[发明专利]一体化智能可变电容器

说明书

技术领域

本发明涉及一种电容器，具体涉及一种一体化的输出电容量值可控且可变的电容器，可用于电网供电系统中无功功率补偿和谐波消除装置使用。

背景技术

由于非线性用电(感性负载和容性负载)的大量存在，在电力网络建设、改造和运行过程中，消除由此产生的无功功率和谐波成为必不可少的需求。如何更加有效地补偿无功功率和消除谐波，提高电能质量，已成为现代电网运行和管理的关注焦点。

现有的无功补偿和消谐技术中，一般都采一个(组)固定值的电容器，虽然可以获得不同级的电容值，但因其获得的电容值与实际控制需要的电容值之间可能存在较大差异，往往与负载网络电流、相位、谐波等变化的多样性、随机性和频繁性不相适应，不能实现较精确的控制。由于此，还带来了针对性治理系统无功功率和谐波困难。比如：系统建设或改造时，以预测的3次、5次、7次谐波为治理对象，并按此设计和和施工，那么系统运行时产生的9次、11次、13次……谐波和间谐波(整数谐波以外的谐波)均不能得到治理，而系统建设/改造后的运行状态变化是很难预测的。在现代电力系统的实际运行中，无功功率和谐波的不断变化往往是常态，而设计的治理方案又因网络负载特性的不断变化，往往会蜕变为针对特例的对策。治理对策不能及时随着谐波频率的漂移而变化，电能质量就不能得到根本的改善。

换言之，当负载经常发生变化时，采用现有技术将不能精准地进行补偿或消谐，因为预先配置的电容器与需要投入的电容量值不相匹配，不能满足系统的实际需求。

另一方面，由于需要采用多个电容器搭建，在构建每个无功功率补偿装置时，都需要进行电容器组的选择，电路的构建，建立控制系统等一系列工作，实现起来比较复杂，导致了成本的增加。另外，因无法或不易做成标准模块，不利于快速维护和安装，施工效率低，特别是注重时效和用电连续性的场合发生故障时不能做到快速恢复会带来较大的损失。

发明内容

本发明目的是提供一种一体化智能可变电容器，可以根据实际需要，由控制系统控制，在设定范围内提供所需的电容量值，以达到无功补偿或消除谐波的最佳功效。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种一体化智能可变电容器，包括壳体及设置于壳体内的电容器组，所述电容器组中包括多个电容器基本单元，以各电容器基本单元中最小的电容量值为基数，各电容器基本单元的电容量值相对于基数的倍率，分别对应一种数值编码体系中的具有位权的数码值，通过接入某一电容器基本单元或者多个电容器基本单元的并联获得可控且可变的输出电容值；具有控制系统和投切机构，所述投切机构连接控制各电容器基本单元的接入或断开，所述控制系统包括控制信号接收装置、编码方案生成装置，编码方案生成装置根据控制信号接收装置接收到的控制信号生成编码，控制投切机构的动作，实现所需电容值的输出。

上述技术方案中，通过电容可变的编码和控制方法，达成电力系统快速改善电能质量和电网安全的目的。上位机(自动或人工)发出所需电容值的指令，控制信号接收装置接收后，由编码方案生成装置根据电容器基本单元的编码形式，生成对应所需的编码，由投切机构控制电容器基本单元的组合投切。

在实际实现时，电容器可以设置人机界面；投切机构可以采用冗余设计，实现投切元件的可替换工作，同时设置温度监控模块，防止投切元件的过热损伤。由此，可根据所需电容容量进行实时变动，使得切入主回路的电容量值快速跟随电网需求的变化而改变，完成精确的无功补偿或消除谐波。

上述技术方案中，所述数值编码体系是指可以组合表达各数值的编码方式，可以采用2进制、十进制、BCD码，以及其他特殊的编码形式。由此，通过一组符合数值编码要求的电容器，可以根据进制组合出各个对应的电容值。

优选的技术方案，所述数值编码体系为二进制编码，各电容器基本单元的电容量值相对于基数的倍率分别为2ⁱ，其中i为0～n的整数，n≥1。n的值与电容数量有关。

或者，所述数值编码体系为BCD编码，各电容器基本单元的电容量值相对于基数的倍率分别为2ⁱ×10^j，其中，i为0～3的整数，j为0～n的整数，n≥0。n的值与电容可变范围有关，本领域技术人员可以根据设计要求选取。

例如，由n个不同电容量值的电容器基本单元组成一个可变电容组合模块，可按要求输出实际需求的电容量共个。

基本配置1kvar、2kvar、4kvar、8kvar共4个电容器基本单元，就可以输出电容量值精度为1kvar，0～15kvar连续可调的可变电容器(级次为