一种基于快速放电开关的串联电容补偿控制系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于快速放电开关的串联电容补偿控制系统，其包括电容器组件、氧化锌组件以及控制器，所述控制器内部设置有快速放电开关，所述快速放电开关与所述电容器组件、氧化锌组件并联连接；所述控制器包括相互通讯连接的主控制芯片、短路故障识别芯片以及监控芯片；所述主控制芯片接收所述短路故障识别芯片发出的短路故障信号，并向所述快速放电开关发出动作指令。本发明专利技术提供的基于快速放电开关的串联电容补偿控制系统造价低、安装方便、维护简单，具有良好的节能效果，节能效果达到3％‑4％。短路故障识别芯片识别短路故障的时间为1‑2ms，故障识别快速，准确，并发出对快速放电开关的命令，快速放电开关能够在12ms内关合，确保电容器的安全。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及配电领域，具体地涉及一种基于快速放电开关的串联电容补偿控制系统。
技术介绍
随着经济的发展，用电负荷的快速增长，占全国大部分面积的广大偏远地区电网向无电地区延伸，110KV高压超长线路及中压配网的供电质量问题和线损高问题日益突出，集中变现在电压偏低及电压波动率大，导致负电荷的供电电压远远超过了国家规定的质量标准，影响了各地区人民的生产和生活，因此，需要功能有效的技术设备来治理目前存在的电压质量和电能损耗的问题。现有的相关治理措施主要有以下几条措施：1、调整主变压器分接头，此种措施的缺点如下：由于变电站出线的各配电线路长度及负荷水平不同，通过调整变压器分接头很难照顾周全，变电站调整分接头的范围有限，很难解决长线路末端的低电压问题，调整变压器分接头无法解决电压波动问题。2、在负荷相对集中处加装并联补偿电容器，此种措施的缺点如下：并联补偿电容器需要远方或就地自动投切，增加系统的复杂程度及安装数量，且日常维护难度大，可靠性差，为达到同样的调压效果，并联补偿电容器需要容量大，造价高；并联电容器的补偿效果与电压的平方成正比，在低电压时补偿效果反而下降；频繁投切会引起电压波动，严重情况会造成电压和无功到送问题。3、在电路中串联有载调压变压器，此种措施缺点如下：设备为有触头调压，动作频繁，可靠性差，维护工作量大，安装管理难度高；由于自身的有功、无功损耗，投入运行后增大线路的网损；调压器过载能力差，要加装额外的开关及保护设备对其进行保护，需要停电检修，供电可靠
性下降；无功严重不足时，调压效果反而更差；不宜随线路分布式安装。4、更换粗导线或缩短供电半径，此种措施缺点如下：投资巨大、不经济；施工建设周期长、难度大；需要停电施工，征地困难。
技术实现思路
本专利技术为了解决上述提到的现有的电网配电存在电压质量和电能损耗问题，根据现有技术存在的缺点，提供一种基于快速放电开关的串联电容补偿控制系统，其造价成本低、体积小、安装方便、设备维护简单。具体地，本专利技术提供一种基于快速放电开关的串联电容补偿控制系统，其包括电容器组件、氧化锌组件以及控制器，所述控制器内部设置有快速放电开关，所述快速放电开关与所述氧化锌组件分别与所述电容器组件并联连接；所述控制器包括相互通讯连接的主控制芯片、短路故障识别芯片以及监控芯片；所述短路故障识别芯片的输出端连接所述主控制芯片的输入端，所述主控制芯片的输出端连接所述快速放电开关的输入端；所述主控制芯片接收所述短路故障识别芯片发出的短路故障信号，并向所述快速放电开关发出动作指令。优选地，所述短路故障识别芯片包括电流传感器以及比较芯片，所述电流传感器用于采集电路的电流值并发送至所述比较芯片，所述比较芯片设置有电流瞬时值阈值以及电流变化率阈值，当电流瞬时值超过电流瞬时值阈值和/或电流变化率超过电流变化率阈值时，所述比较芯片向所述主控制芯片发出短路故障信号。优选地，所述短路故障识别芯片识别短路故障的时间为1-2ms。优选地，所述控制器还包括GPRS芯片以及通讯芯片，所述GPRS芯片的输出端连接所述主控制芯片的输入端，所述主控制芯片的输出端连接所述通讯芯片的输入端。优选地，所述电容器组件串联连接有旁路刀闸、第一隔离刀闸以及第二隔离刀闸。优选地，所述快速放电开关串联连接有放电阻尼器。优选地，所述放电阻尼器包括相互并联连接的放电电阻和放电电感。优选地，所述氧化锌组件包括多个串并联连接的氧化锌阀片。优选地，所述监控芯片对快速放电开关、旁路刀闸、第一隔离刀闸以及第二隔离刀闸的工作状态进行监控，并在系统处于非正常工作时进行报警。优选地，所述通讯芯片通过数据线连接有外部通讯端口。本专利技术的优点如下所述：本专利技术提供的基于快速放电开关的串联电容补偿控制系统造价低、安装方便、维护简单，具有良好的节能效果，节能效果达到3％-4％。短路故障识别芯片识别短路故障的时间为1-2ms，故障识别快速，准确，并发出对快速放电开关的命令，在设备本身出现故障时，主控制芯片切断系统工作，快速放电开关能够在12ms内关合，快速放电开关的分闸时间小于2ms，合闸时间小于8ms，确保电容器的安全。氧化锌阀片的串并联能够将每个氧化锌阀片的均流、均压误差控制在很小的范围，并使每个阀片吸能作用均匀发挥。附图说明图1为本专利技术的结构示意框图；图2为本专利技术的实施例1的结构示意图；图3为本专利技术的实施例2的结构示意图；图4为本专利技术的电路示意图；以及图5为本专利技术的电容器组件安装电路示意图。具体实施方式下面结合附图以及具体实施方式对本专利技术的工作原理及结构做进一步解释：专利技术提供一种基于快速放电开关的串联电容补偿控制系统，如图1及图4所示，其包括电容器组件1、氧化锌组件2以及控制器3，控制器3内部设置有快速放电开关4，快速放电开关4与氧化锌组件2分别与电容器组件1并联连接，对电容器组件1以及氧化锌组件2进行短路保护。如图5所示，电容器组件1用于补偿线路压降，提高电压质量，降低线损，根据补偿深度的要求合理配置电容器，正常运行时补偿电容串联在电路中。电容器组件1串联连接有旁路刀闸K1、第一隔离刀闸K2以及第二隔离刀闸K3。旁路刀闸K跨接在电容器两侧，正常状态下处于分闸状态，串补装置长期退出或需要检修时处于合闸状态。第一隔离刀闸K2以及第二隔离刀闸K3正常状态下处于合闸状态，串补装置长期退出或需要检修时处于分闸状态。氧化锌组件2用于限制串补电容器两端的电压，由氧化锌阀片串并联组成，电网线路正常运行时串联电容的电压低于氧化锌的门槛电压，氧化锌不动作，外部短路时，将电容器两端的电压限制在较低的水平，保护电容器不受损害。快速放电开关4用于快速释放串联电容器存储的电荷，正常运行时处于分闸状态，线路发生短路时用于接通电容器的放电回路。快速放电开关4串联连接有放电阻尼器8，放电阻尼器8包括相互并联连接的放电电阻和放电电感，放电阻尼器8用于限制电容器的放电电流，由放电电阻和放电电感并联而成，将放电电流限制在允许的范围内，防止放电开关4发生触头熔焊。控制器3包括相互通讯连接的主控制芯片5、短路故障识别芯片6以及监控芯片7。短路故障识别芯片6的输出端连接主控制芯片5的输入端，主控制芯片5的输出端连接快速放电开关4的输入端，主控制芯片5接收短路故障识别芯片6发出的短路故障信号，并向快速放电开关4发出动作指令，在发生短路时，关闭快速放电开关4，接通电容器的放电回路，提高电压质量，降低线损。短路故障识别芯片6包括电流传感器61以及比较芯片62，电流传感器61用于采集电路的电流值并发送至比较芯片62，比较芯片62设置有电流瞬时值阈值以及电流变化率阈值，当电流瞬时值超过电流瞬时值阈值和/或电流变化率超过电流变化率阈值时，比较芯片62向主控制芯片5发出短路故障信号。短路故障识别芯片6识别短路故障的时间为1-2ms，故障识别快速，准确，并发出对快速放电开关4的命令，在设备本身出现故障时，主控制芯片5切断系统工作，快速放电开关能够在12ms内关合，确保电容器的安全。监控芯片7对各个元器件的工作状态进行监控，在元器件出现非正常工作时，向上级变电站发出报警，上级变电站进一步通过通讯设施向工作人员发出报警信号。控制器3还包括GPRS芯片9以及通讯芯片32，GPRS芯的输出端连接主控制芯片5的输本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于快速放电开关的串联电容补偿控制系统，其包括电容器组件、氧化锌组件以及控制器，其特征在于：所述控制器内部设置有快速放电开关，所述快速放电开关与所述氧化锌组件分别与所述电容器组件并联连接；所述控制器包括相互通讯连接的主控制芯片、短路故障识别芯片以及监控芯片，所述短路故障识别芯片的输出端连接所述主控制芯片的输入端，所述主控制芯片的输出端连接所述快速放电开关的输入端；所述主控制芯片接收所述短路故障识别芯片发出的短路故障信号，并向所述快速放电开关发出动作指令。

【技术特征摘要】
1.一种基于快速放电开关的串联电容补偿控制系统，其包括电容器组件、氧化锌组件以及控制器，其特征在于：所述控制器内部设置有快速放电开关，所述快速放电开关与所述氧化锌组件分别与所述电容器组件并联连接；所述控制器包括相互通讯连接的主控制芯片、短路故障识别芯片以及监控芯片，所述短路故障识别芯片的输出端连接所述主控制芯片的输入端，所述主控制芯片的输出端连接所述快速放电开关的输入端；所述主控制芯片接收所述短路故障识别芯片发出的短路故障信号，并向所述快速放电开关发出动作指令。2.根据权利要求1所述的基于快速放电开关的串联电容补偿控制系统，其特征在于：所述短路故障识别芯片包括电流传感器以及比较芯片，所述电流传感器用于采集电路的电流值并发送至所述比较芯片，所述比较芯片设置有电流瞬时值阈值以及电流变化率阈值，当电流瞬时值超过电流瞬时值阈值和/或电流变化率超过电流变化率阈值时，所述比较芯片向所述主控制芯片发出短路故障信号。3.根据权利要求2所述的基于快速放电开关的串联电容补偿控制系统，其特征在于：所述短路故障识别芯片识别短路故障的时间为1-2ms。4.根据权利要求1所述的基于快速放电开关的串联电容补偿...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晓毅，周铁生，何健，
申请(专利权)人：国网冀北节能服务有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：北京;11