[發明專利]一種電力電容動態脫諧裝置及控制方法

有效

• 申請號: 201010125621.4
• 申請日: 2010-03-17
• 公開（公告）號: CN101795000A
• 公開（公告）日: 2010-08-04
• 發明（設計）人: 林在榮;劉學寶
• 申請（專利權）人: 沈陽鼎盛中貝機電設備有限公司
• 主分類號: H02J3/01
• 分類號: H02J3/01;H02J3/18
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司 21109
• 代理人: 朱光林

技術領域

本發明屬于電力系統自動化控制技術領域，特別適用于一種電力電容動態脫諧裝置及控 制方法。

背景技術

目前，在高低壓供電系統中，電力整流設備和變頻調速裝置被廣泛應用，其獨特的結構 和先進的技術，給用戶帶來方便，高效和巨大利益的同時，其不足之處也是明顯的。即它的 非線性，沖擊性和不平衡用電特性：對公共電網注入大量的諧波和無功功率，使電能質量有 明顯惡化的趨勢。為了有效吸收諧波電流和補償無功功率，在高低壓供電工業現場，因成本 和技術等方面的因素，通常采用由電感和電容組成的諧波無源濾波器和補償器進行對電網的 保護。

事實上，統計表明，在工業場合由諧波引起的電流增大，燒毀電容柜設備的現象經常發 生，主要原因不是諧波本身，而是電容柜設計不當產生并聯諧振，造成諧波電流放大而引起， 另外，電容器一旦產生諧波電流放大，其后果通常是相當嚴重的，不僅會燒毀電容器本身， 嚴重時，還會使接觸器，饋電開關，甚至變壓器都被燒毀，造成嚴重的電力事故。

針對可能發生的上述情況，傳統的處理方法有下面二種：(1)采用金屬拉伸而不是鉚接 的方法來制作電力電容器的殼體以增加強度和密封性，當電力電容因為諧波電流放大而導致 損壞時，依靠氣體膨脹的力量使電力電容的引線掙斷，顯然，這種物理處理方法僅僅是一種 防御措施；(2)在低壓電力電容器的接線端，安裝一個與電力電容器額定電流相匹配的微型 空氣開關，當電力電容器的實際工作電流超過其額定電流某個數值時，微型空氣開關自動切 斷電源，達到保護電力電容器不受到損壞的目的。實踐證明，由于各種因素的影響，采用這 種方法仍然免不了電力電容器遭受損壞，而且，一旦電力電容器不投入電網，無功補償也就 失去了意義。

對于諧波比較大的場合，傳統的方法是：通常采用一階或二階具有吸收諧波電流效果的 無源濾波器技術，其中一階諧波濾波器結構為電容，電感及阻尼電阻串聯，又稱為單調諧濾 波器；二階諧波濾波器結構為電容與電感和阻尼電阻并聯后串聯，這兩種傳統的技術方案， 因為結構簡單，成本低，而在行業中大量使用。

但是，由于電力電容器在長期工作過程中，電容量，絕緣和損耗角等參數都會發生變化， 當電力電容器在經過了一個階段使用之后本身的參數發生變化，或者因為工作現場的負載等 工況發生變化，都會重新造成諧波電流放大的情況，最后形成事故，造成設備的損失。

發明內容

為了彌補以上電力電容保護結構之不足，本發明的目的提供一種電力電容脫諧裝置及控 制方法，引入了以嵌入式單片機為核心的微電子技術，對電力電容實施動態脫諧，以達到對 供電網絡系統的保護，使之安全運行的目的。

本發明的技術方案是這樣實現的：電力電容脫諧裝置包括有一階三相諧波濾波器和二階 三相諧波濾波器。

其中，一階三相諧波濾波器包括有電容，電感，雙向晶閘管，雙向晶閘管近似為電路中 的阻尼電阻，連接：每相電路中電容、電感、雙向晶閘管串聯，三相電路中每相電流互感器 與控制器輸入端連接，控制器輸出端分別與晶閘管控制端連接；

所述二階三相諧波濾波器包括有電容，電感，雙向晶閘管，雙向晶閘管近似為電路中的 阻尼電阻，連接：每相電路中電容與電感和雙向晶閘管并聯后串接，同樣，三相電路中每相 電流互感器與控制器輸入端連接，控制器輸出端分別與晶閘管控制端連接，同時，控制器輸 出通過脫諧執行電路和控制繼電器連接，控制繼電器連接主電路的接觸器。

上述控制器電路結構是：以單片機為核心，單片機內包括有A/D轉換器及E²PROM存儲 器；A/D轉換器輸入端與三相電路輸入端電流互感器連接，A/D轉換器輸出端與單片機的輸 入端連接；單片機通過調試接口分別與設置鍵和數碼顯示器連接；另外，單片機輸出通過三 相光電隔離器與脫諧執行電路輸入端連接，諧波濾波器為一階時其脫諧執行電路輸出端分別 與每相主電路的晶閘管控制端連接，諧波濾波器為二階時其脫諧執行電路輸出端仍分別與每 相主電路的晶閘管控制端連接，同時，脫諧執行電路輸出端還連接控制繼電器，控制繼電器 連接主電路接觸器。

本發明形成一個以系統三相電流檢測為輸入，單片機為核心的控制器，雙向晶閘管作為 輸出執行單元的閉環控制系統。

本發明電力電容器的安全運行是通過電力電容脫諧裝置的控制電路實現的。

電力電容脫諧裝置控制方法步驟如下：