一种无功补偿装置的制作方法

1.本实用新型涉及电力电子技术领域，具体而言，涉及一种无功补偿装置。


背景技术：

2.电网系统运行过程中需要对电网进行无功补偿，以提高电网运行时的功率因数，降低电网损耗。近年来常用的无功补偿设备是有源动态无功补偿装置，简称无功补偿装置。
3.现有技术的无功补偿装置无法满足电网对无功补偿装置的技术要求，使用效果差。
4.申请内容
5.本实用新型的目的在于提供一种无功补偿装置，其能够准确的采集电压和电流数据，进而保证无功补偿装置的控制质量。
6.本实用新型的实施例通过以下技术方案实现：
7.一种无功补偿装置，包括主电路和控制模块；所述控制模块包括模拟量采集单元和控制单元；所述控制单元根据所述模拟量采集单元采集的信号控制所述主电路；
8.所述模拟量采集单元包括霍尔传感器和过采样模块；所述过采样模块通过所述霍尔传感器进行过采样。
9.进一步地，还包括阀基电子设备；所述阀基电子设备包括cpld芯片；所述cpld芯片用于通信、触发igbt和模拟量的采集。
10.进一步地，所述阀基电子设备还包括取能模块；所述主电路包括功率单元；所述功率单元设置有电容器；所述取能模块连接于所述电容器，用于从所述电容器吸取电能。
11.进一步地，所述控制模块还包括plc控制单元；所述plc控制单元用于控制所述无功补偿装置的所有开关量。
12.进一步地，所述主电路还包括变压器；所述变压器设置有散热风机；若干所述散热风机连接于所述plc控制单元并通过所述plc控制单元控制。
13.进一步地，还包括温度传感器；所述温度传感器用于监测所述变压器的温度；所述plc控制单元根据所述温度传感器的监测结果控制所述散热风机。
14.进一步地，所述温度传感器设置有若干；若干所述温度传感器各监测所述变压器的一个部位；若干所述散热风机的出风口各对准所述变压器的一个部位。
15.本实用新型实施例的技术方案至少具有如下优点和有益效果：
16.本实用新型的无功补偿装置通过霍尔传感器采集电流值和电压值，其采集结果能够正确反映主回路中的交流电流分量和直流电流分量，而且反应速度快，测量延迟小。从而大幅提高了控制器的控制性能，避免了由于直流电流分量造成的变压器饱和和电流畸变。
17.同时，过采样模块通过过采样法采集模拟量，大幅降低了坏点对控制造成的影响。因此大幅提高了控制器的可靠性和性能。
附图说明
18.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
19.图1为本实用新型实施例1提供的无功补偿装置的控制模块的组成框架图。
具体实施方式
20.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
21.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
23.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
24.在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.实施例：
26.如图1所示，本实用新型提供一种无功补偿装置，包括主电路和控制模块。主电路包括变压器、电抗器、旁路接触器和功率柜等。控制模块包括模拟量采集单元和控制单元。控制单元根据模拟量采集单元采集的信号控制主电路。
27.模拟量采集单元包括霍尔传感器和过采样模块。过采样模块通过霍尔传感器进行过采样。
28.现有无功补偿装置中，大都采用电流互感器对装置的输出电流进行采集。而电流互感器采用电磁感应原理，对工频电流进行变换，而不能对主电路中的直流电流分量进行检测。当主电路含有直流分量时，由于电流互感器的隔直特性，控制器中采集到的电流信号并不含直流分量，这就造成控制器得到的电流与实际电流不符。由于控制算法的作用，该直流分量有可能会造成正反馈放大。放大后的直流分量会造成变压器的铁心饱和，造成无功
补偿装置的输出电流畸变率增大，噪音增大。严重时会造成无功补偿装置故障，甚至损坏。
29.本实用新型采用霍尔对控制电流进行采集。霍尔的频带很宽，能够从0hz(直流分量)到100khz的信号进行采集，其采集结果能够正确反映主回路中的各种电流分量，而且反应速度快，测量延迟小。从而大幅提高了控制器的控制性能，避免了由于直流电流分量造成的变压器饱和和电流畸变。
30.现有的无功补偿装置控制中，每次控制周期开始前进行一次模拟量采集，然后根据采集到的电压和电流信号，经过控制算法得到无功补偿装置的输出电压信号。一般情况下，控制周期和采样周期为每个工频周期128点，频率为6.4khz，时间间隔为156.25us。由于干扰问题，控制器的采样环节经常采集到坏点，由于控制的通信误码，也会造成坏点。这些坏点进入控制器后，会造成无功补偿装置异常，甚至故障停机，严重时甚至造成设备毁坏。
31.本实用新型的过采样模块自带过采样功能。采用过采样技术进行采集，在对电压和电流进行数字化时，每个控制周期对电压和电流采集8次，去掉两个最大值和两个最小值之后，剩下四个做平均，作为该控制周期的输入信号。因此，大幅降低了坏点对控制造成的影响。因此大幅提高了控制器的可靠性和性能。
32.此外，在无功补偿装置调试的初期，采用高速采集的数据进行保护，即使二次接线有问题，或是控制算法有问题，也能够快速保护，从而避免了无功补偿装置的内部器件损坏。
33.本实用新型的无功补偿装置通过霍尔传感器采集电流值和电压值，其采集结果能够正确反映主回路中的交流电流分量和直流电流分量，而且反应速度快，测量延迟小。从而大幅提高了控制器的控制性能，避免了由于直流电流分量造成的变压器饱和和电流畸变。
34.同时，过采样模块通过过采样法采集模拟量，大幅降低了坏点对控制造成的影响。因此大幅提高了控制器的可靠性和性能。
35.本实施例中，还包括阀基电子设备。阀基电子设备是高压直流输电中控制系统的重要组成部分。它通过光纤把极控和阀内的te板连接起来。它不但对晶闸管进行控制,而且还监测晶闸管及其辅助部件的状态。阀基电子设备包括cpld芯片。cpld芯片用于通信、触发igbt和模拟量的采集。
36.阀基电子设备工作在功率模块内部，是强电与弱电的接口。其所处的位置电磁干扰大，温度较高，振动与噪声较大，严重时甚至有灰尘和凝露。此外，由于阀基电子设备很多，每一个阀基电子设备出现故障都会造成无功补偿装置的故障退出。因此，其可靠性会对无功补偿装置的可靠性造成重要影响。
37.采用小容量的cpld芯片，完成通信，igbt触发，模拟量和故障信息的采集等功能。由于cpld的内部是简单的组合逻辑电路，其可靠性非常高。能够在强干扰的情况下，稳定运行。即使由于超强的干扰造成了cpld的死机，当干扰消失之后，其能够迅速的加载程序，重新启动，从而继续运行。
38.本实施例中，阀基电子设备还包括取能模块。主电路包括功率单元。功率单元设置有电容器。取能模块连接于电容器，用于从电容器吸取电能。
39.阀基电子设备的运行需要稳定可靠的电源，由于阀基电子设备处在高电位的环境中，因此，现有的无功补偿装置设备中，由于受到高电位取能的限制，而采用低电位送能技术。低电位送能技术采用隔离变压器，将能量送到高电位上。这造成了功率模块的结构复
杂，不能对局部放电造成的干扰进行有效的屏蔽，从而造成了阀基电子设备的供电电源不稳定，阀基电子设备干扰大等问题。从而严重危害了阀基电子设备的正常运行。
40.采用高位取能技术，从功率单元中的电容中进行取能，避免了复杂的功率模块结构，并且能够对局部放电造成的干扰进行有效的屏蔽。避免了局部放电对阀基电子设备造成的干扰。
41.本实施例中，控制模块还包括plc控制单元。采用plc控制单元作为开关量的输入输出接口，用于控制无功补偿装置的所有开关量，对主电路的断路器，接触器进行控制，并返回开关状态。从根本上避免了由于开入开出给控制单元带来的干扰问题，大幅提高了控制单元的可靠性。
42.本实施例中，主电路还包括变压器。变压器设置有散热风机。若干散热风机连接于plc控制单元并通过plc控制单元控制。散热风机对变压器进行散热，使得变压器温度始终维持在较低的状态，避免变压器温度过高导致无功补偿装置退出。
43.本实施例中，还包括温度传感器。温度传感器用于监测变压器的温度。plc控制单元根据温度传感器的监测结果控制散热风机。温度传感器监测变压器的温度，当变压器的温度过高时，plc控制单元控制散热风机对变压器进行散热。
44.本实施例中，温度传感器设置有若干。若干温度传感器各监测变压器的一个部位。若干散热风机的出风口各对准变压器的一个部位。若干温度传感器辜监测一个位置，避免变压器各处温度不均衡导致单个位置监测的结果不能代表整个变压器温度，进而导致plc控制单元产生误判。多个散热风机共同对变压器各个部位进行散热，保证散热效果。
45.以上仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。