移动式无功补偿装置的制作方法

1.本发明涉及配线路电能质量管理技术领域，尤其涉及一种移动式无功补偿装置。


背景技术：

2.近年来，随着社会经济的快速发展，居民用电量不断增长，随之对电能质量要求也不断提高。电压超过标准的范围，会影响电力系统供电稳定性。因此需要对电压进行严格的控制。山区偏远地区配电线路临时调整运行方式情况下，由于线路过长容易引起低电压问题，给电网用电安全带来威胁，对用户和供电单位产生了非常不利的影响。
3.在供电公司日常的运维工作过程中，该问题时常会遇到。然而目前在低压配电网中应用的无功补偿装置大多采用固定安装方式，固定补偿方式需要在每一条线路末端加装无功补偿装置，造价高，使用率低；随着目前推出的一种车载移动式无功补偿装置解决了传统固定接地补偿方式，但是车载移动式无功补偿装置造价成本高，而且对于偏远地区恶劣环境下车辆难以通行，难以应用；而且现有大部分的无功补偿装置操作方式单一，通常是运维人员根据补偿线路区间段参数人工计算需要补偿的无功功率，然后人工投切对应数量的电容器对配电线路进行无功补偿，该作业模式根据人工设定的无功功率参数进行补偿，误差较大，并且不能根据配电线路以及感应负载接入量的动态变化实现动态补偿。


技术实现要素：

4.针对目前低压配电网中固定补偿方式使用率低，并且无功补偿装置作业模式单一，不能根据配电线路以及感性负载接入量的动态变化实现动态补偿的技术问题，本发明提出一种移动式无功补偿装置。
5.为了解决上述问题，本发明的技术方案是这样实现的：
6.本技术公开了一种移动式无功补偿装置，包括无功补偿柜，所述无功补偿柜通过接线组件与配电变压器出线侧的低压母线可拆卸连接，所述低压母线上设置有电压监测组件，所述低压母线末端接入有用电终端；所述无功补偿柜内设置有若干组无功补偿电容器，所述无功补偿电容器配置有温度监测组件，所述无功补偿电容器分别通过控制电路与柜体母线相连接，所述控制电路用于手动投切、远程控制投切或自动投切所述无功补偿电容器接入柜体母线，所述柜体母线通过控制开关与接线组件相连接，所述柜体母线与所述无功补偿电容器之间的线路上分别设置有电流监测组件；所述无功补偿柜内设置有控制单元和通讯单元，所述控制单元分别与所述电压监测组件、所述温度监测组件、所述控制电路、所述电流监测组件以及所述通讯单元电连接；所述控制单元所述配电变压器配置有ttu，所述用电终端配置有rtu，所述ttu、所述rtu以及所述控制单元均与子站主机通讯连接，所述子站主机与移动终端通讯连接。
7.本技术在使用时通过接线组件挂接在低压母线上，随后可人工设定无功功率补偿参数，投入运行时，通过监测各支路补偿电流以及低压母线上电压参数，实时监测无功功率参数变化，实现根据低压母线接入的感性负载数量变化自动调整无功补偿电容器的投切数
量，并且在电容器运行过程中，当温度达到设定值时，可投切其它待备用无功补偿电容器接入低压母线，当无功补偿电容器全部投入运行仍无法满足配电线路无功功率补偿量或部分无功补偿电容器出现异常时，可投切备用补偿装置，进而提高装置补偿稳定性，改善配电线路电能质量。
8.优选地，所述接线组件包括绝缘操作杆和接地线，所述绝缘操作杆上部设置有操作头，所述接地线的一端通过连接片与所述操作头相连接，所述接地线的另一端通过插头与所述无功补偿柜的接线插口相连接，所述接线插口通过所述控制开关与所述柜体母线相连接。
9.优选地，所述温度监测组件包括热电偶型温度传感器，每组所述无功补偿电容器上均设置有所述热电偶型温度传感器，所述热电偶型温度传感器与所述控制单元电连接。
10.优选地，所述控制电路包括主断路器，所述主断路器的出线侧与所述柜体母线相连接，所述主断路器的进线侧分别与自动投切控制支路和手动投切控制支路相连接，所述自动投切控制支路和所述手动投切控制支路并联设置，且所述自动投切控制支路和所述手动投切控制支路均与熔断器相连接，所述熔断器与电感器串联连接，所述电感器与所述无功补偿电容器串联连接；所述主断路器以及所述自动投切支路均与所述控制单元电连接。
11.优选地，所述自动投切支路包括继电器，所述手动投切控制支路包括手动开关，所述继电器与所述手动开关并联设置，且所述继电器和所述手动开关分别与所述主断路器和所述熔断器相连接；所述继电器与所述控制单元电连接。
12.优选地，所述电压监测组件包括电压互感器，所述电压互感器设置在所述低压母线上；所述电流监测组件包括电流互感器，所述电流互感器设置在所述柜体母线与所述无功补偿电容器之间的线路上；所述电压互感器和所述电流互感器均通过a/d信号转换器与所述控制单元电连接。
13.优选地，所述无功补偿柜内还设置有控制面板、电流表和电压表，所述控制面板上设置有参数设定按键、lcd显示屏以及运行指示灯，所述参数设定按键通过a/d信号转换器与所述控制单元电连接，所述控制单元分别与所述lcd显示屏和所述运行指示灯电连接，所述电流表与所述电流监测组件电连接，所述电压表与所述电压监测组件电连接。
14.优选地，所述无功补偿柜内还设置有备用补偿装置，所述备用补偿装置通过所述控制开关与所述低压母线电连接，所述备用补偿装置与所述控制单元电连接。
15.优选地，所述备用补偿装置包括电流源、逆变电路、lc滤波电路以及投切电路，所述电流源与所述逆变电路的输入端电连接，所述逆变电路的输出端与所述lc滤波电路的输入端电连接，所述lc滤波电路的输出端与所述投切电路的输入端电连接，所述投切电路的输出端与所述柜体母线电连接，所述逆变电路的驱动端与pwm驱动ic芯片的输出端电连接，所述pwm驱动ic芯片的信号输入端以及所述投切电路均与所述控制单元电连接。
16.优选地，所述备用补偿装置包括电流源、逆变电路、lc滤波电路以及投切电路，所述电流源与所述逆变电路的输入端电连接，所述逆变电路的输出端与所述lc滤波电路的输入端电连接，所述lc滤波电路的输出端与所述投切电路的输入端电连接，所述投切电路的输出端与所述柜体母线电连接，所述逆变电路的驱动端与所述pwm驱动ic芯片的输出端电连接，所述pwm驱动ic芯片的信号输入端以及所述投切电路均与所述控制单元电连接。
17.与现有技术相比，本发明的有益效果：
18.1、本技术在使用时通过接线组件挂接在低压母线上，随后可人工设定无功功率补偿参数，投入运行时，通过监测各支路补偿电流以及低压母线上电压参数，实时监测无功功率参数变化，实现根据低压母线接入的感性负载数量变化自动调整无功补偿电容器的投切数量，并且在电容器运行过程中，当温度达到设定值时，可投切其它待备用无功补偿电容器接入低压母线，当无功补偿电容器全部投入运行仍无法满足配电线路无功功率补偿量或部分无功补偿电容器出现异常时，可投切备用补偿装置，进而提高装置补偿稳定性，改善配电线路电能质量；
19.2、本技术既能在山区配电线路临时调整运行方式时，将其安装于需要补偿电压的运行线路末端保证电压质量的合格，又能大大提高配电网的灵活性和稳定性,丰富电网调剂手段，从“冗余保安全”转变为“降冗余保安全”，避免了大量安装无功补偿设备带来的经济损失，提高电网能量传输能力，促进可再生能源的消纳，增强弹性电网高承载的核心能力；
20.3、本技术通过接地线挂接的绝缘杆和绝缘导线接入到低压母线上，整体操作简单，可根据补偿地点快速调整补偿位置，灵活方便；
21.4、本技术通过控制电路可实现手动投切、自动投切以及远程控制投切，即现场工作人员根据计算的无功功率补偿量自动投切对应的电容器，同时在运行过程中，获取低压母线电压变化量，计算有功功率因数是否处于0.85～0.9之间，当功率因素低于0.85时，控制单元可投切其它组备用电容器接入低压母线，对低压母线进行无功补偿，并且当部分电容器运行温度超过设定值时，可投切为其它备用电容器运行；而且远程监控管理人员通过观察ttu以及rtu反馈的配电变压器以及用电终端的运行参数，可实时了解配电线路功率参数变化，可远程控制无功补偿接入点投切多组电容器接入低压母线。
附图说明
22.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
23.图1为本发明中无功补偿柜的结构示意图。
24.图2为本发明中无功补偿柜的内部结构示意图。
25.图3为本发明中接线组件的结构示意图。
26.图4为本发明的整体工作原理图。
27.图中，1为无功补偿柜，2为绝缘操作杆，3为接地线，4为低压母线，5为柜体母线，6为电压互感器，7为电流源，8为热电偶型温度传感器，9为电流互感器，10为主断路器，11为控制开关，12为无功补偿电容器，13为控制面板，14为电流表，15为电压表，16为继电器，17为手动开关。
具体实施方式
28.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楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于
本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
29.下面结合附图1-4，具体阐述本技术的技术方案：
30.如图1-4所示，本技术公开了一种移动式无功补偿装置，包括无功补偿柜1，所述无功补偿柜1通过接线组件与配电变压器出线侧的低压母线4可拆卸连接。也就是说，在投入使用时，利用接线组件可将无功补偿柜快速接入到低压母线上，整体装置结构小巧，不受环境限制，操作灵活方便，既能在山区配电线路临时调整运行方式时，将其安装于需要补偿电压的运行线路末端保证电压质量的合格，又能大大提高配电网的灵活性和稳定性,丰富电网调剂手段，从“冗余保安全”转变为“降冗余保安全”，避免了大量安装无功补偿设备带来的经济损失，提高电网能量传输能力，促进可再生能源的消纳，增强弹性电网高承载的核心能力。
31.具体地，所述接线组件包括绝缘操作杆2和接地线3，所述绝缘操作杆2上部设置有操作头，所述接地线3的一端通过连接片与所述操作头相连接，所述接地线3的另一端通过插头与所述无功补偿柜1的接线插口相连接，所述接线插口通过所述控制开关11与所述柜体母线5相连接。也就是说，利用绝缘操作杆和接地线的组合形式组成无功补偿接线组件，在作业时，通过绝缘操作杆将接地线挂接在低压母线上即可，整体操作简单方便。需要注意的是，接地线为双舌式接地线，外表采用环氧树脂玻璃钢材料包裹软铜线，绝缘性能好，耐高压；操作头为挂钩式铝制操作头；截面积35mm2；接线端连接处由插头连接，额定电流为315a；内芯采用精选黄头材料，硬度高，导电性强，长时间用不发烫；外表采用绝缘胶木和优质橡胶，防潮，抗摔，耐腐蚀，绝缘性强，抗老化，不裂纹。
32.所述低压母线4上设置有电压监测组件，所述电压监测组件包括电压互感器6，所述电压互感器6设置在所述低压母线4上，所述低压母线4末端接入有用电终端。也就是说，在低压母线上并联有电压互感器，利用电压互感器获取低压母线电压值，根据电压互感器获取的电压参数，可计算低压母线输电电能中有功功率功率因数，进而可判断无功补偿量是否达到设定值。
33.所述无功补偿柜1内设置有若干组无功补偿电容器12，所述无功补偿电容器12配置有温度监测组件，所述温度监测组件包括热电偶型温度传感器8，每组所述无功补偿电容器12上均设置有所述热电偶型温度传感器8，所述热电偶型温度传感器8与所述控制单元电连接。也就是说，在无功补偿电容器上配置的热电偶型温度传感器可监测运行过程中电容器的温度变化，当温度变化达到设定上限值时，控制单元可控制其它备用电容器投切接入柜体母线，同时该电容器断开，保证无功补偿柜内电容器稳定运行，提高电容器使用寿命。需要注意的是，电容器选型方面，可以选择高密度型的无功补偿电力电容器。如某系列的高密度电容器通过每个圆柱形铝罐中的单电容器60kvar无功输出，该系列电容器输出功率可达40kvar以上。具备较长的使用寿命、恒定的电容值以及较高的抗浪涌电流能力(浪涌电流最高可达额定电流的300倍)等特性，适合特定工业应用。其在额定电压为400v(ac)～525v(ac)，频率为50/60hz时的无功输出范围为40～60kvar。
34.所述无功补偿电容器12分别通过控制电路与柜体母线5相连接，所述控制电路用于手动投切、远程控制投切或自动投切所述无功补偿电容器接入柜体母线，所述柜体母线5通过控制开关11与接线组件相连接。也就是说，在无功补偿电容器与柜体母线之间布置的
控制电路可实现三模式运行，即现场工作人员根据计算的无功功率补偿量自动投切对应的电容器，同时在运行过程中，获取低压母线电压变化量，计算有功功率因数是否处于0.85～0.9之间，当功率因素低于0.85时，控制单元可投切其它组备用电容器接入低压母线，对低压母线进行无功补偿，并且当部分电容器运行温度超过设定值时，可投切为其它备用电容器运行；而且远程监控管理人员通过观察ttu以及rtu反馈的配电变压器以及用电终端的运行参数，可实时了解配电线路功率参数变化，可远程控制无功补偿接入点投切多组电容器接入低压母线，并且在电容器运行过程中，当温度达到设定值时，可投切其它待备用无功补偿电容器接入低压母线，当无功补偿电容器全部投入运行仍无法满足配电线路无功功率补偿量或部分无功补偿电容器出现异常时，可投切备用补偿装置，进而提高装置补偿稳定性，改善配电线路电能质量。
35.所述控制电路包括主断路器10，所述主断路器10的出线侧与所述柜体母线5相连接，所述主断路器10的进线侧分别与自动投切控制支路和手动投切控制支路相连接，所述自动投切控制支路和所述手动投切控制支路并联设置，且所述自动投切控制支路和所述手动投切控制支路均与所述熔断器相连接，所述熔断器与电感器串联连接，所述电感器与所述无功补偿电容器12串联连接；所述主断路器10以及所述自动投切支路均与所述控制单元电连接；所述自动投切支路包括继电器16，所述手动投切控制支路包括手动开关17，所述继电器16与所述手动开关17并联设置，且所述继电器16和所述手动开关17分别与主断路器10和所述熔断器相连接；所述继电器16与所述控制单元电连接。也就是说，现场作业人员根据人工计算的无功补偿量，手动按动对应电容器上的手动开关，将对应电容器接入到柜体母线，随后按动控制开关闭合，将柜体母线通过接地线挂接在低压母线上；同时在运行过程中通过电流互感器和电压互感器实时获取补偿电流值以及低压母线电压值，根据低压母线电压值可计算无功补偿量，当无功补偿量未达到设定低压母线有功功率因素设定范围时，控制单元可控制其它电容器同时投切接入柜体母线进行同步补偿。
36.所述柜体母线5与所述无功补偿电容器12之间的线路上分别设置有电流监测组件，所述电流监测组件包括电流互感器9，所述电流互感器9设置在所述柜体母线5与所述无功补偿电容器12之间的线路上，所述电压互感器6和所述电流互感器9均通过a/d信号转换器与所述控制单元电连接。也就是说，为提升装置的便携性，信号只采集低压母线电压和补偿电流，而不采集变压器的输出电流，从而大大简化装置的接入，控制单元采用数字信号处理器(dsp)，实时监测系统电压，并投入合适容量的补偿电容器组，利用电流互感器监测各组补偿装置的电流，具备过流保护功能，提升设备完全性。
37.所述无功补偿柜1内设置有控制单元和通讯单元，所述控制单元分别与所述电压监测组件、所述温度监测组件、所述控制电路、所述电流监测组件以及所述通讯单元电连接；所述控制单元所述配电变压器配置有ttu，所述用电终端配置有rtu，所述ttu、所述rtu以及所述控制单元均与子站主机通讯连接，所述子站主机与移动终端通讯连接。也就是说，利用温度监测组件实时监测运行电容器的温度变化，利用电压监测组件获取低压母线电压值，根据低压母线电压值变化，通过控制电路自动调节无功补偿电容器投切数量，远程监控管理人员通过观察ttu以及rtu反馈的配电变压器以及用电终端的运行参数，可实时了解配电线路功率参数变化，可远程控制无功补偿接入点投切多组电容器接入低压母线。
38.所述无功补偿柜1内还设置有控制面板13、电流表14和电压表15，所述控制面板13
上设置有参数设定按键、lcd显示屏以及运行指示灯，所述参数设定按键通过a/d信号转换器与所述控制单元电连接，所述控制单元分别与所述lcd显示屏和所述运行指示灯电连接，所述电流表与所述电流监测组件电连接，所述电压表与所述电压监测组件电连接。也就是说，在无功补偿柜内还设置有参数设定按键、lcd显示屏以及运行指示灯，通过参数设定按键可设定无功补偿量，随后通过按动手动开关和控制开关投切对应数量的电容器，在运行过程中lcd显示屏实时显示功率因素，并且对应投切的电容器上的运行指示灯亮，便于现场工作人员观察各项参数。
39.所述无功补偿柜1内还设置有备用补偿装置，所述备用补偿装置通过所述控制开关11与所述低压母线4电连接，所述备用补偿装置与所述控制单元电连接；所述备用补偿装置包括电流源7、逆变电路、lc滤波电路以及投切电路，所述电流源7与所述逆变电路的输入端电连接，所述逆变电路的输出端与所述lc滤波电路的输入端电连接，逆变电路为由晶闸管和二极管组成的逆变桥，所述lc滤波电路的输出端与所述投切电路的输入端电连接，所述投切电路的输出端与所述柜体母线电连接，所述逆变电路的驱动端与pwm驱动ic芯片的输出端电连接，所述pwm驱动ic芯片的信号输入端以及所述投切电路均与所述控制单元电连接。也就是说，当无功补偿电容器全部投入运行仍无法满足配电线路无功功率补偿量或部分无功补偿电容器出现异常时，可投切备用补偿装置，利用备用补偿装置的电流源通过逆变电路和lc滤波电路进行电流转换向柜体母线补偿交流电，同时通过pwm驱动ic芯片可控制接入电流值大小，进而实现动态补偿，大大提高整体装置运行稳定性。
40.所述投切电路包括分断路器、继电器和熔断器，所述分断路器的出线侧与所述柜体母线电连接，所述分断路器的进线侧与所述熔断器的一端电连接，所述熔断器的另一端与所述继电器电连接，所述继电器与所述lc滤波电路的输出端电连接；所述熔断器与所述继电器之间设置有电流互感器，所述电流互感器与所述控制单元电连接。也就是说，在投切备用补偿装置时，控制单元控制分断路器和继电器闭合，此时备用补偿装置开始向柜体母线接入交流电。
41.本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。