專利名稱：變電站無功補償自控器的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種變電站無功補償自控器。應用于35KV及以上電壓等級變電站無功補償?shù)耐肚凶詣涌刂啤Ｊ且环N功率因數(shù)自動調整、提高電網(wǎng)電壓質量、降低電力線路損耗、擴大發(fā)供電設備能力和確保變電站及電力網(wǎng)安全運行的自動控制裝置。
目前，35KV及以上電壓等級變電站無功補償?shù)淖詣油肚锌刂?，多采用閉環(huán)自動控制，或手動控制。不能實現(xiàn)按實際感性無功負荷的一定比例自動調整容性無功補償量，時常產(chǎn)生等補償和過補償，或輕負荷投切振蕩。等補償易產(chǎn)生諧振過電壓或諧振過電流；過補償易產(chǎn)生補償過電壓和負載過電流；輕負荷投切振蕩易產(chǎn)生疊加過電壓和沖擊過電流。此等過電壓和過電流給變電站造成各種不同程度的損害。尤其是等補償諧振過電壓或諧振過電流(諧振槽路電阻趨近于零時，過電壓或過電流倍數(shù)趨近于無限大)，給變電站造成的損害極其嚴重，有時甚至使變電站及電力網(wǎng)遭受毀滅性破壞。
自我國大力推廣并聯(lián)電容器無功補償裝置以來，無功補償裝置為我國節(jié)能事業(yè)發(fā)揮了巨大作用。但是，裝有無功補償裝置的變電站中，電氣設備和電力網(wǎng)絡發(fā)生非設備缺陷和人為因素造成的放電短路、爆炸著火和電網(wǎng)瓦解等事故較多。給供電部門、電力用戶和國家造成巨大的經(jīng)濟損失和社會影響。究其原因，多數(shù)是由等補償、過補償和輕負荷投切振蕩引起的過電壓或過電流造成的。
本實用新型的目的，就是為了克服現(xiàn)有變電站無功補償控制技術的不足。本變電站無功補償自控器利用實際感性無功負荷取樣，進行開環(huán)自動控制，按實際感性負荷的一定比例合理調配容性無功補償量，使變電站始終保持在高功率因數(shù)且在滯后狀態(tài)下運行。它具有能避免等補償、過補償和輕負荷投切振蕩產(chǎn)生的能力。
本實用新型是采用以下技術方案實現(xiàn)的，如附圖
虛線表示的方框圖所示，它由信號變換電路1、自投控制電路2、自切控制電路3和電源電路4組成。其特征是自投控制電路中由高通運算放大器N21構成的自投指令電路和由高通運算放大器N22構成的自投執(zhí)行電路組成；自切控制電路中由低通運算放大器N31構成的自切指令電路和由高通運算放大器N32構成的自切執(zhí)行電路組成。
由于本實用新型的信號取樣為某母線感性無功負荷的總和，當感性無功負荷達到電容器組的單組容量的1.25-1.3倍時，經(jīng)延時自動投入一組補償電容器組；當感性無功負荷低于電容器組的單組容量的1.1-1.15倍時，立即自動切除一組補償電容器組。使某母線上的感性無功負荷始終大于容性無功的補償量。即避免了輕負荷投切振蕩，又避免了等補償和過補償。可消除輕負荷投切、等補償和過補償引起的各類過電壓或過電流給變電站設備及網(wǎng)絡造成的危害，能防止變電設備及網(wǎng)絡放電短路、爆炸著火、電網(wǎng)瓦解等事故的發(fā)生。同時，具有成本低廉、結構簡單、調試方便、安全可靠等優(yōu)點。
本說明書附圖，是用虛線表示的電路結構方框圖和電路原理圖結合在一起的附圖，其中虛線表示的方框1、2、3、4分別表示本實用新型一個實施例的信號變換電路、自投控制電路、自切控制電路和電源電路。
以下結合附圖和實施例對本實用新型予以進一步說明本說明書附圖是本實用新型的一個實施例，其中，自投控制電路2由高通運算放大器N21構成的自投指令電路和由高通運算放大器N32構成的自投執(zhí)行電路組成。其電路連接為電位器R21的首端接入信號變換電路1中的變換器B11的信號正極輸出端+V，R21的尾端接地，R21的滑動輸出端連接集成電路塊N21的高通輸入端1；N21的低通輸入端2和地端3并接于地，電源端5接限流電組器R22的一端，輸出端4分接消振電容器C21的負極、出口繼電器K21線圈的一端、放電二極管V21的正極；R22的另一端、C21的正極、K21線圈的另一端、V21的負極和K21常開接點的一端并接入電源電路4中直流電源U41的正極電源輸出端+；K21常開接點的另一端分接限流電阻器R23的一端和充電電容器C22的正極，R23的另一端與C22的負極并接分壓電阻器R24的一端和集成電路塊N22的高通輸入端1，R24的另一端接地；N22的低通輸入端2與地端3并接入地，電源端5連接限流電阻器R25的一端，輸出端4分接消振電容器C23的負極、出口繼電器K22線圈的一端和放電二極管V22的正極，R25的另一端、C23的正極、K22線圈的另一端和V22的負極并接入電源電路4中U41的+。K22的常開接點接通電容器組投切斷路器的合閘回路。
自切控制電路3由低通運算放大器N31構成的自切指令電路和由高通運算放大器N32構成的自切執(zhí)行電路組成。其電路連接為電位器R31的首端接入信號變換電路1中B11的+V，R31的尾端接地，R31的滑動輸出端連接集成電路塊N31的低通輸入端2；N31的地端3接地，高通輸入端1和電源端5并接到限流電阻器R32的一端，輸出端4分接放電電阻器R34的一端、集成電路塊N32的低通輸入端2和地端3；R34的另一端分接N32的高通輸入端1、C32的負極、放電電阻器R33的一端；R32的另一端、R33的另一端和C31的正極并接入電源電路4中U41的+；N32的電源端5連接限流電阻器R35的一端，輸出端4分接消振電容器C32的負極、出口繼電器K31線圈的一端和放電二極管V31的正極；R35的另一端、C32的正極、K32線圈的另一端和V31的負極并接入電源電路4中U41的+。K32的常開接點接通電容器組投切斷路器的分閘回路。
信號變換電路1采用現(xiàn)有技術，由變換器B11構成，其電路連接為B11的U相電流輸入端U411接入U相取樣電流互感器的電流輸出端，U相電流輸出端U412接入U相取樣電流互感器的電流返回端；B11的W相電流輸入端W411接入W相取樣電流互感器的電流輸出端，W相電流輸出端W412接入W相取樣電流互感器的電流返回端；B11的U、V、W三相電壓輸入端U630、V630、W630分別接入取樣電壓互感器三相電壓輸出端U、V、W；高電位信號電壓輸出端+V分接入自投控制電路2中的R21的首端和自切控制電路3中的R31的首端；零電位輸出端GND接地。
電源電路4采用現(xiàn)有技術，由直流電源U41構成。其電路連接為U41的+分接入自投控制電路2中電源公共端和自切控制電路3中電源公共端，U41的負極-接地。
以下結合附圖描述工作原理及元件的選擇由取樣電流互感器引入的電流和由電壓互感器引入的電壓所代表的感性無功功率信號，經(jīng)二次線U411、U412、W411、W412、U630、V600、W630分別輸入到B11的1、2、3、4、5、6、7，再經(jīng)B11變換成直流模擬電壓信號，由B11的+V和GND輸出，一路送至自投控制電路2中的R21的兩端；另一路送至自切控制電路3中的R31的兩端。
當取樣感性無功功率大于或等于補償電容器組單組容量的1.25-1.3倍時，R21的滑動端電位達到或超過N21的1的高通輸入門限值，N21的3和4導通，先對C21充電，隨著C21充電電壓的升高，K21啟動，經(jīng)延時，K21常開接點閉合，先對C22充電，因為C22初充電電阻趨近于零，R23、R24、C22的負極和N22的1端的公共端電位突然升高過N22的高通輸入門限值，N22的3和4導通，先對C23充電，隨著充電電壓的升高，K22啟動，其常開接點閉合，驅動電容器組投切斷路器合閘；隨著C22充電時間的延長，C22充電電阻逐漸增大，N22的1電位降低至高通輸入門限值以下，N22的3和4截止，K22斷電，并對V22放電即釋放；K22的常開接點由閉合又轉為打開，模擬了合閘按鈕的一次操作過程。
當取樣感性無功功率小于或等于補償電容器組單組容量的1.1-1.15倍時，R31的滑動端電位降到或低于N31的2的低通輸入門限時，N31的3和4導通，先經(jīng)R34對C31充電，因C31的初充電電阻趨近于零，N32的1的電位突然升高過高通輸入門限，使N32的3和4導通。對C32充電，隨著充電電壓的升高，K31啟動，其常開接點閉合，驅動電容器組投切斷路器分閘；隨著C31充電時間的延長，C21的充電電阻逐漸增大，N32的4電位降低至高通門限值以下，N32的3和4截止，K31斷電，并對V31放電即釋放；K31的常開接點由閉合又轉為打開，模擬了分閘按鈕的一次操作過程。
電源電路4中直流電源為自投控制電路2和自切控制電路3提供了可靠的直流工作電源。
本實用新型所用元器件的選擇如下B11選用常規(guī)無功功率變換器，R21、R31選用100K及以上的電位器；R22、R23、R24、R25、R32、R33、R34、R35選用0.68K-3.9M歐姆電阻；C21、C22、C23、C31、C32選用100-1000微法電容器；K21、K22、K31選用直流繼電器；V21、V22、V31選用二極管。U41選用電池或整流電源。
本實施例具有成本低、結構簡單、調試方便、穩(wěn)定可靠等優(yōu)點。本實用新型技術方案中，還有混合式、電腦式等多種形式，就技術方案還有復合保護式、多級投切式。
權利要求1.變電站無功補償自控器，其特征是它由信號變換電路1、自投控制電路2、自切控制電路3和電源電路4組成；自投控制電路中由高通運算放大器N21構成的自投指令電路和由高通運算放大器N22構成的自投執(zhí)行電路組成；自切控制電路中由低通運算放大器N31構成的自切指令電路和由高通運算放大器N32構成的自切執(zhí)行電路組成。
2.如權利要求1所述的變電站無功補償自控器，其特征是所說的自投控制電路中由高通運算放大器N21構成的自投指令電路和由高通運算放大器N32構成的自投執(zhí)行電路組成；其電路連接為電位器R21的首端接入信號變換電路1中的變換器B11的信號正極輸出端+V，R21的尾端接地，R21的滑動輸出端連接集成電路塊N21的高通輸入端1；N21的低通輸入端2和地端3并接于地，電源端5接限流電組器R22的一端，輸出端4分接消振電容器C21的負極、出口繼電器K21線圈的一端、放電二極管V21的正極；R22的另一端、C21的正極、K21線圈的另一端、V21的負極和K21常開接點的一端并接入電源電路4中直流電源U41的正極電源輸出端+；K21常開接點的另一端分接限流電阻器R23的一端和充電電容器C22的正極，R23的另一端與C22的負極并接分壓電阻器R24的一端和集成電路塊N22的高通輸入端1，R24的另一端接地；N22的低通輸入端2與地端3并接入地，電源端5連接限流電阻器R25的一端，輸出端4分接消振電容器C23的負極、出口繼電器K22線圈的一端和放電二極管V22的正極，R25的另一端、C23的正極、K22線圈的另一端和V22的負極并接入電源電路4中U41的+；K22的常開接點接通電容器組投切斷路器的合閘回路。
3.如權利要求1所述的無功補償自控器，其特征是所說的自切控制電路中，由低通運算放大器N31構成的自切指令電路和由高通運算放大器N32構成的自切執(zhí)行電路組成；其電路連接為自切控制電路3由低通運算放大器N31構成的自切指令電路和由高通運算放大器N32構成的自切執(zhí)行電路組成。其電路連接為電位器R31的首端接入信號變換電路1中B11的+V，R31的尾端接地，R31的滑動輸出端連接集成電路塊N31的低通輸入端2；N31的地端3接地，高通輸入端1和電源端5并接到限流電阻器R32的一端，輸出端4分接放電電阻器R34的一端、集成電路塊N32的低通輸入端2和地端3；R34的另一端分接N32的高通輸入端1、C32的負極、放電電阻器R33的一端；R32的另一端、R33的另一端和C31的正極并接入電源電路4中U41的+；N32的電源端5連接限流電阻器R35的一端，輸出端4分接消振電容器C32的負極、出口繼電器K31線圈的一端和放電二極管V31的正極；R35的另一端、C32的正極、K32線圈的另一端和V31的負極并接入電源電路4中U41的+。K32的常開接點接通電容器組投切斷路器的分閘回路。
專利摘要本實用新型涉及一種變電站無功補償自控器。其特征是:它由信號變換電路1、自投控制電路2、自切控制電路3和電源電路4組成。自投控制電路中由高通運算放大器N21構成的自投指令電路和由高通運算放大器N22構成的自投執(zhí)行電路組成;自切控制電路中由低通運算放大器N31構成的自切指令電路和由高通運算放大器N32構成的自切執(zhí)行電路組成。能避免輕負荷投切振蕩、等補償、過補償導致變電設備及網(wǎng)絡放電短路、爆炸著火、電網(wǎng)瓦解等事故的發(fā)生。
文檔編號G05F1/70GK2397658SQ9922235
公開日2000年9月20日 申請日期1999年9月20日 優(yōu)先權日1999年9月20日
發(fā)明者王圣典 申請人:王圣典