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1、新型智能集成电力电容器的研制与应用摘要:本文通过对智能集成电力电容器研发背景和无功补偿装置投切方式的说明,分析了智能集成电力电容器的双CPU硬件结构,介绍了该装置的卓越性能,满足现代配电X对无功补偿装置过零投切、节能、智能化的要求,阐述了该产品在配电X中应用的意义和前景。 关键词:智能集成电容器双CPU节能 :TP3:A:1007-9416(2011)04-0097-02 1、引言 在低压配电系统中,无功补偿装置已得到广泛应用,无功补偿装置的电容投切技术也日趋成熟。随着国家“十二五”规划当中对低碳经济与智能电X建设的要求,智能化、集成化、X络化、可靠性、节能、
2、环保成为智能电器发展的主流,智能集成电力电容器正是在智能电器总体发展柜架上开发出来的全新一代低压无功补偿装置。 2、无功补偿装置中投切开关的特点 目前,无功补偿装置主要有4种方式来投切电容器组:普通接触器、专用接触器、晶闸管投切电容器和智能型复合开关。接触器投切电容器方式随着技术的发展已逐步退出市场。 新型智能型复合开关,在结合接触器和无触头晶闸管各自的优点的基础上,采用磁保持继电器和晶闸管并联的结构方式,这样既克服了电容器组投切时的涌流现象,又减小了功率损耗,从而在智能集成电力电容器中得到了广泛的应用。 3、智能集成电力电容器的硬件结构 智能集成电力电
3、容器是在智能电器总体发展柜架上开发出来的全新一代低压无功补偿装置,它由CPU测控单元、智能型复合开关和电力电容器等组成,如图1所示。 CPU测控单元:其硬件电路主要由检测、控制、执行及电源四部分组成。检测部分主要是对负载的电压和电流进行检测,并将其参数信号转换成控制单元所能接受的信号,控制单元由DSP完成对电压和电流值的计算,再根据控制补偿规则,做出投切决策并输出投切指令;执行单元接到指令后,通过智能型复合开关控制补偿电容器组的投切;该测控单元集成了通讯模块,实现智能电容器之间的组X、信息输入、输出。（如图1） 电X的电压、电流分别经PT、CT接入测控单元,信号调理部
4、分将它们转变为小幅值的电压信号接到DSP的ADC,经过DSP的采样、分析、计算,根据结果,结合投切策略,自动控制复合开关投切电容器组,再将计算结果送到双口RAM;C51单片机负责电容器的保护电路控制,负责将计算结果送到液晶显示,同时扫描键盘,EEPROM记录控制器重要参数的变动,两个CPU之间通过双口RAM进行数据的传送。 智能型复合开关:受控于测控CPU,集成C51控制器投切回路,主控回路采用双向晶闸管和磁保持继电器,应用过零检测技术,实现电容器组过零平滑投切,消除合闸涌流与操作过电压,可频繁进行投切。微型断路器:智能电容器电源保护开关,电源接入端子,起短路、过流保护
5、作用。 4、卓越性能 4.1节能环保 智能集成电力电容器采用了磁保持继电器,电路接通后,不再消耗电能,磁保持继电器内,衔铁由永磁体吸持。常规补偿装置接通补偿电路需要交流接触器,交流接触器触点需要电磁线圈保持,每只交流接触器需消耗15W,每一路可接通15kVar。采用智能集成电力电容器每kVar就比传统无功补偿装置减少损耗1W。智能集成电力电容器体积比其它自动补偿装置缩小50%左右,减少了大量的导线、接点、器件等电能损耗。我国目前在用的配电变压器近500万台,平均容量为200kVA,总容量近10亿kVA,无功补偿按配电变压器平均的1/3计算,现有配电变压器需无功补
6、偿容量3.3亿kVar。 如果将现有传统配电变压器无功补偿装置换成智能集成电力电容器,按1kvar省1W算,则一年可节电28.91亿kwh,超过秦山核电站设计年发电量17亿千瓦时。可减少煤耗109.86万吨,减少排放CO2气体285.64万吨,相当于增加净化空气的森林面积7616.94平方公里;可减少SO2气体排放5.7万吨,NO1,NO2气体排放3.36万吨,减少环境污染。 4.2智能X络控制 由于每台电容器都带有智能X络模块,可以形成主从自动组合模式进行投切,相当于每台电容器都能充当控制器,实现了高可靠性。取消总控制器,采用分散控制模式,每组智能集成电力电容器都
7、有控制单元,使多组电容器的自动投切摆脱了全部依靠一个控制器的情况,杜绝因控制器故障导致整个系统瘫痪。 多台智能集成电力电容器联X使用时,会自动生成一个X络,地址码最小的一个为主机,其余为从机,构成低压无功自动控制系统;如果个别从机出现故障,自动退出,不影响其余工作;如果主机故障,主机退出,在从机中产生一个新的主机,组成一个新的系统。容量相同的电容器按循环投切原则,容量不同的电容器按适补原则投切;通讯模块具有485通讯接口,可以接入后台计算机,进行配电综合管理。通过智能X络控制技术,提高了运行可靠性及电容的足量投入,延长了补偿
