一種柱上農網低電壓綜合提升裝置的制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種柱上農網低電壓綜合提升裝置，串聯安裝于農網輸電線路上，包括采樣控制模塊、電壓補償模塊、無功補償模塊和保護系統；所述電壓補償模塊用于提升裝置的輸出電壓；所述無功補償模塊用于實時的根據系統的功率因素補償系統中的感性無功功率，提高功率因素；所述采樣控制模塊用于自動采集安裝處的電壓、電流信號，并控制裝置的電壓、功率因素調節；所述保護系統用于在法身故障時，給予裝置反應時間并發出報警信號。裝置安裝在臺區電線桿柱上，其控制器從采樣單元獲取實時電壓數據，由控制器控制變壓器各檔位接觸器的投切，實現電壓提升，確保裝置出線端電壓穩定在190V～240V之間，實現穩壓；晶閘管投切電容器實現無功補償。
【專利說明】
一種柱上農網低電壓綜合提升裝置
技術領域
[0001]本發明涉及電力及自動化技術領域，更具體的說，是涉及一種柱上農網低電壓綜合提升裝置。
【背景技術】
[0002]目前，在農網低壓單相220V系統中，因修建時考慮不周及發展過快，存在部分臺區供電線路線徑小，供電半徑大等問題，導致當地居民在用電負荷高峰時線路損耗大、線路壓降大，而末端電壓低于電器可用最低電壓，嚴重影響農村居民生產和生活，也影響我國新農村建設。
[0003]現階段，針對農網臺區電壓過低問題，通過大面積更換或增加變壓器和線纜線徑的方式投資規模大、周期長，操作實施困難;通過電容補償、有載調壓等方式補償能力有限、效果不明顯、存在安全隱患等弊端，無法快速有效地解決目前農網普遍存在的低電壓問題。
【發明內容】
[0004]有鑒于此，有必要針對上述問題，提供一種柱上農網低電壓綜合提升裝置，通過直流接觸器控制低功耗特殊變壓器的檔位快速實現電壓有效調節，輔助地通過晶閘管投切電容器控制技術等實現功率因數優化，從而在實際應用中系統解決農網低電壓形成的綜合問題。
[0005]為了實現上述目的，本發明的技術方案如下:
[0006]—種柱上農網低電壓綜合提升裝置，串聯安裝于農網輸電線路上，包括采樣控制模塊、電壓補償模塊、無功補償模塊和保護系統；
[0007]所述電壓補償模塊用于提升裝置的輸出電壓；
[0008]所述無功補償模塊用于實時的根據系統的功率因素補償系統中的感性無功功率，提尚功率因素；
[0009]所述采樣控制模塊用于自動采集安裝處的電壓、電流信號，并控制裝置的電壓、功率因素調節；
[0010]所述保護系統用于在發生故障時，給予裝置反應時間并發出報警信號。
[0011]作為優選的，所述采樣控制模塊包括采樣單元和控制器；
[0012]所述采樣單元用于采集線路的電流信號及裝置進線側、出線側的電壓值，并將信號傳遞給控制器；
[0013]所述控制器根據采樣到的信號控制電壓補償模塊、無功補償模塊和保護系統工作。
[0014]作為優選的，所述電壓補償模塊采用特殊變壓器，其鐵芯采用高導磁硅鋼片，所述變壓器設有若干檔，分別用于將裝置輸出電壓按比例進行提升。
[0015]作為優選的，所述變壓器的若干檔位都連接有直流接觸器，通過采樣信號實時控制直流接觸器通斷，進而選擇變壓器的檔位。
[0016]作為優選的，所述無功補償模塊采用晶閘管投切電容器補償支路，包括串聯的晶閘管串和電容，所述晶閘管串包括并聯的兩個晶閘管，所述并聯的兩個晶閘管陽極相反，所述晶閘管采用過零觸發。
[0017]作為優選的，所述晶閘管投切電容器補償支路還設有報警切除開關，在發生故障或未檢測到電流時，觸發所述報警切除開關斷開。
[0018]作為優選的，所述電流信號通過電流互感器進行采集，所述電流互感器設于裝置進線側。
[0019]作為優選的，所述裝置進線側的電網線上還設有隔離開關，所述電壓補償模塊與一原變進線開關并聯后與電網線串聯。
[0020]與現有技術相比，本發明的有益效果在于:本發明通過控制器從采樣電路獲取實時電壓數據，由控制器控制變壓器各檔位接觸器的投切，實現電壓提升，確保裝置出線端電壓末端電壓穩定在190V?240V之間，實現穩壓；晶閘管投切電容器實現無功補償，本發明以末端電壓為參考，通過變壓器抬升末端電壓從而達到抬升負載兩端電壓的目的，簡單經濟，確保裝置出線端電壓即電容兩端電壓在190V-240V之間，實現穩定電壓的作用;還設有保護系統，在裝置發生故障時保護系統動作，給予裝置反應時間并發出報警信號。
【附圖說明】
[0021 ]圖1為本發明的系統結構圖；
[0022]圖2是本發明安裝到電網上的示意圖；
[0023]圖3是本發明的方法流程圖；
[0024]圖4是本發明裝置的實施例2中電器原理圖。
【具體實施方式】
[0025]下面結合附圖和實施例對本發明所述的一種柱上農網低電壓綜合提升裝置作進一步說明。
[0026]實施例1
[0027]圖1和圖2示出了一種柱上農網低電壓綜合提升裝置，包括采樣控制模塊、電壓補償模塊、無功補償模塊和保護系統；
[0028]所述電壓補償模塊用于提升裝置的輸出電壓；
[0029]所述無功補償模塊用于實時的根據系統的功率因素補償系統中的感性無功功率，提尚功率因素；
[0030]所述采樣控制模塊用于自動采集安裝處的電壓、電流信號，并控制裝置的電壓、功率因素調節；
[0031]所述保護系統用于在發生故障時，給予裝置反應時間并發出報警信號。
[0032]作為優選的，所述采樣控制模塊包括采樣單元和控制器；
[0033]所述采樣單元用于采集線路的電流信號及裝置進線側、出線側的電壓值，并將信號傳遞給控制器；
[0034]所述控制器根據采樣到的信號控制電壓補償模塊、無功補償模塊和保護系統工作;控制器獲取采樣信號并與參考值比較，控制接觸器投切與否，進而控制變壓器檔位的切換，通過根據檢測實際信號控制變壓器投入檔位的大小或旁路變壓器，來確保裝置出線端電壓即電容兩端電壓有效值在190V?240V之間，實現穩定電壓的作用。
[0035]作為優選的，所述無功補償模塊采用晶閘管投切電容器補償支路，包括串聯的晶閘管串和電容，所述晶閘管串包括并聯的兩個晶閘管，所述并聯的兩個晶閘管陽極相反;所述晶閘管采用過零觸發，投切電容過程中無涌流，不會對電網和電容器造成沖擊影響。裝置電容器不需要等待放電完成再投入使用，在從電網切除后可根據需要再馬上投入電網，提高了設備的利用效率，同時也加快了裝置的響應速度。投切開關晶閘管屬于電力電子器件，沒有機械觸點，不會像接觸器開關那樣在分斷電容的過程中產生拉弧現象，燒毀接觸器觸點及電容器，因此設備可靠性和壽命有保證。
[0036]作為優選的，所述變壓器設有若干檔，分別用于將裝置輸出電壓按比例進行提升；在本實施例中，裝置中變壓器原邊有三檔(可手動或自動調節，具體可根據產品需要設定):100%1^、115%1]11、120%1]11(1]11為系統電源側實時電壓)；其中100%1]11檔是保持末端電壓不變；115%Un檔是把原有末端電壓提升15%，120%Un檔是把末端電壓提升30%。電壓補償模塊的特殊變壓器，其鐵芯采用的是高導磁硅鋼片，磁通密度低，鐵損小，溫度特性穩定;線圈采用優質導線制作，電流密度低，銅損小。100%檔位一般2?3匝即可，線圈線徑粗且短;裝置可長期掛網運行，電能損耗低、電壓調壓范圍大，調節檔位一般設計為115%及120%兩檔，可根據現場工況進行定制，操作方便，維護簡單，使用壽命長，與無功補償模塊配合使用，具有明顯改善電壓的作用;實際應用通過采樣信號實時控制直流接觸器通斷，來選擇變壓器原邊的檔位，從而確保自動控制后的末端電壓穩定在電器可用電壓范圍內。當裝置檢測到用戶電壓過低時，電壓補償模塊開始工作，提升裝置的輸出電壓，使用戶電壓達到設備正常工作的范圍之內。
[0037]作為優選的，所述變壓器的若干檔位都連接有直流接觸器，通過采樣信號實時控制直流接觸器通斷，進而選擇變壓器的檔位。
[0038]作為優選的，所述晶閘管投切電容器補償支路還設有報警切除開關K2，在發生故障或未檢測到電流時，觸發所述報警切除開關K2斷開。
[0039]作為優選的，所述電流信號通過電流互感器進行采集，所述電流互感器設于裝置進線側。
[0040]作為優選的，所述裝置進線側的電網線上還設有隔離開關QS，所述電壓補償模塊與一開關Kl并聯后與電網線L串聯。
[0041]裝置串聯安裝于農網輸電線路上，可實時地自動采集安裝點處的電壓、電流信號，控制目標以電壓控制為主、功率因數調節為輔。當裝置檢測到用戶電壓過低時，電壓補償模塊開始工作，提升裝置的輸出電壓，使用戶電壓達到設備正常工作的范圍之內；同時裝置的無功補償模塊實時地根據系統的功率因數投切電容補償支路，補償系統中的感性無功功率，提高功率因數，降低無功功率在線路上造成的損耗及壓降，進一步提升用戶電壓。
[0042]綜上所述，本實施例的裝置的控制方法如圖3所述，具體如下:
[0043]S1、穩壓，裝置安裝在線路上后，合上隔離開關，若無過流或短路現象，則原邊進線開關斷開，否則保持原邊進線開關關閉；
[0044]S2、變壓器檔位控制，控制器通過裝置采集的進線側和出線側實際電壓大小，并判斷投切到哪一檔位的直流接觸器；
[0045]S3、線路無功補償，控制器通過電流互感器檢測過流故障，若出現過流故障，則控制原邊進線開關閉合，并計算線路無功功率，當線路無功功率高于IKvar時，觸發晶閘管和電容對線路進行無功補償；
[0046]S4、故障信號檢測，檢測進線側的電壓，若進線側電壓過低時則閉合原邊進線開關;實時檢測變壓器溫度，若溫度高于變壓器額定溫度時，控制器控制原邊進線開關閉合。
[0047]實施例2
[0048]圖4是本發明的裝置的電器原理圖的一種實施例，其中，所述采樣電路包括裝置進線側的第一采樣電路和出線側第二采樣電路，所述第一采樣電路采集電網側的輸入電壓高低，所述第二采樣電路用于采集裝置輸出的電壓高低，所述第一采樣電路第一通過斷路器QFl連接變壓器原邊進線側N2，第一采樣電路和第二采樣電路的間接有原邊進線開關JCOl，所述變壓器副邊出線側NI設有將進線側N2電壓提升30%的第一接觸器JCl、將進線側N2電壓提升15%的第二接觸器JC2，所述第二采樣電路連接到第一接觸器JCl和第二接觸器JC2;本發明中所述電容及晶閘管模塊包括第一電容CI第二電容C2及晶閘管SCR，所述第二電容C2與晶閘管SCR串聯后組成一電容及晶閘管串，所述電容及晶閘管串與第一電容Cl并聯后連接到變壓器兩端，所述第一電容Cl連接有第二斷路器QF2，所述電容及晶閘管串連接有第三斷路器QF3;所述電容及晶閘管模塊還串聯有一避雷器FA。
[0049]還包括一控制器和保護系統(圖中未示出)，控制器隨采樣信號對裝置實時控制，確保抬升后電壓穩定在電器可用電壓范圍內；保護系統用于發生故障時，保護系統動作，給予裝置反應時間并發出報警信號，或電流互感器處未檢測到電流，發出報警信號。
[0050]在本實施例中，所述第一采樣電路還連接有一電流互感器TA，所述變壓器副邊出線測還連接輸電線路N相線路，所述裝置進線側及N相線路間設有一隔離開關QS。
[0051]裝置在線路安裝完成后，合上隔離開關QS，先控制原邊進線開關JCOl，若無過流或者短路現象，則切入穩壓模塊，即JCOl在變壓器N2端被斷開，否則保持JCOl常閉狀態；
[0052]接著通過采樣進線、出線側的線路電壓實際大小進行變壓器檔位控制:若電壓較低，如160V?190V，則選擇閉合第一斷路器QF1，即實現100%Un檔控制;此時根據進線側的電壓高低，再來決定是否需要投切第一接觸器JC1、第二接觸器JC2，從而實現更高檔位升壓。其中，第一接觸器JCl閉合則將進線側電壓提升30 % Un檔位，第二接觸器JC2閉合則將進線側電壓提升15%Un檔位;若電壓低于30%Un，則先投入第一接觸器JCl快速提升電壓，然后根據實際決定是否切換到15%Un檔即第二接觸器JC2，實現更準確的穩壓。
[0053]裝置采樣進線側電流信號，主要是檢測過流故障，如果出現過電流故障，原邊進線開關JCOl斷開旁路變壓器;還有就是計算線路無功功率，當線路無功功率高于Ikvar時，觸發晶閘管SCR投入第二電容器C2，對線路無功進行補償；另外，可以手動投切固定第一電容Cl對變壓器感性無功進行補償。
[0054]故障保護中除了過流保護，還有電壓和溫度保護等。當進線側的電壓過低時，即對進線側電壓提升30%，但依然不能滿足用戶正常工作時，為了實際效益，必須斷開原邊進線開關JCOl以旁路變壓器;溫度保護主要針對變壓器的溫度，實時檢測變壓器溫度，當實際溫度高于變壓器額定溫度時，就斷開原邊進線開關JCOl旁路變壓器;避雷器FA是對線路過電壓進行保護的。
[0055]綜上所述，裝置安裝在臺區電線桿柱上，其控制器從采樣電路獲取實時電壓數據，由控制器控制變壓器各檔位接觸器的投切，實現電壓提升，確保裝置出線端電壓末端電壓穩定在190V?240V之間，實現穩壓；晶閘管投切電容器實現無功補償。
[0056]以下是本發明所述的的最佳實例，并不因此限定本發明的保護范圍。
[0057]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對本發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種柱上農網低電壓綜合提升裝置，串聯安裝于農網輸電線路上，其特征在于，包括采樣控制模塊、電壓補償模塊、無功補償模塊和保護系統； 所述電壓補償模塊用于提升裝置的輸出電壓； 所述無功補償模塊用于實時的根據系統的功率因素補償系統中的感性無功功率，提高功率因素； 所述采樣控制模塊用于自動采集安裝處的電壓、電流信號，并控制裝置的電壓、功率因素調節； 所述保護系統用于在發生故障時，給予裝置反應時間并發出報警信號。2.根據權利要求1所述的柱上農網低電壓綜合提升裝置，其特征在于，所述采樣控制模塊包括采樣單元和控制器； 所述采樣單元用于采集線路的電流信號及裝置進線側、出線側的電壓值，并將信號傳遞給控制器； 所述控制器根據采樣到的信號控制電壓補償模塊、無功補償模塊和保護系統工作。3.根據權利要求1所述的柱上農網低電壓綜合提升裝置，其特征在于，所述電壓補償模塊采用特殊變壓器，其鐵芯采用高導磁硅鋼片，所述變壓器設有若干檔，分別用于將裝置輸出電壓按比例進行提升。4.根據權利要求3所述的柱上農網低電壓綜合提升裝置，其特征在于，所述變壓器的若干檔位都連接有直流接觸器，通過采樣信號實時控制直流接觸器通斷，進而選擇變壓器的檔位。5.根據權利要求1所述的柱上農網低電壓綜合提升裝置，其特征在于，所述無功補償模塊采用晶閘管投切電容器補償支路，包括串聯的晶閘管串和電容，所述晶閘管串包括并聯的兩個晶閘管，所述并聯的兩個晶閘管陽極相反，所述晶閘管采用過零觸發。6.根據權利要求5所述的柱上農網低電壓綜合提升裝置，其特征在于，所述晶閘管投切電容器補償支路還設有報警切除開關，在發生故障或未檢測到電流時，觸發所述報警切除開關斷開。7.根據權利要求1所述的柱上農網低電壓綜合提升裝置，其特征在于，所述電流信號通過電流互感器進行采集，所述電流互感器設于裝置進線側。8.根據權利要求1所述的柱上農網低電壓綜合提升裝置，其特征在于，所述裝置進線側的電網線上還設有隔離開關，所述電壓補償模塊與一原變進線開關并聯后與電網線串聯。
【文檔編號】H02J3/16GK205565727SQ201620213569
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年3月18日
【發明人】孫林波, 杜小剛, 方四安, 潘毅, 魏四海
【申請人】武漢武新電氣科技股份有限公司