基于低功耗复合投切开关的智能电容补偿方法设计
基于低压电力电容器的过零投切开关优化设计
基于低压电力电容器的过零投切开关优化设计
低压电力电容器过零投切开关是一种广泛应用于电力系统中的设备，用于实现电容器的自动投切和断开。
优化设计可以提高开关的性能和可靠性，降低能耗和维护成本。
本文将介绍基于低压电力电容器的过零投切开关的优化设计方法。
需要考虑的是开关的结构设计。
开关的结构应该简单、紧凑，并且具有良好的散热性能。
开关可以采用模块化设计，通过模块的组合，实现不同容量的电容器投切。
开关的连接部分应该采用可靠的焊接方式，确保连接的可靠性。
需要考虑的是开关的控制电路设计。
为了实现电容器的自动投切和断开，开关的控制电路应该能够准确地检测电网的过零点，并在合适的时机进行投切。
控制电路可以采用微控制器或者专用控制芯片进行设计，通过精确的时钟和触发方式，实现电容器的准确投切和断开。
控制电路还需要考虑电容器的保护功能。
开关应该能够检测电容器的电压和电流，以及电容器的温度，当电容器发生异常时，能够及时进行保护动作，避免损坏电容器和系统。
还需要考虑开关的能耗和维护成本。
为了降低能耗，可以在开关的设计中采用低功耗的元器件，或者添加功耗控制功能。
开关的维护成本也需要考虑，可以采用易于维修和更换的元器件，以及可靠的故障检测和报警功能。
基于低压电力电容器的过零投切开关的优化设计包括结构设计、控制电路设计、电容器保护功能设计，以及能耗和维护成本的考虑。
通过合理的设计和选择，可以提高开关的性能和可靠性，降低能耗和维护成本，同时提高电力系统的稳定性和效率。
HWFK复合开关说明书
一、概述
1.1 HWFK系列低压智能复合开关，是一种智能化环保型低压电容投切开关，融合了可控硅和接触器的优点。工作原理是将可控硅和继电器并接，使复合开关在投切的瞬间具有可控硅过零投切的优点，在正常接通期间又具有接触器无功耗的优点，弥补了可控硅和交流接触器在低压无功补偿应用方面各自的不足。
三相分补型：电容器为星形接法（用3Y表
示）
1.3型号及含义
HW FK–□ □V-55A
额定电流
额定电压
补偿电容器接法(△/3Y)
产品代号
企业代号
二、
2.1环境温度：－40℃～＋70℃；
相对湿度：40℃时，20%～90%；
2.2额定工作
电压：380V/220V三相四线交流50Hz
允许偏差：三相电压同步变化不大于±20%
HWFK-□□V-55A
低压智能复合开关
说明书
合肥华威自动化有限公司
HE FEI HUA WEI AUTOMATIC CO.，LTD
一、概述…………………………………………1
二、技术指标……………………………………2
三、主要技术特点………………………………3
四、安装位置及尺寸……………………………5
2.11连续两ห้องสมุดไป่ตู้接通间隔：≥120秒
2.12安全保护功能：
电压故障缺相保护
电源电压缺相保护
该产品主要优点是：接到外部控制信号后，通过开关内部CPU智能判断，自动寻找最佳投切点，保证过零投切，涌流小，触点不烧结，能耗小；同时具有电压异常保护、缺相保护、元件故障保护、运行指示等功能。
与同类产品相比，由于增加了多重保护功能，在安全可靠性方面大大提高。
低压智能无功补偿技术
低压智能无功补偿技术唐锋(徐州华电力勘察设计有限公司，江苏徐州221000)电力电子技术、智能控制技术和信息通信技术的不断发展，带动了许多电力新技术、新设备的不断出现，近年来随着城乡电网改造的进行、智能无功补偿技术在各地低压配电网的公用配变被广泛应用、它集低压无功补偿、配电台区的线损计量、电压合格率的考核、谐波监测等多功能于一身；同时还充分考虑了与配电自动化系统的结合。
1传统的低压无功补偿设备的状况1．1采集单一信号，采用三相电容器，三相共补这种补偿方式适用于负荷主要是三相负载(电动机)的场合，但如果当前的负载主要是为居民用户，三相负荷很可能不平衡。
那么各项无功需量也不同，采用这种补偿方式会在不同程度上出现过补或欠补。
1．2投切开关多采用交流接触器其缺点是响应速度较慢，在投切过程中会对电网产生；中击涌流，使用寿命短。
13无功控制策略控制物理量多为电压、功率因数、无功电流，投切方式为：循环投切、编码投切。
这种策略没有考虑电压的平衡关系与区域的无功优化。
1．4通常不具备配电监测功能2目前应用的智能无功补偿设备状况2．1补偿方式1)固定补偿与动态补偿相结合。
随着社会的发展，负载类型越来越复杂，电网对无功要求也越来越高，因此单纯的固定补偿已经不能满足要求，新的动态无功补偿技术能较好的适应负载变化。
2)三相共补与分相补偿结合。
新的设备尤其是大量的电力电子、照明等家居设备，都是两相供电，电网中三相不平衡的情况越来越多，三相共补同投同切已无法解决三相不平衡的问题，而全部采用单相补偿则投资较大。
因此根据负载情况充分考虑经济性的共分结合方式在新的经济条件下臼益广泛应用。
3)稳态补偿与快速跟踪补偿相结合。
稳态补偿与快速跟踪补偿相结合的补偿方式是未来发展的一个趋势。
主要针对大型的钢铁冶金等企业，工艺复杂、用电量大，负载变化快、波动大，充分有效地进行无功补偿，不仅可以提高功率因数、降损节能，而且可以充分挖掘设备的工作容量，充分发挥设备能力，提高工作效率，提高产量和质量，经济效益大。
GD500 系列智能低压复合开关 说明书
概述GD5000系列智能低压复合开关是一种智能化 环保型低压电容投切开关，融合了可控硅和交流接触器的优点。
其工作原理为：可控硅与继电器并联，使复合开关在投切的瞬间具有可控硅过零投切的优点，又有在正常接通期间接触器无功耗的优点。
从而弥补了可控硅和接触器在低压无功补偿应用方面各自的不足。
型号说明功能特点过零投切投入时，先将双向可控硅触发导通；待双向可控硅触发稳定后，将磁保持继电器吸合导通，最后撤除双向可控硅触发信号，电流过零时，双向可控硅触自然关断、切除时，首先触发双向可控硅，然后将磁保持继电器断开，最后，撤除双向可控硅触发信号，可控硅延时过零断开，实现电流过零切除。
保护功能◆ 电压故障缺相保护：系统电压缺相供电时，开关拒绝闭合；若在接通后出现缺相则自动断开。
◆ 电源电压缺相保护：工作电源缺相供电时，开关拒绝闭合；接通后若出现缺相自动断开。
◆ 自诊断故障保护：系统自动监控可控硅、继电器的运行状态，若出现故障，则拒绝闭合或在闭合状态自动断开；◆ 空载保护：未接负载时开关拒绝闭合。
◆ 断电保护：接通后突然停电时，复合开关自动跳闸断开。
指示灯说明 1、运行指示灯(1) 当运行指示灯熄灭，表示智能复合开关处于待机状态。
(2) 当运行指示灯常亮，表示智能复合开关处于投入状态。
(3) 当运行指示灯闪烁，表示智能复合开关已退出投入状态。
但此时，补偿电容器还处于放电状态。
2、故障指示灯当故障指示灯常亮时，表示智能复合开关缺相，或没有接上负载,，或存在自身故障。
技术指标外观www .gd zon co m控制信号说明本”智能复合开关”的控制信号为12DV , 当”智能复合开关”接收到高电平时, 则进入投入状态(开关吸合), 当”智能复合开关”接收到低电平时,则退出投入状态(开关断开). ”智能复合开关”断开后, 延时120s 后方可再次投入.注意事项⏹ 交流输入、输出严禁接反，相序不要接错位； ⏹ 控制信号极性要连接正确。
一种基于低功耗复合投切开关的智能电容补偿方法
一种基于低功耗复合投切开关的智能电容补偿方法周强;陈琛;欧传刚;杨涛【期刊名称】《自动化技术与应用》【年(卷),期】2017(036)006【摘要】本文介绍一种采用双过零投切的复合开关技术,多机并联协调控制策略的智能电容补偿装置,从而实现低成本、高可靠性低压无功补偿,降低线路损耗.实验波形也证实了该技术的准确性和实用性.%This paper describes intelligent capacitor compensation unit with double zero switching composite switch technology and multi-parallel coordinated control strategy. The cost of unit is low. The unit can complete low voltage reactive power compensation, reduce line losses. Experimental waveforms also confirme the accuracy and practicality of the technology.【总页数】4页(P150-153)【作者】周强;陈琛;欧传刚;杨涛【作者单位】国电南瑞科技股份有限公司 , 江苏南京 211106;国电南瑞科技股份有限公司 , 江苏南京 211106;国电南瑞科技股份有限公司 , 江苏南京 211106;国电南瑞科技股份有限公司 , 江苏南京 211106【正文语种】中文【中图分类】TM53;TM564【相关文献】1.无功补偿电容投切用智能复合开关的研制 [J], 吴功祥;江和;张培铭2.基于复合开关投切不同负载控制参数设计 [J], 房萍;李卫国3.无功补偿电容组投切智能复合开关 [J], 徐祖平;沈锦飞4.基于AVR单片机的低功耗智能复合开关设计 [J], 翟文权;李书旗;沈金荣5.基于投切开关阵列的能量路由器及投切开关的控制方法 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
一种基于复合开关的同步先进技术
一种基于复合开关的同步先进技术摘要：无功补偿装置中最主要的元件是搭配电容器使用的投切开关，它的性能直接影响到整个装置的使用寿命及投切效果。
近年来出现在各种无功补偿装置内的主要投切器件可分为三类：机械式接触器投切装置，晶闸管投切装置，复合开关投切装置。
本文针对一种基于复合开关的投切先进技术做了简单阐述，供业内人士借鉴。
关键词：投切装置电容器接触器同步开关软件设计引言随着社会的发展，人们对电力系统的高标准、严要求在与日俱增，与此同时，低压无功补偿装置也成为电力系统中不可或缺的一部分。
本文主要介绍一种基于复合开关的同步先进技术，无功补偿装置的先进投切器件——同步开关。
在电力系统中同步开关不仅大大提高了电容器投切开关的安全可靠性，还节能环保，经济耐用，降低成本，是交流接触器及复合开关理想的换代产品。
1 交流接触器投切装置机械式接触器投切装置单相原理如图1所示。
最先应用于低压电容器投切的开关是交流接触器，这是一种传统的电容器投切方式，其优点是投资低、控制简单，但由于交流接触器投入、切出瞬间的不可选择性会导致电网产生幅值很大、频率很高的浪涌电流，采用交流接触器的投切方式谐波污染大、维护成本高、不适于频繁操作。
2 晶闸管投切装置晶闸管投切装置单相原理如图2所示。
随着电力电子器件应用的发展和普及，后来人们研发出由可控硅为核心的晶闸管开关，其原理为通过电压、电流过零检测控制，保证在电压零区附近投入电容器组，从而避免了合闸涌流的产生，而切断又在电流过零时完成，避免了暂态过电压的出现。
3 复合开关投切装置复合开关投切装置单相原理如图3所示。
同时具备了交流接触器和电力电子投切开关二者的优点，不但抑制了涌流、避免了拉弧而且功耗较低，不再需要配备笨重的散热器和冷却风扇。
可控硅开关负责控制电容器的投入和切除，磁保持继电器负责保持电容器投入后的接通，当磁保持继电器投入后可控硅开关就立即退出运行，这样就避免了可控硅元件的发热。
由于上述低压无功补偿装置中所使用的投切器件在各方面均不能满足经济实用的要求，于是综合其性能及优点，设计出同步开关代替上述投切器件。
电容补偿方案
电容补偿方案1. 引言电容补偿是一种常见的电力系统补偿方法，用于改善系统功率因素、提高电力质量和降低电力损耗。
在电力系统中，许多设备和负载具有感性负载特性，即其功率因素较低。
为了提高电力系统的效率和稳定性，电容补偿被广泛应用。
2. 电容补偿原理电容补偿利用电容器来产生无功功率，抵消感性负载所产生的无功功率，从而提高系统的功率因素。
电容器具有负电感性，当它连接到系统中时，它会产生一个与感性负载相反的无功电流，从而降低系统的总无功功率。
3. 电容补偿的优势电容补偿具有以下几个优势：•提高系统功率因数：通过补偿系统的感性负载，电容补偿可以将系统功率因数提高到接近1的水平，从而减少无功功率流动和电力损耗。
•降低电力损耗：由于电容补偿降低了系统的无功功率流动，减少了电力损耗，从而提高了系统的效率。
•改善电力质量：电容补偿可以平衡系统的电流和电压，降低电压波动和谐波，提高电力质量和稳定性。
•提高系统容量：通过减少无功功率的流动，电容补偿可以提高系统的有效功率容量，使系统能够承载更多的负载。
•减少系统压降：电容补偿可以减少系统中的电流流动，从而减少线路的电压降低，提高电力系统的稳定性。
4. 电容补偿的实施方法4.1 静态电容补偿静态电容补偿是最常用的电容补偿方法之一。
它通过将电容器直接连接到电力系统中，以提供所需的无功功率补偿。
静态电容补偿可分为并联电容补偿和串联电容补偿两种形式。
•并联电容补偿：并联电容补偿将电容器与感性负载并联连接，以抵消感性负载的无功功率。
并联电容补偿通常应用于工业和低压配电系统。
•串联电容补偿：串联电容补偿将电容器与电力系统的负载串联连接，以提供无功功率补偿。
串联电容补偿通常应用于中压和高压配电系统。
4.2 动态电容补偿动态电容补偿是一种智能电容补偿技术，它根据实时电力系统的需求来提供无功功率补偿。
动态电容补偿器包括一个控制器和多个电容单元，控制器根据电力系统的运行状况来自动调整电容单元的补偿能力。
一种基于电容器组优化配置的智能低压无功补偿装置
步投切无功补偿装置 的设计方法 。该方法对电容器组 以二进制编码方式分配 ， 化了电容器 的投切 阈值 。系统以 优
Ｄ Ｐ ８２为核心 ， 用电能计量芯片 Ａ Ｙ０２ Ｓ２１ 采 Ｔ Ｔ２ Ａ采集 电网数据 ， 实现 了实时提取三相 电压和 电流的过零点 ，同时使 用永磁真空同步 开关保证 了电容器组在最佳 相位投切 。该优化方案大大提高了补偿 效率 和控制精度 。 关键词 ： 无功补偿 ； 同步投切 ； 编码方式 ； 投切 阈值 ； 永磁真空 同步开关
第２ ９卷第 ４期
Ｖｏ ． ９， ． １２ Ｎｏ ４
西 华 大 学 学 报 （ 自 然 科 学 版 ）
Ｊ ｕｎ ｌｏ ｈ ａＵｎｖｒｉ ・ Ｎａｕ ａ ｃｅ ｃ ｏ ｒ ａ ｆＸｉｕ ｉｅｓｔ ｙ ｔｒｌＳ ｉｎ ｅ
２１ ００年 ７月
Ｊ １２ Ｏ ｕ ．Ｏｌ
文 章 编 号 ：６ ３１９ ２ １ ）４０ １－３ １７ —５ Ｘ（０ ０ ０ － ５０ ０
ａ ｅ ｏ ｔｉ ｅ ，ａ ｄ ｔ ｅ ｐ ｒ ｎ ｎ ｇ ｅ ｉ ｖ ｃ ｕ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｃｒ ｕｔｂ ｅ ｋ ｒｅ ｓ ｒ ｓ ｔｅ ｂ ｓ ｈ ｅ ｏ ｅｃ ｐ ｃ ｔｒｂ ｎ ｗ ｔ ｈｎ ． ｒ ｂａ ｎ ｄ ｎ ｈ ｅ ｍａ ｅ ｔ ｍａ ｎ ｔ ａ ｕ ｍ ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｉｃ ｉ ｒ ａ ｅ ｎ ｕ ｅ ｈ ｅ ｔ ａ ｆｔ ａ ａ ｉ ａ ｋ ｓ ｉ ｉ ｇ ｃ ｐｓ ｈ ｏ ｃ Ｔ ｉ ｏ ｔ ｌ ｅ ｉｎ ｃ ｎ ｇ ｅ ｔ ｎ ａ ｃ ｈ ｆ ｃｅ ｃ ｄ ａ ｃ ｒ ｃ ｆ ｈ ｅ ｉｅ ｈ ｓ ｐ ｉ ｓ ａ ｒ ａｌ ｅ ｈ ｎ ｅ ｔ ｅｅ ｉｉ ｎ ｙ ａ ｃ ｕ ａ ｙ ｏ ｅ ｄ ｖ ｃ ． ｍａ ｄ ｇ ｙ ｎ ｔ Ｋｅ ｒ ｓ ｖ ｒｃ ｍｐ ｎ ａｉｎ； ｙ ｃ ｒ ｎ ｕ ｗ ｔ ｈ ｎ ；ｅ ｃ ｄ ｎ ｄ ；ｓ ｉ ｈｎ ｈ ｅ ｈ ｌ ｐ ｒ ａ ｅ ｔ ｇ ｅｉ ａ ｕ ｍ ｙ ｃ ｒ — ｙ ｗｏ ｄ ： ａ ｏ ｅ ｓ ｔ ｏ ｓ ｎ ｈ ｏ ｏ ｓ ｓ ｉ ｉ ｇ ｎ ｏ ｉ ｇ ｍｏ ｅ ｗ ｔ ｉ ｇｔ ｒ ｓ ｏ ｄ； ｅ ｃ ｃ ｍ ｎ ｎ ｍａ ｎ ｔ ｖ ｃ ｕ ｓ ｎ ｈ ｃ ｏ ｎ ｕ ｉ ｕｔｂ ｅ ｋ ｒ ｏ ｓ ｃｒ ｉ ｒ ａ ｅ ｃ
智能复合开关是最新一代低压无功补偿装置中的电容投切开关
智能复合开关是最新一代低压无功补偿装置中的电容投切开关。
适用于低压无功补偿的电容投切，以及自动化控制，是低压无功补偿中专用投切电容接触器替代品。
我公司生产的智能复合开关采用新型发明专利技术，可实现无需等待电容放电，在短时间内无冲击电流投入补偿电容，快速频繁投切不影响补偿电容的使用寿命，解决了目前为止国内普通复合开关未能解决的难题。
具有无涌流投切，可靠性高、响应速度快，完成一个投切间隔仅需0.2秒，使用寿命可达一百万次。
本产品已经通过中国电力科学院电气性能检测。
二、产品列表及型号编制说明产品型号技术指标描述HYCS-0.4/3 0/D1600V/30A单相、断口耐压1600V、额定电流30AHYCS-0.4/4 5/D1600V/45A单相、断口耐压1600V、额定电流45AHYCS-0.4/6 0/D1600V/60A单相、断口耐压1600V、额定电流60AHYCS-0.4/1 25/D1600V/100A单相、断口耐压1600V、额定电流100AHYCS-0.4/3 0/△1600V/30A三相△联结、断口耐压1600V、额定电流30AHYCS-0.4/4 5/△1600V/45A三相△联结、断口耐压1600V、额定电流45AHYCS-0.4/6 0/△1600V/60A三相△联结、断口耐压1600V、额定电流60AHYCS-0.25/ 30/Y800V/30A三相Y联结、断口耐压800V、额定电流30AHYCS-0.25/ 45/Y800V/45A三相Y联结、断口耐压800V、额定电流45AHYCS-0.25/ 60/Y800V/60A三相Y联结、断口耐压800V、额定电流60A其他特殊规格要求可定做(电压以及电流)型号编制说明如下：●其中：产品代号：HYCS—华研国电公司系列复合开关产品代码●无功电流输出可在很大电压变化范围内恒定接线方式：△-----三角形连接 Y-----星形连接 D----单相连结额定电流：30----100A（100A以上定做）额定电压：220V（0.25）-----380V（0.40）三、工作原理是将可控硅与磁保持继电器并联。
低压无功补偿装置复合开关的分组投切
低压无功补偿装置复合开关的分组投切【摘要】本文针对国内现有低压无功补偿装置的运行现状，结合无功补偿装置的实用性，经济性和可靠性，对现有补偿装置的分组投切开关进行研究改进，提出将机械式投切开关(MSC)与无触点电子开关（TSC）相结合组成复合开关，共同控制电容器组的投切，实现对低压电网的环保、高效、安全可靠的智能无功补偿控制。
【关键词】低压无功补偿；复合开关；分组投切电网功率因数偏低已成为当今供电领域迫切需要解决的重要课题之一。
无功补偿是维持电网电压稳定，维护电力系统安全运行的重要手段。
目前，国内集中无功补偿装置研究多以高压系统为主，而针对低压分组投切的装置，国内目前仍多以交流接触器(Mechanical Switching Capacitors -MSC)作为电容器投切开关为主[1]，也有一些场合选择双向可控硅（Thyristor Switch Capacitor ?TSC）来控制。
关于MSC投切和TSC投切的工作特点及性能对比，见表1所示：结合目前我国低压电网运行的现状，针对无功补偿装置实际运行中存在的投切涌流大、投切效率低、控制方式落后等问题，笔者提出将机械式投切开关与无触点电子开关相结合(即MSC+TSC)组成复合开关，应用于无功补偿装置，共同控制电容器组的投切。
1.TSC+MSC复合开关的工作原理(a) TSC+MSC结构(b) TSC+MSC接线形式图3TSC+MSC投切开关图3所示为TSC+MSC投切开关接线结构，该装置结构由晶闸管主电路与交流接触器主接点并联形成，工作时动作次序为：1)投入时：选择电压过零时刻触发晶闸管，将电容器接入电网并保持，继而吸合交流接触器并保持，待电路稳定，再断开晶闸管。
2)切除时：先触发晶闸管导通，然后断开交流接触器，最后切除晶闸管的触发信号，在电流过零时使晶闸管自然关断。
3)缺相指示：运行前电压或电流缺相，吸合LED闪烁告警频率，0.5秒/次，运行中电压或电流缺相，吸合LED闪烁告警，频率1秒/次。
智能复合开关说明书
产品编号：71014133516产品名称：智能低压复合开关规格：套产品备注：智能低压复合开关产品类别：复合开关产品说明xyFK系列智能低压复合开关是一种智能化环保型低压电容投切开关，融合了可控硅和交流接触器的优点。
工作原理是将可控硅和继电器并接，使复合开关在投切的瞬间具有可控硅过零投切的优点，又有在正常接通期间具有接触器无功耗的优点。
弥补了可控硅和交流接触器在低压无功补偿应用方面的不足。
该产品主要优点是有：接到外部控制信号后，通过智能判断，自动寻找最佳投切点，保证过零投切，涌流小，触点不烧结，能耗小；同时具有电压异常保护、缺相保护、元件故障保护、运行指示等功能。
与同类产品相比，其在涌流和安全可靠性方面大大提高。
1 产品型号1.1 产品分类产品按电容补偿的连接方式的分为三角形和星形接法两类：²三相共补型：为三角形接法（用△表示）²三相分补型：为星形接法(用3Y表示)1.2 型号2 主要技术特点2.1 过零投切复合开关的基本工作原理是将可控硅开关和继电器并接，实现电压过零导通和电流过零切断，使复合开关在接通和断开的瞬间具有可控硅过零投切的优点，而在接通后又有接触器开关无功耗的优点。
其实现方法是：投入时是在电压过零时可控硅先触发导通，稳定后再将继电器吸合导通，而切除时是先将继电器断开，可控硅延时过零断开，实现电流过零切除。
2.2 保护功能采用单片机控制投切,智能监控可控硅、继电器以及输入电源和负载的运行状况，从而具有完善的保护功能。
l 电压故障缺相保护：系统电压缺相供电时，开关拒绝闭合；而在接通后若出现缺相则自动断开。
l 电源电压缺相保护：工作电源缺相供电时，开关拒绝闭合；接通后若出现缺相则自动断开。
l 自诊断故障保护：系统自动监控可控硅、继电器的运行状态，若出现故障，则拒绝闭合或自动断开。
l 空载保护：未接负载时开关拒绝闭合。
l 停电保护：接通后,若遇突然停电，自动断开。
2.3 功耗小可控硅和继电器只在投切瞬间耗电，平时不耗电，从而实现节能降耗。
基于智能算法的电力系统电容器补偿优化研究
基于智能算法的电力系统电容器补偿优化研究随着电力系统的规模和负荷的不断增加，电力系统的电能质量问题也日益凸显。
电容器补偿技术作为改善电力系统电能质量的重要手段之一，已在电力系统中得到广泛应用。
然而，传统电容器补偿技术的缺点也逐渐显现：补偿能力有限、控制策略简单、无法满足复杂系统变化等。
因此，如何利用智能算法优化电力系统的电容器补偿成为了一个热门的研究方向。
智能算法是通过模拟自然界的进化和智能行为提供解决问题的方法。
在电力系统电容器补偿优化研究中，智能算法可以利用其强大的搜索和优化能力来寻找最优的补偿方案，从而提高电力系统的电能质量和稳定性。
一种常见的智能算法是遗传算法。
遗传算法是模拟生物进化过程的一种优化算法，通过模拟天然选择、遗传变异和适应度评估等过程来搜索最优解。
在电力系统电容器补偿优化研究中，遗传算法通过编码电容器的位置、容量、补偿模式等参数，并通过遗传的操作来优化电容器的配置和控制策略，以实现最优的电力质量改善。
另一种常用的智能算法是粒子群优化算法。
粒子群优化算法是通过模拟鸟群快速搜索问题的答案来求解最优解的一种算法。
在电力系统电容器补偿优化研究中，粒子群优化算法可以根据电力系统的运行状况和需求自适应地调整电容器的位置和容量，以最大程度地提高电能质量。
粒子群优化算法还可以通过多粒子协同搜索的方式，克服电力系统中的无差别性和相互影响性问题，提高搜索效率。
智能算法还可以与模糊理论相结合，应用模糊优化算法来解决电力系统电容器补偿问题。
模糊优化算法结合了智能算法和模糊理论的优势，通过建立模糊逻辑规则和数学模型，将电力系统的电容器补偿问题转化为模糊推理和模糊控制问题。
通过模糊规则的学习和优化，可以实现电容器的自适应配置和控制，使电力系统的电能质量得到有效的改善。
除了上述常见的智能算法，还有一些其他的智能算法如人工神经网络、蚁群算法等也可以应用于电力系统电容器补偿优化研究中。
这些算法具有不同的特点和适用范围，可以根据具体问题和需求进行选择和应用。
电容补偿方案
电容补偿方案引言在电力系统中，电容补偿是一种常见的措施，用于改善电力系统的功率因数和降低无功功率损耗。
本文将介绍电容补偿的原理、方法和应用场景。
1. 电容补偿的原理电容补偿利用电容器来提供无功功率，从而改善电力系统的功率因数。
通过将电容器并联到电源或负载上，可以补偿电路中的感性负载，减小电路的无功功率。
电容器的电感和电阻特性使其能够产生与感性负载相反的电感和电阻，从而达到补偿的效果。
2. 电容补偿的方法电容补偿可以通过两种方法实现：静态补偿和动态补偿。
静态补偿是指通过固定补偿电容器来改善功率因数。
其实现方式包括并联补偿和串联补偿。
2.1.1 并联补偿并联补偿是将补偿电容器并联到电源侧，从而改善电源侧的功率因数。
并联补偿适用于大功率电力设备的电源侧，可以提高电源的功率因数，减少无功功率损耗。
2.1.2 串联补偿串联补偿是将补偿电容器串联到负载侧，从而改善负载侧的功率因数。
串联补偿适用于负载端功率因数较低的情况，可以提高负载侧的功率因数，减少无功功率损耗。
动态补偿是指通过可调节的补偿电容器来实现动态补偿，以适应负载变化和功率因数的变化。
常见的动态补偿方案包括静动模式和动静模式。
2.2.1 静动模式静动模式是指根据系统功率因数的变化，通过控制开关来实现动态调整补偿电容的容值。
该模式适用于负载变化较小、且需要持续补偿的情况。
2.2.2 动静模式动静模式是指根据系统负载的变化，通过控制开关和容值来实现动态调整补偿电容的容值。
该模式适用于负载变化较大、且需要快速响应的情况。
3. 电容补偿的应用场景电容补偿广泛应用于电力系统、工业生产和电动机驱动等领域。
3.1 电力系统在电力系统中，电容补偿可以改善电力负荷的功率因数，减少输电线路的无功功率损耗。
特别是在变压器、电动机等感性负载较多的情况下，电容补偿可以有效提高电力系统的功率因数，减少电网损耗。
3.2 工业生产在工业生产中，电容补偿可以改善电力负荷的功率因数，提高工作效率。
一种新型智能电容投切复合开关的研究与设计
一种新型智能电容投切复合开关的研究与设计作者：李海玲刘东锋李瑞红来源：《建筑工程技术与设计》2014年第28期【摘要】本文提出利用可控硅、磁保持继电器及抑制涌流电抗器相结合的方式，设计了一种新型过零投切电容智能消谐复合开关，该开关经现场使用及与同类投切开关性能对比测试，具有寿命长、节能及可靠性高等特点。
【关键词】可控硅、磁保持继电器、复合开关0 引言目前国内外在无功功率补偿和谐波治理方面都已经积累了比较丰富的经验，并且国内外均有比较成熟的产品，无功功率补偿通常采用投切电容器的方法，谐波治理通常采用无源或有源滤波器来实现谐波的治理，无源滤波器主要是由电抗器和电容器串联构成，具有结构简单、易于实现等优点，但是其滤波效果依赖于系统阻抗特性。
而有源电力滤波器有着无源滤波器所不具备的巨大技术优势，但目前要想在电力系统中完全取代无源滤波器还不现实，这是因为与无源滤波器相比较，有源电力滤波器具有成本高，这一点是限制有源电力滤波器推广使用的主要原因，因此，无源滤波器目前使用还比较普遍。
在工业、企业供电系统中，由于绝大多数用电设备均属于感性负载，这些用电设备在运行时除了从供电系统取用有功功率外，还取用相当数量的无功功率。
有些生产设备（如轧机，电弧炉等）在生产过程中还经常出现无功冲击负荷，这种无功冲击负荷比正常取用的无功功率可能增大5～6倍。
从电路理论知道，无功功率的增大使供电系统的功率因数降低。
功率因数的降低将致使：（1）电网回路中功率损耗增大；（2）电网回路中电压损失增大；（3）供电设备的供电能力下降，电能成本增高。
国家为了奖励企业提高功率因数，在按两部电价制收电费时，规定了依照企业功率因数的高低而调整所收电费额的附加奖惩制度。
由于电网负载情况复杂，绝大多数电网都需要同时进行无功功率补偿和谐波治理，这样就需要两套装置，况且直接将电容器并联在电网上进行无功补偿，电网上将会产生一定的谐波放大，在并联电容器的回路中串联电抗器是非常有效和可行的方法解决谐波放大问题，若电抗器的电抗率选择合适又可以抑制高次谐波的作用。
基于智能算法的电力电容器补偿系统设计
基于智能算法的电力电容器补偿系统设计电力电容器补偿系统是电力系统中一种重要的电力质量控制设备，能够提高电力系统的功率因数并减少无功功率，从而提高电网的稳定性和效率。
随着智能算法的不断发展和应用，基于智能算法的电力电容器补偿系统设计成为当前研究的热点之一。
本文将详细介绍基于智能算法的电力电容器补偿系统设计方法以及其在电力系统中的应用。
1. 引言电力电容器补偿系统是通过补偿感性负载的无功功率，提高电力系统功率因数的一种重要设备。
传统的电力电容器补偿系统设计通常通过经验公式和试错法来确定其参数，存在着设计效率低、难以适应电力系统动态变化的缺点。
而基于智能算法的电力电容器补偿系统设计能够通过优化算法，自动寻找最佳的补偿参数，提高设计效率和补偿效果，因此得到了广泛的研究和应用。
2. 智能算法在电力电容器补偿系统中的应用智能算法是一种通过模拟生物和自然界的智能行为来解决优化问题的算法。
常见的智能算法包括遗传算法、粒子群优化算法、模拟退火算法等。
这些算法具有搜索范围广、全局搜索能力强的特点，适用于电力电容器补偿系统设计中的参数寻优问题。
2.1 遗传算法在电力电容器补偿系统设计中的应用遗传算法是一种通过模拟生物进化的过程来搜索最佳解的算法。
在电力电容器补偿系统设计中，可以通过遗传算法自动确定补偿容量、补偿角度等参数。
通过利用遗传算法的全局搜索能力，可以寻找到最优的补偿参数，从而提高电力电容器补偿系统的效果。
2.2 粒子群优化算法在电力电容器补偿系统设计中的应用粒子群优化算法是一种通过模拟鸟群觅食行为来搜索最优解的算法。
在电力电容器补偿系统设计中，可以通过粒子群优化算法自动确定补偿器件的阻抗和电容值等参数。
通过利用粒子群优化算法的全局搜索和局部搜索能力，可以找到最佳的补偿参数，提高电力电容器补偿系统的效果。
2.3 模拟退火算法在电力电容器补偿系统设计中的应用模拟退火算法是一种通过模拟固体物质退火过程来搜索最优解的算法。
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基于低功耗复合投切开关的智能电容补偿方法设计杨澜江苏安科瑞电器制造有限公司江苏江阴214405摘要：本文介绍一种采用双过零投切的复合开关技术，多机并联协调控制策略的智能电容补偿装置，从而实现低成本、高可靠性低压无功补偿，降低线路损耗。
实验波形也证实了该技术的准确性和实用性。
关键词：无功补偿；复合开关；过零投切；节能1、引言在配电系统中，低压电容器是一种应用非常广泛的无功补偿设备，其安全可靠运行对配电系统的正常供电起着关键作用。
目前无功补偿装置种类繁多。
传统的低压补偿装置通常采用交流接触器作为投切开关，电容器投入时会产生涌流，触头易粘结且不易拉开。
之后，出现了晶闸管开关，它具有电压过零导通、电流过零关断能力，能限制合闸涌流，但导通时会出现导通压降，产生较大损耗和发热现象。
为解决此问题，又岀现了复合开关，它由晶闸管、交流接触器并联组成，具有两种开关的优势，但正常运行时交流接触器的线圈需一直通电，增加了线路损耗。
而新的复合投切开关则采用磁保持继电器来代替交流接触器与晶闸管并联，其通过CPU控制器在电压零点投入实现电容器无涌流并入配电网，在电流零点断开实现无电弧断开电容器。
这样能够增强复合开关的使用使命。
智能电容补偿装置是以若干台Y型或三角型联结的低压电容器为主体，釆用微电子技术、数字通信技术、传感器技术、电力电子技术等技术成果，将其集成、智能化，通过对其运行参数的实时监测实现了故障自诊断功能，采用低功耗磁保持继电器实现复合投切，多台电容器通过并联方式按控制要求投切，实现无功自动补偿，并具备了三相欠压、过压、过流、缺相等保护。
能很好地适应现代低压配电网对无功补偿的需求。
2、硬件结构智能电容补偿装置的硬件主要由检测电路、电源模块、CPU控制器、电容器本体及外围电气设备组成，硬件结构框图如图1所示。
智能电容补偿装置采用飞思卡尔K60作为主处理器，通过A/D采样三相电压、电流，并实时计算相关电气量，根据相应的控制策略控制投切开关，实现对低压配电网的无功补偿。
2.1CPU控制器CPU控制器是智能电容补偿装置的控制“大脑”，其主控芯片采用飞思卡尔的芯片K60。
工作频率达到150MHz。
整个处理器集信号调理、电网频率跟踪、数据采集、算法处理、数据存储为一体，可及时计算出无功功率、功率因数、电容值等参数，并将参数存入参数寄存器，实现运行参数的实时测量和数字化。
智能电容补偿装置控制结构框图如图2所示。
2.2复合投切开关设计低功耗复合投切开关是智能电容补偿装置的重要组成部件，由晶闸管、磁保持继电器、RC吸收电路以及光隔电路组成。
低功耗复合开关通过CPU控制器在电压零点投入实现电容器无涌流并入配电网，在电流零点断开实现无电弧断开电容器。
在投入时，先投入晶闸管，再投入磁保持继电器；断开时，先断开磁保持继电器，再关断晶闸管。
开关在投切过程中，晶闸管导通工作，投切完成后由磁保持继电器维持通断状态。
复合开关结构框图如图3所示。
在电容器投切过程中，复合开关的动作顺序如下：1)投入过程：先导通晶闸管，再导通磁保持继电器，再关断晶闸管。
这样能够保证电容器无涌流投入，同时在电容器接入电网运行时复合开关的功耗较低。
2)断开过程:先导通晶闸管，再切开磁保持继电器，最后关断晶闸管。
这样能够保证电容器在电流为零时从电网中断开实现灭弧功能，增强复合开关的使用使命。
3、软件设计3.1控制策略用户根据实际负载情况，设置目标功率因数和允许的无功功率占有功功率的比例值。
以功率因数为首要目标，计算出要达到目标功率因数所需投入或切除的无功容量并进行电容器的投切，当功率因数满足条件时，计算无功功率是否满足条件，如果不满足条件，根据所需投入或切除的无功容量继续进行电容器的投切，克服了满足功率因数条件但无功功率仍很大的弊端。
由于两者都是以无功功率为控制量，因此避免了“投切震荡“情况的发生。
控制策略图如图4所示，U上、U下表示电压上限、下限；U上1=U上—U死区，U下1=U下-U死区，死区值是防止投切震荡值，2区和5区是防震荡区域。
投切控制如下：0区：不需要补偿；1区：此时不考虑无功功率Q的大小，将电容器按照容量从小到大的顺序逐个切除，直到全部切除为止；2区：投切震荡区，只切不投，考虑容性无功功率Q,若计算所需切除的电容器容量大于投入的电容器容量，则将电容器切除，否则电容器不动作；3区：投入相应容量的电容器；4区：切除相应容量的电容器；5区：只投不切，考虑感性无功功率Q，若计算所需投入的电容容量大于未投入的电容器容量，则将电容器投入，否则电容器不动作；6区：此时不考虑无功功率Q的大小，将电容器按照容量从小到大的顺序逐个投入，直到全部投入为止。
装置记录记录电容器的投切次数和投切时间。
在投切过程中，不同容量的按值投切；同容量的投切次数小的先投，投切次数大的先切；同等投切次数下，投切时间小的先投，以保证电容的寿命和利用率达到较大。
3.2主从切换多个智能电容补偿装置级联，装置具备自动分配主机和从机功能。
原则上，每个装备分配不同的设备号，每个设备号具有不同的优先级，默认设备号小的装置优先级较高，通过发送广播报文的时间间隔来确定主从，具体实现流程如图5所示。
主机实时向各从机发送查询命令，从机向主机返回各从机的工作方式（三相共补或分补）、电容器的容量、投切状态、投切时间等信息。
3.3软件设计流程软件设计主要包括两部分，一是内部的数据处理、控制策略、保护功能、数据存储等，二是外部数据接口，包括通信、按键、显示等功能。
软件设计流程如图6所示。
4、实验结果分析搭建无功补偿实验平台，用20kW+12kVar RLC负载箱模拟负荷，改变负荷无功和功率因数，选择10kVar 分补电容和（10+10）kVar共补电容组成级联装置，实验平台如图7所示。
采用接触器作为投切开关时，电容器投入电网产生了较大的涌流，达到电流峰值5倍以上，波形如图8所示。
采用文中低功耗复合开关作为投切开关时，电容器投入电网产生的涌流较小，是电流峰值的1.5倍，波形如图9所示。
图10所示的是采用复合开关电容器从电网中切除的电流波形，没有拉弧现象。
4.1级联装置投切试验设置负荷有功为5kW,无功为12kVar,功率因数偏低条件下。
实验结果如表1所示。
调整模拟负荷参数，在功率因数正常条件下，实验结果如表2所示。
4.2小结实验选取了两个比较典型的电容器投切实验，充分验证了控制算法的正确性，能够实现电容器的准确投切。
结果表明智能电容补偿装置可以使电网减少对系统提供无功功率，从而降低线路的传输电流，实现降低线损。
5、结束语本文设计以低功耗复合开关为核心的智能电容补偿装置，以K60为控制主芯片实现电压、电流等参数的计算。
在传统的九区图控制策略基础上，设置电压投切震荡死区值，解决因投切震荡导致的电容器频繁投切问题。
多台装置组网运行时，装置具备自动主从分配功能，省去了传统的控制器设备，具有成本低、应用灵活，且能实现电容器快速、准确投切的优点。
实验结果表明，设备的投运可以达到降低线路损耗的目的。
6、安科瑞智能电容器介绍6.1电容投切原理用户根据实际负载情况，设置目标功率因数和允许的无功功率占有功功率的比例值。
以功率因数为首要目标，计算出要达到目标功率因数所需投入或切除的无功容量并进行电容器的投切；当功率因数满足条件时，计算无功功率是否满足条件，如果不满足条件，根据所需投入或切除的无功容量继续进行电容器的投切，克服了满足功率因数条件但无功功率仍很大的弊端。
由于两者都是以无功功率为控制量，因此避免了“投切震荡”情况的发生。
6.2产品介绍6.2.1AZC系列智能电力电容补偿装置由智能测控单元、投切开关、线路保护单元、低压电力电容器等构成，改变了传统无功补偿装置体积庞大和笨重的结构模式，是用于节省能源、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。
6.2.2AZCL系列智能集成式谐波抵制电力电容补偿装置是应用于0.4kV、50Hz低压配电中用于节省能源、降低线损、提高功率因数和电能质量的新一代无功补偿设备。
其中串接7%电抗器的产品使用于主要谐波为5次、7次及以上的电气环境，串接14%电抗器的产品使用于主要谐波为3次及以上的电气环境。
6.2.3技术参数①环境条件海拔高度：≤2000米环境温度：-25～55℃相对湿度：40℃，20～90%大气压力：79.5～106.0Kpa周围坏境无导电尘埃及腐蚀性气体，无易燃易爆的介质②电源条件额定电压：AC220V（AZC）或AC380V（AZC/AZCL）允许偏差：±20%电压波形：正弦波，总畸变率不大于5%工频频率：48.5～51.5Hz功率消耗：<0.5W（切除电容器时），<1W（投入电容器时）③安全要求满足《DL/T842-2003》低压并联电容器装置使用技术条件中对应条款要求。
④保护误差电压：≤0.5%电流：≤1.0%温度：±1℃时间：±0.01s⑤无功补偿参数无功补偿误差：≤电容器容量的75%电容器投切时隔：>10s无功容量：单台≤（20+20）kvar⑥可靠性参数控制准确率：100%电容器容量运行时间衰减率：≤1%/年电容器容量投切衰减率：≤0.1%/万次年故障率：0.1%6.2.4优势AZC/AZCL系列智能电容器本体采用品牌特制干式自愈式电容器，无泄漏、整体阻燃防暴、绿色环保、年衰减率小。
产品标准化、模块化，取代了传统的空气开关、交流接触器、可控硅、热继电器、电容器，将其功能合为一个整体，发热量小，组屏安装的时候采用积木堆积方式，电容器损坏时只需单体简单快速更换。
产品体积小、接线简单，随着用电用户电力负荷的增加，可以随时增加电容器的数量，改变了常规模式因接线复杂，一成不变的局限性，适应企业发展的需要，可以分期投资。
保障系统电压稳定合格，提高功率因数，对投入电容器进行预测，若投入电容器过补，则不投入，避免无功超额而罚款；控制可靠性100%，提高配变有功出力，减少增容投资降损节能。
【参考文献】[1]陈元招.零投切开关的智能低压电力电容器设计[J].低压电器,2010,(10):16-20[2]周强，陈琛，欧传刚，杨涛.一种基于低功耗复合投切开关的智能电容补偿方法[J].《自动化技术与应用》2017年第36卷第6期[3]安科瑞企业微电网设计与应用手册.2019.11版[4]安科瑞电能质量监测与治理选型手册.2019.11版。