[发明专利]变压器感性无功功率有级控制装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于低压动态无功功率补偿技术领域，特别涉及一种变压器感性无功功率有级控制技术。

背景技术

近年来，由于电网容量的增加，对电网无功要求也与日增加。无功电源如同有功电源一样，是保证电力系统电能质量、电压质量、降低网络损耗及安全运行所不可缺少的部分。变压器作为电力传输中的重要枢纽部分，无功平衡问题尤为重要。当变压器母线侧的无功平衡失调，功率因数降低时，线路损失增大，电力设备得不到合理应用，用户末端电压下降。严重时，会导致设备损坏，系统解列。因此，解决好配电网中变压器的无功补偿问题，对电网降损节能有着极为重要的意义。

目前，无功补偿控制技术主要有三种：一是以交流接触器作为固定电力电容器的投切执行元件，但由于其投入时冲击电流大，切除时产生过电压，自身出头易损甚至熔焊，噪声大，设备故障率高，可靠性差，也比较容易出现过补偿和欠补偿问题。二是采用晶闸管代替交流接触器作为投切执行元件，其保证在电压零区附近投入电容器组，从而避免了合闸涌流的产生，而切断又在电流过零时完成，避免了暂态过电压的出现，这就从功能上符合了电容器的过零投切的要求，另外由于可控硅的触发次数没有限制，可以实现准动态补偿（响应时间在毫秒级），因此适用于电容器的频繁投切，非常适用于频繁变化的负荷情况，相对于交流接触器有了质的飞跃；然而固态继电器在应用上有致命的弱点：就是在通电运行时可控硅导通电压降约为1V左右，损耗很大，由于有大的功耗所以需要散热以避免PN结的热击穿，为了降温就需要使用面积很大的散热器，甚至需要风扇进行强迫通风。三是近些年刚刚兴起的静止无功发生器，其主体是一个电压源型逆变器，由可关断晶闸管适当的通断，将电容上的直流电压转换成为与电力系统电压同步的三相交流电压，再通过电抗器和变压器并联接入电网，适当控制逆变器的输出电压，就可以灵活地改变其运行工况，使其处于容性、感性或零负荷状态，理论上静止无功发生器响应速度更快，谐波电流更少，而且在系统电压较低时仍能向系统注入较大的无功功率；但由于其控制技术比较复杂，可靠性和经济上都有很大缺陷，以至于市场上很少使用此类补偿技术。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种变压器感性无功功率有级控制技术，以克服上述现有技术存在的问题，从而有效地实现变压器感性无功功率的连续调节和动态平衡。

根据本发明的一个方面，提供一种变压器感性无功功率有级控制装置，所述装置包括：电压/电流隔离传感器、电压互感器、直流变换器、控制器、断路器、复合开关、电力电容器组、数码管显示电路和状态指示灯，其中，

所述电压/电流隔离传感器包含三相线各自对应的电压/电流隔离传感器，其用于将相线上的交流电压和交流电流进行隔离处理，从而转换成能与所述控制器中的CPU兼容的相电压信号；

所述电压互感器用于将三相电压降压到低压交流电压，以作为所述控制器中的同步相位采集电路的输入端信号；

所述直流变换器用于实时将所述电力电容器组中的各电容器残压值降压后输入到所述控制器中的模数转换电路；

所述控制器用于实现所述装置的信号处理和控制，其进一步包括数模转换电路、同步相位采集电路、CPU和光耦触发及驱动电路；

所述断路器用于当变压器发生各种故障或所述装置出现故障时，对所述装置进行保护；

所述复合开关分别是三相线各自所对应的开关，每个开关均进一步包括并联的晶闸管和交流接触器；

所述电力电容器组是三相线各自所对应的电力电容器组；

所述数码管显示电路用于循环显示三相线电力参数；以及

所述状态指示灯用于指示装置状态，并提供蜂鸣器报警功能。

优选地，所述CPU是ARM7芯片。

优选地，所述低压交流电压为6V。

优选地，每相所述电力电容器组包含N个电容，其中包括N-2个电容值均为C的电容、两个电容值分别为C/2、C/4的调节电容。

优选地，所述电力参数包括：电压、电流和功率因数。

优选地，所述装置状态包括：每条支路的投切状态、过压和低压状态。

优选地，在所述控制器中，

所述CPU，用于处理所述数模转换电路和所述同步相位采集电路所输入的信号，并通过所述光耦触发及驱动电路实现对所述复合开关的控制；