一種柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置，串聯(lián)安裝于農(nóng)網(wǎng)輸電線路上，包括采樣控制模塊、電壓補償模塊、無功補償模塊和保護系統(tǒng)；所述電壓補償模塊用于提升裝置的輸出電壓；所述無功補償模塊用于實時的根據(jù)系統(tǒng)的功率因素補償系統(tǒng)中的感性無功功率，提高功率因素；所述采樣控制模塊用于自動采集安裝處的電壓、電流信號，并控制裝置的電壓、功率因素調(diào)節(jié)；所述保護系統(tǒng)用于在法身故障時，給予裝置反應(yīng)時間并發(fā)出報警信號。裝置安裝在臺區(qū)電線桿柱上，其控制器從采樣單元獲取實時電壓數(shù)據(jù)，由控制器控制變壓器各檔位接觸器的投切，實現(xiàn)電壓提升，確保裝置出線端電壓穩(wěn)定在190V～240V之間，實現(xiàn)穩(wěn)壓；晶閘管投切電容器實現(xiàn)無功補償。
【專利說明】
一種柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電力及自動化技術(shù)領(lǐng)域，更具體的說，是涉及一種柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在農(nóng)網(wǎng)低壓單相220V系統(tǒng)中，因修建時考慮不周及發(fā)展過快，存在部分臺區(qū)供電線路線徑小，供電半徑大等問題，導(dǎo)致當?shù)鼐用裨谟秒娯摵筛叻鍟r線路損耗大、線路壓降大，而末端電壓低于電器可用最低電壓，嚴重影響農(nóng)村居民生產(chǎn)和生活，也影響我國新農(nóng)村建設(shè)。
[0003]現(xiàn)階段，針對農(nóng)網(wǎng)臺區(qū)電壓過低問題，通過大面積更換或增加變壓器和線纜線徑的方式投資規(guī)模大、周期長，操作實施困難;通過電容補償、有載調(diào)壓等方式補償能力有限、效果不明顯、存在安全隱患等弊端，無法快速有效地解決目前農(nóng)網(wǎng)普遍存在的低電壓問題。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]有鑒于此，有必要針對上述問題，提供一種柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置，通過直流接觸器控制低功耗特殊變壓器的檔位快速實現(xiàn)電壓有效調(diào)節(jié)，輔助地通過晶閘管投切電容器控制技術(shù)等實現(xiàn)功率因數(shù)優(yōu)化，從而在實際應(yīng)用中系統(tǒng)解決農(nóng)網(wǎng)低電壓形成的綜合問題。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下:
[0006]—種柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置，串聯(lián)安裝于農(nóng)網(wǎng)輸電線路上，包括采樣控制模塊、電壓補償模塊、無功補償模塊和保護系統(tǒng)；
[0007]所述電壓補償模塊用于提升裝置的輸出電壓；
[0008]所述無功補償模塊用于實時的根據(jù)系統(tǒng)的功率因素補償系統(tǒng)中的感性無功功率，提尚功率因素；
[0009]所述采樣控制模塊用于自動采集安裝處的電壓、電流信號，并控制裝置的電壓、功率因素調(diào)節(jié)；
[0010]所述保護系統(tǒng)用于在發(fā)生故障時，給予裝置反應(yīng)時間并發(fā)出報警信號。
[0011]作為優(yōu)選的，所述采樣控制模塊包括采樣單元和控制器；
[0012]所述采樣單元用于采集線路的電流信號及裝置進線側(cè)、出線側(cè)的電壓值，并將信號傳遞給控制器；
[0013]所述控制器根據(jù)采樣到的信號控制電壓補償模塊、無功補償模塊和保護系統(tǒng)工作。
[0014]作為優(yōu)選的，所述電壓補償模塊采用特殊變壓器，其鐵芯采用高導(dǎo)磁硅鋼片，所述變壓器設(shè)有若干檔，分別用于將裝置輸出電壓按比例進行提升。
[0015]作為優(yōu)選的，所述變壓器的若干檔位都連接有直流接觸器，通過采樣信號實時控制直流接觸器通斷，進而選擇變壓器的檔位。
[0016]作為優(yōu)選的，所述無功補償模塊采用晶閘管投切電容器補償支路，包括串聯(lián)的晶閘管串和電容，所述晶閘管串包括并聯(lián)的兩個晶閘管，所述并聯(lián)的兩個晶閘管陽極相反，所述晶閘管采用過零觸發(fā)。
[0017]作為優(yōu)選的，所述晶閘管投切電容器補償支路還設(shè)有報警切除開關(guān)，在發(fā)生故障或未檢測到電流時，觸發(fā)所述報警切除開關(guān)斷開。
[0018]作為優(yōu)選的，所述電流信號通過電流互感器進行采集，所述電流互感器設(shè)于裝置進線側(cè)。
[0019]作為優(yōu)選的，所述裝置進線側(cè)的電網(wǎng)線上還設(shè)有隔離開關(guān)，所述電壓補償模塊與一原變進線開關(guān)并聯(lián)后與電網(wǎng)線串聯(lián)。
[0020]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明通過控制器從采樣電路獲取實時電壓數(shù)據(jù)，由控制器控制變壓器各檔位接觸器的投切，實現(xiàn)電壓提升，確保裝置出線端電壓末端電壓穩(wěn)定在190V?240V之間，實現(xiàn)穩(wěn)壓；晶閘管投切電容器實現(xiàn)無功補償，本發(fā)明以末端電壓為參考，通過變壓器抬升末端電壓從而達到抬升負載兩端電壓的目的，簡單經(jīng)濟，確保裝置出線端電壓即電容兩端電壓在190V-240V之間，實現(xiàn)穩(wěn)定電壓的作用;還設(shè)有保護系統(tǒng)，在裝置發(fā)生故障時保護系統(tǒng)動作，給予裝置反應(yīng)時間并發(fā)出報警信號。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；
[0022]圖2是本發(fā)明安裝到電網(wǎng)上的示意圖；
[0023]圖3是本發(fā)明的方法流程圖；
[0024]圖4是本發(fā)明裝置的實施例2中電器原理圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明所述的一種柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置作進一步說明。
[0026]實施例1
[0027]圖1和圖2示出了一種柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置，包括采樣控制模塊、電壓補償模塊、無功補償模塊和保護系統(tǒng)；
[0028]所述電壓補償模塊用于提升裝置的輸出電壓；
[0029]所述無功補償模塊用于實時的根據(jù)系統(tǒng)的功率因素補償系統(tǒng)中的感性無功功率，提尚功率因素；
[0030]所述采樣控制模塊用于自動采集安裝處的電壓、電流信號，并控制裝置的電壓、功率因素調(diào)節(jié)；
[0031]所述保護系統(tǒng)用于在發(fā)生故障時，給予裝置反應(yīng)時間并發(fā)出報警信號。
[0032]作為優(yōu)選的，所述采樣控制模塊包括采樣單元和控制器；
[0033]所述采樣單元用于采集線路的電流信號及裝置進線側(cè)、出線側(cè)的電壓值，并將信號傳遞給控制器；
[0034]所述控制器根據(jù)采樣到的信號控制電壓補償模塊、無功補償模塊和保護系統(tǒng)工作;控制器獲取采樣信號并與參考值比較，控制接觸器投切與否，進而控制變壓器檔位的切換，通過根據(jù)檢測實際信號控制變壓器投入檔位的大小或旁路變壓器，來確保裝置出線端電壓即電容兩端電壓有效值在190V?240V之間，實現(xiàn)穩(wěn)定電壓的作用。
[0035]作為優(yōu)選的，所述無功補償模塊采用晶閘管投切電容器補償支路，包括串聯(lián)的晶閘管串和電容，所述晶閘管串包括并聯(lián)的兩個晶閘管，所述并聯(lián)的兩個晶閘管陽極相反;所述晶閘管采用過零觸發(fā)，投切電容過程中無涌流，不會對電網(wǎng)和電容器造成沖擊影響。裝置電容器不需要等待放電完成再投入使用，在從電網(wǎng)切除后可根據(jù)需要再馬上投入電網(wǎng)，提高了設(shè)備的利用效率，同時也加快了裝置的響應(yīng)速度。投切開關(guān)晶閘管屬于電力電子器件，沒有機械觸點，不會像接觸器開關(guān)那樣在分斷電容的過程中產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，燒毀接觸器觸點及電容器，因此設(shè)備可靠性和壽命有保證。
[0036]作為優(yōu)選的，所述變壓器設(shè)有若干檔，分別用于將裝置輸出電壓按比例進行提升；在本實施例中，裝置中變壓器原邊有三檔(可手動或自動調(diào)節(jié)，具體可根據(jù)產(chǎn)品需要設(shè)定):100%1^、115%1]11、120%1]11(1]11為系統(tǒng)電源側(cè)實時電壓)；其中100%1]11檔是保持末端電壓不變；115%Un檔是把原有末端電壓提升15%，120%Un檔是把末端電壓提升30%。電壓補償模塊的特殊變壓器，其鐵芯采用的是高導(dǎo)磁硅鋼片，磁通密度低，鐵損小，溫度特性穩(wěn)定;線圈采用優(yōu)質(zhì)導(dǎo)線制作，電流密度低，銅損小。100%檔位一般2?3匝即可，線圈線徑粗且短;裝置可長期掛網(wǎng)運行，電能損耗低、電壓調(diào)壓范圍大，調(diào)節(jié)檔位一般設(shè)計為115%及120%兩檔，可根據(jù)現(xiàn)場工況進行定制，操作方便，維護簡單，使用壽命長，與無功補償模塊配合使用，具有明顯改善電壓的作用;實際應(yīng)用通過采樣信號實時控制直流接觸器通斷，來選擇變壓器原邊的檔位，從而確保自動控制后的末端電壓穩(wěn)定在電器可用電壓范圍內(nèi)。當裝置檢測到用戶電壓過低時，電壓補償模塊開始工作，提升裝置的輸出電壓，使用戶電壓達到設(shè)備正常工作的范圍之內(nèi)。
[0037]作為優(yōu)選的，所述變壓器的若干檔位都連接有直流接觸器，通過采樣信號實時控制直流接觸器通斷，進而選擇變壓器的檔位。
[0038]作為優(yōu)選的，所述晶閘管投切電容器補償支路還設(shè)有報警切除開關(guān)K2，在發(fā)生故障或未檢測到電流時，觸發(fā)所述報警切除開關(guān)K2斷開。
[0039]作為優(yōu)選的，所述電流信號通過電流互感器進行采集，所述電流互感器設(shè)于裝置進線側(cè)。
[0040]作為優(yōu)選的，所述裝置進線側(cè)的電網(wǎng)線上還設(shè)有隔離開關(guān)QS，所述電壓補償模塊與一開關(guān)Kl并聯(lián)后與電網(wǎng)線L串聯(lián)。
[0041]裝置串聯(lián)安裝于農(nóng)網(wǎng)輸電線路上，可實時地自動采集安裝點處的電壓、電流信號，控制目標以電壓控制為主、功率因數(shù)調(diào)節(jié)為輔。當裝置檢測到用戶電壓過低時，電壓補償模塊開始工作，提升裝置的輸出電壓，使用戶電壓達到設(shè)備正常工作的范圍之內(nèi)；同時裝置的無功補償模塊實時地根據(jù)系統(tǒng)的功率因數(shù)投切電容補償支路，補償系統(tǒng)中的感性無功功率，提高功率因數(shù)，降低無功功率在線路上造成的損耗及壓降，進一步提升用戶電壓。
[0042]綜上所述，本實施例的裝置的控制方法如圖3所述，具體如下:
[0043]S1、穩(wěn)壓，裝置安裝在線路上后，合上隔離開關(guān)，若無過流或短路現(xiàn)象，則原邊進線開關(guān)斷開，否則保持原邊進線開關(guān)關(guān)閉；
[0044]S2、變壓器檔位控制，控制器通過裝置采集的進線側(cè)和出線側(cè)實際電壓大小，并判斷投切到哪一檔位的直流接觸器；
[0045]S3、線路無功補償，控制器通過電流互感器檢測過流故障，若出現(xiàn)過流故障，則控制原邊進線開關(guān)閉合，并計算線路無功功率，當線路無功功率高于IKvar時，觸發(fā)晶閘管和電容對線路進行無功補償；
[0046]S4、故障信號檢測，檢測進線側(cè)的電壓，若進線側(cè)電壓過低時則閉合原邊進線開關(guān);實時檢測變壓器溫度，若溫度高于變壓器額定溫度時，控制器控制原邊進線開關(guān)閉合。
[0047]實施例2
[0048]圖4是本發(fā)明的裝置的電器原理圖的一種實施例，其中，所述采樣電路包括裝置進線側(cè)的第一采樣電路和出線側(cè)第二采樣電路，所述第一采樣電路采集電網(wǎng)側(cè)的輸入電壓高低，所述第二采樣電路用于采集裝置輸出的電壓高低，所述第一采樣電路第一通過斷路器QFl連接變壓器原邊進線側(cè)N2，第一采樣電路和第二采樣電路的間接有原邊進線開關(guān)JCOl，所述變壓器副邊出線側(cè)NI設(shè)有將進線側(cè)N2電壓提升30%的第一接觸器JCl、將進線側(cè)N2電壓提升15%的第二接觸器JC2，所述第二采樣電路連接到第一接觸器JCl和第二接觸器JC2;本發(fā)明中所述電容及晶閘管模塊包括第一電容CI第二電容C2及晶閘管SCR，所述第二電容C2與晶閘管SCR串聯(lián)后組成一電容及晶閘管串，所述電容及晶閘管串與第一電容Cl并聯(lián)后連接到變壓器兩端，所述第一電容Cl連接有第二斷路器QF2，所述電容及晶閘管串連接有第三斷路器QF3;所述電容及晶閘管模塊還串聯(lián)有一避雷器FA。
[0049]還包括一控制器和保護系統(tǒng)(圖中未示出)，控制器隨采樣信號對裝置實時控制，確保抬升后電壓穩(wěn)定在電器可用電壓范圍內(nèi)；保護系統(tǒng)用于發(fā)生故障時，保護系統(tǒng)動作，給予裝置反應(yīng)時間并發(fā)出報警信號，或電流互感器處未檢測到電流，發(fā)出報警信號。
[0050]在本實施例中，所述第一采樣電路還連接有一電流互感器TA，所述變壓器副邊出線測還連接輸電線路N相線路，所述裝置進線側(cè)及N相線路間設(shè)有一隔離開關(guān)QS。
[0051]裝置在線路安裝完成后，合上隔離開關(guān)QS，先控制原邊進線開關(guān)JCOl，若無過流或者短路現(xiàn)象，則切入穩(wěn)壓模塊，即JCOl在變壓器N2端被斷開，否則保持JCOl常閉狀態(tài)；
[0052]接著通過采樣進線、出線側(cè)的線路電壓實際大小進行變壓器檔位控制:若電壓較低，如160V?190V，則選擇閉合第一斷路器QF1，即實現(xiàn)100%Un檔控制;此時根據(jù)進線側(cè)的電壓高低，再來決定是否需要投切第一接觸器JC1、第二接觸器JC2，從而實現(xiàn)更高檔位升壓。其中，第一接觸器JCl閉合則將進線側(cè)電壓提升30 % Un檔位，第二接觸器JC2閉合則將進線側(cè)電壓提升15%Un檔位;若電壓低于30%Un，則先投入第一接觸器JCl快速提升電壓，然后根據(jù)實際決定是否切換到15%Un檔即第二接觸器JC2，實現(xiàn)更準確的穩(wěn)壓。
[0053]裝置采樣進線側(cè)電流信號，主要是檢測過流故障，如果出現(xiàn)過電流故障，原邊進線開關(guān)JCOl斷開旁路變壓器;還有就是計算線路無功功率，當線路無功功率高于Ikvar時，觸發(fā)晶閘管SCR投入第二電容器C2，對線路無功進行補償；另外，可以手動投切固定第一電容Cl對變壓器感性無功進行補償。
[0054]故障保護中除了過流保護，還有電壓和溫度保護等。當進線側(cè)的電壓過低時，即對進線側(cè)電壓提升30%，但依然不能滿足用戶正常工作時，為了實際效益，必須斷開原邊進線開關(guān)JCOl以旁路變壓器;溫度保護主要針對變壓器的溫度，實時檢測變壓器溫度，當實際溫度高于變壓器額定溫度時，就斷開原邊進線開關(guān)JCOl旁路變壓器;避雷器FA是對線路過電壓進行保護的。
[0055]綜上所述，裝置安裝在臺區(qū)電線桿柱上，其控制器從采樣電路獲取實時電壓數(shù)據(jù)，由控制器控制變壓器各檔位接觸器的投切，實現(xiàn)電壓提升，確保裝置出線端電壓末端電壓穩(wěn)定在190V?240V之間，實現(xiàn)穩(wěn)壓；晶閘管投切電容器實現(xiàn)無功補償。
[0056]以下是本發(fā)明所述的的最佳實例，并不因此限定本發(fā)明的保護范圍。
[0057]以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。
【主權(quán)項】
1.一種柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置，串聯(lián)安裝于農(nóng)網(wǎng)輸電線路上，其特征在于，包括采樣控制模塊、電壓補償模塊、無功補償模塊和保護系統(tǒng)； 所述電壓補償模塊用于提升裝置的輸出電壓； 所述無功補償模塊用于實時的根據(jù)系統(tǒng)的功率因素補償系統(tǒng)中的感性無功功率，提高功率因素； 所述采樣控制模塊用于自動采集安裝處的電壓、電流信號，并控制裝置的電壓、功率因素調(diào)節(jié)； 所述保護系統(tǒng)用于在發(fā)生故障時，給予裝置反應(yīng)時間并發(fā)出報警信號。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置，其特征在于，所述采樣控制模塊包括采樣單元和控制器； 所述采樣單元用于采集線路的電流信號及裝置進線側(cè)、出線側(cè)的電壓值，并將信號傳遞給控制器； 所述控制器根據(jù)采樣到的信號控制電壓補償模塊、無功補償模塊和保護系統(tǒng)工作。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置，其特征在于，所述電壓補償模塊采用特殊變壓器，其鐵芯采用高導(dǎo)磁硅鋼片，所述變壓器設(shè)有若干檔，分別用于將裝置輸出電壓按比例進行提升。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置，其特征在于，所述變壓器的若干檔位都連接有直流接觸器，通過采樣信號實時控制直流接觸器通斷，進而選擇變壓器的檔位。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置，其特征在于，所述無功補償模塊采用晶閘管投切電容器補償支路，包括串聯(lián)的晶閘管串和電容，所述晶閘管串包括并聯(lián)的兩個晶閘管，所述并聯(lián)的兩個晶閘管陽極相反，所述晶閘管采用過零觸發(fā)。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置，其特征在于，所述晶閘管投切電容器補償支路還設(shè)有報警切除開關(guān)，在發(fā)生故障或未檢測到電流時，觸發(fā)所述報警切除開關(guān)斷開。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置，其特征在于，所述電流信號通過電流互感器進行采集，所述電流互感器設(shè)于裝置進線側(cè)。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的柱上農(nóng)網(wǎng)低電壓綜合提升裝置，其特征在于，所述裝置進線側(cè)的電網(wǎng)線上還設(shè)有隔離開關(guān)，所述電壓補償模塊與一原變進線開關(guān)并聯(lián)后與電網(wǎng)線串聯(lián)。
【文檔編號】H02J3/16GK205565727SQ201620213569
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】孫林波, 杜小剛, 方四安, 潘毅, 魏四海
【申請人】武漢武新電氣科技股份有限公司