[发明专利]同步电容器开关的控制系统

说明书

本发明提供用于将电源连接到开关电容器的系统和方法。一种方法可用于控制多相电源到多个电容器的连接。所述多相电源的每个相位可通过开关装置电连接到所述电容器中的至少一个。所述方法包括针对所述多相电源的每个相位，使用电连接到针对所述相位的所述开关装置的第一端子的第一分压器确定用于所述电源的所述相应相位的电信号的第一电压。所述方法进一步包括确定跨连接到针对所述相位的所述开关装置的第二端子的电容器的第二电压。所述第二电压是使用连接到所述开关装置的所述第二端子的第二分压器来确定。

背景技术

本发明大体上涉及电开关控制系统的领域。更具体地，本发明涉及用于控制开关以选择性地将电源(例如，三相、中压电源)连接到一或多个电容器的系统和方法。

开关电容器组被安装在电杆上和变电站里以响应于重型工业电感负载(例如，电动机)的应用和移除而(例如，通过更改负载定相)施加功率因数校正到电网。当负载不同相时，额外反应电流增加传输损失，其导致浪费能量和对额外发电能力的需要。在一些系统中，单独的控制感测电压到电流相关系且命令电容器开关基于所述关系断开和闭合。应用电容器可帮助改进透过电网传输的电能的转移效率。中压应用(例如，5kV到38kV)常包含基于功率因数校正需求而接通和断开的电容器。

如果开关在跨开关的AC电压非处于波形零时闭合，那么当电容器被充电时可能归因于大浪涌电流而发生干扰。干扰可包含(例如)电压骤降、谐波、谐振峰值和/或对电系统的其它不需要的影响。这种干扰可造成敏感客户设备的问题，例如，工业VFD(可变频率驱动)电动机控制器。由于机械和电复杂性，大多数中压电容器开关相对于电压随机闭合。一些系统被配置为电阻器与开关串联插入以将电容器充电到电压，减小浪涌电流。这些系统可能对于一些应用是可接受的，但是无法针对更敏感的应用以可接受的方式执行。

被配置为在跨电容器开关的电压接近零伏时闭合的控制器通常复杂、昂贵且难以投入使用/安装，因为其必须处置机械变化与电变化的复杂混合情况。复杂算法可用于估计跨每个开关的电压，且这些算法可能需要安装者提供有关安装的详细信息(例如，相位旋转(例如，A-B-C定相或A-C-B定相)、Y/Δ电容器连接和电容器接地(例如，接地或未接地))。一些控制器基于单相电压传感器和有关系统所连接的电系统的校准信息盲目地对其操作进行定时。例如，电压感测变压器可仅参考三相系统的相位A。如果电容器组连接为接地的Y配置，那么预期每个相位的零伏之间的电时序分开达120电角度。必须已知相位旋转以配置这样一种控制器。

另外，常规零闭合开关被配置来测量开关单侧(例如，电源侧)上的电压。当操作电容器的中压AC开关断开时，电流在零交叉时清除。由于电流和电压信号因电容器而相差90度，因此在开关断开后在电容器上保留近峰值陷阱DC电荷。电容器具有内部电阻器，其被配置来缓慢消散这种能量，直到跨电容器的电压被带到零伏。为了确保电容器已完全放电(例如，使得开关的电容器侧上的电压为零)且闭合开关不会诱发异常大的浪涌电流(例如，比负载电容负载电流大6倍)，常规零闭合开关可被配置来在在再次闭合开关之前最后一次断开开关之后等待预定时间量(例如，五分钟)。在预定时间量之前闭合开关可在源电压遭遇电容器上的大陷阱电荷电压时产生异常大的浪涌电流(例如，高达80倍负载电流)。专用联锁控制设备、培训和/或标识通常用于防止开关在预定时间量经过之前闭合。

需要一种改进的控制系统，其控制用于将电源选择性地连接到开关电容器的开关的操作。还需要一种控制系统，其在多种环境条件下高度可重复。另外，需要一种控制系统，其可连接到多种不同的电力系统和/或电容器配置，而无需对单独类型的配置的大量专门校准。更进一步，需要一种控制系统，其提供对开关两侧上的电压条件的更大了解和意识。还需要一种控制系统，其无需开关在开关可能再次闭合之前断开后等待预定时间量。

发明内容