CN201570864U - 智能型电力综合节电装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新公开了一种智能型电力综合节电装置。同时利用可控硅和切换电容器和接触器作为投切元件把电力电容器接入电网进行无功补偿，主要由微电脑控制器和补偿电路组成。微电脑控制器具有独立的键盘操作控制电路和屏幕显示，对两种投切元件的投切动作时间间隔进行设置和显示，目标功率因数可以单独设置；补偿电路由包含电力电容器的可控硅补偿支路和接触器补偿支路组成，在微电脑控制器的控制下这二种补偿支路分别是对变化频繁、变化相对稳定的无功负荷进行补偿。优点是：在保证装置具有良好无功动态补偿性能的情况下，大幅度地降低了装置的原材料成本和运行成本，有助于无功动态补偿装置的推广和电力节能事业的进步。

Description

智能型电力综合节电装置
技术领域
本实用新型涉及电力***中的节电装置，具体地说是一种智能型电力综合节电装置，直接利用电力电容器对电力***中的无功负荷进行动态补偿。
背景技术
把电力电容器接入电网常用的投切元件有可控硅开关组件(以过零触发电路为主要部件构成)、和切换电容器接触器开关组件，通常的无功动态补偿装置只使用其中的一种投切元件，使用这些投切元件的无功动态补偿装置各有其优点和不足。由于可控硅开关组件投切动作时间间隔短，所以利用它作为投切元件的补偿装置具有良好的动态补偿性能，但却存在投资大的不足。切换电容器接触器工作时能耗小而且价格低廉，利用它作为投切元件的补偿装置具有能耗小和投资少的优点，但由于切换电容器接触器投切涌流大、投切动作时间间隔长，所以利用它作为投切元件的补偿装置却不适用于补偿变化太频繁的无功负荷。
对于一个具有一定容量的电力***，其无功负荷的组成通常有这样的特点：变化非常频繁只占较小的比例，占较大比例的是相对稳定部分。虽然利用可控硅开关组件作为投切元件的补偿装置具有良好的动态补偿性能，但这些技术较先进的产品始终得不到广泛地推广应用，不能为提高电网的功率因数、节约电能作出应有的贡献。
发明内容
为了避免上述提到的只采用一种投切元件时存在的不足，本实用新型提供一种同时利用可控硅和切换电容器作为投切元件把电力电容器接入电网进行无功补偿的装置，在微电脑控制器的控制下，这两种投切元件和其它元件组成的补偿支路分别对变化频繁、变化相对稳定的无功负荷进行补偿。
本实用新型是以如下技术方案实现的：一种智能型电力综合节电装置，由微电脑控制器，与微电脑控制器连接的补偿电路组成；所述的微电脑控制器包括：
---与电网连接的三相电压、电流采样处理电路，将来自电网的三相电压、电流信号进行过零光耦处理，处理后的电网电压达到过零点的效果；
---与三相电压、电流采样处理电路连接的信号处理芯片DSP CPU，用于计算三相电压、电流的有效值，有功功率，无功功率，功率因数各次电压、电流谐波的含量及总的畸变率；
---与信号处理芯片DSP CPU连接的通讯电路；用来实现可控硅主控制芯片和接触器主控制芯片与信号处理芯片DSP CPU的数据通信；
---通过信号线与通讯电路连接的可控硅主控制芯片，用于综合分析处理来自不同元件的信号数据；
---与可控硅主控制芯片连接的可控硅显示模块，用来显示有功功率，无功功率，视在功率，当前功率因素，电压谐波，电流谐波，温度，目标功率因素，投切时间；
---通过信号线与通讯电路连接的接触器主控制芯片，用于综合分析处理来自不同元件的信号数据；
---与接触器主控制芯片连接的接触器显示模块，用来显示有功功率，无功功率，视在功率，当前功率因素，电压谐波，电流谐波，温度，目标功率因素，投切时间；
---与可控硅主控制芯片连接的可控硅键盘，用来进行设置目标功率因素，投切时间和容值设定，同时可以查看每一项数据；
---与可控硅主控制芯片连接的可控硅风机控制电路；用来控制排风机；
---与可控硅主控制芯片连接的可控硅温度传感器接口电路，用来传送装置的温度数据；
---与可控硅主控制芯片连接的可控硅主控制芯片电路，用来控制补偿电路；
---通过线连接与可控硅主控制芯片连接的可控硅PC通讯接口电路，用来实现可控硅主控制芯片与外部信号的通信；
---与接触器主控制芯片连接的接触器主控制芯片电路，用来控制补偿电路；
---通过线连接与接触器主控制芯片连接的接触器PC通讯接口电路，用来实现接触器主控制芯片与外部信号的通信；
---与接触器主控制芯片连接的接触器温度传感器接口电路，用来传送装置的温度数据；
---与接触器主控制芯片连接的接触器风机控制电路；用来控制排风机；
---与接触器主控制芯片连接的接触器键盘，用来进行设置目标功率因素，投切时间和容值设定，同时可以查看每一项数据。
工作原理：电网电压通过三相电压、电流采样处理电路处理后送到信号处理芯片DSP CPU中，DSP CPU计算出三相电压、电流的有效值，有功功率，无功功率，功率因数各次电压、电流谐波的含量及总的畸变率这些数据，这些数据通过通讯电路分别送到可控硅主控制芯片和接触器主控制芯片中。一方面，可控硅主控制芯片将由通讯电路传来的数据、温度传感器经由可控硅温度传感器接口电路送来的装置温度数据、可控硅键盘和可控硅PC通讯接口电路传来的设定值进行综合分析处理，当装置温度超限值时，通过可控硅风机控制电路启动排风机，与可控硅主控制芯片连接的可控硅主控制电路用来控制补偿电路。另一方面，接触器主控制芯片采用相同的原理实现该装置的功能。
本实用新型的有益效果是：发挥了可控硅开关组件频繁投切、无涌流和切换电容器接触器工作时能耗小的特点，减少了它们的投切次数，延长了它们的使用寿命；减少了它们的使用量，减少投切涌流对电网的影响；从而在保证装置具有良好无功动态补偿性能的情况下，大幅度地降低了装置的原材料成本和运行成本，有助于无功动态补偿装置的推广和电力节能事业的进步。
附图说明
图1是本实用新型的电原理框图；
图2是补偿电路原理图。
图中：1、三相电压、电流处理电路，2、DSP CPU，3、通讯电路，4、可控硅主控制芯片，5、可控硅显示模块，6、接触器主控制芯片，7、接触器显示模块，8、可控硅键盘，9、可控硅排风机控制电路，10、可控硅温度传感器接口、11、可控硅主控制芯片电路，12、PC通讯口电路，13、接触器控制电路，14、PC通讯口电路，15、接触器温度传感器接口，16、接触器风机控制电路，17、避雷器，18、熔断器式隔离开关，19、排风机，20、温度传感器，21、快速熔断器，22、可控硅开关组件，23、电容放电灯，24、电容放电电阻，25、电力电容器，26、可控硅开关补偿支路，27、切换电容器接触器，28、接触器补偿支路，29、接触器键盘。
具体实施方式
如图1所述，电网电压经三相电压、电流采样处理电路1的过零光耦处理后达到过零点的效果，处理后的电压信号被送到信号处理芯片DSP CPU 2中，信号处理芯片DSP CPU 2计算出三相电压、电流的有效值，有功功率，无功功率，功率因数各次电压、电流谐波的含量及总的畸变率，然后这些数据通过通讯电路3送到可控硅主控制芯片4和接触器主控制芯片6中，可控硅主控制芯片4和接触器主控制芯片均采用单片机dsPIC30F5011芯片，通讯电路3和可控硅主控制芯片4、接触器主控制芯片6之间通过信号线进行连接。一方面可控硅主控制芯片4将由通讯电路3传来的数据、温度传感器20经由可控硅温度传感器接口电路10送来的装置温度数据、可控硅键盘8和可控硅PC通讯接口电路12传来的设定值进行综合分析处理，并通过可控硅显示模块5显示有功功率，无功功率，视在功率，当前功率因素，电压谐波，电流谐波，温度，目标功率因素，投切时间这些数据，可控硅显示模块5采用LED显示。当装置温度超限值时，通过可控硅排风机控制电路9启动排风机19，与可控硅主控制芯片4连接的可控硅主控制电路11用来控制补偿电路。另一方面，接触器主控制芯片6将由通讯电路3传来的数据、温度传感器20经由接触器温度传感器接口电路15送来的装置温度数据、接触器键盘29和接触器PC通讯接口电路14传来的设定值进行综合分析处理，并通过接触器显示模块7显示有功功率，无功功率，视在功率，当前功率因素，电压谐波，电流谐波，温度，目标功率因素，投切时间这些数据，接触器显示模块7采用LED显示。当装置温度超限值时，通过接触器风机控制电路16启动排风机19，与接触器主控制芯片6连接的接触器主控制电路13用来控制补偿电路。
如图2所示，补偿电路包括避雷器17、熔断器式隔离开关18、快速熔断器21、电容放电灯23、电容放电电阻24和电力电容器25，还包括电力电容器25的投切元件可控硅开关组件22和切换电容器接触器开关27；所述的可控硅开关组件22与快速熔断器21、电容放电灯23、电容放电阻24和电力电容器25构成可控硅开关补偿支路26，电容放电灯23、电容放电电阻24和电力电容器25并联后，一端与快速熔断器21连接，另一端连接零线，可控硅开关组件22串联在快速熔断器21和电力电容器25之间，上述可控硅开关补偿支路26有3条；3个快速熔断器21、3个电力电容器25、2个电容放电灯23和3个切换电容器接触器27组成接触器补偿支路28，切换电容器接触器27一端和快速熔断器21连接，另一端连接电力电容器25，3个电力电容器25另一端短接，在相邻切换电容器接触器27和电力电容器25的公共端之间连接电容放电灯23；可控硅开关补偿支路26和接触器补偿支路28共同组成了补偿电路，补偿电路通过熔断器式隔离开关18接入电网。
可控硅主控制电路11是通过可控硅主控制芯片4检测到所缺的无功发出指令给触发板，再有触发板来控制补偿电路中可控硅开关补偿支路26的投切；接触器主控制电路13是直接通过接触器主控制芯片6给的信号再由接触器主控制电路13来控制补偿电路中补偿支路28的投切。各种投切元件的投切动作时间间隔和目标动态因数在各自的控制器中可以单独设置，以保证投切元件和电力电容器的安全运行。
当电网过压、欠压，谐波超限值时，通过控制可控硅开关组件22、切换电容器接触器27分断补偿支路；当需要进行无功补偿时，对变化频繁无功负荷通过可控硅开关控制电路11控制可控硅开关补偿支路26进行补偿，对相对稳定无功负荷通过接触器控制电路13控制接触器补偿支路28进行补偿
在该实施例中，通过微电脑控制器将可控硅开关组件22的投切动作时间间隔设置成20ms，切换电容器接触器27的投切动作时间间隔设置成1min，以保证投切元件和电力电容器的安全运行。

Claims (5)

1.一种智能型电力综合节电装置，其特征在于：由微电脑控制器，与微电脑控制器连接的补偿电路组成；所述的微电脑控制器包括：
与电网连接的三相电压、电流采样处理电路(1)，将来自电网的三相电压、电流信号进行过零光耦处理，处理后的电压达到过零点的效果；
与三相电压、电流采样处理电路(1)连接的信号处理芯片DSP CPU(2)，用于计算三相电压、电流的有效值，有功功率，无功功率，功率因数各次电压、电流谐波的含量及总的畸变率；
与信号处理芯片DSP CPU(2)连接的通讯电路(3)；用来实现可控硅主控制芯片(4)和接触器主控制芯片(6)与信号处理芯片DSP CPU(2)的数据通信；
通过信号线与通讯电路(3)连接的可控硅主控制芯片(4)，用于综合分析处理来自不同元件的信号数据；
与可控硅主控制芯片(4)连接的可控硅显示模块(5)，用来显示有功功率，无功功率，视在功率，当前功率因素，电压谐波，电流谐波，温度，目标功率因素，投切时间；
通过信号线与通讯电路(3)连接的接触器主控制芯片(6)，用于综合分析处理来自不同元件的信号数据；
与接触器主控制芯片(6)连接的接触器显示模块(7)，用来显示有功功率，无功功率，视在功率，当前功率因素，电压谐波，电流谐波，温度，目标功率因素，投切时间；
与可控硅主控制芯片(4)连接的可控硅键盘(8)，用来进行设置目标功率因素，投切时间和容值设定，同时可以查看每一项数据；
与可控硅主控制芯片(4)连接的可控硅风机控制电路(9)；用来控制排风机(19)；
与可控硅主控制芯片(4)连接的可控硅温度传感器接口电路(10)，用来传送装置的温度数据；
与可控硅主控制芯片(4)连接的可控硅主控制电路(11)，用来控制补偿电路；
通过线连接与可控硅主控制芯片(4)连接的可控硅PC通讯接口电路(12)，用来实现可控硅主控制芯片(4)与外部信号的通信；
与接触器主控制芯片(6)连接的接触器主控制电路(13)，用来控制补偿电路；
通过线连接与接触器主控制芯片(6)连接的接触器PC通讯接口电路(14)，用来实现接触器主控制芯片(6)与外部信号的通信；
与接触器主控制芯片(6)连接的接触器温度传感器接口电路(15)，用来传送装置的温度数据；
与接触器主控制芯片(6)连接的接触器风机控制电路(16)；用来控制排风机(19)；
与接触器主控制芯片(6)连接的接触器键盘(29)，用来进行设置目标功率因素，投切时间和容值设定，同时可以查看每一项数据。
2.根据权利要求1所述的智能型电力综合节电装置，其特征在于：所述的补偿电路包括避雷器(17)、熔断器式隔离开关(18)、快速熔断器(21)、电容放电灯(23)、电容放电电阻(24)和电力电容器(25)，还包括电力电容器(25)的投切元件可控硅开关组件(22)和切换电容器接触器开关(27)；所述的可控硅开关组件(22)与快速熔断器(21)、电容放电灯(23)、电容放电阻(24)和电力电容器(25)构成可控硅开关补偿支路(26)，电容放电灯(23)、电容放电电阻(24)和电力电容器(25)并联后，一端与快速熔断器(21)连接，另一端连接零线，可控硅开关组件(22)串联在快速熔断器(21)和电力电容器(25)之间，上述可控硅开关补偿支路(26)有3条；3个快速熔断器(21)、3个电力电容器(25)、2个电容放电灯(23)和3个切换电容器接触器(27)组成接触器补偿支路(28)，切换电容器接触器(27)一端和快速熔断器(21)连接，另一端连接电力电容器(25)，3个电力电容器(25)另一端短接，在相邻切换电容器接触器(27)和电力电容器(25)的公共端之间连接电容放电灯(23)；可控硅开关补偿支路(26)和接触器补偿支路(28)共同组成了补偿电路，补偿电路通过熔断器式隔离开关(18)接入电网。
3.根据权利要求1或2所述的智能型电力综合节电装置，其特征在于：由可控硅主控制电路(11)控制可控硅开关补偿支路(26)的投切，接触器主控制电路(13)控制接触器补偿支路(28)的投切；可控硅开关补偿支路(26)主要用于补偿变化频繁的无功负荷，接触器补偿支路(28)用于补偿相对稳定的无功负荷。
4.根据权利要求1所述的智能型电力综合节电装置，其特征在于：可控硅主控制电路(11)是通过可控硅主控制芯片(4)检测到所缺的无功发出指令给触发板，再有触发板来控制可控硅开关补偿支路(26)的投切；接触器主控制电路(13)是直接通过接触器主控制芯片(6)给的信号再由接触器主控制电路(13)来控制补偿支路(28)的投切。
5.根据权利要求1所述的智能型电力综合节电装置，其特征在于：所述的可控硅主控制芯片(4)和接触器主控制芯片(6)都采用单片机dsPIC30F5011芯片；所述的可控硅显示模块(5)和接触器显示模块(7)均采用LED显示。
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Owner name: JIANGSU ONNES ELECTRIC POWER TECHNOLOGY CO., LTD.

Free format text: FORMER NAME: XUZHOU ONNES ELECTRIC POWER SCIENCE AND TECHNOLOGY CO., LTD.

CP03 Change of name, title or address

Address after: 221000 No. 18, landscape road, Xuzhou Economic Development Zone, Jiangsu, Xuzhou

Patentee after: JIANGSU ONNES ELECTRIC POWER TECHNOLOGY CO., LTD.

Address before: 221004 No. 18, landscape road, Xuzhou Economic Development Zone, Jiangsu, Xuzhou

Patentee before: Xuzhou Onnes Electric Power Science and Technology Co., Ltd.

CX01 Expiry of patent term
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Granted publication date: 20100901