[发明专利]三相不平衡负荷补偿装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及机电一体化及控制技术领域，特别涉及一种三相不平衡负荷补偿装置及方法。

背景技术

三相不平衡度是电力系统的重要指标，三相不平衡过大超过标准危害很多：会引起电机附加发热和振动；引起以负序元件为启动元件的保护误动作；会引起变流设备引起附加电流；变压器会产生一相线圈过热影响寿命；会增加线路损耗等。因此三相不平衡补偿在电网的运行过程中就变得非常重要。

目前三相不平衡主要原因在于负荷的不均衡，造成不均衡的原因有设计时的问题，也有偶然性因素如某一相负荷由于用户某段时间集体用电偏少，另外电力电子设备的大量使用而引起的非线性负载增加也是产生三相不平衡的主要原因。由于三相不平衡的危害较大，针对三相不平衡进行补偿的装置具有广阔的市场，研发三相不平衡负荷补偿装置具有很大的现实意义。功率因数是反映无功功率占比大小的另一个重要指标，也是电力系统需要重点考虑治理的指标。在功率因数改善和不平衡度治理时都可以使用投入电容器作为重要手段，因此将两者在结合在一起进行综合的补偿可以有效地提高电网的综合指标，同时节约设备投入。

改善三相不平衡度的方法有：（1）将不平衡负荷分散到不同的供电点，减少集中连接造成的不平衡度超标。（2）使负荷合理地分配到各相，尽可能使其平衡。（3）将不对称的负荷接到更高一级电压供电，以使连接点的短路容量Sk尽可能高。（4）使用平衡化装置。不平衡装置是治理不平衡度的一个重要手段，进行补偿时可以同时采用投切电容和电抗的方法，也可以采用投切纯电容的方法。

发明内容

本发明提出一种三相不平衡负荷补偿装置及方法，考虑到要同时进行无功补偿，因此本发明中采用投切纯电容的方法，其结构简单、功能多样。本发明所采用的技术方案具体是这样实现的：

一方面，本发明提供了一种三相不平衡负荷补偿装置，包括采样模块、开关量输入模块、开关量输出模块、人机接口模块、通信模块、存储模块、复杂可编程逻辑器件，所述采样模块、所述开关量输入模块、所述开关量输出模块、所述人机接口模块、所述存储模块、所述复杂可编程逻辑器件均与所述通信模块连接，所述采样模块对输入的电压信号或电流信号进行采样并处理，所述开关量输入输出模块对开关量进行输入和输出，所述人机接口模块用于用户输入设定参数和输出信息，所述存储模块对数据进行存储，所述复杂可编程逻辑器件对所述通信模块的端口进行扩展。

优选地，所述采样模块包括互感器、RC滤波和AD芯片。

优选地，所述AD芯片是ADS8364，若输入的模拟量信号是电压信号，RC滤波后还需要经过由运算放大器构成的调理电路，将电压幅值按比例变换成ADS8364能接受的0-5V的幅值；若输入的模拟量信号是电流信号，需要将电流信号转换成电压信号，之后再经过调理电路将电压幅值按比例变换成ADS8364能接受的0-5V的幅值。

优选地，还包括与所述通信模块连接的测频电路，位于所述电压信号经所述RC滤波与电压信号调理电路之间。

优选地，所述开关量输入模块和开关量输出模块均采用光耦隔离，所述开关量输出模块采用固态继电器与光耦进行连接信号，所述光耦隔离采用的是TLP521光耦隔离芯片。

优选地，所述人机接口模块包括键盘和LCD显示。

优选地，所述通信模块包括外部通信接口，采用TMS230F2812串口SCIA经过Max3490扩展成RS-485，通过485进行串行通信和读写数据。

优选地，所述存储模块中外扩的存储器采用flash存储器，所述复杂可编程逻辑器件采用EPM3256SQC144作为扩展。

优选地，采用IS61LV25616AL作为外扩RAM，采用SST39VF800作为外扩flash。

另一方面，本发明提供一种采用如上所述的三相不平衡负荷补偿装置的三相不平衡负荷补偿的方法，首先对三相负荷情况进行计算，判断其是否满足全电容补偿的条件，若满足就按照优化目标确定补偿的电容器的容量；若不满足全电容补偿的条件则按照电容、电感进行混合补偿或者由用户选择性地只进行无功功率补偿。

本发明的三相不平衡负荷补偿装置结构简单、功能多样。

附图说明

图1是本发明实施例的三相不平衡负荷补偿装置的整体结构示意图；

图2是本发明实施例中ADS8364与TMS320F2812连接电路图；

图3是本发明实施例中电压调理电路图；

图4是本发明实施例中电流调理电路图；

图5是本发明实施例中频率跟踪电路；