一种无功补偿电力电容器预投切校准方法及装置与流程

本发明涉及电容器投切控制领域，具体是一种无功补偿电力电容器预投切校准方法及装置。

背景技术：

1、电力电容器目前广泛应用于配电线路的无功补偿，但是在补偿过程中，需要根据线路无功含量频繁的对电力电容器进行投切。此外，投切电容器过程中由于对投切精准程度不可控导致的电网电压波动和涌流问题会严重影响电力电容器的安全性、投切装置的使用寿命，甚至会影响电网的用电设备。电力电容器的投切装置，按其类型可以分为机械开关、电子开关和机械电子复合开关，但由于电子开关的导通压降会造成开关发热、复合开关的结构复杂，制造成本高等都在应用阶段受到人们摒弃。机械开关由于其结构简单、控制方便等因素，目前正广泛应用于无功补偿电力电容器的投切。

2、在投切电力电容器过程中，最典型的机械开关就是电磁继电器。其本质为电信号控制机械开关，其可靠性由动作时间、继电器电压波形、燃弧时间等参数体现。尤其是动作时间这一点。但是我们无法从继电器的数据手册或者厂家得到此特征的准确参数。也就是说，每一个继电器个体，即使是同一型号的，其动作时间，即吸合时间与释放时间也是不相同的，且经过试验其误差范围甚至可以达到[1.4,4.0]，单位：ms。因此如果我们假定所有同一型号的电磁继电器其动作时间都是固定的或者采用某些算法去预测其动作时间是不可靠的。由此可见，在同步开关设备上使用电磁继电器时，如果同步开关的微控制器不能精准的使磁保持继电器在零点吸合或断开，那么由于电磁继电器个体差异导致的投切不精准问题所带来的后果将十分严重。

3、电力电容器的不精准投切会有以下后果：

4、1、投切元件的损坏；2、电力电容器升温甚至发生危险；3、电网在投切时刻涌流增加；4、电网在投切时刻产生过电压现象；5、线路用电设备发生损坏；6、电能质量降低。

5、通过对投切装置的硬件组成分析，我们得出以下两点对投切精准度的影响因素：1、电网零点检测的精度与稳定性；2、投切元件的动作敛散性。

技术实现思路

1、为了解决现有技术存在的问题，本发明提出了一种无功补偿电力电容器预投切校准方法及装置，从而解决控制器对电磁继电器无法精准控制的问题，进而解决无功补偿电力电容器投切过程产生的过电压和浪涌电流。

2、本发明是通过以下技术方案实现的：一种无功补偿电力电容器预投切校准方法，其步骤为：

3、1)同步开关初期化；同时校准台上电、初期化，并通过a/b线为同步开关供电；

4、2)校准台通过signal通信线接收同步开关发出的自定义协议校准信号，如有信号，则进行步骤3)，否则一直重复步骤2)直至接收到校准信号；

5、3)同步开关的微控制器对电容器进行延迟补偿：

6、3.1)多次检测同步开关板上的每个电磁继电器的吸合和释放时间，去掉最大值和最小值后取平均值，得到每个电磁继电器的吸合平均值a，并将这组数据存入微控制器中；

7、3.2)设电网波形周期为t，电磁继电器需要在零点时刻完成投入动作，即在每个周期的起始时间、1/2t或者t时完成投入动作；

8、3.3)设0为电网的某个零点并记为点o，则下个零点为0+1/2t并记为点a；设当前投切开关的电磁继电器吸合时间为a，且a<1/2t，则延迟补偿投切的过程需满足如下公式

9、t等待时间+a＝1/2t

10、其中，t等待时间为控制器检测到零点后延迟的时间；

11、由于在工频交流电网中，t为固定值且已知，a在3.1)过程中已经获得，因此根据此公式计算出t等待时间；

12、在得到t等待时间后，当控制器在o点检测到交流零点，经过微控制器内部的软件延迟等待t等待时间后，微控制器发出控制指令，在电磁继电器收到控制指令后，电磁继电器会消耗a吸合，那么在a点时刻，电磁继电器就完成了动作，实现了投入延迟补偿；

13、4)校准后，同步开关通过指示装置提示完成校准；如果校准失败或者同步开关应用过程中读取不到电磁继电器的动作时长数据a，通过指示装置提示未完成校准。

14、一种无功补偿电力电容器预投切校准方法中使用的校准装置，包括电源部分、控制器部分、信号处理部分和交互部分；

15、所述的电源部分包括将220v交流转换为12v、5v直流电压等级的开关电源；其输入为220v ac，输出分别为为12v/1a和5v/2a；

16、控制器部分包括stc8g1k08芯片，stc8g1k08芯片通过5v供电后并实现中断、输入检测、输出功能；

17、信号处理部分由实现号发送功能的光耦隔离输出电路，和实现信号接收功能的光耦隔离输入电路组成；

18、在信号接收功能部分，输入端经过发光二极管、电阻与光耦输入端串联、输出端接上拉电阻，并与控制器连接；

19、在信号发送功能部分，输入端上拉后，经过发光二极管、光耦输入端、电阻与控制器信号发送端13号io口串联，输出端经过12v上拉，另一端接地；

20、交互部分包括按键触发电路和指示灯信号电路，按键一端接地，另一端通过10k欧电阻上拉接vcc，并与主控stc8g1k08芯片的11号引脚相连接；

21、指示灯信号电路包括电源指示灯和工作状态指示灯，电源指示灯为白色，串联200欧姆电阻与5v电源相连，一般状态下，通电后，电源指示为常亮状态；工作状态指示灯为三色led，串联5.1k欧姆电阻后与控制器部分的stc8g1k08芯片14，15，16引脚相连，用来指示装置的不同运行状态。

22、本发明创造的有益效果为：由于本专利基于延迟补偿算法设计了投切开关的校准装置，使投切开关在投切精准度上得到进一步提升，此外该算法不单单针对投切开关这一整体，而是深入到板载投切元件——电磁继电器的个体，通过对电磁继电器动作时间的逐一校准，使其永远都工作在最佳状态上。即使经过长时间使用后动作时长出现误差，也可以通过二次校准使其重新回到最佳工作状态。因此，该装置不仅达到了使电容器投切无涌流过电压的效果，并且在提高电力系统稳定、电容器安全性、投切装置可靠性及寿命上都有十分重要的意义。

技术特征：

1.一种无功补偿电力电容器预投切校准方法，其特征在于，其步骤为：

2.权利要求1中所述的一种无功补偿电力电容器预投切校准方法中使用的校准装置，其特征在于：包括电源部分、控制器部分、信号处理部分和交互部分；

技术总结本专利公开了一种无功补偿电力电容器预投切校准方法与装置。校准方法为延迟补偿算法；装置具体包括微控制器、信号隔离电路、通讯电路等。校准装置通过通讯电路和信号隔离电路连接需要校准的投切开关。在校准时，通过将多次取平均值得到的投切开关板载电磁继电器的动作数据存入微控制器，投切开关基于此数据运行延迟补偿算法以实现电磁继电器的零点投切。该装置不仅达到了使电容器投切无涌流过电压的效果，并且在提高电力系统稳定、电容器安全性、投切装置可靠性及寿命上都有十分重要的意义。技术研发人员：李冰,吴晗序,伊文龙,刘钧迪,金元元,曹健,王飞鸣,王金辉受保护的技术使用者：辽宁东科电力有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/5