[發明專利]單片微機無功功率控制裝置

無效

• 申請號: 87100007.5
• 申請日: 1987-01-05
• 公開（公告）號: CN1010822B
• 公開（公告）日: 1990-12-12
• 發明（設計）人: 王鎖林
• 申請（專利權）人: 電子工業部工藝研究所
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;G05F1/70
• 代理公司: 太原專利事務所
• 代理人: 崔雪花

本發明涉及一種能夠消除補償電容器投入、切除“誤動作”，精確調節供電網絡中無功功率的控制裝置。

傳統的無功控制裝置一般均采取功率因數方式或無功功率方式控制補償電容器投入電網或從電網切除。類似美國專利US4359678采用無功功率方式的裝置，預先設定投入用的下限基準值和切除用的上限基準值，無功檢測電路的輸出在下限基準值之下，投入電容器組，無功檢測電路的輸出在上限值以上，切除電容器組。這類裝置的不足點在于當負荷反復地反生微小變動時，無功負荷也跟著波動，在某一個基準值附近就會發生反復多次的投切動作，這種投切動作對改善功率因數無意義，而且縮短了電容器、接觸器的使用壽命，此處稱為“不必要動作”。已有的技術中為減少這種“不必要動作”，常常將調整幅度（即下限值與上限值之間的幅度）增加到1.5-2倍以上基本電容器的容量（ΔQ）。這種措施是以降低性能指標為代價的。增大了不能補償的無功。

按功率因數方式控制的裝置，也是預先設定下限值和上限值，當電網功率因數低于下限值時，投入電容器，當功率因數高于上限值時，切除電容器。但在實際的運行中，在同一功率因數下，無功功率是隨負荷的大小在變化的。負荷重時投入一組電容器影響不大，但負荷輕時，尤其是無功小于一組電容器容量時，投入一組電容器卻往往引起“振蕩”問題（即反復投切）。這種“振蕩”現象給電網增加了新的不穩定因素，大大縮短了裝置的使用壽命。同時這類裝置也同樣存在著因負荷反復的發生微小變動，在某一基準值附近發生的“不必要動作”問題。本文將“振蕩”和“不必要動作”統稱為“誤動作”。已有技術中為減少這種“誤動作”，也往往采取降低功率因數設定值的下限值，即增大不能補償的無功。這種措施同樣也是以降低性能指標來換取“誤動作”減少的，不能根本消除“誤動作”。

中國專利CN85100197B提出了一種消除“振蕩”的閉鎖電路，該閉鎖電路隨時對系統是否出現“振蕩”進行判斷，一旦出現“振蕩”時將裝置閉鎖，可見閉鎖電路只有在“振蕩”出現后方可動作，因此系統每次出現“振蕩”時必須最少“振蕩”一次（投一次，切一次）以上，即仍要至少出現兩次“誤動作”，同時還要增加模數轉換器、寄存器及數字比較器等電路，另外，這種閉鎖措施不能克服負荷波動引起的“不必要動作”問題，這是其不足之處。

本發明主要是為解決上述問題而提出的。其目的是為電力用戶提供一種徹底消除補償電容器投入，切除“誤動作”，精確調節接入電網的補償電容器數量，通用的單片微機無功功率控制裝置。

按照本發明的裝置是以單片微機為核心的集成化無功功率控制裝置，該裝置由MCS-48系列單片微機、程序存貯器、模數轉換器、檢測電路（無功電流、電壓及功率因數）、鍵盤顯示及輸出執行等部分組成。在單片微機的控制下，通過實時檢測電網的無功電流。電壓及功率因數，計算出一定時間內（信號周期整數倍）無功功率的平均值Q、電壓及功率因數，同時根據計算得的當前電網電壓值，按Q_c＝ωCU²計算出此電壓時的補償電容器容器。再精確計算投入或切除的補償電容器的數量。然后根據控制矢量圖8，針對投入區，切除區、波動區和穩定區四種情況，根據電網對無功功率的需求和所要求的功率因數綜合判斷，控制補償電容器組合理地投入電網或從電網切除，在投入區和切除區，按無功功率控制，投入和切除都使系統進入到穩定區，在波動區里不進行投、切動作，達到提高控制精度，消除“誤動作”，從而將補償電容器的投切次數減到最小限度。

本裝置面板上安裝有顯示電壓、功率因數、無功功率、超前或滯后等多種檢測量的數碼顯示器，可以同時作為數字電壓表和數字功率因數表，省掉了原控制柜配置的幾塊模擬表，隨時可以觀察控制效果。

本裝置具有軟件硬件結合的輸入輸出在線自檢功能和自動恢復功能，軟件上采取平均值濾波和中位值濾波，使裝置在環境溫度較高，電氣環境惡劣的場合仍能穩定可靠運行。

圖1是裝置原理圖;

圖2是無功電流檢測電路原理圖;

圖3是無功電流檢測電路輸出特性曲線;

圖4是功率因數檢測電路原理圖;

圖5是輸出執行原理框圖;

圖6是判斷輸出功能圖;

圖7是無功負荷波動示意圖;

圖8是控制矢量圖;

圖9是主控制程序流程圖;

圖10是另一實施例原理框圖。