一种智能无功补偿模块控制电路及其控制方法与流程

1.本发明涉及一种控制电路及其控制方法，特别是一种智能无功补偿模块控制电路及其控制方法，属于电力电容设备领域。


背景技术：

2.智能无功补偿电容器是集成现代测控、电力电子、网络通讯、自动化控制、电力电容器等先进技术为一体的智能无功补偿装置。智能无功补偿电容器改变了传统无功补偿装置落后的控制技术和落后的机械式接触器或机电一体化开关作为投切电容器的投切技术，改变了传统无功补偿装置体积庞大和笨重的结构模式，从而使新一代低压无功补偿设备具有补偿效果更好，体积更小，功耗更低，价格更廉，节约成本更多，使用更加灵活，维护更加方便，使用寿命更长，可靠性更高的特点，适应了现代电网对无功补偿的更高要求。
3.现有技术的无功补偿电容器需要进行过零投切，即需要检测到系统电压的过零点，然后控制开关在这个零点进行投切。但是在有谐波或者电容器投切过程中有干扰的情况下，会对控制模块对零点产生误判，从而产生在假的零点投切而造成投切涌流大，导致电容器组损坏等问题。


技术实现要素：

4.本发明所要解决的技术问题是提供一种智能无功补偿模块控制电路及其控制方法，提高无功补偿电容器投切的可靠性。
5.为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种智能无功补偿模块控制电路，其特征在于：包含低压电力电容器本体c、主开关z、微处理器电路m、开关电路a1、开关电路a2、电压检测电路v1、电压检测电路v2、电流检测电路i、温度采集电路w、通信电路t、电源电路p和人机联系模组r，开关电路a1、开关电路a2、电压检测电路v1、电压检测电路v2、电流检测电路i、温度采集电路w、通信电路t、电源电路p和人机联系模组r分别与微处理器电路m连接，主开关z与低压电力电容器本体c三相连接，开关电路a1和开关电路a2分别设置在主开关z与低压电力电容器本体c之间的a、c两相线路上，电压检测电路v1检测开关电路a1两端电压，电压检测电路v2检测开关电路a2两端电压，电流检测电路i分别检测主开关z与低压电力电容器本体c之间的a、c两相线路电流，温度采集电路w设置在低压电力电容器本体c内，电源电路p为各电路提供工作电源。
6.进一步地，所述主开关z采用断路器或熔断器。
7.进一步地，所述通信电路t设置rs-485通信接口，各智能无功补偿模块之间以及与无功补偿控制器之间通过rs-485通信接口进行联机通信。
8.进一步地，所述人机联系模组r采用液晶屏或数码管，微处理器电路m将测量计算的线路电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率以及电容器的运行参数、状态通过人机联系模组r显示，同时人机联系模组r将人为设置的参数信息保存在微处理器电路m中。
9.进一步地，所述开关电路a1和开关电路a2分别包含单向可控硅s1、单向可控硅s2、
第一控制电路k1、第二控制电路k2、继电器j1和第三控制电路k3, 单向可控硅s1、单向可控硅s2和继电器j1并联设置在开关电路a1或开关电路a2的两端之间，并且单向可控硅s1和单向可控硅s2反向并联，第一控制电路k1分别连接单向可控硅s1的控制端和微处理器电路m，第二控制电路k2分别连接单向可控硅s2的控制端和微处理器电路m，第三控制电路k3分别连接继电器j1的控制端和微处理器电路m。
10.进一步地，所述电流电测电路i与线路电流取样接口y连接用于检测外部取样电流传感器变送的线路电流信号，电流检测电路i与电流传感器ct1、电流传感器ct2连接用于检测内部开关电路上的电流传感器变送的电容器电流信号。
11.一种智能无功补偿模块控制电路的控制方法，其特征在于包含以下步骤：微处理器电路m控制开关电路闭合过程为：1）由电压检测电路v检测开关电路u1、u2之间的电压信号，开关电路分断状态下该电压信号为正弦波，在正弦波的负半周t1时间段发出控制信号，通过第一控制电路k1在单向可控硅s1的控制极g和阴极k加控制信号；2）在正弦波的正半周t2时间段通过第二控制电路k2给单向可控硅s2的控制极g和阴极k加控制信号；3）在正弦波的负半周t3或之后时间段，通过第三控制电路k3控制继电器j1闭合，开关电路a完成闭合；微处理器电路m控制开关电路分闸时：1）通过第三控制电路k3分断继电器j1，延时等待继电器j1分断完成；2）通过第一控制电路k1撤销单向可控硅s1的控制极g和阴极k上的控制信号，通过第二控制电路k2撤销单向可控硅s2的控制极g和阴极k上的控制信号，开关电路a完成分断。
12.本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：本发明的智能无功补偿模块控制电路及其控制方法，在控制开关电路合闸和分闸的过程中，无需检测过零点，无需在过零点控制开关动作，只需在相应的时间段完成控制就实现开关电路a两端零电压合闸和电流过零分闸；解决了常规无功补偿电容器在有谐波或电容器投切过程中有干扰的情况下过零点检测不准确，投切涌流大，导致电容器组易损坏等问题，提高了无功补偿的可靠性。
附图说明
13.图1是本发明的一种智能无功补偿模块控制电路的示意图。
14.图2是本发明的开关电路的示意图。
15.图3是本发明的一种智能无功补偿模块控制方法的时段图。
具体实施方式
16.为了详细阐述本发明为达到预定技术目的而所采取的技术方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的部分实施例，而不是全部的实施例，并且，在不付出创造性劳动的前提下，本发明的实施例中的技术手段或技术特征可以替换，下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
17.如图1所示，本发明的一种智能无功补偿模块控制电路，包含低压电力电容器本体
c、主开关z、微处理器电路m、开关电路a1、开关电路a2、电压检测电路v1、电压检测电路v2、电流检测电路i、温度采集电路w、通信电路t、电源电路p和人机联系模组r，开关电路a1、开关电路a2、电压检测电路v1、电压检测电路v2、电流检测电路i、温度采集电路w、通信电路t、电源电路p和人机联系模组r分别与微处理器电路m连接，主开关z与低压电力电容器本体c三相连接，开关电路a1和开关电路a2分别设置在主开关z与低压电力电容器本体c之间的a、c两相线路上，电压检测电路v1检测开关电路a1两端电压，电压检测电路v2检测开关电路a2两端电压，电流检测电路i分别检测主开关z与低压电力电容器本体c之间的a、c两相线路电流，温度采集电路w设置在低压电力电容器本体c内，电源电路p为各电路提供工作电源。
18.温度采集电路w设置在低压电力电容器本体c内，它与微处理器电路m连接，用于检测电容器温度，实现电容器过温度保护。主开关z可以是断路器或熔断器，其出线端分别与开关电路a1、开关电路a2以及电容器本体的一相连接，电容器本体的另外两相分别与开关电路a1、开关电路a2连接，当智能无功补偿模块内部短路或过电流时主开关z分断，切断主回路电源。
19.微处理器电路m与电压检测电路v、电流检测电路i、温度传感器w、通信电路t以及人机联系模组r连接，根据检测的电压信号、电流信号计算线路的电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率等参数，然后根据计算的参数以及电容器本身的状态自动控制或接收的控制命令通过控制开关电路a1、开关电路a2投入或切除低压电力电容器本体c。
20.通信电路t与微处理器电路m连接，通信电路t对外有rs-485通信接口，各智能无功补偿模块之间以及与无功补偿控制器之间通过此通信接口进行联机通信。人机联系模组r采用液晶屏或数码管，微处理器电路m将测量计算的线路电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率以及电容器的运行参数、状态通过人机联系模组r显示，同时人机联系模组r将人为设置的参数信息保存在微处理器电路m中。
21.开关电路a1和开关电路a2分别控制低压电力电容器本体c的两相回路，如图2所示，开关电路a1和开关电路a2分别包含单向可控硅s1、单向可控硅s2、第一控制电路k1、第二控制电路k2、继电器j1和第三控制电路k3, 单向可控硅s1、单向可控硅s2和继电器j1并联设置在开关电路a1或开关电路a2的两端之间，并且单向可控硅s1和单向可控硅s2反向并联，第一控制电路k1分别连接单向可控硅s1的控制端和微处理器电路m，第二控制电路k2分别连接单向可控硅s2的控制端和微处理器电路m，第三控制电路k3分别连接继电器j1的控制端和微处理器电路m。
22.电压检测电路v1、电压检测电路v2分别检测开关电路a1、开关电路a2两端的电压信号，传送给微处理器电路m，同时给电源电路p提供输入电源。电流电测电路i与线路电流取样接口y连接用于检测外部取样电流传感器变送的线路电流信号，电流检测电路i与电流传感器ct1、电流传感器ct2连接用于检测内部开关电路上的电流传感器变送的电容器电流信号。
23.如图3所示，一种智能无功补偿模块控制电路的控制方法，包含以下步骤：微处理器电路m控制开关电路闭合过程为：1）由电压检测电路v检测开关电路u1、u2之间的电压信号，开关电路分断状态下该电压信号为正弦波，在正弦波的负半周t1时间段发出控制信号，通过第一控制电路k1在单向可控硅s1的控制极g和阴极k加控制信号；此时开关电路电压信号与单向可控硅s1的导通
方向相反，单向可控硅s1无电流，控制单向可控硅s1导通不会产生涌流问题。
24.2）在正弦波的正半周t2时间段通过第二控制电路k2给单向可控硅s2的控制极g和阴极k加控制信号；此时开关电路电压信号与单向可控硅s2的导通方向相反，单向可控硅s2无电流，控制单向可控硅s2导通不会产生涌流问题，实际的电流从单向可控硅s1形成回路。
25.3）在正弦波的负半周t3或之后时间段，通过第三控制电路k3控制继电器j1闭合，开关电路a完成闭合；此时单向可控硅s1和s2已经形成回路，继电器j1闭合时形成新的回路并不会产生大的涌流问题。
26.整个合闸过程无需检测过零点，无需在过零点控制开关动作，只需在相应的时间段完成控制就实现开关电路a两端零电压合闸。
27.微处理器电路m控制开关电路分闸时：1）通过第三控制电路k3分断继电器j1，延时等待继电器j1分断完成；2）通过第一控制电路k1撤销单向可控硅s1的控制极g和阴极k上的控制信号，通过第二控制电路k2撤销单向可控硅s2的控制极g和阴极k上的控制信号，开关电路a完成分断。由于单向可控硅s2的自身特性只要存在电流，即便切断控制信号也并不会立刻关断，而是当电流信号为0时才完成了关断，这样当电流过0点时，单向可控硅s2才完成关断，实现自动零点控制，基于这个原理，分闸时单向可控硅分闸的时候无需考虑时段，无论正弦波位于正周期还是负周期，当电流方向与一个单向可控硅反向时，该单向可控硅无电流，直接切断即可，另外一个单向可控硅此时就与电流同向，切断控制信号后，在电流0点自动切断。
28.整个分闸过程无需检测过零点，无需在过零点控制开关动作，只需在相应的时间段完成控制就实现开关电路a电流过零分闸。
29.以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质，在本发明的精神和原则之内，对以上实施例所作的任何简单的修改、等同替换与改进等，均仍属于本发明技术方案的保护范围之内。

技术特征：
1.一种智能无功补偿模块控制电路，其特征在于：包含低压电力电容器本体c、主开关z、微处理器电路m、开关电路a1、开关电路a2、电压检测电路v1、电压检测电路v2、电流检测电路i、温度采集电路w、通信电路t、电源电路p和人机联系模组r，开关电路a1、开关电路a2、电压检测电路v1、电压检测电路v2、电流检测电路i、温度采集电路w、通信电路t、电源电路p和人机联系模组r分别与微处理器电路m连接，主开关z与低压电力电容器本体c三相连接，开关电路a1和开关电路a2分别设置在主开关z与低压电力电容器本体c之间的a、c两相线路上，电压检测电路v1检测开关电路a1两端电压，电压检测电路v2检测开关电路a2两端电压，电流检测电路i分别检测主开关z与低压电力电容器本体c之间的a、c两相线路电流，温度采集电路w设置在低压电力电容器本体c内，电源电路p为各电路提供工作电源。2.根据权利要求1所述的一种智能无功补偿模块控制电路，其特征在于：所述主开关z采用断路器或熔断器。3.根据权利要求1所述的一种智能无功补偿模块控制电路，其特征在于：所述通信电路t设置rs-485通信接口，各智能无功补偿模块之间以及与无功补偿控制器之间通过rs-485通信接口进行联机通信。4.根据权利要求1所述的一种智能无功补偿模块控制电路，其特征在于：所述人机联系模组r采用液晶屏或数码管，微处理器电路m将测量计算的线路电压、电流、功率因数、有功功率、无功功率以及电容器的运行参数、状态通过人机联系模组r显示，同时人机联系模组r将人为设置的参数信息保存在微处理器电路m中。5.根据权利要求1所述的一种智能无功补偿模块控制电路，其特征在于：所述开关电路a1和开关电路a2分别包含单向可控硅s1、单向可控硅s2、第一控制电路k1、第二控制电路k2、继电器j1和第三控制电路k3, 单向可控硅s1、单向可控硅s2和继电器j1并联设置在开关电路a1或开关电路a2的两端之间，并且单向可控硅s1和单向可控硅s2反向并联，第一控制电路k1分别连接单向可控硅s1的控制端和微处理器电路m，第二控制电路k2分别连接单向可控硅s2的控制端和微处理器电路m，第三控制电路k3分别连接继电器j1的控制端和微处理器电路m。6.根据权利要求1所述的一种智能无功补偿模块控制电路，其特征在于：所述电流电测电路i与线路电流取样接口y连接用于检测外部取样电流传感器变送的线路电流信号，电流检测电路i与电流传感器ct1、电流传感器ct2连接用于检测内部开关电路上的电流传感器变送的电容器电流信号。7.一种权利要求1-6任一项所述的智能无功补偿模块控制电路的控制方法，其特征在于包含以下步骤：微处理器电路m控制开关电路闭合过程为：1）由电压检测电路v检测开关电路u1、u2之间的电压信号，开关电路分断状态下该电压信号为正弦波，在正弦波的负半周t1时间段发出控制信号，通过第一控制电路k1在单向可控硅s1的控制极g和阴极k加控制信号；2）在正弦波的正半周t2时间段通过第二控制电路k2给单向可控硅s2的控制极g和阴极k加控制信号；3）在正弦波的负半周t3或之后时间段，通过第三控制电路k3控制继电器j1闭合，开关电路a完成闭合；
微处理器电路m控制开关电路分闸时：1）通过第三控制电路k3分断继电器j1，延时等待继电器j1分断完成；2）通过第一控制电路k1撤销单向可控硅s1的控制极g和阴极k上的控制信号，通过第二控制电路k2撤销单向可控硅s2的控制极g和阴极k上的控制信号，开关电路a完成分断。

技术总结
本发明公开了一种智能无功补偿模块控制电路，包含低压电力电容器本体C、主开关Z、微处理器电路M、开关电路A1、开关电路A2、电压检测电路V1、电压检测电路V2、电流检测电路I、温度采集电路W、通信电路T、电源电路P和人机联系模组R，开关电路A1、开关电路A2、电压检测电路V1、电压检测电路V2、电流检测电路I、温度采集电路W、通信电路T、电源电路P和人机联系模组R分别与微处理器电路M连接。本发明解决了常规无功补偿电容器在有谐波或电容器投切过程中有干扰的情况下过零点检测不准确，投切涌流大，导致电容器组易损坏等问题，提高了无功补偿的可靠性。靠性。靠性。


技术研发人员：沈卫峰 冯国伟 张锐 孟领刚 沈周斌 王宗臣 夏文 夏武 邱素素 李天鹰 薛玲丽 陈佳佳 柳振铁 杨建
受保护的技术使用者：江苏现代电力科技股份有限公司
技术研发日：2021.12.02
技术公布日：2022/3/8