无功补偿装置及互感器检测设备发明专利-9479威尼斯

专利名称：无功补偿装置及互感器检测设备

专利类型：发明专利

专利申请号：cn201711309057.x

专利申请（专利权）人：国网宁夏电力有限公司营销服务中心(国网宁夏电力有限公司计量中心)
权利人地址：宁夏回族自治区银川市金凤区黄河东路716号宁夏电能计量检定中心

专利发明（设计）人：刘朋远,刘兆飞,常婧,马晓昉,张浩淼,刘静,窦圣霞,马智强,樊博,伍祥,展宗辉

专利摘要：本发明提供了一种无功补偿装置及互感器检测设备，涉及电力设备技术领域。通过调压器可以对外部电源的电能进行调节，补偿单元采用可调电容组可以对调压器负载的电抗进行补偿，提高调压器工作时的功率因数，可以提高调压器的调压效果。使用视在功率较小的调压器也可以获得较大的电流，使升流器输出的电流可以满足互感器检定的需要，减少对电能的消耗，节约能源。

主权利要求：
1.一种无功补偿装置，其特征在于，包括调压器、监测单元、补偿单元及升流器，其中：所述调压器分别与外部电源和所述监测单元连接，用于对所述外部电源输入的电能进行调节，并将调节后的电能输出至所述升流器；
所述监测单元用于检测所述调压器输出电能的电流、电压和功率因数；
所述补偿单元与所述监测单元的输出端连接，该补偿单元包括电容值可调的可调电容组，该补偿单元用于通过所述可调电容组补偿所述调压器负载的电抗；
所述升流器与所述调压器连接，用于将所述调压器输出的电流变换至预设电流，输出至外部设备;所述调压器包括调压绕组，所述调压绕组的输入端与所述外部电源连接，所述调压器的输出端包括静触头和动触头；
所述监测单元包括电压检测模块，所述电压检测模块分别与所述静触头和动触头连接，用于检测所述调压器输出电能的电压;所述监测单元还包括电流互感器、电流检测模块和功率因数检测模块，其中：所述电流互感器的一次绕组的一端与所述动触头连接，所述电流互感器的一次绕组的另一端与所述升流器的输入端连接；
所述电流检测模块的一端与所述电流互感器的二次绕组的一端连接，所述电流检测模块的另一端与所述功率因数检测模块的一个电流输入端连接，该电流检测模块用于检测所述调压器输出电能的电流；
所述功率因数检测模块的另一电流输入端与所述电流互感器的二次绕组的另一端连接，所述功率因数检测模块的电压输入端与所述升流器的输入端连接，该功率因数检测模块用于检测所述调压器输出电能的功率因数;所述可调电容组包括至少一个可调电容、至少一个固定电容、至少一个开关，其中：所述可调电容、固定电容分别与对应的所述开关串联后形成并联电路，该并联电路的一端作为所述补偿单元的输入端，该并联电路的另一端作为所述补偿单元的输出端，所述补偿单元的输入端、输出端分别与所述升流器的输入端连接;所述升流器的输入端包括第一接线端和第二接线端，所述功率因数检测模块的电压输入端包括第一电压输入端和第二电压输入端，所述第一接线端分别与所述静触头、第一电压输入端和所述补偿单元的输出端连接，所述第二接线端分别与所述电流互感器的一次绕组的另一端、第二电压输入端和所述补偿单元的输入端连接；
所述可调电容包括用于接收电容调节指令的可调电容控制端，所述开关包括用于接收开关指令的开关控制端，该无功补偿装置还包括控制单元，其中：所述控制单元分别与所述可调电容控制端和所述开关控制端连接，用于根据所述监测单元检测得到的所述调压器输出电能的电流、电压和功率因数，生成电容调节指令和开关指令，以调节所述可调电容的电容值和所述开关的闭合或断开。
2.根据权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于，所述升流器的原边绕组的两端分别作为所述第一接线端和第二接线端，所述升流器的副边绕组的两端分别与所述外部设备连接。
3.根据权利要求1至2任意一项所述的无功补偿装置，其特征在于，所述固定电容为自愈式电容器。
4.根据权利要求1至2任意一项所述的无功补偿装置，其特征在于，所述可调电容为自愈式电容器。
5.一种互感器检测设备，其特征在于，包括权利要求1至4任意一项所述的无功补偿装置，该互感器检测设备还包括电源设备，所述电源设备用于为所述无功补偿装置提供电能。 说明书 : 无功补偿装置及互感器检测设备技术领域[0001] 本发明涉及电力设备技术领域，具体而言，涉及一种无功补偿装置及互感器检测设备。背景技术[0002] 目前，在对互感器进行检定时，需要为互感器提供较大的检测电流，但现有实验室中的电源容量有限，在需要较大的电流时，无法满足检定所需电流的需要。发明内容[0003] 有鉴于此，本发明提供了一种无功补偿装置及互感器检测设备，可以解决上述问题。[0004] 本发明提供的技术方案如下：[0005] 一种无功补偿装置，包括调压器、监测单元、补偿单元及升流器，其中：[0006] 所述调压器分别与外部电源和所述监测单元连接，用于对所述外部电源输入的电能进行调节，并将调节后的电能输出至所述升流器；[0007] 所述监测单元用于检测所述调压器输出电能的电流、电压和功率因数；[0008] 所述补偿单元与所述监测单元的输出端连接，该补偿单元包括电容值可调的可调电容组，该补偿单元用于通过所述可调电容组补偿所述调压器负载的电抗；[0009] 所述升流器与所述调压器连接，用于将所述调压器输出的电流变换至预设电流，输出至外部设备。[0010] 进一步地，所述调压器包括调压绕组，所述调压绕组的输入端与所述外部电源连接，所述调压器的输出端包括静触头和动触头；[0011] 所述监测单元包括电压检测模块，所述电压检测模块分别与所述静触头和动触头连接，用于检测所述调压器输出电能的电压。[0012] 进一步地，所述监测单元还包括电流互感器、电流检测模块和功率因数检测模块，其中：[0013] 所述电流互感器的一次绕组的一端与所述动触头连接，所述电流互感器的一次绕组的另一端与所述升流器的输入端连接；[0014] 所述电流检测模块的一端与所述电流互感器的二次绕组的一端连接，所述电流检测模块的另一端与所述功率因数检测模块的一个电流输入端连接，该电流检测模块用于检测所述调压器输出电能的电流；[0015] 所述功率因数检测模块的另一电流输入端与所述电流互感器的二次绕组的另一端连接，所述功率因数检测模块的电压输入端与所述升流器的输入端连接，该功率因数检测模块用于检测所述调压器输出电能的功率因数。[0016] 进一步地，所述可调电容组包括至少一个可调电容、至少一个固定电容、至少一个开关，其中：[0017] 所述可调电容、固定电容分别与对应的所述开关串联后形成并联电路，该并联电路的一端作为所述补偿单元的输入端，该并联电路的另一端作为所述补偿单元的输出端，所述补偿单元的输入端、输出端分别与所述升流器的输入端连接。[0018] 进一步地，所述升流器的输入端包括第一接线端和第二接线端，所述功率因数检测模块的电压输入端包括第一电压输入端和第二电压输入端，所述第一接线端分别与所述静触头、第一电压输入端和所述补偿单元的输出端连接，所述第二接线端分别与所述电流互感器的一次绕组的另一端、第二电压输入端和所述补偿单元的输入端连接。[0019] 进一步地，所述可调电容包括用于接收电容调节指令的可调电容控制端，所述开关包括用于接收开关指令的开关控制端，该无功补偿装置还包括控制单元，其中：[0020] 所述控制单元分别与所述可调电容控制端和所述开关控制端连接，用于根据所述监测单元检测得到的所述调压器输出电能的电流、电压和功率因数，生成电容调节指令和开关指令，以调节所述可调电容的电容值和所述开关的闭合或断开。[0021] 进一步地，所述升流器的原边绕组的两端分别作为所述第一接线端和第二接线端，所述升流器的副边绕组的两端分别与所述外部设备连接。[0022] 进一步地，所述固定电容为自愈式电容器。[0023] 进一步地，所述可调电容为自愈式电容器。[0024] 本发明还提供了一种互感器检测设备，包括上述无功补偿装置，该互感器检测设备还包括电源设备，所述电源设备用于为所述无功补偿装置提供电能。[0025] 本发明实施例提供的无功补偿装置及检测设备，通过调压器可以对外部电源的电能进行调节，补偿单元采用可调电容组可以对调压器负载的电抗进行补偿，提高调压器工作时的功率因数，可以提高调压器的调压效果。使用视在功率较小的调压器也可以获得较大的电流，使升流器输出的电流可以满足互感器检定的需要，减少对电能的消耗，节约能源。[0026] 为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。附图说明[0027] 为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。[0028] 图1为本发明实施例提供的一种无功补偿装置的示意图。[0029] 图2为本发明实施例提供的一种无功补偿装置的电路示意图。[0030] 图3为本发明实施例提供的另一种无功补偿装置的电路示意图。[0031] 图4为本发明实施例提供的一种互感器检测设备的示意图。[0032] 图标：10‑无功补偿装置；101‑调压器；111‑动触头；112‑静触头；102‑监测单元；121‑电压检测模块；122‑电流互感器；123‑电流检测模块；124‑功率因数检测模块；1241，1242‑电流输入端；103‑补偿单元；131‑可调电容；132‑固定电容；133‑开关；104‑升流器；141‑第一接线端；142‑第二接线端；105‑控制单元；20‑互感器检测设备。具体实施方式[0033] 下面将结合本发明实施例中附图，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。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。[0034] 应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。[0035] 发明人发现，在对互感器进行检测时，可以通过调压器、升流器向标准和被试电流互感器提供电流。在电流互感器的检定中，升流器作为调压器的负载，为感性负载，各个检测设备连接的导线由于加载了较大的电流，在导电过程中也产生电抗。这就导致调压器负载的功率因数很低，例如，在对电流互感器的检定中，一般要求电流升至12000a，这就需要120kva的调压器及其电源。一般实验室电源的容量有限，无法满足这样的电流要求，且检测仪器中也不会配备如此大容量的调压器。[0036] 有鉴于此，本申请实施例提供了一种无功补偿装置10，如图1和图2所示，包括调压器101、监测单元102、补偿单元103及升流器104。[0037] 所述调压器101分别与外部电源和所述监测单元102连接，用于对所述外部电源输入的电能的电压进行调节。所述调压器101可以包括调压绕组，该调压绕组的输入端与所述外部电源连接，所述调压绕组的输出端可以包括静触头112和动触头111。通过调整动触头111的位置，可以调整调压器101的输出电能。调压器101的具体型号可以根据实际需要选择，本申请实施例并不限制调压器101的具体参数。[0038] 所述监测单元102用于检测所述调压器101输出电能的电流、电压和功率因数。通过监测单元102可以实时检测调压器101输出电能的各种参数，为补偿单元103的调节提供数据支持。[0039] 详细的，所述监测单元102包括电压检测模块121、电流互感器122、电流检测模块123和功率因数检测模块124，所述电压检测模块121分别与所述静触头112和动触头111连接，用于检测所述调压器101输出电能的电压。电压检测模块121可以为机械式或电子式的电压表，电压表的型号可以根据实际需要选用，电压表的量程和检测精度可以根据检测需要确定。可以理解的是，电流互感器122也可以根据实际需要确定，以满足不同场景下的检测需要。电流检测模块123可以为机械式或电子式的电流表，其具体检测精度和检测量程可以根据实际需要确定。功率因数检测模块124可以为功率因数表，功率因数表的具体型号可以根据实际需要确定，本申请实施例并不限制其具体参数。[0040] 所述电流互感器122的一次绕组的一端与所述动触头111连接，所述电流互感器122的一次绕组的另一端与所述升流器104的输入端连接。[0041] 所述电流检测模块123的一端与所述电流互感器122的二次绕组的一端连接，所述电流检测模块123的另一端与所述功率因数检测模块124的一个电流输入端1241连接，该电流检测模块123用于检测所述调压器101输出电能的电流。[0042] 所述功率因数检测模块124的另一电流输入端1242与所述电流互感器122的二次绕组的另一端连接，所述功率因数检测模块124的电压输入端与所述升流器104的输入端连接，该功率因数检测模块124用于检测所述调压器101输出电能的功率因数。[0043] 所述补偿单元103与所述监测单元102的输出端连接，用于补偿所述调压器101负载的电抗。详细的，所述补偿单元103包括至少一个可调电容131、至少一个固定电容132、至少一个开关133。[0044] 所述可调电容131、固定电容132分别与对应的所述开关133串联后形成并联电路，该并联电路的一端作为所述补偿单元103的输入端，该并联电路的另一端作为所述补偿单元103的输出端，所述补偿单元103的输入端、输出端分别与所述升流器104的输入端连接。[0045] 在另一种具体实施方式中，所述可调电容131包括用于接收电容调节指令的可调电容控制端，所述开关133包括用于接收开关指令的开关控制端，如图3所示，该无功补偿装置10还包括控制单元105。[0046] 详细的，所述控制单元105分别与所述可调电容控制端和所述开关控制端连接，用于根据所述监测单元102检测得到的所述调压器101输出电能的电流、电压和功率因数，生成电容调节指令和开关指令，以调节所述可调电容131的电容值和所述开关133的闭合或断开。[0047] 可调电容131的可调电容控制端在接收到控制单元105的电容调节信号后，就可以根据电容调节指令的具体内容，将可调电容131的电容值调整到指令指示的电容值。补偿单元103内的开关133在接收到开关指令后，可以根据开关指令的具体内容，将对应的开关133闭合，或者将对应的开关133断开，实现将不同的固定电容132或可调电容131接入到电路中，以实现不同形式的容量补偿。[0048] 通过闭合或断开补偿单元103内的开关133，可以调节补偿容量的大小。在一种具体实施方式中，所述固定电容132的电容量可以为依次减少，或者可以将若干个固定电容132分成若干组，每组内的各个固定电容132的电容量相同，组与组之间电容量有一定梯度差。本申请实施例并不限制固定电容132和可调电容131的具体参数，可以根据实际需要选用合适的固定电容132和可调电容131。[0049] 所述升流器104与所述调压器101连接，用于将所述调压器101输出的电流变换至预设电流，输出至外部设备。[0050] 详细的，所述升流器104的输入端包括第一接线端141和第二接线端142，所述功率因数检测模块124的电压输入端包括第一电压输入端和第二电压输入端，所述第一接线端141分别与所述静触头112、第一电压输入端和所述补偿单元103的输出端连接，所述第二接线端142分别与所述电流互感器122的一次绕组的另一端、第二电压输入端和所述补偿单元103的输入端连接。[0051] 所述升流器104的原边绕组的两端分别作为所述第一接线端141和第二接线端142，所述升流器104的副边绕组的两端分别与所述外部设备连接。[0052] 下面简要描述一下上述无功补偿装置10的工作过程。[0053] 在无功补偿装置10工作时，将调压器101与外部电源连接，接通电源后，调压器101的输出端就可以向升流器104供电。此时，可以通过观察功率因数检测模块124的读数，获取调压器101输出电能的功率因数。同时，通过闭合补偿单元103中的不同开关133，调节调压器101输出电能的功率因数。当通过功率因数检测模块124获取的功率因数接近1时，将补偿单元103中可调电容131串联的开关133闭合，对可调电容131的电容值进行微调，直至功率因数检测模块124检测得到的功率因数读数为1或接近1。此时，就可以通过升流器104为外部设备提供所需的电流。此外，还可以记录电压检测模块121的读数及电流检测模块123的读数。当升流器104的输出端向标准电流互感器及被试电流互感器提供大电流时，调压器101的负荷容量较小，由所述电压检测模块121及电流检测模块123可以实时监测调压器101的输出容量。[0054] 本申请实施例提供的无功补偿装置10，通过调压器101可以对外部电源的电能进行调节，补偿单元103采用可调电容131组可以对调压器101负载的电抗进行补偿，提高调压器101工作时的功率因数，可以提高调压器101的调压效果。使用视在功率较小的调压器101也可以获得较大的电流，使升流器104输出的电流可以满足电流互感器检定的需要，减少对电能的消耗，节约能源。[0055] 如图4所示，本申请实施例还提供了一种互感器检测设备20，包括上述无功补偿装置10，该互感器检测设备还包括电源设备21，所述电源设备21用于为所述无功补偿装置提供电能。[0056] 以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。[0057] 以上所述，仅为本发明的具体实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

专利地区：宁夏

专利申请日期：2017-12-11

专利公开日期：2024-07-09

专利公告号：cn107947191b