(hào)處理模塊再將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)完成對(duì)電壓和電流值的計(jì)算，然后根據(jù)檢查、計(jì)算結(jié)果，通過投切控制器向可關(guān)斷晶閘管發(fā)送信號(hào)，控制可關(guān)斷晶閘管的導(dǎo)通和截止，進(jìn)而自動(dòng)調(diào)整投入的電容器的數(shù)量，補(bǔ)償無功功率，減少發(fā)、供電設(shè)備的設(shè)計(jì)容量,減少投資，降低線損。
【IPC分類】H02J3-18
【公開號(hào)】CN204304456
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520029991
【發(fā)明人】李瓊林, 劉書銘, 代雙寅, 張博, 唐鈺政, 朱明麗, 陳俊長, 查鳴
【申請(qǐng)人】國網(wǎng)河南省電力公司電力科學(xué)研究院, 南京易司拓電力科技股份有限公司, 國家電網(wǎng)公司
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月16日