低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统的制作方法

1.本发明属于无功补偿装置技术领域，尤其涉及低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统。


背景技术：

2.随着电器普及，农网末端用户普遍出现无功补偿不足现象，常常采用就地补偿的方法：就地安装无功补偿装置，但是现有无功补偿装置存在以下缺点：
3.时间成本高：受制于招标采购、施工安排的困扰，不能及时安装；
4.经济成本大：难以一劳永逸解决无功功率不足问题，农村负荷变化快，无法准确预测需补偿量，整套装置购买成本高，只能补偿少量用户，经济性差；
5.灵活性差：安装后全年实际使用时间较少，不能在使用率低的时候整体拆除回收。
6.现有的无功补偿装置，大多数情况下，其容量是以变压器容量来定的。但不同台区负荷组成情况不一样，同一台区不同季节负荷情况也不一样，采用固定分组、固定容量的方法来进行补偿，往往会出现补偿不足、过补偿或设备闲置的情况，现有阶梯式分组补偿的设计虽可以应对大多数现场需求，但也只是能将配变的力率补偿至合格线以上，当遇到如无功负荷低谷时期无小容量分组，某单相无功负荷比重大幅增加单相补偿容量不足等情况时，现有无功补偿装置不具备针对不同台区不同负荷情况，实现无功缺多少补多少的能力。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于：为了解决现有的无功补偿装置，大多数情况下，其容量是以变压器容量来定的。但不同台区负荷组成情况不一样，同一台区不同季节负荷情况也不一样，采用固定分组、固定容量的方法来进行补偿，往往会出现补偿不足、过补偿或设备闲置的情况，现有阶梯式分组补偿的设计虽可以应对大多数现场需求，但也只是能将配变的力率补偿至合格线以上，当遇到如无功负荷低谷时期无小容量分组，某单相无功负荷比重大幅增加单相补偿容量不足等情况时，现有无功补偿装置不具备针对不同台区不同负荷情况，实现无功缺多少补多少的能力的问题，而提出的低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统。
8.为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
9.低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统，包括防水箱体，所述防水箱体内设置有多个插接支架，多个插接支架从上往下均匀排列设置，插接支架上设置有补偿模块，防水箱体内设置有采集控制模块，补偿模块包括不锈钢箱壳、抽屉支架、电能采集模块、监控控制模块、电容投切模块、浪涌保护模块、防盗保护模块、加热除湿模块、散热模块、抽屉式补偿模块、电源接口、电源开关、投切开关、电容固定架和通讯接口。
10.所述补偿模块通过rs485通讯线控制，最多可控制12组电容器，全中文界面显示，同时具备手动调试功能，所述补偿模块的工作电源为ac220v
±
20％，50hz
±
5％，取样输入为电压0～400v，电流0～5a，取样灵敏度为≥50ma，测量精度为电压、电流为
±
1％，功率因
数为1.5％，无功功率为
±
2.5％，补偿速度为≤30s，海拔高度为≤2500米，环境温度为-25℃～+60℃。
11.作为上述技术方案的进一步描述：防水箱体和插接支架作为最基本的框架，可以先行安装固定接入电网，而采集控制单元和补偿单元通过插口式设计，可以不停电进行拆换。采集控制单元通过插针接口，获取配电台区的电网运行数据，通过通讯接口控制挂载的补偿单元进行投切。
12.所述投切开关采用了智能型复合投切开关，开关有两种，分别为分补和相补，对应额定电压220v与380v，所述智能型复合投切开关用了单片机的软件同步过零技术，既克服了磁保持继电器接点间的电弧预燃与重燃困难，又适应了各磁保持继电器动作时间的离散性，使开关内的磁保持继电器完美地实现同步操作，所述智能型复合投切开关通过微型断路器控制开关的运行状态，与控制器通过rj45接口实现通讯，智能型复合投切开关具备拨码设置容量功能，通过接线端的拨码开关可以设置所挂电容器的容量，智能型复合投切开关置通讯地址，与控制器链接后，主动上送智能开关的补偿属性、补偿容量和通讯地址。
13.作为上述技术方案的进一步描述：
14.所述防盗保护模块内设置有柜门状态监测与告警装置，柜门状态监测与告警装置与移动终端之间无线连接。
15.作为上述技术方案的进一步描述：
16.所述补偿模块基于标准型0.4kv抽屉式低压配电开关柜抽屉模块改造，抽屉式开关柜是采用钢板制成封闭外壳，进出线回路的电器元件都安装在可抽出的抽屉中，构成能完成某一类供电任务的功能模块，功能模块与母线或电缆之间，用接地的金属板或塑料制成的功能板隔开，形成母线、功能模块和电缆三个区域，每个功能模块之间也有隔离措施，抽屉内主要固定设备包括电源插接头、通讯插接头、断路器、电流互感器、电流表、智能复合开关和普通电容器，抽屉分工作、检修和断开三种状态，可以通过状态指示牌了解当前状态。
17.作为上述技术方案的进一步描述：提高转接件的热容量，较大幅度的降低由于装接件的温升给接插件、电缆头、间隔板带来的附加温升。功能单元之间、隔室之间的分隔清晰、可靠，不因某一单元的故障而影响其它单元工作，使故障局限在最小范围。母线平置式排列使装置的动、热稳定性好，能承受80/176ka短路电流的冲击。
18.所述加热除湿模块由电源系统、送风系统、半导体制冷器、温湿度检测控制回路、加热回路、无线模块及排水管路组成，加热除湿模块具有自动运行与手动抽湿功能切换、温度启动值和抽湿启动值可调；抽湿风道主动引凝、排出气体加热降湿；湿度、温度传感器24小时实时采样，超出设定启动值自动引凝；湿度、温度设置具有记忆功能，不会因为停开机而消失，加热除湿模块还具有故障显示功能，可快速查找故障点保证正常运行；屏蔽隔离技术的运用，符合gb/t17626-2008的3级标准，保证能够在强电磁场下工作；抽湿引凝管路可把引凝后的水排出柜外的特点。
19.作为上述技术方案的进一步描述：模块是采用半导体制冷抽湿方式，主动将密闭空间的潮湿空气在风扇的作用下吸入抽湿风道，空气中的水汽经过半导体制冷机构后冷凝成水，再通过导水管排出柜体，可以达到很好的抽湿效果。通过减低空气中含水量，使相对湿度和绝对湿度同时下降，几乎不提高温度，不产生温差带来的负面影响，从根本上杜绝或
减少了事故的发生，也不会因高温而加速柜内器件及柜体的老化。智能型抽湿装置把被动防止凝露方式,改为主动引导凝露，有效的防止柜内设备老化、绝缘强度降低、二次端子击穿、材料霉变及钢结构件锈蚀等安全隐患，保证电网安全运行。
20.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
21.1、本发明中，标准精细化和阶梯式补偿单元实现容值快速匹配后直接插入补偿仓，设定好主控补偿模式，利用配套五金单杆安装或落地固定，并联接入后投运。支持遥测遥信和容值监测，同时实现防盗预警，方便运输和安装。云监控平台和手机app可实时监控运行情况，装置适用于0.4kv电压等级配电线路，主要用于因无功补偿装置老化、损坏、失效导致的无功补偿不足引起的力率偏低或供电电压偏低。
22.2、本发明中，防水箱体和插接支架作为最基本的框架，可以先行安装固定接入电网，而采集控制单元和补偿单元通过插口式设计，可以不停电进行拆换。采集控制单元通过插针接口，获取配电台区的电网运行数据，通过通讯接口控制挂载的补偿单元进行投切，通过定制化无功补偿单元，可以使无功补偿装置实现模块化定制，并可以实现随意维护、随需升级、随时改造。
23.3、本发明中，设计的无功补偿装置采用模快化的方式来进行组装。在无功补偿设备箱体内采集与控制单元可模块化更换，电容单元也可以模快化更换。将补偿单元制作成可带电拆换的抽屉式模块，安装时先安装箱体和采集控制单元，通过采集控制单元或计量自动化系统监测负荷情况，根据其无功缺额选择要使用的补偿模块配置，通过箱子上的抽屉支架及带电插接设计，可快速更换补偿单元。如此设计可以根据台区实际负荷情况来进行调整：低负载台区可选用容量小的补偿单元，补偿更精细损耗更小；高负载台区或无功损耗大的台区，可选择大容量补偿单元。做到缺多少装多少，既能保证补偿效果，又能减少设备闲置，还能在负荷变化时实现快速改造，在降损的同时又降低了投入成本。
24.4、本发明中，设计了模块化补偿单元，令其使用统一的抽屉式支架，内部预留空间可以固定市面上现有的小型电容器，通过投切开关的拨码，设置抽屉内所挂电容器类型和容量。投切开关通过有线插口与采集控制单元通讯，在模块上电后采集控制单元读取该组补偿单元的电容类型及容量，更新可控设备列表，根据分组情况自动更新投切策略，通过计量自动化系统查找近期力率不能达到0.99的配电公共台区，分析其最近一段时间的无功负荷情况，综合该台区当前无功分组情况，调整分组权重，如明显单相无功负荷不平衡，则强化单相补偿；如无功负荷较轻且小幅度变化，则细化小容量分组。在不增加成本的情况下，实现公变台区的无功补偿设备定制化，减少设备闲置使设备使用率更高，提高投资收益回报率。
25.5、本发明中，通过模块化设计无需复杂的操作，使得设备的更换和升级维护工作无需专门的技术人员，只需要对现有维护人员做简单使用培训。如遇到采集控制单元故障，只需要将原采集控制单元拆下，更换新的采集控制单元并简单配置变比等参数即可；而遇到补偿单元的升级或维护，只需根据使用手册，安装或更换抽屉式支架内的电容器，将拨码按实际接线情况调整，就可以把补偿单元像关抽屉一样安装至固定支架上，然后合上开关，剩余的修改配置工作由采集控制单元自动完成。无论是更换分组容量还是补偿单元的电容器损坏，都可以便捷维护，增加设备的有效使用周期，使投资收益比更优
附图说明
26.图1为本发明提出的低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统的结构示意图；
27.图2为本发明提出的低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统中补偿模块俯视的结构示意图；
28.图例说明：
29.1、防水箱体；2、采集控制模块；3、补偿模块；31、不锈钢箱壳；32、抽屉支架；33、加热除湿模块；34、投切开关；35、防盗保护模块；4、插接支架。
具体实施方式
30.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
31.请参阅图1-2，本发明提供技术方案：低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统，包括防水箱体1，所述防水箱体1内设置有多个插接支架4，多个插接支架4从上往下均匀排列设置，插接支架4上设置有补偿模块3，防水箱体1内设置有采集控制模块2，补偿模块3包括不锈钢箱壳31、抽屉支架32、电能采集模块、监控控制模块、电容投切模块、浪涌保护模块、防盗保护模块35、加热除湿模块33、散热模块、抽屉式补偿模块3、电源接口、电源开关、投切开关34、电容固定架和通讯接口，所述补偿模块3通过rs485通讯线控制，最多可控制12组电容器，全中文界面显示，同时具备手动调试功能，所述补偿模块3的工作电源为ac220v
±
20％，50hz
±
5％，取样输入为电压0～400v，电流0～5a，取样灵敏度为≥50ma，测量精度为电压、电流为
±
1％，功率因数为1.5％，无功功率为
±
2.5％，补偿速度为≤30s，海拔高度为≤2500米，环境温度为-25℃～+60℃；
32.具体实施方式为：补偿模块3以32位高性能芯片为核心，采用高性能计量芯片双核多任务操作系统技术。技术参数可自由配置，使用范围广泛。可广泛应用于低压无功补偿电容器控制。抗电磁干扰能力强，保护功能齐全，可测量显示电网线路电压、电流、有功功率、无功功率及功率因数，同时对电容器组实时检测保护。采用大屏幕绿底液晶，纯中文操作界面，补偿模块3可以控制最多12组电容器进行补偿，自动识别智能电容器所设置的共分补属性和电容容值，达到提高功率因数、降低线损、改善电压质量的目的。
33.所述投切开关34采用了智能型复合投切开关34，开关有两种，分别为分补和相补，对应额定电压220v与380v，所述智能型复合投切开关34用了单片机的软件同步过零技术，既克服了磁保持继电器接点间的电弧预燃与重燃困难，又适应了各磁保持继电器动作时间的离散性，使开关内的磁保持继电器完美地实现同步操作，所述智能型复合投切开关34通过微型断路器控制开关的运行状态，与控制器通过rj45接口实现通讯，智能型复合投切开关34具备拨码设置容量功能，通过接线端的拨码开关可以设置所挂电容器的容量，智能型复合投切开关34置通讯地址，与控制器链接后，主动上送智能开关的补偿属性、补偿容量和通讯地址；
34.具体实施方式为：与现在常用的复合开关相比较，省略了与磁保持继电器接点并
联的晶闸管组件，于是结构简化，成本降低，又避免了晶闸管组件所容易出现的故障，因此可靠性大大提高，抽屉式开关柜有较高的可靠性、安全性和互换性，是比较先进的开关柜，目前生产的开关柜，多数是抽屉式开关柜。
35.所述防盗保护模块35内设置有柜门状态监测与告警装置，柜门状态监测与告警装置与移动终端之间无线连接；
36.具体实施方式为：移动终端内设置app，一旦出现柜门开启，则通过app发出告警提示，台区负责人或维护人员可及时前往查看，同步配合此功能，装置控制器和通讯装置内置微型锂电池，在输入侧失压时，保证可立即向平台发出提醒，通过app及时告警，有助于发现柜体失窃或分支失电。
37.所述补偿模块3基于标准型0.4kv抽屉式低压配电开关柜抽屉模块改造，抽屉式开关柜是采用钢板制成封闭外壳，进出线回路的电器元件都安装在可抽出的抽屉中，构成能完成某一类供电任务的功能模块，功能模块与母线或电缆之间，用接地的金属板或塑料制成的功能板隔开，形成母线、功能模块和电缆三个区域，每个功能模块之间也有隔离措施，抽屉内主要固定设备包括电源插接头、通讯插接头、断路器、电流互感器、电流表、智能复合开关和普通电容器，抽屉分工作、检修和断开三种状态，可以通过状态指示牌了解当前状态；
38.所述加热除湿模块33由电源系统、送风系统、半导体制冷器、温湿度检测控制回路、加热回路、无线模块及排水管路组成，所述加热除湿模块33具有自动运行与手动抽湿功能切换、温度启动值和抽湿启动值可调；抽湿风道主动引凝、排出气体加热降湿；湿度、温度传感器24小时实时采样，超出设定启动值自动引凝；湿度、温度设置具有记忆功能，不会因为停开机而消失，所述加热除湿模块33还具有故障显示功能，可快速查找故障点保证正常运行；屏蔽隔离技术的运用，符合gb/t17626-2008的3级标准，保证能够在强电磁场下工作；抽湿引凝管路可把引凝后的水排出柜外的特点；
39.具体实施方式为：当潮湿空气经风扇吸入后，通过特殊设计的风道流动，先经半导体制冷器降温结露，制冷器的结露在重力作用下滴入引水槽，再由导水管流出柜外。在设定启动值内经过充分循环抽湿，使柜内空气湿度降至结露点以下，完成整个防潮引凝加热过程。同时，智能型抽湿装置信号采集传感器外置，能实时准确的采集到柜内的真实湿度，保证智能型抽湿装置在柜内将要达到凝露条件时提前启动抽湿，当箱体内温度低于设定的启动值时，抽湿装置启动内部加热器回路(加热器外接，功率可接50～300w)，直到箱体温度升高到设定启动值加5℃时，加热器回路停止工作；
40.操作说明：
41.(1)手动/自动模式：当抽湿装置工作在自动状态时，“自动”指示灯点亮，”手动“指示灯灭，按一下“确认/手动”按钮后，”自动”指示灯灭，”手动“指示灯亮，此时抽湿装置启动抽湿模块，再按一下“确认/手动”按钮后抽湿装置自动转为自动模式，当抽湿模块退出手动工作状态下再按一下“确认/手动”键时，此时抽湿装置启动手动加热模块，按一下“确认/手动”按钮后抽湿装置自动转为自动模式。
42.(2)设置参数模式：电源接通后，抽湿装置自检通过后，自动进入自动模式，双层数码显示当前的湿度值和温度值。按“设置/退出”键可设置抽湿启动值、抽湿断开值、加热启动值以及通讯地址。
43.(3)设置湿度启动值：当抽湿装置工作正常状态下，按“设置/退出”键，抽湿装置进入设置状态，上排数码管显示p1时，按“确定/手动”按键，下排的数字闪烁，此时按“向上”或“向下”按键可修改湿度的启动值；修改完成后按“确定/手动”键保存，数字停止闪烁；修改湿度启动值设置完成。
44.(4)设置湿度断开值：当抽湿装置工作正常状态下，按“设置/退出”键，抽湿装置进入设置状态，按“向上”或“向下”按键，直到上排数码管显示p2时，按“确定/手动”按键，下排的数字闪烁，此时按“向上”或“向下”按键可修改湿度的启动值；修改完成后按“确定/手动”键保存，数字停止闪烁；修改湿度断开值设置完成。
45.(5)设置温度启动值：当抽湿装置工作正常状态下，按“设置/退出”键，抽湿装置进入设置状态，按“向上”或“向下”按键，直到上排数码管显示p3时，按“确定/手动”按键，下排的数字闪烁，此时按“向上”或“向下”按键可修改温度的断开值；修改完成后按“确定/手动”键保存，数字停止闪烁；修改温度启动值设置完成。
46.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统，包括防水箱体，其特征在于，所述防水箱体内设置有多个插接支架，多个插接支架从上往下均匀排列设置，插接支架上设置有补偿模块，防水箱体内设置有采集控制模块，补偿模块包括不锈钢箱壳、抽屉支架、电能采集模块、监控控制模块、电容投切模块、浪涌保护模块、防盗保护模块、加热除湿模块、散热模块、抽屉式补偿模块、电源接口、电源开关、投切开关、电容固定架和通讯接口。2.根据权利要求1所述的低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统，其特征在于，所述补偿模块通过rs485通讯线控制，最多可控制12组电容器，全中文界面显示，同时具备手动调试功能。3.根据权利要求2所述的低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统，其特征在于，所述补偿模块的工作电源为ac220v
±
20％，50hz
±
5％，取样输入为电压0～400v，电流0～5a，取样灵敏度为≥50ma，测量精度为电压、电流为
±
1％，功率因数为1.5％，无功功率为
±
2.5％，补偿速度为≤30s，海拔高度为≤2500米，环境温度为-25℃～+60℃。4.根据权利要求1所述的低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统，其特征在于，所述投切开关采用了智能型复合投切开关，开关有两种，分别为分补和相补，对应额定电压220v与380v，所述智能型复合投切开关用了单片机的软件同步过零技术，既克服了磁保持继电器接点间的电弧预燃与重燃困难，又适应了各磁保持继电器动作时间的离散性，使开关内的磁保持继电器完美地实现同步操作。5.根据权利要求4所述的低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统，其特征在于，所述智能型复合投切开关通过微型断路器控制开关的运行状态，与控制器通过rj45接口实现通讯，智能型复合投切开关具备拨码设置容量功能，通过接线端的拨码开关可以设置所挂电容器的容量，智能型复合投切开关置通讯地址，与控制器链接后，主动上送智能开关的补偿属性、补偿容量和通讯地址。6.根据权利要求1所述的低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统，其特征在于，所述防盗保护模块内设置有柜门状态监测与告警装置，柜门状态监测与告警装置与移动终端之间无线连接。7.根据权利要求1所述的低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统，其特征在于，所述补偿模块基于标准型0.4kv抽屉式低压配电开关柜抽屉模块改造，抽屉式开关柜是采用钢板制成封闭外壳，进出线回路的电器元件都安装在可抽出的抽屉中，构成能完成某一类供电任务的功能模块，功能模块与母线或电缆之间，用接地的金属板或塑料制成的功能板隔开，形成母线、功能模块和电缆三个区域，每个功能模块之间也有隔离措施，抽屉内主要固定设备包括电源插接头、通讯插接头、断路器、电流互感器、电流表、智能复合开关和普通电容器，抽屉分工作、检修和断开三种状态，可以通过状态指示牌了解当前状态。8.根据权利要求1所述的低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统，其特征在于，所述加热除湿模块由电源系统、送风系统、半导体制冷器、温湿度检测控制回路、加热回路、无线模块及排水管路组成。9.根据权利要求8所述的低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统，其特征在于，所述加热除湿模块具有自动运行与手动抽湿功能切换、温度启动值和抽湿启动值可调；抽湿风道主动引凝、排出气体加热降湿；湿度、温度传感器24小时实时采样，超出设定启动值自动引凝；湿度、温度设置具有记忆功能，不会因为停开机而消失。
10.根据权利要求9所述的低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统，其特征在于，所述加热除湿模块还具有故障显示功能，可快速查找故障点保证正常运行；屏蔽隔离技术的运用，符合gb/t17626-2008的3级标准，保证能够在强电磁场下工作；抽湿引凝管路可把引凝后的水排出柜外的特点。

技术总结
本发明公开了低压便携式可插拔精细化无功补偿装置及监控系统，属于无功补偿装置技术领域，包括防水箱体，所述防水箱体内设置有多个插接支架，多个插接支架从上往下均匀排列设置，插接支架上设置有补偿模块，防水箱体内设置有采集控制模块。本发明中，标准精细化和阶梯式补偿单元实现容值快速匹配后直接插入补偿仓，设定好主控补偿模式，利用配套五金单杆安装或落地固定，并联接入后投运。支持遥测遥信和容值监测，同时实现防盗预警，方便运输和安装。云监控平台和手机APP可实时监控运行情况，装置适用于0.4kV电压等级配电线路，主要用于因无功补偿装置老化、损坏、失效导致的无功补偿不足引起的力率偏低或供电电压偏低。补偿不足引起的力率偏低或供电电压偏低。补偿不足引起的力率偏低或供电电压偏低。


技术研发人员：石桂强 廖记文 钟豪 李钊泽 梁瑞尤 吴应剑 易嘉栩
受保护的技术使用者：广西电网有限责任公司梧州供电局
技术研发日：2021.11.15
技术公布日：2022/3/8