一種實現預損壞退出的智能電容器裝置的制作方法

本實用新型涉及電力系統技術領域，具體地，涉及一種在電力系統中為低壓無功補償設備所用到的且實現預損壞退出的智能電容器裝置。

背景技術：

在電力系統中為低壓無功補償設備所用到的電容器，通常是采用高分子化合物作為絕緣介質，由于高分子化合物存在一個普遍缺點就是容易老化（電容器介質老化的原因有很多，包括生產工藝和環境等），當介質老化以后，電容器將處于危險運行狀態，隨時都有可能損壞，如此將會對整個低壓無功補償設備的工作帶來不利影響，嚴重時甚至會燒毀低壓無功補償設備內的其它器件。

針對電容器易老化的問題，目前有的電容器廠商通過在電容器內部埋設溫度電阻來解決這個問題，但是在實際應用中，電容器的溫度上升不能做為電容器已經損壞的絕對依據，只能讓電容器在溫度降下來后繼續使用。如此這種措施將會使電容器在快損壞時仍繼續工作，不但會影響整個低壓無功補償設備所發揮的提升功率因數的作用，還會使電容器在更危險的狀況下工作，增大損壞時所帶來的不利影響。因此如何實現在電容器臨近損壞時，讓電容器脫離主電路是目前迫切需要解決的問題。

技術實現要素：

針對前述現有電容器存在的問題，本實用新型提供了一種實現預損壞退出的智能電容器裝置，可以根據計算得到的損耗正切值來判斷電容器是否處于臨近損換狀態，并根據判斷結果控制電容器串聯線路的斷開或閉合，從而可以實現在電容器臨近損壞時，讓電容器脫離主電路，有效降低電容器的工作風險。此外，所述智能電容器裝置還具有實用性強、運動可靠、結構簡單和成本低等優點，便于實際推廣和使用。

本實用新型采用的技術方案,提供了一種實現預損壞退出的智能電容器裝置，包括電容器、投切開關、電抗器、電流互感器、電壓互感器、A/D轉換器、微處理器和存儲器；所述電容器、所述投切開關和所述電抗器串聯，所述電流互感器的一次側和所述電壓互感器的一次側分別連接在所述電抗器的且靠近所述電容器的一端，所述電流互感器的二次側和所述電壓互感器的二次側分別連接所述A/D轉換器的輸入端，所述A/D轉換器輸出端連接所述微處理器，所述微處理器連接所述存儲器，同時所述微處理器的控制輸出端連接所述投切開關的受控端。

優化的，所述實現預損換退出的智能電容器裝置還包括分別連接所述微處理器的溫度傳感器、工作指示模塊和無線收發器中的任意一種或它們的任意組合。進一步優化的，所述工作指示模塊包括聲光報警器和/或LED指示燈。所述無線收發器為WiFi無線收發器、藍牙無線收發器和ZigBee無線收發器中的任意一種或它們的任意組合。

優化的，所述實現預損壞退出的智能電容器裝置還包括與所述電容器串聯的斷路器。

優化的，所述投切開關為交流接觸器、可控硅開關、復合開關和選相開關中的任意一種。進一步優化的，所述復合開關為由雙向可控硅與接觸器構成的并聯電路結構，其中，所述雙向可控硅的控制極即為所述投切開關的受控端。

優化的，所述電容器為低壓電力電容器。

綜上，采用本實用新型所提供的一種實現預損壞退出的智能電容器裝置，具有如下有益效果：（1）可以根據計算得到的損耗正切值來判斷電容器是否處于臨近損換狀態，并根據判斷結果控制電容器串聯線路的斷開或閉合，從而可以實現在電容器臨近損壞時，讓電容器脫離主電路，有效降低電容器的工作風險；（2）可以在環境溫度過高時，臨時讓電容器脫離主電路，并在環境溫度正常后使電容器重新接入主電路，如此可規避環境溫度過高對電容器介質老化的不利影響，延長電容器的使用壽命，同時兼顧了環境溫度變化對電容有功值的影響，可提供對電容器的損壞狀態的判斷準確性；（3）可以實時指示當前的工作狀態，并可在判定電容器處于臨近損壞狀態時發出報警信號，如此可及時向維護人員反映情況，增強實用性；（4）通過采用由雙向可控硅與接觸器構成的并聯電路結構作為投切開關，可以及時地對電容器串聯線路進行斷開或閉合，保障所述智能電容器裝置的可靠運行；（5）所述智能電容器裝置還具有結構簡單成本低等優點，便于實際推廣和使用。

附圖說明

為了更清楚地說明本實用新型實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1是本實用新型提供的實現預損壞退出的智能電容器裝置的電路結構示意圖。

圖2是本實用新型提供的實現預損壞退出的智能電容器裝置的工作方法流程圖。

具體實施方式

以下將參照附圖，通過實施例方式詳細地描述本實用新型提供的實現預損壞退出的智能電容器裝置。在此需要說明的是，對于這些實施例方式的說明用于幫助理解本實用新型，但并不構成對本實用新型的限定。

本文中描述的各種技術可以用于但不限于電力系統技術領域，還可以用于其它類似領域。

本文中術語“和/或”，僅僅是一種描述關聯對象的關聯關系，表示可以存在三種關系，例如，A和/或B，可以表示：單獨存在A，單獨存在B，同時存在A和B三種情況，本文中術語“/和”是描述另一種關聯對象關系，表示可以存在兩種關系，例如，A/和B，可以表示：單獨存在A，單獨存在A和B兩種情況，另外，本文中字符“/”，一般表示前后關聯對象是一種“或”關系。

實施例一

圖1示出了本實用新型提供的實現預損壞退出的智能電容器裝置的電路結構示意圖，圖2示出了本實用新型提供的實現預損壞退出的智能電容器裝置的工作方法流程圖。本實施例提供的所述實現預損壞退出的智能電容器裝置，包括電容器C1、投切開關QK1、電抗器L1、電流互感器TA1、電壓互感器TV1、A/D轉換器、微處理器和存儲器；所述電容器C1、所述投切開關QK1和所述電抗器L1串聯，所述電流互感器TA1的一次側和所述電壓互感器TV1的一次側分別連接在所述電抗器L1的且靠近所述電容器C1的一端，所述電流互感器TA1的二次側和所述電壓互感器TV1的二次側分別連接所述A/D轉換器的輸入端，所述A/D轉換器輸出端連接所述微處理器，所述微處理器連接所述存儲器，同時所述微處理器的控制輸出端連接所述投切開關QK1的受控端。

如圖1至2所示，在所述智能電容器裝置的電路結構中，所述電容器C1、所述投切開關QK1和所述電抗器L1依次串聯，構成一串聯線路，其中，所述電容器C1用于實現電容器的基本功能；所述投切開關QK1用于在所述微處理器的控制下斷開或閉合所述串聯線路；所述電抗器L1用于消除直流電流；所述電流互感器TA1用于利用電磁感應原理采集所述串聯線路中的即時電流信號（即為交流電流模擬信號）；所述電壓互感器TV1用于利用電磁感應原理采集所述串聯線路中的即時電壓信號（即為交流電壓模擬信號）；所述A/D轉換器用于對所述即時電流信號和所述即時電壓信號進行模數轉換，得到對應的數字化即時電流信息和數字化即時電壓信息；所述微處理器用于根據所述數字化即時電流信息和數字化即時電壓信息計算即時有功功率P和即時無功功率Q（可根據兩者信號的相位差和幅值分別計算獲取），然后計算即時損耗正切值tand=P/Q，再然后根據計算得到的損耗正切值來判斷電容器是否處于臨近損換狀態，最后根據判斷結果向所述投切開關QK1發送投切斷開信號或投切閉合信號，進而控制電容器串聯線路的斷開或閉合，其可以但不限于采用型號為STM32F103RCT6的ARM芯片；所述存儲器用于存儲諸如軟件程序、設定參數（例如后述的第一損耗容忍值和第一環境溫度值）和歷史采集信息等數字信息，其可以但不限于采用型號為W25Q64的FLASH存儲器（即閃存）。此外還應當包括直流電源，用于為所述微處理器、所述A/D轉換器和所述存儲器等提供電能支持。

如圖2所示，所述實現預損壞退出的智能電容器裝置的工作方法可以但不限于包括如下步驟：S101.通過電流互感器采集即時電流信號，同時通過電壓互感器采集即時電壓信號；S102.通過A/D轉換器分別對所述即時電流信號和所述即時電壓信號進行模數轉換，得到對應的數字化即時電流信息和數字化即時電壓信息；S103.微處理器根據所述數字化即時電流信息和數字化即時電壓信息計算即時有功功率P和即時無功功率Q，然后計算即時損耗正切值tand=P/Q；S104.微處理器判斷所述即時損耗正切值tand是否小于第一損耗容忍值，若判定所述即時損耗正切值tand不小于所述第一損耗容忍值時，則在輸出控制端向投切開關發送投切斷開信號；S105.投切開關根據所述投切斷開信號斷開串聯線路。在步驟S104中，所述第一損耗容忍值可以但不限于為預設或默認的最大損耗容忍值，例如預設為1%，所述即時損耗正切值tand超過1%時，即認定所述電容器C1已經處于臨近損壞狀態，此時控制電容器串聯線路的斷開，讓電容器脫離主電路，實現預損壞退出，從而能夠有效降低電容器的工作風險。此外，所述智能電容器裝置還具有實用性強、運動可靠、結構簡單和成本低等優點，便于實際推廣和使用。

優化的，所述實現預損換退出的智能電容器裝置還包括分別連接所述微處理器的溫度傳感器、工作指示模塊和無線收發器中的任意一種或它們的任意組合。如圖1所示，通過所述溫度傳感器可以使所述微處理器獲取所述電容器C1所處環境的即時環境溫度值，以便在工作過程中引入對環境溫度的考慮。由此如圖2所示，在步驟S105之后還可以但不限于包括如下步驟：S106.通過所述溫度傳感器獲取即時環境溫度值，然后由微處理器判斷所述即時環境溫度值是否低于第一環境溫度值，若判定所述即時環境溫度值低于所述第一環境溫度值且所述即時損耗正切值tand小于所述第一損耗容忍值時，則在輸出控制端向投切開關發送投切閉合信號；S107.投切開關根據所述投切閉合信號閉合串聯線路。在步驟S106中，所述第一環境溫度值可以但不限于為預設或默認的常溫值，例如30攝氏度。因此通過前述工作方式，可以在環境溫度過高時，臨時讓電容器脫離主電路（此時可不作損壞報警），并在環境溫度正常后使電容器重新接入主電路，如此可規避環境溫度過高對電容器介質老化的不利影響，延長電容器的使用壽命，同時兼顧了環境溫度變化對電容有功值的影響，可提供對電容器的損壞狀態的判斷準確性。此外，所述工作指示模塊用于實時指示當前所述智能電容器裝置的工作狀態，以便進行預警，其可以但不限于包括聲光報警器和/或LED指示燈；所述無線收發器用于遠程無線傳送當前所述智能電容器裝置的工作狀態信息，以便遠端維護人員掌握所述智能電容器裝置的工作狀態，其可以但不限于為WiFi無線收發器、藍牙無線收發器和ZigBee無線收發器中的任意一種或它們的任意組合。因此還可以實時指示當前的工作狀態，并可在判定電容器處于臨近損壞狀態時發出報警信號，如此可及時向維護人員反映情況，增強實用性。

優化的，所述實現預損壞退出的智能電容器裝置還包括與所述電容器C1串聯的斷路器QF1。如圖1所示，所述斷路器QF1連接在所述電抗器L1的且遠離所述電容器C1的一端，通過所述斷路器QF1，還可以通過手動方式斷開或閉合所述串聯線路，方便維護人員進行維護。

優化的，所述投切開關QK1可以但不限于為交流接觸器、可控硅開關、復合開關和選相開關中的任意一種。作為進一步優化的，如圖1所示，在本實施例中，所述復合開關為由雙向可控硅T1與接觸器KM1構成的并聯電路結構，其中，所述雙向可控硅T1的控制極即為所述投切開關QK1的受控端。由此可以結合可控硅和接觸器兩者的優點及時地對電容器串聯線路進行斷開或閉合，保障所述智能電容器裝置的可靠運行。

優化的，所述電容器C1為低壓電力電容器。可以使所述智能電容器裝置適用于電壓400V以下的電力系統設備中。

綜上，本實施例所提供的實現預損壞退出的智能電容器裝置，具有如下有益效果：（1）可以根據計算得到的損耗正切值來判斷電容器是否處于臨近損換狀態，并根據判斷結果控制電容器串聯線路的斷開或閉合，從而可以實現在電容器臨近損壞時，讓電容器脫離主電路，有效降低電容器的工作風險；（2）可以在環境溫度過高時，臨時讓電容器脫離主電路，并在環境溫度正常后使電容器重新接入主電路，如此可規避環境溫度過高對電容器介質老化的不利影響，延長電容器的使用壽命，同時兼顧了環境溫度變化對電容有功值的影響，可提供對電容器的損壞狀態的判斷準確性；（3）可以實時指示當前的工作狀態，并可在判定電容器處于臨近損壞狀態時發出報警信號，如此可及時向維護人員反映情況，增強實用性；（4）通過采用由雙向可控硅與接觸器構成的并聯電路結構作為投切開關，可以及時地對電容器串聯線路進行斷開或閉合，保障所述智能電容器裝置的可靠運行；（5）所述智能電容器裝置還具有結構簡單成本低等優點，便于實際推廣和使用。

如上所述，可較好地實現本實用新型。對于本領域的技術人員而言，根據本實用新型的教導，設計出不同形式的實現預損壞退出的智能電容器裝置并不需要創造性的勞動。在不脫離本實用新型的原理和精神的情況下對這些實施例進行變化、修改、替換、整合和變型仍落入本實用新型的保護范圍內。