專利名稱：自動平衡有功優化補償裝置的制作方法
技術領域：
本項目屬“光機電一體化”領域“電力系統信息化與自動化”子領域“用于輸配電系統和企業的新型節電技術”方向的新型靜止無功功率補償裝置。
背景技術：
在低壓三相四線制的農網或城網供電系統中，由于用戶多為單相負荷，而且負荷大小及用電時間的不同，電網中三相間的不平衡電流是普遍存在的，這種用電不平衡狀況不具備規律性，無法事先預知，也無法有效地改善。再加上每相負載的功率因數也不盡相同，便常常使得每相回路中需要補償的無功功率差異很大。無論是三相補償還是分相補償都不能從根本上有效地解決三相電流的不平衡問題，無法適應新形式、新環境的要求。目前，迫切需要在補償系統無功的同時調整不平衡有功電流的新型無功補償技術。自動平衡有功優化補償裝置的誕生，有效地解決了這個難題，在補償系統無功的同時具有調整不平衡有功電流的能力。發明內容自動平衡有功優化補償裝置，具有在補償系統無功的同時調整不平衡有功電流的作用。其理論結果可使三相功率因數均補償至1，三相電流調整至平衡。實際應用表明，可使三相功率因數補償到0.98以上，使不平衡電流調整到變壓器額定電流的±10%以內，線損降低5-50%。本實用新型的技術方案為，自動平衡有功優化補償裝置包括調整不平衡控制器、多功能編組開關、斷路器、單相電力電容器，其特征在于:調整不平衡控制器的數據存儲器存儲了運用模糊數學的概念建立了數學模型，得出了模糊邊界的有功、無功調節判據，ARM將采集到的三相四線低壓電源母線的電壓Ua、Ub、Uc電流Ia、Ib、I。，從而得出電源母線的負荷、功率因數、無功功率，得出目標功率因數下得無功需求量。通過在三相四線低壓配電系統中的各相與相之間及各相與零線之間恰當地接入若干電力電容器的方法，巧妙地利用了負荷回路中的電感，不僅使各相的功率因數都得到良好的補償，同時使各相的有功電流達到平衡，達到供電網絡要求的理想電流平衡和功率因數，達到降低線損的目的。調整不平衡控制器的中央處理器采用最新型的飛利浦32位ARM高性能芯片、A/D轉換器32位A/D轉換芯片。本實用新型利用模糊數學的概念建立了數學模型，得出了模糊邊界的無功調節判據，它的特點是將九區圖中固定的電壓、無功上、下限邊界改變成受電壓影響的模糊邊界，其邊界區域的寬度可根據具體的投切邊界條件進行調整，而得到了十二區模糊控制算法。該模糊算法以電壓、功率因數、有功、無功功率為控制目標，在保證對電容器組投切次數最低的情況下，通過在三相四線低壓配電系統中的各相與相之間及各相與零線之間恰當地接入若干電力電容器的方法，達到供電網絡要求的理想電壓和功率因數。本實用新型具有以下創新點:①該裝置內裝有12臺額定電壓400V的單相電力電容器和8臺400V三相電容器，在調整不平衡控制器的控制下，通過多功能編組開關使每臺電容器既可以接入相線與相線之間，也可以接入相線與零線之間，具有在補償系統無功的同時調整不平衡有功電流的作用，兩者兼顧。因此具有“一機多能”的特點，是任何補償裝置所代替不了的。②該裝置優先調整不平衡負荷，如果功率因數達不到理想值可共補提高，所以實現了共補、相補、線補、負荷調整的功能。本實用新型通過RS45/232通訊口或GPRS無線公網將監控中心與各個補償裝置連結為一個管理系統，每個補償裝置都具有監測所在配電變壓器負載的功能(可遙測三相電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數和每天整點時刻的三相電壓、電流極值及出現時間)。后臺監控中心可隨機讀取各個補償裝置所在配電變壓器的歷史數據(存儲)和實時數據，并通過后臺管理軟件系統進行統計分析后遙控該裝置。本實用新型采用獨特的柜體組合結構，每組電容均有獨立的隔離開關，某一組電容出現故障時，可在不影響其他電容組運行的情況下，單獨對其進行檢修。
附圖1為本實用新型的結構示意圖；附圖2為本實用新型的原理圖；附圖3為本實用新型的安裝示意圖；圖中，1、調整不平衡控制器；2、電容器編組開關；3、斷路器；4、單相電力電容器；
5、電流互感器；6、三相四線低壓電源母線；7、浪涌保護器。
具體實施方式
本實用新型的具體實施方式
是，如圖所示:實施例1、自動平衡有功優化補償裝置，包括調整不平衡控制器1、多功能編組開關2、斷路器3、單相電力電容器4、電流互感器5、浪涌保護器7。其結構為:將三相四線低壓電源母線6的電壓Ua、Ub、U。，電流Ia、Ib、I。輸送至調整不平衡控制器1，控制器I內的數據存儲器存儲了運用模糊數學的概念建立了數學模型，經運算比較，得出了模糊邊界的無功、有功調節判據，下達動作指令。通過多功能編組開關2的動作，將三相四線低壓配電系統中的相與相之間及相與零線之間恰當地接入若干單相電力電容器4的方法，巧妙地利用了負荷回路中的電感，不僅使各相的功率因數都得到良好的補償，同時使各相的有功電流達到平衡，達到供電網絡要求的理想電流平衡和功率因數，達到降低線損的目的。附圖3顯示自動平衡有功優化補償裝置安裝示意圖。本實用新型可以用支架安裝在變壓器臺下面的電線桿上，當變壓器臺上有空閑位置時，也可以直接安裝在變壓器臺上。為便于操作與維修，柜前后要留有O I米)足夠空間。圖中，連接本實用新型的電源線一端按A、B、C相序接在變壓器二次刀開關上，另一端接在本實用新型內空氣開關的1、3、5端，零線接在零線柱上。三個電流互感器按A、B、C相序分別套在電網變壓器輸出端(變壓器二次刀開關之前)，并固定牢固。互感器二次引出線加護套接到本實用新型內的輔助接線端子(90-0#，91-0#，92-0#)上，各項互感器接線必須與電源相序對應。
權利要求1.一種自動平衡有功優化補償裝置，包括，調整不平衡控制器、電容器多功能編組開關、斷路器、單相電力電容器，其特征在于:調整不平衡控制器中電流、電壓采樣器通過光電隔離多路開關、A/D轉換器與CPU中央處理器相連，CPU上連接有鍵盤和顯示器、數據存儲器，CPU通過RS485、RS232通訊接口與外部網絡連接，CPU計算出的數據通過保護和隔離電路與投切驅動機構連接，并根據負荷合理選擇電容器接入方式。
2.根據權利要求1所述的自動平衡有功優化補償裝置，其特征在于:該產品機內裝有12臺單相400V的電力電容器，每臺電容器在機內微電腦的控制下，即可以接于相線與相線之間，也可以接于相線與零線之間。
3.根據權利要求1所述的自動平衡有功優化補償裝置，其特征在于:CPU中央處理器為最新型的飛利浦32位ARM高性能芯片、32位A/D轉換芯片。
專利摘要本實用新型公開了一種自動平衡有功優化補償裝置。裝置包括，調整不平衡控制器、單相電力電容器、電容器組多功能編組開關，斷路器器，其結構為調整不平衡控制器中電流、電壓采樣器通過光電隔離多路開關、A/D轉換器與CPU中央處理器相連，CPU上連接有鍵盤和顯示器、數據儲存器，CPU通過RS485、RS232通訊接口以外部網絡相連，CPU計算的數據通過保護和隔離電路分別驅動不同的開關。如果應用于三相電流不平衡的補償系統，其性能優于目前其他任何形式的補償裝置。比普通型無功補償裝置可提高節電效果30％以上。能實現單相、兩相、三相補償，并自動調整有功負荷的三相平衡。
文檔編號H02J3/26GK202930950SQ20122020245
公開日2013年5月8日 申請日期2012年4月18日 優先權日2012年4月18日
發明者蘇本寬, 張魯平, 蘇楠, 俄立波 申請人:濟南蘇博電氣有限公司