[发明专利]补偿无功调整有功的多功能智能装置

说明书

技术领域

本发明涉及电力系统的补偿三相功率不平衡和无功补偿领域。特别涉及无功补偿器件的无浪涌投切领域。

背景技术

 现有技术的无功补偿模块多数的分相无功补偿装置只能补偿无功不能平衡有功，中国专利号为01239190.5，名称为“分相分级无功功率补偿控制装置”、中国专利号为01239190.5，名称为“分相分级无功功率补偿控制装置”、中国专利号为98237745.2，名称为“高效相控式无功功率自动补偿装置”、中国专利号为02256020.3，“名称为智能分相电容补偿配电装置”、申请号为03133841.0，名称为“快速跟踪式低压无功补偿装置”、申请号为00100589.8，名称为“全自动无触点投切无功补偿装置”、申请号为02139174.2，名称为“动态无功功率补偿方法及装置”等 ，这些方法和装置虽然能补偿无功，但无法平衡有功，在电力系统的三相有功不平衡时即使采用单相电力电容，也无法解决平衡有功的问题。现在虽有既能调整三相不平衡电流，同时又能补偿无功的方法,中国专利号为00110110.2，名称为“可以校正三相不平衡电流的功率因数补偿装置”、 中国专利号为200920012159.X，名称为“同步编组开关”、在这些方案中投切开关多线路复杂，成本高可靠性差；中国专利号为200510045751.6，名称为“高效补偿三相不平衡负荷和无功功率的装置”虽然电路简洁，但存在电容投入时过电压，切除时过电流的和电容利用率低等缺点。

发明内容

  本发明的目的是为三相四线制电力系统中提供一种无功器件利用率高、简单、实用、可靠性高、性价比优越、功能全、适用性强的过零投切的无功补偿组件，以及由该组件构成的补偿无功调整有功的多功能智能装置。          

本发明是通过以下技术方案实现的：它至少包括检测所补偿的电力系统的三个电流、三个电压采样电路、一个功率控制器和由功率控制器控制的一个或多个不同补偿组件。为保证无功器件的无浪涌投切，必须在先切后投的投切开关的两端电压相同时投入，这些开关可以是同步开关，在动态补偿可以采用无触点开关。为降低硬件成本，在动态响应要求不高的场合控制某个无功器件的先投后切的开关可以采用普通有触电开关。在本发明的不同补偿组件中是通过两种方法实现的。第一种方法是考虑到无功器件的自放电，这时通过检测相应的无功器件的投切开关的两端电压并控制其过零投切来实现；另一种是通过设置放电回路来解决的。在星型接法中的所有补偿器件在中性点与零线之间的单相开关断开时进行相与相之间的补偿，闭合时进行相与零线之间的补偿，由于这种接法采用的都是单置的单相开关所以通过检测三个投切无功器件的单相开关的两端电压以此控制开关的投切的时刻来实现，这三个开关依应用要求不同可采用同步开关、复合开关、或无触点开关等；在角型接法中，除了采用对单置的单相两端的电压进行检测的方法外还可以对补偿器件两端都接有转换开关的补偿组件中的补偿器件采取放电的方法来解决相应开关的零投切问题。每个补偿单元都包括若干个转换开关，这些转换开关的动触点都与补偿器件的某一端相连接，平时转换开关的动触点置于转换开关的与零线N相接的静触点上，另外一个静触点都与相线相连接。通过改变动触点的状态，便把这些补偿单元路加在不同的相与相间或相与零线间，从而达到了平衡有功补偿无功的目的。在角型接法中本发明的第一个组合方案包括三个转换开关J1、J3、J5和三个单置开关K2、K4、K6控制三台单相电力无功补偿器件Q1、Q2、Q3（它们是电容器或电感器）。开关K2、K4、K6采用的是可实现无功补偿器件的无浪涌投切的电子开关或复合开关或同步开关。通过检测K2、K4、K6开关两端的电压来实现零投切。当三个转换开关J1、J3、J5分别于置于位置1时，由三个常开开关K2、K4、K6分别控制对应的三台单相电力无功补偿器件Q1、Q2、Q3是否分别接入Ub、Uc、Ua进行分相补偿。K2闭合时控制Q1对Ub相进行补偿；K4闭合时控制Q2对Uc相进行补偿；K6闭合时控制Q3对Ua相进行补偿；开关K2、K4、K6 是在其两端电压为零时闭合的；开关K2、K4、K6 是分别在其电流过零时断开合的,这也可以根据无功电压和电流相位差90度的关系通过其检测的电压来实现。由于无功器件的电流和电压都是差90度的关系 ，同时加上对相电压和电流都就行了检测，所以通过容错技术可以实现对其快速投切的可靠的过零控制。当三个转换开关J1、J3、J5分别于置于位置2时，由三个单相开关K2、K4、K6分别控制对应的三台单相电力无功补偿器件Q1、Q2、Q3是否分别接入Uab、Ubc、Uca进行相与相的补偿，实现调整有功的目的。K2闭合时控制Q1对Uab进行补偿；K4闭合时控制Q2对Ubc相进行补偿；K6闭合时控制Q3对Uca相进行补偿；这时开关K2、K4、K6 是分别在其两端电压为零时分别闭合的，它们是分别在其电流过零时断开的。由于对三相电流进行了检测，因此根据检测的电流值和在本装置不同的工作时刻根据无功器件的投切状态和无功器件参数以及电网电压可计算出正常工作工作电流范围，以此计算电流和检测电流相比较可判断出无功器件的工况，比如在无功补偿器件为电容的情况下，当检测电流比计算电流明细偏小时说明，说明电容容量减小或接触不良；当比计算电流明细偏大时说明电容有漏电或短路故障，这时进行相应的报警，大到一定值时切掉电容。所以本装置具有电容内部漏电的保护功能，弥补了现有漏电保护器不能检测器件本身漏电的不足；调试根据供电电压和检测的电流变化频率和周期以及对应设备的工作状态可判定出是否存在故障电弧，在装置相对稳定的工况下如果出现较高频率、幅值较大的电流变化时装置进行相应的报警，大到一定值时切掉断补偿器件。