專利名稱：充放電智能補償式無源濾波裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種用于電力系統(tǒng)變電技術(shù)領(lǐng)域的充放電智能補償式無源濾波裝置。
背景技術(shù)：
電力系統(tǒng)中，利用諧波治理與無功補償治理負載時，通常采用無源濾波、有源濾波、無源與有源濾波，即LC濾波、APF濾波、LC/APF濾波等濾波技術(shù)。就無源濾波而言，濾波補償裝置的投切次數(shù)真實地反映了該裝置的充放電次數(shù)，同時，無源濾波補償裝置的投切過程也是對其進行充放電的過程。一方面，傳統(tǒng)的電容器放電采用內(nèi)置放電電阻、外置放電電阻和放電線圈進行放電，一旦電容器退出使用，電容器儲存的能量均被放電電阻、放電線圈所消耗掉，這樣，造成了較大的能量浪費。在無源濾波裝置頻繁投切電容器的狀態(tài)下，隨著充放電次數(shù)的增加，能量浪費也就更加嚴重。另一方面，從放電電阻和放電線圈的設計容量上看，在設定的放電時間內(nèi)，并不能在一個放電周期內(nèi)把電容器的所有能量全部釋放完畢，這就造成了上一次電容器放電過程與下一次電容器投切時段的電壓迭加，從而影響電容器的使用壽命和諧波治理效果，增加了二次治理的設備投資成本。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的是要提供一種充放電智能補償式無源濾波裝置，它能夠有效地解決無源濾波裝置的電容器完全放電問題，可靠地實現(xiàn)無源濾波裝置電容器的零電壓投切。本實用新型解決問題的技術(shù)方案是。設計一種由中央控制單元、配電與信號傳輸系統(tǒng)、濾波補償系統(tǒng)、電容逆變系統(tǒng)、回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)和負載系統(tǒng)組成的充放電智能補償式無源濾波裝置，中央控制單元分別連接濾波補償系統(tǒng)、電容逆變系統(tǒng)和回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)，濾波補償系統(tǒng)設置有依次連接的投切接觸器、電容器和電抗器，電容逆變系統(tǒng)設置有串聯(lián)連接的旁路接觸器和電容逆變器，回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)設置有串聯(lián)連接的保護接觸器和輸出穩(wěn)定器。電容逆變系統(tǒng)能在規(guī)定時間能對電容器和容性電流進行有效逆變，中央控制單元可以同時控制濾波補償系統(tǒng)、電容逆變系統(tǒng)、回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)的運行狀態(tài)。濾波補償系統(tǒng)、電容逆變系統(tǒng)和回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)依次連接。與濾波補償系統(tǒng)連接的中央控制單元可以對濾波補償系統(tǒng)進行投切控制。電容逆變器對于濾波補償系統(tǒng)的電容器放電時間、容量可以任意設定；電容逆變器可以進行運行或者退出設定。與電容逆變系統(tǒng)連接的中央控制單元可以對電容逆變系統(tǒng)進行電容逆變器的投切控制和處理電容逆變器的反饋信號。電容逆變器根據(jù)濾波補償系統(tǒng)的運行狀態(tài)，可以執(zhí)行運行或者退出控制；電容逆變系統(tǒng)的運行狀態(tài)實時反饋至中央控制單元，并且形成一個有效閉環(huán)。[0009]與回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)連接的中央控制單元可以對回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)進行輸出穩(wěn)定器的投切控制和處理輸出穩(wěn)定器的反饋信號?；仞佇盘柗€(wěn)定系統(tǒng)的運行狀態(tài)實時反饋至中央控制單元，并且形成一個有效閉環(huán)。本實用新型的有益效果是由于與濾波補償系統(tǒng)連接的中央控制單元可以對濾波補償系統(tǒng)進行投切控制，因而電容逆變器對于濾波補償系統(tǒng)的電容器放電時間、容量可以任意設定，電容逆變器可以進行運行或者退出設定。同時由于與電容逆變系統(tǒng)連接的中央控制單元可以對電容逆變系統(tǒng)進行電容逆變器的投切控制和處理電容逆變器的反饋信號，因而電容逆變器根據(jù)濾波補償系統(tǒng)的運行狀態(tài)，可以執(zhí)行運行或者退出控制。另外由于與回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)連接的中央控制單元，因而可以對回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)進行輸出穩(wěn)定器的投切控制和處理輸出穩(wěn)定器的反饋信號。本實用新型還具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、設備較少和費用低廉的優(yōu)點。

圖1是本實用新型的電路方框圖。圖中，1、中央控制單元，2、配電與信號傳輸系統(tǒng)，3、濾波補償系統(tǒng)，4、電容逆變系統(tǒng)，5、回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng),6、負載系統(tǒng),7、配電柜,8、輸入電流互感器,9、輸出電流互感器，
10、信號線，11、投切接觸器KM1，12、電容器，13、電抗器，14、旁路接觸器KM2，15、電容逆變器，16、保護接觸器KM3，17、輸出穩(wěn)定器，18、感性負載，19、非線性負載，20、電源線。
具體實施方式
下面結(jié)合圖1提供的實施例分三個部分對本實用新型進一步說明。第一，組成結(jié)構(gòu)。本實用新型包括中央控制單元(I)，配電與信號傳輸系統(tǒng)(2)，濾波補償系統(tǒng)
(3)，電容逆變系統(tǒng)⑷，回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)，負載系統(tǒng)(6)。配電與信號傳輸系統(tǒng)⑵包括配電柜(7),輸入電流互感器⑶，輸出電流互感器
(9)，信號線(10)，電源線(20)。濾波補償系統(tǒng)(3)包括投切接觸器KMl (11)，電容器(12)，電抗器(13)。電容逆變系統(tǒng)(4)包括旁路接觸器KM2 (14)，電容逆變器(15)。回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)包括保護接觸器KM3 (16)，輸出穩(wěn)定器(17)。負載系統(tǒng)(6)包括線性負載(18)，非線性負載(19)。第二，電路原理。電壓輸入經(jīng)過配電柜(7)、輸入電流互感器(8)、輸出電流互感器(9)、信號線(10)進入各個系統(tǒng)，輸入電壓信號和輸入電流信號接入中央控制單元(I)，中央控制單元(I)通過濾波補償系統(tǒng)⑶的投切接觸器KMl (11)控制電容器(12)和電抗器(13)的投切；中央控制單元⑴通過電容逆變系統(tǒng)⑷的旁路接觸器KM2(14)控制電容逆變器(15)的投切；中央控制單元⑴通過回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)的保護接觸器KM3(16)控制輸出穩(wěn)定器(17)的投切。與此同時，電容逆變系統(tǒng)(4)和回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)分別將實時狀態(tài)信號反饋給中央控制單元(I)，進而相應地控制濾波補償系統(tǒng)(3)、電容逆變系統(tǒng)(4)和回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)的運行。這一過程中，濾波補償系統(tǒng)⑶完成相應的諧波治理和無功補償；電容逆變系統(tǒng)(4)完成電容逆變，并將電容容量轉(zhuǎn)換成交流電源；回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)完成頻率電壓穩(wěn)定，使逆變后的電源達到入網(wǎng)要求。線性負載(18)為用戶感性負載，它的存在消耗了大量的感性無功，因而有必要對電力系統(tǒng)提供無功補償；同樣，非線性負載(19)為用戶非線性負載，它的存在會產(chǎn)生大量的諧波，因而有必要對電力系統(tǒng)提供諧波治理。第三，運行過程。接入電源線(20)，設置中央控制單元(I)的參數(shù)，通過輸入電流互感器(8)檢測輸入電壓信號和輸入電流信號，控制濾波補償系統(tǒng)(3)的投切，實現(xiàn)濾波補償。中央控制單元⑴檢測系統(tǒng)電壓PT、電流CT，檢測系統(tǒng)電能質(zhì)量情況，發(fā)出控制指令，此時濾波補償系統(tǒng)⑶的投切接觸器KMl(Il)吸合，濾波補償系統(tǒng)(3)投入運行；同時關(guān)閉電容逆變器(15)和輸出穩(wěn)定器(17)。在濾波補償系統(tǒng)(3)的投切的過程中，會出現(xiàn)電容器(12)的充放電過程，此時，中央控制單元(I)控制電容逆變系統(tǒng)(4)、回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)進入運行狀態(tài)，最后，由信號線(10)反饋回至電源線(20)接入電網(wǎng)。具體工作流程如下。①電容逆變器(15)的輸入線通過旁路接觸器KM2 (14)接在電容器(12)的兩端，電容逆變器(15)的輸出線接入輸出穩(wěn)定器(17)的輸入端,輸出穩(wěn)定器(17)的輸出線連接保護接觸器KM3 (16)，并且通過信號線(10)接入電源線(20)。②當濾波補償系統(tǒng)(3)切除時，投切接觸器KMl (11)斷開，延時O. 2秒后，旁路接觸器KM2(14)吸合，電容逆變器(15)投入運行，電容逆變系統(tǒng)⑷進入工作狀態(tài)。當電容逆變器(15)投入運行時，保護接觸器KM3 (16)吸合，回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)進入工作狀態(tài)?；仞佇盘柗€(wěn)定系統(tǒng)(5)將合格的電源反饋回至電源線(20)接入電網(wǎng)。③中央控制單元(I)通過輸出電流互感器(9)檢測輸出電壓信號和輸出電流信號，判斷回饋電源是否為合格，并且自動設置電容逆變器(15)和輸出穩(wěn)定器(17)，以校正反饋電源。當電容逆變器(15)和輸出穩(wěn)定器(17)未能輸出合格電源時，電容逆變器(15)和輸出穩(wěn)定器(17)自動關(guān)閉輸出，同時啟動電容逆變器(15)的放電功能，保護接觸器KM3(16)斷開，并在中央控制單元(I)顯示報警指示。中央控制單元(I)實時檢測輸出電流互感器(9)的輸出電壓信號和輸出電流信號，從而控制電容逆變器(15)和輸出穩(wěn)定器(17)的運行狀態(tài)。④根據(jù)實際工況，設置濾波補償系統(tǒng)(3)的投切延時參數(shù)和電容逆變器(15)的運行時間參數(shù)。當濾波補償系統(tǒng)(3)退出運行時，投切接觸器KMl (11)斷開，旁路接觸器KM2 (14)、保護接觸器KM3(16)閉合，電容逆變器(15)通過旁路接觸器KM2(14)接在電容器(12)的兩端，電容逆變系統(tǒng)⑷運行，可根據(jù)投切時間和實際需求設定電容器(12)的放電時間。電容逆變系統(tǒng)(4)產(chǎn)生的交流電源接入回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)。交流電源經(jīng)過回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)，反饋回電網(wǎng)再次使用。在此過程中，反饋電源經(jīng)過保護接觸器KM3 (16)和輸出穩(wěn)定器(17)的檢測返回中央控制單元(I)，經(jīng)過中央控制單元(I)校驗合格后再反饋回電網(wǎng)；若不合格，則閉鎖電容逆變系統(tǒng)(4)和回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)，旁路接觸器KM2 (14)和保護接觸器KM3(16)斷開，電容逆變系統(tǒng)(4)處于放電狀態(tài)，中央控制單元(I)顯示主要器件工作狀態(tài)。
權(quán)利要求1.一種充放電智能補償式無源濾波裝置，其特征在于它由中央控制單元(I)、配電與信號傳輸系統(tǒng)(2)、濾波補償系統(tǒng)(3)、電容逆變系統(tǒng)(4)、回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)和負載系統(tǒng)(6)組成，中央控制單元⑴分別連接濾波補償系統(tǒng)(3)、電容逆變系統(tǒng)(4)和回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)，濾波補償系統(tǒng)(3)設置有依次連接的投切接觸器KMl(ll)、電容器(12)和電抗器(13)，電容逆變系統(tǒng)⑷設置有串聯(lián)連接的旁路接觸器KM2 (14)和電容逆變器(15)，回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)設置有串聯(lián)連接的保護接觸器KM3 (16)和輸出穩(wěn)定器(17)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充放電智能補償式無源濾波裝置，其特征是濾波補償系統(tǒng)(3)、電容逆變系統(tǒng)(4)和回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)依次連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充放電智能補償式無源濾波裝置，其特征是與濾波補償系統(tǒng)(3)連接的中央控制單元(I)可以對濾波補償系統(tǒng)(3)進行投切控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充放電智能補償式無源濾波裝置，其特征是與電容逆變系統(tǒng)(4)連接的中央控制單元(I)可以對電容逆變系統(tǒng)(4)進行電容逆變器(15)投切控制和處理電容逆變器(15)的反饋信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充放電智能補償式無源濾波裝置，其特征是與回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)連接的中央控制單元(I)可以對回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)(5)進行輸出穩(wěn)定器(17)的投切控制和處理輸出穩(wěn)定器(17)的反饋信號。
專利摘要本實用新型是一種用于電力系統(tǒng)變電技術(shù)領(lǐng)域的充放電智能補償式無源濾波裝置。它由中央控制單元、配電與信號傳輸系統(tǒng)、濾波補償系統(tǒng)、電容逆變系統(tǒng)、回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)和負載系統(tǒng)組成，中央控制單元連接濾波補償系統(tǒng)、電容逆變系統(tǒng)和回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)，濾波補償系統(tǒng)連接有投切接觸器、電容器和電抗器，電容逆變系統(tǒng)連接有旁路接觸器和電容逆變器，回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)連接有保護接觸器和輸出穩(wěn)定器。它利用中央控制單元控制濾波補償系統(tǒng)、電容逆變系統(tǒng)和回饋信號穩(wěn)定系統(tǒng)，實現(xiàn)電容器、電容逆變器和輸出穩(wěn)定器的投切，完成濾波補償、諧波治理、無功補償、電容逆變和頻率電壓穩(wěn)定。本實用新型具有結(jié)構(gòu)簡單、運行可靠、設備較少和費用低廉的優(yōu)點。
文檔編號H02J3/01GK202906470SQ201220596148
公開日2013年4月24日 申請日期2012年11月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月13日
發(fā)明者侯杰, 謝遠偉 申請人:湖北中盛電氣有限公司