CN202309086U - 智能化过零投切无功补偿装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种智能化过零投切无功补偿装置，包括有无功补偿主模块和若干个无功补偿分模块，所述模块之间采用485总线进行通信，无功补偿主模块连接三相电能参数采集模块，所述三相电能参数采集模块与电网之间连接信号调理电路；所述无功补偿主模块与各个无功补偿分模块均连接有数据存储模块、人机接口模块、过零检测及触发电路，所述过零检测及触发电路与电网之间连接有可控硅模块，所述可控硅模块并接一个无功功耗开关，所述可控硅模块与无功功耗开关之间连接电容器组。本实用新型由单片机和电能采集芯片智能控制各种信号检测、过零投切、网络通信、参数显示及面板操作等，做到电容投切无扰动、基本无涌流、谐波小，电容器及无功功耗开关使用寿命长。

Description

智能化过零投切无功补偿装置
技术领域
本实用新型属于电网参数监测和电网动态补偿装置的技术领域，尤其涉及一种适用于低压配电网中在公用配变中应用的智能低压无功动态补偿装置。
背景技术
近年来，智能电网的无功补偿已成为电力工业界的热门话题，智能电网在我国也引起了的高度重视。2009年3月，国家电网提出要“建设坚强的智能化电网”。目前，随着电网容量和用电设备的增加，电网中的无功需求量越来越大，因此在电网的适当位置装设无功补偿装置以满足用电设备的无功需求己成为维持电网高效运行和保证供电质量的重要手段。
但是传统的低压无功补偿设备存在一些不足，无功补偿投切装置多采用交流接触器，不但其使用寿命短而且投切时会产生涌流；且多数的电容补偿装置的控制策略不完善，仅以电压、电流、功率因素做为控制量，未考虑电压平衡关系以及区域的无功优化；目前低压无功补偿设备结构复杂、功率密度低等不足。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供了一种具有智能投切、动态补偿、可组网通信、过零投切和智能保护等诸多特点的智能无功补偿装置。
为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
智能化过零投切无功补偿装置，其特征在于：包括有无功补偿主模块和若干个无功补偿分模块，所述模块之间采用485总线进行通信，无功补偿主模块连接三相电能参数采集模块，所述三相电能参数采集模块与电网之间连接信号调理电路；所述无功补偿主模块与各个无功补偿分模块均连接有数据存储模块、人机接口模块、过零检测及触发电路，所述过零检测及触发电路与电网之间连接有可控硅模块，所述可控硅模块并接一个无功功耗开关，所述可控硅模块与无功功耗开关之间连接电容器组。
所述的一种智能化过零投切无功补偿装置，其特征在于：所述无功补偿主模块和若干个无功补偿分模块主要包括单片机C8051F、电能采集芯片ATT7022B、过零光耦器件MOC3081。
所述的一种智能化过零投切无功补偿装置，其特征在于：所述三相电能参数采集模块包括三相电流参数采集模块和三相电压参数采集模块，所述信号调理电路包括电流信号调理电路和电压信号调理电路。
所述的一种智能化过零投切无功补偿装置，其特征在于：所述电流信号调理电路包括电流互感器，所述电流互感器的输出端连接运放，所述运放的输出端与双运放的反相输入端相连，所述双运放的输出端连入电能采集芯片ATT7022B。
所述的一种智能化过零投切无功补偿装置，其特征在于：所述电压信号调理电路包括电压互感器，所述电压互感器的输出端分别串接两个电阻后与运放相连，所述运放的输出端与双运放的反相输入端相连，所述双运放的输出端连入电能采集芯片ATT7022B。
所述的一种智能化过零投切无功补偿装置，其特征在于：所述可控硅模块与无功功耗开关组成过零投切电路，实现电网的过零投切。
本实用新型的优点是：本实用新型由单片机和电能采集芯片智能控制各种信号检测、过零投切、网络通信、参数显示及面板操作等，做到电容投切无扰动、基本无涌流、谐波小，电容器及无功功耗开关使用寿命长。
附图说明
图1为本实用新型的***结构图。
图2为本实用新型的电流信号采集调理电路的原理图。
图3为本实用新型的电压信号采集调理电路的原理图。
图4为本实用新型的电网参数采集单元的电路原理图。
图5为本实用新型的过零投切电路的原理图。
具体实施方式
为了进一步了解本实用新型的内容、特点以及功效，现配合附图详细说明本实用新型如下：
如图1所示，智能化过零投切无功补偿装置，包括有无功补偿主模块和若干个无功补偿分模块，所述模块之间采用485总线进行通信，无功补偿主模块连接三相电能参数采集模块，所述三相电能参数采集模块与电网之间连接信号调理电路；所述无功补偿主模块与各个无功补偿分模块均连接有数据存储模块、人机接口模块、过零检测及触发电路，所述过零检测及触发电路与电网之间连接有可控硅模块，所述可控硅模块并接一个无功功耗开关，所述可控硅模块与无功功耗开关之间连接电容器组。
所述无功补偿主模块和若干个无功补偿分模块主要包括单片机C8051F、电能采集芯片ATT7022B、过零光耦器件MOC3081。
所述三相电能参数采集模块包括三相电流参数采集模块和三相电压参数采集模块，所述信号调理电路包括电流信号调理电路和电压信号调理电路。
所述电流信号调理电路包括电流互感器，所述电流互感器的输出端连接运放，所述运放的输出端与双运放的反相输入端相连，所述双运放的输出端连入电能采集芯片ATT7022B。
所述电压信号调理电路包括电压互感器，所述电压互感器的输出端分别串接两个电阻后与运放相连，所述运放的输出端与双运放的反相输入端相连，所述双运放的输出端连入电能采集芯片ATT7022B。
所述可控硅模块与无功功耗开关组成过零投切电路，实现电网的过零投切。
无功补偿主模块采集电网的三相电压、三相电流等数据，经过信号调理电路的信号调理、电能采集芯片ATT7022B的信号变换，单片机C8051F读取电网参数后，根据读取到的电网中的无功功率的大小和人机接口模块中用户设定的投切阙值进行比较，同时考虑电压、温度等参数来控制无功投切，投切补偿时采用智能过零投切装置，即将可控硅模块和无功功耗开关并接，过零光耦器件MOC3081检测到电网的无功功率过零时且待投切电容器组的残压足够低时，单片机才发出投切指令，电容器组在投切的瞬间由无触点功率器件可控硅模块接入电网，实现无涌流、无波动切换；投切后，再由无功耗器件无功功耗开关并联接入或断开以避免无触点功率器件可控硅模块的运行功率损耗。具体的实现方法是：在投入时，电压过零瞬间可控硅模块过零触发，稳定以后再将无功功耗开关闭合导通，从而实现电流过零投入；切除时，先将可控硅模块投入，稳定后无功功耗开关断开，等电流过零时可控硅模块实时断开，从而实现电流过零切除。
如图2所示，所述的电流信号调理电路主要由电流互感器ZMCT101、IC3、LM3C组成，电流互感器的输出与IC3相连，IC3的输出与双运放LM3C的反相输入端相连后，调理输出的信号送给电能采集芯片ATT7022B。
如图3所示，所述的电压信号调理电路主要由电流互感器ZMPT101、IC1、LM1A组成，电压互感器的输出端分别串接两个电阻R122、R123后与运放IC1相连，IC1的输出与双运放LM1A的反相输入端相连后，调理输出的信号送给电能采集芯片ATT7022B。
如图4所示，所述的电网参数采集单元主要由电能采集芯片ATT7022B构成，经过图2和图3信号调理电路的三相电流信号和三相电压信号分别接入ATT7022B的V1P/V1N、V3P/V3N、V5P/V5N和V2P/V2N、V4P/V4N、V6P/V6N输入引脚，输出引脚SIG、RESET、SEL、CS、SCLK、DIN、DOUT分别接单片机的P0.6，P0.5，P0.4，P0.3，P0.2，P0.1，P0.0，输出引脚CF4、  CF3、 CF2、CF1分别与单片机的P1.3，P1.2，P1.1，P1.0相连接。
如图5所示：所述的过零投切电路主要包括IC66、IC67和接触器G6B2，单片机发出的投切信号经过隔离、放大以后，经过电阻R635送入IC66的2脚，IC66的4脚和6脚之间接1M电阻R637，IC66的1脚接IC67的2脚，IC66的6脚接IC67的4脚，IC66的4脚串接电阻R638后接到输出端口J603的2脚，IC67的6脚串接1M电阻R633后接到J603 的1脚，同时IC67的6脚接G62B的3脚，G62B的5脚接J603 的1脚。G62B的2脚接来自U23-15的控制信号。

Claims (6)

1.一种智能化过零投切无功补偿装置，其特征在于：包括有无功补偿主模块和若干个无功补偿分模块，所述模块之间采用485总线进行通信，无功补偿主模块连接三相电能参数采集模块，所述三相电能参数采集模块与电网之间连接信号调理电路；所述无功补偿主模块与各个无功补偿分模块均连接有数据存储模块、人机接口模块、过零检测及触发电路，所述过零检测及触发电路与电网之间连接有可控硅模块，所述可控硅模块并接一个无功功耗开关，所述可控硅模块与无功功耗开关之间连接电容器组。
2.根据权利要求1所述的一种智能化过零投切无功补偿装置，其特征在于：所述无功补偿主模块和若干个无功补偿分模块主要包括单片机C8051F、电能采集芯片ATT7022B、过零光耦器件MOC3081。
3.根据权利要求1所述的一种智能化过零投切无功补偿装置，其特征在于：所述三相电能参数采集模块包括三相电流参数采集模块和三相电压参数采集模块，所述信号调理电路包括电流信号调理电路和电压信号调理电路。
4.根据权利要求3所述的一种智能化过零投切无功补偿装置，其特征在于：所述电流信号调理电路包括电流互感器，所述电流互感器的输出端连接运放，所述运放的输出端与双运放的反相输入端相连，所述双运放的输出端连入电能采集芯片。
5.根据权利要求3所述的一种智能化过零投切无功补偿装置，其特征在于：所述电压信号调理电路包括电压互感器，所述电压互感器的输出端分别串接两个电阻后与运放相连，所述运放的输出端与双运放的反相输入端相连，所述双运放的输出端连入电能采集芯片。
6.根据权利要求1所述的一种智能化过零投切无功补偿装置，其特征在于：所述可控硅模块与无功功耗开关组成过零投切电路。
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