[发明专利]一种电力电容动态脱谐装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电力系统自动化控制技术领域，特别适用于一种电力电容动态脱谐装置及控 制方法。

背景技术

目前，在高低压供电系统中，电力整流设备和变频调速装置被广泛应用，其独特的结构 和先进的技术，给用户带来方便，高效和巨大利益的同时，其不足之处也是明显的。即它的 非线性，冲击性和不平衡用电特性：对公共电网注入大量的谐波和无功功率，使电能质量有 明显恶化的趋势。为了有效吸收谐波电流和补偿无功功率，在高低压供电工业现场，因成本 和技术等方面的因素，通常采用由电感和电容组成的谐波无源滤波器和补偿器进行对电网的 保护。

事实上，统计表明，在工业场合由谐波引起的电流增大，烧毁电容柜设备的现象经常发 生，主要原因不是谐波本身，而是电容柜设计不当产生并联谐振，造成谐波电流放大而引起， 另外，电容器一旦产生谐波电流放大，其后果通常是相当严重的，不仅会烧毁电容器本身， 严重时，还会使接触器，馈电开关，甚至变压器都被烧毁，造成严重的电力事故。

针对可能发生的上述情况，传统的处理方法有下面二种：(1)采用金属拉伸而不是铆接 的方法来制作电力电容器的壳体以增加强度和密封性，当电力电容因为谐波电流放大而导致 损坏时，依靠气体膨胀的力量使电力电容的引线挣断，显然，这种物理处理方法仅仅是一种 防御措施；(2)在低压电力电容器的接线端，安装一个与电力电容器额定电流相匹配的微型 空气开关，当电力电容器的实际工作电流超过其额定电流某个数值时，微型空气开关自动切 断电源，达到保护电力电容器不受到损坏的目的。实践证明，由于各种因素的影响，采用这 种方法仍然免不了电力电容器遭受损坏，而且，一旦电力电容器不投入电网，无功补偿也就 失去了意义。

对于谐波比较大的场合，传统的方法是：通常采用一阶或二阶具有吸收谐波电流效果的 无源滤波器技术，其中一阶谐波滤波器结构为电容，电感及阻尼电阻串联，又称为单调谐滤 波器；二阶谐波滤波器结构为电容与电感和阻尼电阻并联后串联，这两种传统的技术方案， 因为结构简单，成本低，而在行业中大量使用。

但是，由于电力电容器在长期工作过程中，电容量，绝缘和损耗角等参数都会发生变化， 当电力电容器在经过了一个阶段使用之后本身的参数发生变化，或者因为工作现场的负载等 工况发生变化，都会重新造成谐波电流放大的情况，最后形成事故，造成设备的损失。

发明内容

为了弥补以上电力电容保护结构之不足，本发明的目的提供一种电力电容脱谐装置及控 制方法，引入了以嵌入式单片机为核心的微电子技术，对电力电容实施动态脱谐，以达到对 供电网络系统的保护，使之安全运行的目的。

本发明的技术方案是这样实现的：电力电容脱谐装置包括有一阶三相谐波滤波器和二阶 三相谐波滤波器。

其中，一阶三相谐波滤波器包括有电容，电感，双向晶闸管，双向晶闸管近似为电路中 的阻尼电阻，连接：每相电路中电容、电感、双向晶闸管串联，三相电路中每相电流互感器 与控制器输入端连接，控制器输出端分别与晶闸管控制端连接；

所述二阶三相谐波滤波器包括有电容，电感，双向晶闸管，双向晶闸管近似为电路中的 阻尼电阻，连接：每相电路中电容与电感和双向晶闸管并联后串接，同样，三相电路中每相 电流互感器与控制器输入端连接，控制器输出端分别与晶闸管控制端连接，同时，控制器输 出通过脱谐执行电路和控制继电器连接，控制继电器连接主电路的接触器。

上述控制器电路结构是：以单片机为核心，单片机内包括有A/D转换器及E²PROM存储 器；A/D转换器输入端与三相电路输入端电流互感器连接，A/D转换器输出端与单片机的输 入端连接；单片机通过调试接口分别与设置键和数码显示器连接；另外，单片机输出通过三 相光电隔离器与脱谐执行电路输入端连接，谐波滤波器为一阶时其脱谐执行电路输出端分别 与每相主电路的晶闸管控制端连接，谐波滤波器为二阶时其脱谐执行电路输出端仍分别与每 相主电路的晶闸管控制端连接，同时，脱谐执行电路输出端还连接控制继电器，控制继电器 连接主电路接触器。

本发明形成一个以系统三相电流检测为输入，单片机为核心的控制器，双向晶闸管作为 输出执行单元的闭环控制系统。

本发明电力电容器的安全运行是通过电力电容脱谐装置的控制电路实现的。

电力电容脱谐装置控制方法步骤如下：