接触器型过零投切开关装置的设计

摘要

电网传输电能过程中伴随着大量的无功损耗，严重影响电能传输效率，为此有必要对电网进行无功补偿，工业现场一般选择在低压侧安装无功补偿装置对无功功率进行补偿。无功补偿装置主要包括无功补偿控制器、投切开关和电容器。其中，投切开关性能直接影响无功补偿效果。
　　课题来源于贵州新汇控有限公司与重庆大学合作的无功补偿项目。该项目要求解决现场实际投切电容器控制过程中存在的以下问题：投切控制操作急待优化；异常状态监测保护不到位；投切电容时间点控制不够准确等问题，针对上述问题，课题完成了以下工作：
　　首先，对比了目前市面上常用的几种投切电容的开关，根据他们的结构特征和控制方式分析了他们的优缺点，进一步的分析了用户在工业现场投切电容器过程中的实际需求，提出一种接触器型过零投切电容开关装置的设计方案。
　　针对开关操作性能优化与监测保护不到位，设计了信息采集指示模块和控制投切辅助模块，包括电流电压采集和实时显示、手动/自动控制模式的优化、共补/分补投切电容方式实时选择，异常状态监测及保护以及相应的系统电路和控制程序。
　　然后，基于电容投切时间点不够准确原因的分析，设计了一种兼容高低电压输入的过零检测电路，该电路实现了对工作电压不需要变压的过零检测，仿真实验与计算验证了该过零检测电路相对于比较器电路的优势。分析建立了接触器动作时间预测模型，根据投切电容器的接线方式需要，设计了相应的投切控制策略，完成了电容器的准确过零投切。
　　最后建立了相应的实验平台，并在电容器为三相共补接线方式的基础上进行了实验验证，结果表明所设计的开关装置基本保证了可靠稳定的运行。

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1 绪 论

1.1 课题的背景和研究意义

1.2 无功补偿开关的发展的国内、外现状

1.3 本文主要研究工作

1.4 本章小结

2 无功补偿电容器

2.1 无功补偿

2.2 并联电容器无功补偿

2.3 配电网无功补偿方式

2.4 投切开关工作主电路接线方式

2.5 本章小结

3 投切开关的功能性分析设计

3.1 投切开关功能性分析

3.2 开关装置操作优化设计

3.3 主控板及显示板控制模块设计

3.4 多功能显示系统的设计

3.5 板级通信通知设计

3.6 主控板及显示板逻辑程序设计

3.7 本章小结

4 投切开关过零投切策略分析及设计

4.1 过零投切必要性分析

4.2 传统基于比较器过零检测电路弊端分析

4.3本课题拟设计的过零投切电路

4.4 接触器动作时间分析

4.5 过零投切控制方式的设计

4.6 本章小结

5 实验及分析

5.1 实验平台

5.1 实验波形分析

5.3 本章小结

6 结论及展望

6.1 结论

6.2 展望

致谢

参考文献

附录

A. 作者在攻读硕士学位期间发表的专利目录

B. 作者在攻读学位期间取得的工作成果目录