专利名称：调压调容变电站无功自动补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种变电站无功补偿装置，特别是一种通过调整电容器 端电压来改变无功补偿容量的变电站无功自动补偿装置。背彔技术目前，在我国变电站中，无功补偿通常采用一组或两组电容器、由一台 或两台开关手动投切，这样的补偿方式存在较多问题(l)不能根据无功的 变化跟踪补偿无功，补偿效果不好；(2)不能分级精细补偿，节能效果差； (3)大多数变电站使用断路器投切电容器，不能频繁操作，投切次数少， 许多变电站不经常使用，达不到补偿要求；(4)补偿级数少，无法做到根据 所需无功功率量合适投入，会出现负荷轻时过补偿，负荷重时补偿不足等情 况。我国有些变电站虽已采用多路高压无功自动补偿装置对无功功率进行补 偿，但由于路数有限，无法做到精补细补，效果仍然不理想，特别是合闸涌 流，对投切开关威胁大，容易造成开关的过早损坏。发明内容针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本实用新型的后的在于，提供--种调压调容变电站无功自动补偿装置。为了实现上述任务，本实用新型的思路是(1)串有电抗的龟容器作为 固定补偿，自动调压器+固定电容器组中除少量固定补偿外，大量无功功率 经精细分级后依据电网所缺的无功功率多少进行跟踪补偿，这样的思路在国 内尚未见有任何报导；(2)利用调节电容器端电压的方法调节无功功率补偿 容量，这种方法很新颖;(3)用自动调压器+固定电容器组可实现35Kv、 10kV、 6kV三个电压等级的无功功率补偿，无涌流、无冲击、不斯电-精细调节无
功功率实现跟踪补偿(4)电容器固定无功功率补偿，伺时又具有滤波或抑 制谐波功能，自动调压器+固定电容器组实现了跟踪补偿，静动结合，具有 较高的性价比。采用电容器固定补偿+自动调压器+固定电容器組补偿方法，将电容器固 定补偿的电路中，串联-，-定比例的电抗器，实现滤波或抑制谐波，同时还可 补偿一定容量的容性无功功率，补偿容量的大小根据变电站负荷最轻时所需 要的无功功率减去自动调压器输出电压最低时固定电容器组的无功功率，自 动调压器+固定电容器组是实现跟踪补偿的主要部分，它的原理是电容器组 所补偿的无功功率大小正比于电容器端电压的平方，自动调压器输出电压可 以改变，因此固定电容组所发出的无功功率也可以改变，改变的精细度取决 于自动调压器控制有载分接开关的档位数，档位数越多无功调节的精细度越 高，目前常用的是9档和7档。为了节省材料，降低成本，SVR调压器设计 时取输出电压在(1~0.6) Un范围内变化，则自动调压器+固定电容器组向 电网发出的无功功率在(1-0.36) Qcm之间变化，Qcm是固定电容器组向电 网发出的最大无功功率，若有需要还可将自动调压器的调压范围进一步扩 大，使得无功功率的调节范围进一步加大。实现上述思路的技术解决方案是: 一种调压调容变电站无功自动补偿装 置(SVQR),包括由串联电抗器和电容构成的固定补偿与滤波支路、电压互 感器、电流互感器、SVR调压器、固定电容器组、断路器或真空接触器加熔 断器、控制器、二次线路，其特征在于高压母线上连接的电压互感器、电流互感器和控制^接，控制器与二 次线路相连；高压母线上连接的断路器或真空接触器加熔断器与自动调压器连接，自 动调压器输出端通过有载分接开关以及驱动电机与岡定龟容雜组相连； 二次线路分别与断路器或真空接触器加'i^断雜以及自动调压器相连；
电压互感器和电流互感器对高压母线上的电压和电流进行采样并将采 样信号送入控制器，控制器通过二次线il控制自动调压器，自动调压器的有 载分接开关受驱动电机正转或反转的控制来改变输出电压，进而控制固定电 容器组的端电压升高或降低，调节固定电容器组发出的无功功率大小。本实用新型在变电站内原有手动投切的补偿电容器适当减少容量可作 为固定补偿，另加自动调压器+固定电容器组，容量和调节范围根据无功变 化的范围来选择，若变电站原来有电容器，完全可以再利用，所有部件均可 在户外，不需任何箱体，采用双杆架设或水泥台均可安装，控制器通过二次线路控制自动调压器的有载分接开关调档位，从而改变SVR调压器的输出电 压，由于接在自动调压器输出端的固定电容器组端电压发生了变化，因此发 出的无功功率也发生了变化，这样，就可以在一定范围内精细的调节无功功 率，跟踪补偿变电站母线所需无功功率。本实用新型的调压调容变电站无功自动补偿装置的使用效果是:安装简 单、方便，装置的可靠性高。给电容器固定补偿电路中串联适当容量的电抗 器，不仅限制了电容器的合闸涌流，而且可以抑制或滤除谐波，避免或减小 了高压线路上由于补偿电容器的接入而发生谐波电流放大的可能性，从而避 免或减小了谐波对电网和设备的危害。自动调压器+固定电容器组，可以在 不脱离电网、并且不断电的条件下实现精细跟踪无功补偿，无涌流、无冲击， 运行平稳，工作可靠。
图l是本实用新型的原理接线图；图2是本实用新型装置的控制器方框图；图3为控制器的信号处理及输出电路；图4为控制器的电濂和信号采集电路板； 图5为控制器的DSP软件流程图；图6为控制器的主循环示意图；为了更清楚地理解本实用新型装置，
以下结合附图和具体实例对本实用 新型装置作进一步的详细说明。
具体实施方式
依本实用新型装置的技术方案，本实用新型调压调容自动补偿装置(SVQR)采用电容器固定补偿加步进式自动调压器(SVR),:步进式音动调压 器输出联接一组固定电容器组，其原理接线如图l所示，包括由串联电抗器 L和电容C构成的固定补偿与滤波支路1、电压互感器4、电流互感器5、SVR 调压器2、固定电容器组3、断路器或真空接触器加熔断器8、控制器6、 二 次线路7;10kv或35kv、 6kv高压母线上连接的电压互感器4、电流l:感器CT (5) 和控制器6连接，控制器6与二次线路7相连；高压母线上连接的断路器或真空接触器加熔断器8与SVR调压器2连 接，SVR调压器2输出端通过有载分接开关8以及驱动电机9与固定电容器 组3相连；二次线路7分别与断路器或真空接触器加熔断器8以及SVR调压器2 相连；电压互感器4和电流互感器5对高压母线上的电压和电流进行采样并将 采样信号送入控制器6，控制器6通过二次线路7控制SVR调压器2， SVR 调压器2的有载分接开关8受驱动电机9正转或反转的控制，进而控制固定 电容器组3的端电压升高或降低，调节固定电容器组3发出的无功功率大小。电压互感器4由SVR调压器本体提供或外置、采样电流互感器5必须外 置，以便采集母线电流、SVR调压器本体内置的电压互感器5和外置的电流 互感器4用于低压供电、过流保护，控制器6用于对采集的高压母线的电压 和电流运算出母线的无功功率和功率因数，精确的控制S艰调压器2的输出
电压，从而精细的调节用于补偿的固定电容器组3的容性无功功率，实现跟 踪补偿。本实用新型装置所用的电子元驟件和低压电器元件均放置在一个小 箱体内。采样电流互感器5—般放置在杆上，杆上还可以置放避雷器和熔断器。电压互感器4、电流互感器5、固定补偿与滤波支路1、 SVR控制器6 连接为一体。SVR调压器2和有载分接开关8连接为一体。图2为本实用新型装置的控制器方框图。控制举6包括由数字信号处理 器(DSP)，数字信号处理器(DSP)上分别连接有采样信号输入模块、控制 信号输出模块、LCD显示电路、RS232通讯接口，控制信号输出模块连接有 继电器，RS232通讯接口连接有无限通讯模块。数字信号处理器(DSP)对 由采样信号输入模块送来的采样信号进行分析、计算、比较，并决定是否输 出控制信号给输出模块。RS232通讯接口既可以用来直接与外部设备通讯， 也可以在与无线通讯模块连接之后进行无线通讯。图3a、图3b为控制器的信号处理及输出电路。该电路由数字信号处理 器(DSP) TMS320F2808、串进并出芯片SN74ALS164、电源芯片TDS767D318、 和光藕4N33组成。该电路接受从信号采集电路传送过来的信号，用DSP进 行处理，判断是否需要增减补偿电容器发出的无功功率，输出信号通过继电 器与控制部件连接。图4a、图4b为控制器的电源和信号采集电路板。该电路由控制变压器、 电源芯片R785.0、运放TLC2262、电压互感器和电流互感器等组成。其作用 是采集系统电压、系统电流及电容器电流，并对其进行调理，送给数字信号 处理器DSP进行分析处理。图5和图6分别为控制器的DSP软件流程图和软件主循环示意图。本实 用新型装置的控制器的软件设计成定时多任务结构，即定时中断调用显示子 程序，并读取时间，存饋历史数据。数字信号处理举DSP的串行通信中断把
接收到的信息存入缓冲区，待接收完成后进行显示，并通过RS2溢通讯接口实现通信功能。软件的工作流程为初始化后即进行采样、电量计算、谐波分析、判断系统状态、串行通信，然后进行动作的判别，包括启动延时、设 定时间、补偿电容器组端电压的档位显示，并决定补偿电容器组端电压的升 高或降低。本实用新型调压调容变电站无功音动补偿装l安装过程简单，维护方 便，室内外均可使用。不仅能够补偿无功，而且能够检测和滤除谐波，因而 能够增加装置的安全性和净化电网。其控制算法先进，控制器电路新颖，保 护功能完善，智能化和自动化程度高，且有方便的通信接口，能与其它设备 进行可靠通信。并且适应环境能力强，能在户外恶劣环境下使用，对于地处 恶劣环境的用户无疑有很大的吸引力。
权利要求1. 一种步进式电压无功调整的变电站无功自动补偿装置，包括由串联电抗器(L)和电容(C)构成的固定补偿与滤波支路U)、电压互感器(4)、 电流互感器(5)、步进式自动调压器(2)、固定电容器组(3)、断路器或真 空接触器加熔断器(8)、控制器(6)、 二次线路(7)，其特征在于高压母线上连接的电压互感器(4)、电流互感器(5)和控制器(6)连 接，控制器(6)与二次线路(7)相连；高压母线上连接的断路器或真空接触器加熔断器(8)与步进式自动调 压器(2)连接，步进式自动调压器(2)输出端通过有载分接开关(8)以 及驱动电机(9)与固定电容器组(3)相连；二次线路(7)分别与断路器或真空接触器加熔断器(8)以及步进式自 动调压器(2)相连；电压互感器(4)和电流互感器(5)对髙压母线上的电压和电流进行采 样并将采样信号送入控制器(6)，控制器(6)通过二次线路(7)控制SVR 调压器(2), SVR调压器(2)的有载分接开关(8)受驱动电机(9)正转 或反转的控制，进而控制固定电容器组(3)的端电压升髙或降低，调节固 定电容器组(3)发出的无功功率大小。
2. 如权利要求1所述的步进式电压无功调整的变电站无功自动补偿装 置，其特征在于，所述的控制器(6)包括由数字信号处理器，数字信号处 理器上分别连接有采样信号输入模块、控制信号输出模块、LCD显示电路、 RS232通讯接口，控制信号输出模块连接有继电器，RS232通讯接口连接有 无限通讯模块。
3. 如权利要求1所述的步进式电压无功调整的变电站无功自动补偿装 置，其特征在于，所述的二次线路(7)由控制电源、空气开关、控制器回 路、SVR调压器的档位显示电路、自动调档电路和手动调档电路组成。
4. 如权利要求1所述的步进式电压无功调整的变电站无功自动补偿装 置，其特征在于，所述的电流互感器(4)、电压互感器(5)、固定补偿与滤 波支路(1)、步进式自动调压器(6)连接为一体。
5. 如权利要求1所述的步进式电压无功调整的变电站无功自动补偿装 置，其特征在于，所述的步进式自动调压器(2)和有载分接开关(8)连接 为---体。
专利摘要本实用新型公开了一种步进式电压无功调整的变电站无功自动补偿装置，包括由串联电抗器和电容构成的固定补偿与滤波支路、电压互感器、电流互感器、SVR调压器、固定电容器组、断路器或真空接触器加熔断器、控制器、二次线路，电压互感器和电流互感器对高压母线上的电压和电流进行采样并将采样信号送入控制器，控制器通过二次线路控制SVR调压器，SVR调压器的有载分接开关受驱动电机正转或反转的控制，进而控制固定电容器组的端电压升高或降低，调节固定电容器组发出的无功功率大小，从而达到跟踪补偿无功的目的。其安装简单、维护方便，智能化和自动化程度高；保护功能完善；具有通信接口，能与其它设备进行可靠通信；能在户外恶劣环境下使用。
文档编号H02J3/18GK201038775SQ20072003138
公开日2008年3月19日 申请日期2007年3月20日 优先权日2007年3月20日
发明者黎 金 申请人:西安森宝电气工程有限公司