一種基于可控硅控制技術的線路自動調壓器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提供了一種基于可控硅控制技術的線路自動調壓器。該調壓器由具有多個分接頭的自耦變壓器、晶閘管以及能隨負荷大小跟蹤線路末端電壓的控制器組成，變壓器分接頭與晶閘管開關一一對應，裝置通過控制器控制晶閘管的導通和關斷，來調節串聯變壓器負荷側輸出的電壓。本實用新型采用多抽頭變壓器串聯接入配電網線路中，通過晶閘管控制實現多級調壓，解決線路低電壓和高電壓問題；原邊電壓在調壓范圍內變化時，通過晶閘管開關實現不同檔位的繞組接入，實現輸出電壓的穩壓范圍在±5％以內，可實現低電壓補償或高電壓補償。本實用新型以創新性的技術改進實現了突出的技術效果，同時成本較低、易于實現，因此具有良好的推廣前景。
【專利說明】
一種基于可控硅控制技術的線路自動調壓器
技術領域
[0001]本實用新型涉及電器工業技術領域，具體涉及一種基于可控硅控制技術的線路自動調壓器。
【背景技術】
[0002]對于用戶來說，電壓是否合格是是他們的終極用電目標;對于供電部門來說，功率因數是選配電纜和變壓器容量的重要因數，是供電成本和配網效能的重要考核目標。電壓過低或過高都會存在用電風險。
[0003]低電壓的危害:
[0004](I)燒毀電動機。電壓過低超過10%，將使電動機電流增大，線圈溫度升高嚴重時甚至燒損電動機。
[0005](2)增大線損。在輸送一定電力時，電壓降低，電流相應增大，引線損增大。
[0006](3)降低送、變電設備能力。由于電壓降低，相應降低線路輸送極限容量，因而降低了穩定性，電壓過低可能發生電壓崩潰事故。
[0007]電壓過高的危害:
[0008](I)對配變本身的影響。電壓過高引起鐵芯磁通密度增加，嚴重時鐵芯飽和(尤其是質量差的配變)，配變損耗急劇增加，引起諧振，產生諧波，影響其它用電設備。
[0009](2)對用電設備的影響。電壓過高會導致大部分的用電設備壽命大幅縮短，并造成損耗增加。如電壓升高10%，白熾燈的使用壽命壽命減少約70%。
[0010]針對配網低電壓問題，除采取管理手段外，重點依靠技術措施進行解決，現有技術中應對低電壓問題的主要技術手段包括以下幾類:
[0011]I)有載調壓開關:適用在高壓場合，大容量，一次投入成本太高、生產周期長，對于配網臺區變主要集中在對于6KV、10KV、35KV等應用場合容量要求在幾百千瓦到幾兆瓦之間，機械結構復雜，成本較高，維護工作量大，換擋反應速度慢，三相同步調節但調節過程中容易三相不同步、容易起弧，油絕緣污染大，機械機構壽命有限，不能頻繁切換，需要定期維護，可解決集中供電電壓低的問題，對于分散負荷無能為力，無法同時兼顧近端和遠端電壓質量要求，基本上解決不了臺區變副邊線路末端用戶的電壓質量要求。對于380V及以下電壓的補償，缺少相應產品。對于低壓線路末端電壓補償往往是無能為力。
[0012]2)普通穩壓器:調壓速度慢，機械碳刷及油浸型需要7-10秒才能完成;機械式調壓，有觸點，壽命短，使用成本高、機械及碳刷型穩壓器80%故障產生于機械和碳刷，需定期維護。穩壓范圍小、效率低;工作方式為利用碳刷滑動接觸繞線表面產生火花電弧，進而造成突波(浪涌)現象，瞬間的突波回造成PC設備故障；負載適用性差，不適用非線性設備;復雜碳刷會使用之頻繁度而決定磨損之快慢，有碳刷更換及維護，環形變壓器線圈與接觸面，皆經研磨過，會因碳刷磨損后起電弧造成線圈平面凹凸不平，除非線圈重新研磨過，否則更換線圈后亦使用不長;若分相調整，還要增加費用；承載能力差，一般設備啟動電流必須考慮增加容量，啟動電流會造成壓降或造成碳刷磨損加快;適用環境能力差，耐震性差無法承受惡劣環境非固定性結構、因碳刷滑動于線圈表面，接觸部分在運輸過程或使用于震動性場所，極易使碳刷斷裂，耐震性差。線圈結構表面為開放式，油氣，水氣，落塵多之環境，易造成線圈表面層間短路，燒壞線圈。市面上出現的基于晶閘管控制技術的具有同類功能的穩壓器產品較少，調壓檔位少，冗余功能多，大多不適合戶外安裝使用，對使用者要求多，價格蟲貝O
[0013]3)SVG:主要用于動態無功補償，控制功率因數，雖然也可以起到支撐電壓作用，但是對于線路過長導致的電壓跌落補償意義不大，補償深度有限，同時在線路滿足功率因數要求的情況下，輸出無功，抬高電壓會增加線損;而且價格昂貴；
[0014]4)安裝配電變壓器，改造分支線路:造價高，小負荷下供電成本較難回收，對于較大長度時，效果有限。
[0015]5)安裝分布式發電裝置:能提高供電可靠性，但能源的造價較高。
[0016]6)安裝串聯電壓自動調壓裝置:
[0017]a、所需的裝置容量小，大部分用戶由系統直接提供；
[0018]b、造價低，性價比較高；
[0019]C、提尚末端電壓，減小線路損耗，提尚線路有功輸送能力；
[0020]d、調壓范圍寬，可靈活定制。
[0021]綜合上述調節方式的特點，串聯電壓自動調壓器解決配網末端的低電壓問題，是一種較經濟可靠的補償手段。
[0022]現有技術中常規的自動調壓器多為分接開關式，采用機械開關的方式將電壓補償繞組投入線路，其電路原理如圖1所示。由于結構方面的設計缺陷，分接開關式自動調壓器在使用過程中存在諸多問題:
[0023]1、開關觸頭磨損嚴重；
[0024]2、有載分接開關的各電氣連接件、連接線、接觸點等損壞；
[0025]3、開關的密封圈、墊等出現滲漏油；
[0026]4、開關回路接觸電阻不達標(過大)；
[0027]5、過渡電阻損壞；
[0028]6、絕緣油內雜質、游離碳增多，油質變黑；
[0029]7、產生電弧，動作速度慢，維護不便，故障率高。
【發明內容】
[0030]本實用新型旨在針對現有技術的技術缺陷，提供一種基于可控硅控制技術的線路自動調壓器，以解決現有技術中因配電線路過長造成的末端電壓跌落或配電網電壓瞬間跌落影響供電電壓質量的技術問題。
[0031]本實用新型要解決的另一技術問題是現有技術中線路自動調壓器采用機械控制，靈敏性低、易損壞。
[0032]為實現以上技術目的，本實用新型采用以下技術方案:
[0033]—種基于可控硅控制技術的線路自動調壓器，包括主線路，自耦變壓器，晶閘管，DSP芯片，輸入電壓測量裝置，輸出電壓測量裝置，其中DSP芯片具有信號輸入端和信號輸出端，自耦變壓器串聯在主線路上，自耦變壓器具有若干分接頭，所述若干分接頭與晶閘管開關一一對應，晶閘管與信號輸出端通信連接，輸入電壓測量裝置通過導線與主線路中自耦變壓器前端的部分相連接，輸出電壓測量裝置通過導線與主線路中自耦變壓器后端的部分相連接，輸入電壓測量裝置和輸出電壓測量裝置二者分別與信號輸入端通信連接。
[0034]作為優選，還包括電流測量裝置，所述電流測量裝置串聯在主線路上，所述電流測量裝置與信號輸入端通信連接。
[0035]作為優選，還包括旁路和旁路開關，所述旁路的兩端分別連接在主線路中自耦變壓器前端的部分和主線路中自耦變壓器后端的部分，旁路開關位于旁路上;在此基礎上進一步優選的，所述旁路開關與信號輸出端通信連接。
[0036]作為優選，還包括電容器和無功補償開關，所述電容器并聯在主線路上，無功補償開關位于該并聯線路上。
[0037]在以上技術方案中，所述電壓測量裝置是指能夠對電壓值進行準確定量、并將電壓數據傳輸至DSP控制芯片的裝置；因此凡能夠實現上述功能的公知設備均屬于本實用新型所述電壓測量裝置的限定范圍，包括但不限于現有技術中具備數據通信功能的常規電壓表。所述輸入電壓測量裝置、輸出電壓測量裝置中的“輸入”、“輸出”字樣是指其測量數據類型分別為輸入電壓和輸出電壓，而并不構成對電壓測量裝置本身的特征限定，由于本實用新型的結構特征已經明確限定了輸入電壓測量裝置、輸出電壓測量裝置的安裝位置，從而起到了測量數據類型的指示作用，因此所述“輸入”、“輸出”僅用于將兩個電壓測量裝置加以區分。
[0038]在以上技術方案中，主線路中自耦變壓器的“前端”或“后端”是以電流方向為基準進行界定的，也就是說，電壓測量裝置通過導線與主線路中自耦變壓器前端相連接用于測定輸入電壓，而電壓測量裝置通過導線與主線路中自耦變壓器后端相連接用于測定輸出電壓。
[0039]在以上技術方案中，所述電流測量裝置是指能夠對電流值進行準確定量、并將電流數據傳輸至DSP控制芯片的裝置；因此凡能夠實現上述功能的公知設備均屬于本實用新型所述電流測量裝置的限定范圍，包括但不限于現有技術中具備數據通信功能的常規電流表。
[0040]本實用新型采用SCR控制技術和變壓器技術，以晶閘管作為調壓回路控制開關代替機械式調壓開關實現無觸點調壓，無調節次數限制；它具有穩定度高、反應快(毫秒級換擋，一步到位，供電連續性好)；設計壽命大于20年，無噪聲等優點。
[0041]干式調壓變壓器可靠性高，無漏油風險，裝置無油，避免了油污，環保;獨特的多抽頭串聯變壓器設計，檔位設計同時滿足穩壓精度和檔位經濟性。
[0042]該技術方案采用可靠性高的晶閘管，在各行業已廣泛使用30年以上;使用壽命長，可達20年以上。開關特性好，可實現毫秒級開通關斷，沒有次數限制，低頻開通關斷損耗小。
[0043]在控制環節，根據晶閘管關斷/開通要求，針對不同帶載情況和負載類型設計合適的驅動電路，采用高速DSP芯片控制技術集成控制系統實現閉環控制;采用瞬時電壓計算法控制，實現晶閘管過零關斷，快速導通控制。
[0044]電壓采樣數據經dq變換和低通濾波，得到電壓有效值，可快速計算出電壓幅值。用電壓的采樣數據經dq變換和低通濾波，得到電壓有效值，可快速計算出電壓幅值，實現晶閘管過零快速換擋控制，控制精度高。
[0045]該技術方案匹配了自動旁路設計，內置快速切換旁路開關，在裝置調壓回路出現故障時，可以快速切換到旁路模式，最大程度減少用戶失電時間。增加了無功補償自選功能，裝設并聯電容器，裝置可根據線路負荷性質進行無功補償。
[0046]本實用新型的技術效果主要包括以下幾方面:
[0047]I)可使整條線路電壓合格率達到100%
[0048]根據線路參數計算，可以確定調壓器的安裝位置和整定參數。通過線路自動調壓器自身測量線路電壓，調節后確保整條線路的電壓均達到國家標準。
[0049]2)電壓調節區間的高、低值可任意設定
[0050]電壓調節范圍可以任意通過控制器或是筆記本電腦設定。電壓高值、低值整定值可以根據不同負荷狀況隨時修改。
[0051 ] 3)可有效地降低線路損耗及配變損耗
[0052]通過提升線路運行電壓，輸出相同功率可以降低運行電流降低線路功率損耗。控制線路運行電壓在額定值附近可以降低配變損耗及用戶用電設備損耗，延長用電設備使用壽命。自身損耗極低。
[0053]4)調壓器運行故障旁路功能
[0054]本裝置配套專門設計了旁路開關。當裝置出現調壓運行故障時，裝置將啟動自動旁路，保證負荷側供電正常，最大程度上減少停電時間。
[0055]5)具備選相平衡功能，自帶無功補償控制功能(可選)，解決三相不平衡、功率因數低，起到綜合治理的效果，節能環保，成本低。
[0056]6)容量可小至10KVA可大到MVA，主要以解決380V/220V用戶側電壓為主，可補償單相和三相，可實現分相補償，配置靈活;投資小，見效快，可以做到哪里發現問題，在哪里快速解決，避免重復投資。
[0057]7)本產品效率高，可高達99 %，控制性能好、電壓補償效果好;采用閉環控制，能夠滿足供電側和負荷側雙重原因造成的電壓跌落問題。
[0058]同時，具有主電路結構簡單、高效、安全可靠；調壓范圍寬:-25%?7 % ;調壓時間短:<30ms;不產生諧波，損耗小、無污染，免維護;適用范圍廣:適用于配網末端線路低電壓、對電壓要求比較敏感的工礦企業、對供電電壓要求較高的城市社區等場合。
【附圖說明】
[0059]圖1是現有技術中分接開關式線路調壓器的電路原理圖；
[0060]圖2是本實用新型實施例1的電路原理圖；
[0061 ]圖中
[0062]1、主線路2、自耦變壓器 3、晶閘管4、DSP芯片
[0063]5、輸入電壓測量6、輸出電壓測量7、電流測量裝置 8、旁路
[0064]裝置裝置
[0065]9、旁路開關 10、電容器11、無功補償開關 41、信號輸入端[ΟΟ??]42、信號輸出端
【具體實施方式】
[0067]以下將對本實用新型的【具體實施方式】進行詳細描述。為了避免過多不必要的細節，在以下實施例中對屬于公知的結構或功能將不進行詳細描述。以下實施例中所使用的近似性語言可用于定量表述，表明在不改變基本功能的情況下可允許數量有一定的變動。除有定義外，以下實施例中所用的技術和科學術語具有與本實用新型所屬領域技術人員普遍理解的相同含義。
[0068]實施例1
[0069]—種基于可控硅控制技術的線路自動調壓器，包括主線路I，自耦變壓器2，晶閘管3，DSP芯片4，輸入電壓測量裝置5，輸出電壓測量裝置6，其中DSP芯片4具有信號輸入端41和信號輸出端42，自耦變壓器2串聯在主線路I上，自耦變壓器2具有若干分接頭，所述若干分接頭與晶閘管3開關一一對應，晶閘管3與信號輸出端42通信連接，輸入電壓測量裝置5通過導線與主線路I中自耦變壓器2前端的部分相連接，輸出電壓測量裝置6通過導線與主線路I中自耦變壓器2后端的部分相連接，輸入電壓測量裝置5和輸出電壓測量裝置6 二者分別與信號輸入端41通信連接。
[0070]在以上技術方案的基礎上，滿足以下條件:
[0071]還包括電流測量裝置7，所述電流測量裝置7串聯在主線路I上，所述電流測量裝置7與信號輸入端41通信連接。
[0072]還包括旁路8和旁路開關9，所述旁路8的兩端分別連接在主線路I中自耦變壓器2前端的部分和主線路I中自耦變壓器2后端的部分，旁路開關9位于旁路8上，所述旁路開關9與信號輸出端42通信連接。
[0073]還包括電容器10和無功補償開關11，所述電容器10并聯在主線路I上，無功補償開關11位于該并聯線路上。
[0074]該實施例所提供的線路自動調壓器，由具有多個分接頭的自耦變壓器、晶閘管以及能隨負荷大小跟蹤線路末端電壓的控制器組成。變壓器分接頭與晶閘管開關一一對應，調壓器通過控制器控制晶閘管的導通和關斷，來調節串聯變壓器負荷側輸出的電壓。當控制器檢測到用戶側線路電壓超過允許運行范圍時，控制器通過晶閘管導通關斷切換回路來實現梯級調壓，實現負荷側電壓的調節，使負荷側用戶端電壓UO = Ul ± AU，實現對電網電壓的升降壓調整控制。AU為正時，稱為升壓調壓，AU為負時，稱為降壓調壓。調壓器負荷側A、B、C相裝設電流互感器，供電線路側、負荷側A、B、C相均裝設電壓互感器，實現閉環控制。線路調壓器(調壓范圍為-25%?+7%)，滿足負荷側電壓運行范圍(-10%?+7%)滿足國家標準。
[0075]實施例2
[0076]—種基于可控硅控制技術的線路自動調壓器，包括主線路I，自耦變壓器2，晶閘管3，DSP芯片4，輸入電壓測量裝置5，輸出電壓測量裝置6，其中DSP芯片4具有信號輸入端41和信號輸出端42，自耦變壓器2串聯在主線路I上，自耦變壓器2具有若干分接頭，所述若干分接頭與晶閘管3開關一一對應，晶閘管3與信號輸出端42通信連接，輸入電壓測量裝置5通過導線與主線路I中自耦變壓器2前端的部分相連接，輸出電壓測量裝置6通過導線與主線路I中自耦變壓器2后端的部分相連接，輸入電壓測量裝置5和輸出電壓測量裝置6 二者分別與信號輸入端41通信連接。
[0077]在以上技術方案的基礎上，滿足以下條件:
[0078]還包括旁路8和旁路開關9，所述旁路8的兩端分別連接在主線路I中自耦變壓器2前端的部分和主線路I中自耦變壓器2后端的部分，旁路開關9位于旁路8上。
[0079]還包括電容器10和無功補償開關11，所述電容器10并聯在主線路I上，無功補償開關11位于該并聯線路上。
[0080]實施例3
[0081 ] 一種基于可控硅控制技術的線路自動調壓器，包括主線路I，自耦變壓器2，晶閘管3，DSP芯片4，輸入電壓測量裝置5，輸出電壓測量裝置6，其中DSP芯片4具有信號輸入端41和信號輸出端42，自耦變壓器2串聯在主線路I上，自耦變壓器2具有若干分接頭，所述若干分接頭與晶閘管3開關一一對應，晶閘管3與信號輸出端42通信連接，輸入電壓測量裝置5通過導線與主線路I中自耦變壓器2前端的部分相連接，輸出電壓測量裝置6通過導線與主線路I中自耦變壓器2后端的部分相連接，輸入電壓測量裝置5和輸出電壓測量裝置6 二者分別與信號輸入端41通信連接。
[0082]以上對本實用新型的實施例進行了詳細說明，但所述內容僅為本實用新型的較佳實施例，并不用以限制本實用新型。凡在本實用新型的申請范圍內所做的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【主權項】
1.一種基于可控硅控制技術的線路自動調壓器，其特征在于包括主線路(I)，自耦變壓器(2)，晶閘管(3)，DSP芯片(4)，輸入電壓測量裝置(5)，輸出電壓測量裝置(6)，其中DSP芯片(4)具有信號輸入端(41)和信號輸出端(42)，自耦變壓器(2)串聯在主線路(I)上，自耦變壓器(2)具有若干分接頭，所述若干分接頭與晶閘管(3)開關一一對應，晶閘管(3)與信號輸出端(42)通信連接，輸入電壓測量裝置(5)通過導線與主線路(I)中自耦變壓器(2)前端的部分相連接，輸出電壓測量裝置(6)通過導線與主線路(I)中自耦變壓器(2)后端的部分相連接，輸入電壓測量裝置(5)和輸出電壓測量裝置(6) 二者分別與信號輸入端(41)通信連接。2.根據權利要求1所述的一種基于可控硅控制技術的線路自動調壓器，其特征在于還包括電流測量裝置(7)，所述電流測量裝置(7)串聯在主線路(I)上，所述電流測量裝置(7)與信號輸入端(41)通信連接。3.根據權利要求1所述的一種基于可控硅控制技術的線路自動調壓器，其特征在于還包括旁路(8)和旁路開關(9)，所述旁路(8)的兩端分別連接在主線路(I)中自耦變壓器(2)前端的部分和主線路(I)中自耦變壓器(2)后端的部分，旁路開關(9)位于旁路(8)上。4.根據權利要求3所述的一種基于可控硅控制技術的線路自動調壓器，其特征在于所述旁路開關(9)與信號輸出端(42)通信連接。5.根據權利要求1所述的一種基于可控硅控制技術的線路自動調壓器，其特征在于還包括電容器(10)和無功補償開關(11)，所述電容器(10)并聯在主線路(I)上，無功補償開關(11)位于該并聯線路上。
【文檔編號】H02J3/12GK205646828SQ201620448474
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月16日
【發明人】李振
【申請人】淄博智創電子科技有限公司