在线自适应过零投切校正的智能电容器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于无功补偿设备技术领域，特别涉及一种在线自适应过零投切校正的智能电容器。
【背景技术】
[0002]在低压配电网中常存在无功功率。无功功率使得用户功率因数降低，线路和设备损耗加大，用户电压降低；使得总电流增加从而使电力系统中的元件容量增大，投资增加；使得线路和变压器的电压损耗增大。因此，提高电网功率因数，改善电网运行质量具有十分重要的意义。无功补偿技术在电网中的应用越来越广泛。
[0003]应用补偿设备进行无功补偿，可以提高功率因数，提高设备的供电能力，降低电网中的功率损耗和电能损失，改善电压质量等。
[0004]智能电容器是智能化的无功补偿装置。智能电容器由电容器配置智能式控制器构成，实现较多功能，它可实现智能无功控制功能、快速投切电容器功能、测量功能、保护功能、通信功能、显示功能、故障自诊断功能等。快速投切电容器功能常由磁保持继电器实现，电容充分放电后要求实现电容在电网电压过零时刻投入，运行时要求实现电容在电容电流过零时刻切除，即实现智能电容器的过零投切，保障投切过程无高频涌流和过电压。电容电流过零点超前和滞后于电网电压过零点四分之一个电网电压周期。
[0005]现有基于磁保持继电器的智能电容器在出厂前进行了过零投切测试，实现了过零投切，保障了投切过程无高频涌流和过电压，方法大多是根据出厂前的运行环境实现磁保持继电器闭合时刻与电网电压过零点重合和关断时刻与电容电流过零点重合，出厂后应用到现场就不再进行过零投切校正了，但是磁保持继电器闭合时间和关断时间与驱动电压、电网电压、电网频率、温度及磁保持继电器本身均有关系，在不同的运行环境中，磁保持继电器闭合时间和关断时间会有偏移，投切过程会出现高频涌流或过电压，影响磁保持继电器及智能电容器的使用寿命。
【发明内容】
[0006]本发明的目的在于，提出在线自适应过零投切校正的智能电容器，用于解决长期在线运行后或者环境参数变化较大而使过零投切时刻偏移的场合，确保智能电容器过零投切。
[0007]为了实现上述目的，本发明提出的技术方案是通过闭合关断检测模块检测磁保持继电器闭合和关断时刻，应用单片机校正磁保持继电器闭合关断驱动时刻。其特征在于，由同步信号检测模块、单片机、磁保持继电器驱动模块、闭合关断检测模块和主电路构成；相电压经过同步信号检测模块后生成同步信号输入到单片机中，单片机与磁保持继电器驱动模块相连驱动磁保持继电器，闭合关断检测模块检测磁保持继电器闭合和关断时刻，与同步信号进行比较，单片机校正磁保持继电器闭合关断驱动时刻，以保障电容器过零投切。
[0008]所述单片机为stm8系列单片机。
[0009]所述磁保持继电器闭合后电容器连接到电网上进行无功补偿，闭合关断检测电路与磁保持继电器输出端相连，检测闭合和关断的状态，产生高低电平的反馈信号并输入到单片机GP1 口。
[0010]所述在磁保持继电器两端电压过零时刻投入电容，在流过磁保持继电器的电流过零时刻切除电容。
[0011]本发明的有益效果:智能电容器在每次投切后都进行了过零投切校正，适应现场运行环境变化，长期运行仍能确保智能电容器过零投切，抑制高频涌流和过电压，提高磁保持继电器和智能电容器的使用寿命；可实现在线自适应过零投切校正，不需要用户进行操作，无需返回生产厂家校正过零投切时间，节省成本，具有很高的推广价值。
【附图说明】
[0012]图1为本发明的在线自适应过零投切校正的智能电容器结构示意图；
图2为本发明的在线自适应过零投切校正的示意图；
图3为本发明的在线自适应过零投切校正的子程序流程图。
【具体实施方式】
[0013]本发明提供了一种在线自适应过零投切校正的智能电容器，下面通过【附图说明】和【具体实施方式】对本发明做进一步说明。
[0014]图1为本发明的在线自适应过零投切校正的智能电容器结构示意图，由电压互感器、同步信号检测电路、单片机、磁保持继电器驱动电路、闭合关断检测电路和包含磁保持继电器的主电路构成。在单片机程序中实现过零投切校正功能，该功能在每次投入后记录磁保持继电器闭合时刻与第二个电网电压同步信号上升沿时刻的时间差，在每次切除后记录磁保持继电器关断时刻与第二个电网电压同步信号上升沿延时四分之一电压周期后的时刻的时间差。在下次投切过程中修改磁保持继电器的闭合驱动延时或关断驱动延时。
[0015]在图1中，检测欲校正相的相电压，将电网电压信号进行过零比较后产生同步信号，电网电压为正时同步信号为+5V高电平，当电网电压为负时同步信号为OV低电平，将同步信号输入单片机GP1 口。在图2中，在同步信号上升沿时刻单片机GP1 口产生上升沿中断，进入中断程序，在中断程序中启动定时器进行计时来实现Atl、At3和四分之一电压周期，经过出厂时预先设定的驱动延时后单片机GP1 口输出驱动电压信号，经过驱动电路放大后驱动磁保持继电器，驱动脉冲要持续100ms。当磁保持继电器闭合或者关断后产生反馈信号，反馈信号输入到单片机GP1 口，上升沿(闭合)或者下降沿(关断)产生中断。比较由闭合反馈信号产生的中断时刻与第二个电网电压同步信号上升沿时刻，产生时间差At2，如果由闭合反馈信号产生的中断时刻大于第二个电网电压同步信号上升沿时刻，将磁保持继电器的闭合驱动延时减去两个时刻之间的差值作为新的闭合驱动延时(At1-At2),如果由闭合反馈信号产生的中断时刻小于第二个电网电压同步信号上升沿时刻，将磁保持继电器的闭合驱动延时加上两个时刻之间的差值作为新的闭合驱动延时(Atl+At2)，记录该闭合驱动延时。比较由关断反馈信号产生的中断时刻与第二个电网电压同步信号上升沿延时四分之一电压周期后的时刻，产生时间差At4，如果由关断反馈信号产生的中断时刻大于第二个电网电压同步信号上升沿延时四分之一电压周期后的时刻，将磁保持继电器的关断驱动延时减去两个时刻之间的差值作为新的关断驱动延时(Δ t3_ △ t4)，如果由关断反馈信号产生的中断时刻小于第二个电网电压同步信号上升沿延时四分之一电压周期后的时刻，将磁保持继电器的关断驱动延时加上两个时刻之间的差值作为新的关断驱动延时(At3+At4)。这就完成了一次在线自适应过零投切校正过程，在下次驱动磁保持继电器时延迟时间已经被更新。
[0016]图3为本发明的在线自适应过零投切校正的子程序流程图，分为两个投切校正功能，分别是投入校正和切除校正。在子程序运行后判断是投入指令还是切除指令，然后开启单片机GP1 口上升沿中断，等待同步信号上升沿。如果同步信号上升沿到来，将进入中断程序，在中断程序中启动定时器。经过预设的磁保持继电器闭合驱动延时或者关断驱动延时后，单片机GP1 口输出驱动脉冲，经驱动电路后实现磁保持继电器的闭合或者关断。当检测到磁保持继电器闭合或者关断的反馈信号后，对驱动延时进行加减处理。按照校正后的驱动延时来控制磁保持继电器闭合与关断即可实现智能电容器过零投切，完成一次过零投切校正。在智能电容器长期现场运行过程中，如果过零投切时刻偏移，那么过零投切校正子程序会在线自动进行校正，适应不同的运行环境，满足抑制高频涌流和过电压的需要。
【主权项】
1.一种在线自适应过零投切校正的智能电容器，其特征在于，由同步信号检测模块、单片机、磁保持继电器驱动模块、闭合关断检测模块和主电路构成；相电压经过同步信号检测模块后生成同步信号输入到单片机中，单片机与磁保持继电器驱动模块相连驱动磁保持继电器，闭合关断检测模块检测磁保持继电器闭合和关断时刻，与同步信号进行比较，单片机校正磁保持继电器闭合关断驱动时刻，以保障电容器过零投切。2.根据权利要求1所述的在线自适应过零投切校正的智能电容器，单片机为stmS系列单片机。3.根据权利要求1所述的在线自适应过零投切校正的智能电容器，磁保持继电器闭合后电容器连接到电网上进行无功补偿，闭合关断检测电路与磁保持继电器输出端相连，检测闭合和关断的状态，产生高低电平的反馈信号并输入到单片机GP1 口。4.根据权利要求1所述的在线自适应过零投切校正的智能电容器，在磁保持继电器两端电压过零时刻投入电容，在流过磁保持继电器的电流过零时刻切除电容。
【专利摘要】本发明属于无功补偿设备技术领域，尤其涉及一种在线自适应过零投切校正的智能电容器。为了保障智能电容器长期在线运行后仍能过零投切，本发明智能电容器由同步信号检测模块、单片机、磁保持继电器驱动模块、闭合关断检测模块和主电路构成；相电压经过同步信号检测模块后产生同步信号输入到单片机中，单片机与磁保持继电器驱动模块相连驱动磁保持继电器，闭合关断检测模块检测磁保持继电器闭合和关断时刻，与同步信号进行比较，单片机校正磁保持继电器闭合关断驱动时刻，以保障电容器过零投切。本发明在每一次投切智能电容器过程中进行在线自适应过零投切校正，适用于长期在线运行后或者环境参数变化较大而使过零投切时刻偏移的场合。
【IPC分类】H02J3/18
【公开号】CN105098792
【申请号】CN201410781858
【发明人】赵国鹏, 韩民晓, 王彦杰
【申请人】华北电力大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2014年12月18日