相序自适应对称分量无功功率补偿装置 技术领域
本发明涉及一种无触点开关无功功率补偿装置，具体说是一种相序自适应对称分量无功功率补偿装置
背景技术
自中国发明专利99109784.x产业化以来开发出SVS-L，SVS-CL并兼容SVS-C三个系列无功功率补偿装置，社会效益很好。多年实践证明，FCTSR快速性，无污染性，不对称补偿性，滤波功能等优越性很受市场欢迎。上述补偿装置信号检测，信号处理和开关投切严格受由供电电网产生的时钟控制。装置进线电源U、V、W为顺序是前提条件。若U、V、W为逆序，控制时钟时序出错，补偿装置必定不可能正常运行。然而，新装置到用户现场安装调试时，往往会发现进线电源U、V、W已经是不可更改的逆序。如是，补偿装置制造厂家不得不在用户现场重新制作接网点到补偿装置的引线母排，不方便、伧促、甚至还有触电危险。由此产生了一个课题：如果补偿装置的控制器具有相序自适应功能，即无论进线电源U、V、W是顺序还是逆序，控制时钟均能自适应调变，使补偿装置正常工作，问题就解决了。
多年实践还发现了另一个问题：虽然自89103959.7和89104223.7直到99109784.x都可以对不对称负荷进行不对称补偿，这当然比只能对称补偿的装置有进步，但随着负荷不对称程度的增加，控制器响应的偏差会加大，以数字例来说明如下。
如图1所示，在一台容量315kVA，Δ/Yo，10/0.4供电变压器0.4kV负荷端，只有一台容量150kVA的单相碰焊机接在UV线电压上，没有别的负荷如图1之a所示。碰焊机电压、电流相量图如图1之b所示。据相量图，各相无功电流峰值是：
Iuq＝2IuSinu，滞后，又因u很小，故Iuq→0；
Ivq＝2IvSinv，滞后；Iwq＝0；
A/D转换后，[Iu]＝0，[Iv]≠0，[Iw]＝0
Y/Δ转换后，投切依据如下：[Iuv]＝3[Iu][Iv]/∑[I]＝0；
[Ivw]＝3[Iv][Iw]/∑[I]＝0；[Iwu]＝3[Iw][Iu]/∑[I]＝0；式中∑[I]＝[Iu]+[Iv]+[Iw]。显然，由于负荷极端不对称，控制器运算得出的投切依据与实际需要之偏差很大，这是目前SVS无功功率补偿装置存在的又一个不足之处。
发明内容
本发明首先要解决的技术问题是克服发明专利99109784.x存在的相序不能自动适应调变的不足，在发明专利99109784.x的基础上，提供一种相序自适应功能。即使补偿装置能自动识别三相供电相序是顺序还逆序，并根据相序自动调整控制时钟，正确实现补偿功能。
本发明要解决的另一技术问题是据对称分量理论，找出不对称负荷电流正序分量的无功电流峰值作为投切依据进行无功补偿，从而对负荷不对称程度没有任何限制。
本发明包括晶闸管无触点开关元件及无触点开关元件投切的补偿电容等构成的无触点开关投切的补偿槽路和控制器，控制器包括基本时钟发生器，二、三次时钟发生器，负荷电流信号处理电路，A/D转换电路，投切依据电路，投切功放电路，失压检测器1、失压检测器2、相序识别器、欠电压过电压检测器、启动联锁电路和PLC，负荷电流信号处理电路将接收到的来自负荷电流传感器的倒相信号滤去电流信号谐波后经A/D转换电路进行模/数转换后送入投切依据电路锁存并处理后作为投切依据锁存；投切依据电路的输出信号经投切功放电路放大后输出至无触点开关投切的补偿槽路。
基本时钟发生器接收来自补偿点的三相电压产生三个与相电压同相的方波，分三路输出，一路到二、三次时钟发生器使其产生二次和三时钟信号，其中二次时钟信号分两路输出，一路输出到负荷电流信号处理电路，使该电路分时向A/D转换电路输出经该电路处理后的信号；另一路输出到投切依据电路，使该电路分时锁存来自A/D转换电路的信号，二、三次时钟发生器产生的三次时钟信号输出到投切依据电路控制该电路地投切依据的处理和锁存；基本时钟发生器的第二路信号输出到投切功放电路，做该电路输出脉冲的同步时钟，第三路输出到相序识别器，经相序识别后分四路输出，第一路输出到负荷电流信号处理电路，控制该电路的输出信号的倒相与否，第二路输出到二、三次时钟发生器，对该发生器的二次时钟信号进行相序自适应控制，第三路输出到投切依据电路，对投切依据的锁存进行相序自适应控制，第四路输出到投切功放电路，对该电路输出脉冲的同步时钟进行相序自适应控制；失压检测器1接收来自补偿点的三相控制电压并对其进行检测后分四路输出，一路输出到负荷电流信号处理电路用于故障时封锁其输出，第二路输出到A/D转换电路用于故障时封锁其输出，第三路输出到投切功放电路用于故障时封锁其输出，第四路输出PLC，用于故障时通过PLC退运整个装置；失压检测器2接收并检测来自无触点开关投切的补偿槽路的信号，送入失压检测器1用于故障时通过失压检测器1的四路输出起相应的控制作用；欠电压过电压检测器接收来自补偿点的三相电压并对其进行检测后分二路输出，一路输出到A/D转换电路，欠电压时使A/D转换电路最高码输出，过电压时使A/D转换电路0输出，二路输出到PLC，通过PLC控制无触点开关投切的补偿槽路的滤波器的通断；启动联锁电路的输入端与PLC相接，其三个输出分别与A/D转换电路、失压检测器1和投切功放电路相接，PLC退运装置时，启动联锁电路封锁A/D转换电路，从而封锁触发脉冲，使失压检测器1复位，同时还向投切功放电路提供逻辑L启动联锁信号，PLC投运装置时，撤消对A/D转换电路的封锁，同时还向投切功放电路提供逻辑H启动联锁信号。
本发明相序自适应控制的任务即是用逻辑电路检测相序，并根据测得的相序切换相应的时钟，使补偿行为正确实施。受控的补偿主回路可以是TSC工作方式，也可以是FCTSR集中滞后负荷工作方式。本发明不涉及99109784.x中的FCTSR地区调相机工作方式，即不涉及待补偿负荷电流既可能是超前也可能会滞后的特殊负荷补偿。
本发明在中国发明专利99109784.x的基础上开发了两个新功能。第一，相序自适应功能。这个功能使补偿装置能自动识别三相供电相序是顺序还是逆序，并根据相序自动调整控制时钟，正确实现补偿功能。第二，根据对称分量理论，找到不对称负荷电流正序分量的无功成分，并以此为投切依据进行无功补偿，使补偿后三相功率因数达0.95以上甚至0.99。根据这一技术进行三相补偿，负荷不对称程度没有任何限制，补偿快速准确。在50Hz供电条件下，装置响应速度是150Hz，即每电网周期(20mS)每相检测一次无功电流更新一次补偿量。
附图说明
图1是接在线电压UV上碰焊机接线和相量图。
图2是补偿装置开关电容槽路单相图。
图3是补偿装置滤波器加开关电感槽路单相图。
图4是U、V、W顺序时基本时钟时序图。
图5是顺序时基本时钟、二次和三次时钟和晶闸管无触点开关触发信号时序图。
图6是顺序时三相负荷电流无功分量负峰值采样时序图。
图7是顺序时三相采样时序和三次时钟999产生的时序图。
图8是逆序时基本时钟、二次和三次时钟和晶闸管无触点开关触发信号时序图。
图9是逆序时三相负荷电流无功分量正峰值采样时序图。
图10是逆序时三相采样时序和三次时钟999产生时序图。
图11是一个三相不对称负荷例的电压、电流相量图。
图12是时标拉宽后二次时钟25、26、27和三次时钟31、32、33和999对应关系。
图13是本发明工作电源，显示电路和对应于图2主回路晶闸管无触点开关触发脉冲投切功放电路的电原理图。
图14是本发明基本时钟、二次和三次时钟发生器，相序检测器，失压检测器1，欠电压过电压检测器，启动联锁电路的电原理图。
图15是本发明的负荷电流信号处理电路的电原理图。
图16是本发明的A/D转换电路的电原理图。
图17本发明的投切依据电路的电原理图。
图18是本发明相应于图3主回路晶闸管无触点开关触发脉冲投切功放电路的电原理图。
图19是缺相检测波形图。
图20是供电电压太低检测波形图。
图21是本发明的原理方框图
具体实施方式
如图21所示，本发明采用的控制器是一种具有运算得出负荷不对称电流正序分量无功峰值并以此为投切依据的电子线路控制器，由基本时钟发生器，二、三次时钟发生器，负荷电流信号处理电路，A/D转换电路，投切依据电路，投切功放电路，，失压检测器1、失压检测器2、相序识别器、欠电压过电压检测器、启动联锁电路、PLC和显示电路构成，该控制器和无触点开关投切的补偿槽路共同构成本发明。下面分别叙述控制器各电路的构成和作用。
1.基本时钟发生器
如图14所示，基本时钟发生器包括六路方波发生器，其中三路是输入与三相电源的相电压同相的相电压方波发生器，其输出符号为7B，8B和9B。另三路是输入与三相电源线电压同相的线电压方波发生器，其输出符号为4B，5B和6B。上述六个方波都是用LM339比较器产生的，前述比较器的同极性输入端均接正弦信号，异极性输入端均接直流0线，每个LM339比较器的两输入端间接反并联二极管作限压保护。上述六个方波输出分别接到另六个比较器LM339异极性输入端，此6个比较器LM339的同极性输入端接直流0线。后六个LM339输出是相应前六个的倒相信号，分别是7C，8C，9C，4C，5C和6C。方波发生器输出的逻辑振幅是-8v～+8v。7C，8C，9C，4C，5C和6C分别接到6个单电源+5v的倒相器4049输入端从而产生倒相的逻辑振幅为0v-+5v的方波信号7D，8D，9D，4D，5D和6D，而后分别接到另六个倒相器4049，输出产生倒相信号7E，8E，9E，4E，5E和6E。
4B分四路输出，一路产生4C如上所述，第二路到一个D触发器4013符号是IC5-2的D输入端作相序检测的一个信号，第三路到一个双输入与门IC2-1的一个输入端，此与门输出是二次时钟34，第四路到另一个双输入与门IC2-2的一个输入端，此与门输出是二次时钟35。与4B同相的4D有两路输出，分别接到两片4503(IC21、IC22)的一个输入端，此两片4503(IC21、IC22)是用在相序自适应控制产生二次时钟25，26，27的。
5B输出共四路，一路产生5C如前所述，第二路输入到上述的D触发器4013即IC5-2的C输入端，这个4013即IC5-2的D输入端为4B，其Q输出代表相序。第三路到一个两输入与门4081(即IC2-2的另一脚)，这个与门输出是二次时钟35。第四路到另一个两输入与门(即IC2-3的一脚)，该与门输出是二次时钟36。5D还输出到产生二次时钟26的二输入与门4081即IC16-2一个输入端。
6B输出共三路，一路产生6C如前所述，第二路到双输入与门4081(即IC2-3)，该4081输出是36，第三路到另一个双输入与门4081(即IC2-1)，该4081输出是34。与6B同相的6D有两路输出，分别接到两片4503(IC21，IC22)的一个输入端，是用在相序自适应控制产生二次时钟25和27的。
7D还有两路输出，一路到产生二次时钟25，26，27相序自适应控制第二片4503的(即IC22-2)一个输入端，另一路到图13和图18投切功放相序自适应控制的第二片三端门4503(即IC19-2)的一个输入。
7E有两路输出，一路到产生二次时钟25，26，27相序自适应控制第一片三端门4503即IC21的一个输入，另一路到图13和图18投切功放相序自适应控制的第一片三端门4503即IC18-2的一个输入端。
8D还有两路输出，一路到产生二次时钟25-27相序自适应控制的第二片三端门4503即IC22的一个输入，另一路到图13和图18投切功放相序自适应控制第二片4503即IC19的一个输入端。
8E有两路输出，一路到产生二次时钟25～27相序自适应控制的第一片三端门4503即IC22的一个输入，另一路到图13和图18投切功放相序自适应控制第一片三端门4503即IC18的一个输入端。
9D还有两路输出，一路到产生二次时钟25～27相序自适应控制的第二片三端门4503即IC22的一个输入端，另一路到图13和图18投切功放相序自适应控制第二片三端门4503即IC19的一个输入端。
9E有两路输出，一路到产生二次时钟25～27相序自适应控制第一片三端门4503即IC21的一个输入，另一路图13和图18投切功放相序自适应控制第一片三端门4503即IC18的一个输入端。
U、V、W顺序时，基本时钟时序见图4。图中正弦波7A与供电电源相电压U同相，8A与相电压V同相，9A与W同相。4A与线电压UV同相，5A与VW同相，6A与WU同相。基本时钟7B是与正弦波7A同相的方波，此处同相之意是：正弦波7A正半波相应于方波7B正半波，正弦波7A负半波相应于方波7B负半波，两波过零时刻相同。同理，8B、9B、4B、5B、6B依次与8A、9A、4A、5A、6A同相。4B～9B逻辑振幅(Logic Swing)是-8v～+8v，-8v为L，+8v为H。4B～9B各延生出三个方波时钟，均归属于基本时钟。以7B为例：7C与7B倒相，逻辑振幅仍为-8v～+8v，7D与7B同相，7E为7D之倒相方波，7D、7E的逻辑振幅是0v～+5v，0v为L，+5v为H。
为清楚表达U，V，W为顺序或逆序时基本时钟和派生时钟时序关系，本说明书共用六张图来表达，图5～7表达顺序时钟时序，图8～10表达逆序，5对应8，6对应9，7对应10。本发明具体实施时钟转换全部源于图5-10。图5是顺序时由基本时钟4B～9B产生六个二次时钟25～27，34～36，三次时钟31～33以及Δ接法补偿电容晶闸管无触点开关触发信号UV TRIG，VW TRIG和WU TRIG时序图。图6是顺序时三相负荷电流无功分量负峰值被采样的时序图。图7是顺序时三相采样时序及三次时钟999产生时序。999控制EPROM寻址操作得到负荷电流正序分量无功负峰值二进制码，这个码是补偿投切依据。图7中只画出三相电压中U，V，负荷电流IU，Iv，省略三相电压中W，负荷电流Iw，因为V和W的关系与U和V的关系类同。图8是逆序时相应于图5中所述的各时钟波形的时序。图9是逆序时三相负荷电流无功分量正峰值被采样的时序图。图10是逆序时三相采样时序及999产生时序。逆序时999控制EPROM寻址操作得出的是负荷电流正序分量无功正峰值相应的二进制码。
可见，顺序和逆序时相应的时序图是有区别的。
2.相序识别器及自适应控制。
参见图14右下部，符号为IC5-2的D触发器(4013)的D输入端(9)脚接时钟4B，C输入端(11)脚接时钟5B，其输出是Q(符号10A)和输出 Q(符号10B)。10A输出通过二极管D20和接直流0的电阻R60产生10C。10B输出两路，一路通过二极管和接直流0的电阻R61产生10D，另一路去图15接三个4066即IC4无触点开关控制端作三个负荷电流信号通道相序自适应控制。10C接图13上倒相器4049即IC14-6输入端，其输出为10F。10D接图13另一个倒相器4049即IC14-5输入端，其输出为10E。10E有四路输出，第一路是图13上通过一个三端门4503即IC15-5驱动“逆序”LED；第二路是图14上接产生25～27的相序自适应控制第二片三端门4503的通断控制端，即(1)和(15)脚；第三路是图17上接投切依据锁存器时钟相序自适应控制的三端门4503即IC11通断控制端，即(1)脚；第四路是图13和18上接投切功放同步时钟相序自适应控制第二片三端门4503即IC19通断控制端，即(1)和(15)脚。10F也有四路输出；第一路是图13上通过一个三端门4503门即IC15-6驱动“顺序”LED；第二路是图14上接产生25～27的相序自适应控制第一片三端门4503即IC21的通断控制端，即(1)和(15)脚，第三路是图17上接投切依据锁存器时钟相序自适应控制三端门4503即IC11通断控制端，即(15)脚；第四路是图13和18上接投切功放同步时钟相序自适应控制第一片三端门4503即IC18通断控制端，即(1)和(15)脚。
据图5，5B上升沿时刻4B为H，故IC5-2之 Q为H，Q为L，也就是10A为H，10B为L，逻辑振幅是-8v～+8v。据图8，5B上升沿时刻，4B为L，故IC5-2之Q，也就是10A为L，10B为H。结论：10A为H，10B为L表明U，V，W为顺序。若10A为L，10B为H则表明U，V，W为逆序。为自适应控制的需要，10A派生出同相信号10C，10B派生出同相信号10D。10C，10D逻辑振幅0v-+8v。10C和10D接到图13符号为IC14-6，-5倒相器(4049)，倒相输出为10F，10E。10F，10E逻辑振幅0v-+5v，0v为L，+5v为H。10F，10E除用来进行相序自适应控制外，还驱动两只LED指示电源是顺序还是逆序。
3.二、三次时钟发生器及其自适应控制
参见图14，二次时钟25是二输入与门IC16-1的输出。IC16-1的输入来自两片相序自适应控制三端门4503。第一个输入来自第一片三端门4503即IC21-1，IC21-1的输入为4D；也来自第二片三端门4503即IC22-1，IC22-1的输入为6D。第二个输入来自IC21-2，IC21-2的输入为7E；也来自IC22-2，IC22-2的输入为7D。
二次时钟26为两输入与门IC16-2的输出。IC16-2的第一个输入是5D；第二个输入来自IC21-3，IC21-3的输入为8E；也来自IC22-3，IC22-3的输入为9D。二次时钟27为二输入与门即IC16-3的输出。IC16-3的一个输入来自IC21-4，IC21-4的输入为6D；也来自输入为4D的三端门IC22-4；第二个输入来自输入为9E的三端门IC21-5，也来自输入为8D的三端门IC22-5。
上述产生25，26，27二次时钟的两输入与门在同一片单电源+5v的4081上。25有三路输出，一路去第一个4038即IC13-1单稳态下降沿触发端(其上升沿触发端接直流0线)，单稳态脉宽22us。，第二路去一个三输入或非门4025即IC15-2的一个输入端。第三路去图17，通过倒相器4049即IC4到第一片和第二片锁存器40175即IC9、IC1的时钟控制端(9)脚。26也有三路输出，一路去第二个4038即IC13-2下降沿触发端(上升沿触发端接直流0)，单稳脉宽22us。第二路去前述的4025即IC15-2的第二个输入端。第三路去图17，通过倒相器4049到第三片，第四片IC10、IC2的40175的(9)脚。27同样，三路输出，第一路去三次时钟电路第三个4038即IC12-1下降沿触发端(上升沿触发端接直流0)，单稳脉宽也是22us。第二路到前述那个4025即IC15-2的第三个输入端。第三路去图17，通过倒相器4049到第五、六片40175即IC13、IC3之(9)脚。所述的4025输出倒相后接三次时钟电路第四个4038的下降沿触发端(其上升沿触发端也接直流0)，第四个4038单稳脉宽为8us。
最后，二次时钟34、35、36。由4B和6B“与”运算产生的34、4B和5B“与”运算产生的35，5B和6B“与”运算产生的36，三个二次时钟各有一路输出，接到图15的4504(符号IC8)，通过隔离二极管和接直流0的电阻依次接到4504的Ain，Bin和Cin。4504之Din，Ein和Fin闲置，接直流0。4504输入端电源为+8V，输出端电源为+15V。该4504的作用是把逻辑振幅为-8V-+8V的34、35、36转换成逻辑振幅为0V-+15V的时钟信号以适应三个电流通道至A/D间的多路开关IC6(4066)，因为IC6是单电源+15V的片子。
IC13-1和IC12-2单稳Q输出经IC1-1“与”运算后产生三次时钟31。IC13-2和IC12-2个单稳Q输出经IC1-2“与”运算后产生三次时钟32。IC12-1和IC12-2单稳Q输出经IC1-3“与”运算后产生三次时钟33。IC13-1、13-2、12-1的三个Q输出通过一个三输入或非门4025(IC15-1)“或非”运算后产生三次时钟999。四个三次时钟都是一路输出，到图17投切依据电路。
二次时钟25～27发生机制的自适应控制：参见图5，电源顺序时25上升沿与4B相同，即与4D相同，25下降沿与7B上升沿同，也就是与7E下降沿同；同理26上升沿同5D，下降沿同8E；27上升沿同6D，下降沿同9E。图14上，电源顺序时10F为L，所控IC21三端门通，10E为H，其所控的IC22三端门全部关断，产生二次时钟25，26，27的三个两输入与门的输入信号均来之于IC21，从而二次时钟25-27符合图5的要求。电源逆序时，参照图8，25上升沿同6D，下降沿同7D；26上升沿同5D，下降沿同9D；27上升沿同4D，下降沿同8D。图14上，电源逆序时，10E为L，IC22三端门通，10F为H，IC21三端门全关断。产生25～27三个两输入与门的输入信号符合图8的要求。
二次时钟34～36发生机制：对照图5和8，无论顺序还逆序，34是4B“与”6B，35是5B“与”4B，36是6B“与”5B，所以图14右上部只用三个两输入与门由4B，5B，6B相应的“与”产生二次时钟34～36。
图14上符号IC21、22(4503)通过信号10F、10E进行二次时钟25-27发生机制的自适应控制。图17上符号IC11(4503)通过10F，10E进行投切依据的自适应控制。图13上符号IC18、19和图18上符号IC18、19均为4503通过10F，10E进行投切功放同步时钟的自适应控制。顺便说一句，图13上投切功放十二个单元是相应于图2的补偿槽路，图18上投切功放二十四个单元相应于图3的补偿槽路，两者不会同时出现在同一套补偿装置上。图15上符号IC4-1，2，3(4066)通过信号10B进行三相负荷电流信号处理电路的相序自适应控制。
4.投切依据电路及其相序自适应控制
参见图17，IC11(4503)三端门通断控制端(15)脚接10F，(1)脚接10E。受(15)脚控制的第一个三端门(12)-(11)脚的输入端(12)接三次时钟31的倒相信号。受(15)脚控制的第二个三端门(14)-(13)的输入端(14)接三次时钟33的倒相信号。受(1)脚控制的第一个三端门(2)-(3)的输入端(2)接33的倒相信号，第二个三端门(4)-(5)的输入端(4)接31的倒相信号。受(1)脚控制的另外两个三端门输入端(6)和(10)接直流0线。所述的四个三端门输出连接如下：(11)脚通过限流电阻R111接投切依据锁存器IC5之(9)，(3)脚通过R113也接IC5之(9)。(13)脚通过R112接投切依据寄存器ICg之(9)，(5)脚通过R114也接IC8之(9)。三次时钟32经4049倒相后直接接到第二个投切依据锁存器IC7的时钟控制端(9)。投切依据锁存器均为40175。999接EPROM(27C256)之(20)和(22)脚。
参见图17和图12，电源为顺序时，IC11之(15)脚10F为L，时钟31倒相后通过IC11之三端门(12)-(11)接到投切依据锁存器IC5之时钟端(9)脚；时钟32倒相后控制投切依据锁存器IC7的时钟端(9)脚；时钟33倒相后，控制投切依据锁存器IC8的时钟端(9)脚；这个时序在图5上一览无遗。图12上半部分是把时标拉宽，把25，26，27下降沿，999宽22us脉冲和31～33宽8us脉冲对照，并注有图17控制关系的详细说明。如果电源为逆序，图17上IC11之(1)脚10E为L，时钟31倒相后通过IC11之三端门(4)-(5)接到IC8之9脚，时钟32与顺序时接法同，时钟33倒相后通过IC11之三端门(2)-(3)接到IC5之9脚。这个时序与图8要求吻合，图12下半部是微秒级脉宽的对照，并注有图17此时控制关系的详细说明。
5.投切功放电路及其相序自适应控制。
无论是TSC工作方式投切功放(见图13)，还是FCTSR某中滞后负荷工作方式投切功放(见图18)，其同步时钟相序自适应控制相同，都是用两片4503(IC18、IC19)来实现的。下面以图13为例来说明。图中每片4503只用到三个三端门，其余三个三端门输入均接直流0而输出悬空。每片通断控制两个端，即(1)和(15)脚接在一起接受自适应控制逻辑信号，第一片是10F，第二片是10E。第一片第四个三端IC18-4输入接9E、第五个三端门输入IC19-5接7E、第六个三端门IC18-6输入接8E；9D接第二片第四个三端门IC19-4输入，7D接第五个三端门IC19-5输入，8D接第六个三端门IC19-6输入。第一片和第二片4503的各自第四个三端门输出通过限流电阻R71和R74接到UV组投切功放单元同步时钟端，即D触发器IC1和IC2的(3)和(11)脚。这个同步时钟还接到双输入与非门IC3-1、2、3、4的一个输入端，IC3-1、2、3、4另一个输入端依次接D触发器的IC1-2、IC1-1、IC2-2、IC2-1之Q输出。第一片和第二片4503的各自第五个三端门输出通过限流电阻R72和R75接到VW组投切功放单元同步时钟端，即D触发器IC5和IC6的(3)和(11)脚。这个同步时钟还接到双输入与非门IC7-1、2、3、4的一个输入端，情况同UV组，不再重复。第一片和第二片4503的各自第六个三端门输出通过限流电阻R73和R76接到WU组投投切功放单元同步时钟端，即D触发器IC9和IC10的(3)和(11)脚，同时接到IC11-1、2、3、4的一个输入端，省略。所述的D触发器型号均为4013。
参见图13和图18，图18右半部十二个投切功放单元同步时钟由左半部三个同步时钟倒相而来，不是独立的，所以图18左半部十二个投切功放单元同步时钟才需自适应控制，这部分和图13同步时钟一样。对照图5，电源顺序时，UV TRIG与9B倒相或与9E同相，同理VW TRIG与7E同相，WU TRIG与8E同相。在图13上，电源顺序时，10F为L，IC18三端门通，10E为H，IC19三端门断开，9E通过IC18-4接到UV组投切功放4013的时钟端(3)和(11)脚，7E通过IC18-5接到VW组投切功放4013的时钟端(3)和(11)脚，8E通过IC18-6接到WU组投切功放4013的时钟端(3)和(11)脚，完全符合图5的要求。电源逆序时据图8，UV TRIG与9B同相，也就是与9D同相，VW TRIG与7D同相，WU TRIG与8D同相。自图13可知因10E为L，IC19三端门通，10F为H，IC18三端门断开。9D通过IC19-4接UV组4013时钟(3)和(11)脚，7D通过IC19-5接VW组4013之(3)和(11)脚，8D通过IC19-6接WU组4013之(3)和(11)，完全符合图8的要求。
6.负荷电流信号处理电路及其自适应控制
参见图15，对于三相供电系统，负荷电流信号处理电路共有并行的三路。若供电电源是K相，当有并行K路。每一路有六级LM324运算放大器及附属阻容电路组成。以下把一路称作一个电流通道。以标号为46的第一通道而言，负荷U线电流信号经电流传感器倒相后接到46对直流地。R24是一只2KΩ的电阻，是保护运算放大器IC3-1之同极性输入端不会直流悬空的电阻。R33是一只10KΩ的电阻，用来限制高频信号自46通过C25和C26到同极性输入端的限流电阻。R26、28、31和C23、25、26是250Hz双T电桥。运放IC3-1是跟随器接法，IC3是双电源±8V。IC3-2也是跟随器接法。R23、25、27和C22、24、41、44、47、28构成350Hz双T电桥。IC3-2输出接C40-R30构成高通滤波器而后串级C39-R22高通滤波器用来补偿基波信号相位。高通滤波器输出接运放IC3-3。IC3-3为同极性放大器接法，该级增益固定，增益为1+R83/R84，IC3-3输出接由R81、82和C31、54、55组成的T型低通滤波器。所述的低通滤波器用来细调IC3-4输出的正弦波，使其相位与46点输入正弦基波同相。IC3-4也是同极性放大器接法，该级增益用电位器调节。IC3-4输出接运放IC5-1的输入，由R44接至IC5-1的异极性输入端，由R138和R38串联接IC5-1之同极性输入端。R42接IC5-1之异极性输入端和输出端，R42＝R44＝20KΩ。R138和R38公共端通过无触点开关IC4-1接直流0线。IC4-1通断控制端(13)接相序自适应控制信号10B。IC5接双电源±8V。IC4也接双电源±8V。IC5-1输出通过R69接运放IC7-1同极性输入端(3)，IC7双电源是±15V。IC7-1也是同极性放大器接法，对基波没有相移。IC7-1之(3)还接一个由电位器VR1调节的正偏置电压使通道输出标号807的波形如下：当标号46为双峰值4V时，标号807是0V-12V，这须通过反复几次调IC3-4增益和VR1偏置电压达到。IC7-1输出到由R106和二极管VD1构成的保护电路而后接多路开关IC6片中的一个开关即(1)-(2)，通断控制端(13)接IC8的Aout。
参见图15，标号46，50，54输入的负荷电流信号是电流传感器输出的倒相信号。电源顺序时各通道由信号10B控制的符号器IC5-1，2，3(LM324)是增益为+1的同号器，因10B为L，开关IC4-1，2，3(4066)均断开。这样，二次时钟34，35，36接通多路开关IC6(4066)时，负荷电流无功分量负峰值经电流传感器倒相成正模拟信号通过，图6有详细时序和波形。电源逆序时，10B为H，开关IC4-1，2，3均短接，从而符号器IC5-1，2，3均为负号器，增益为-1。二次时钟34，35或36接通IC6时，负荷电流无功分量正峰值经传感器倒相而后由负号器再次倒相成为正信号通过，图9有详细时序和波形。
7.A/D转换电路
参见图16，标定后的信号经多路开关分时送进A/D转换电路，该电路由三十只电阻R160-173，R260-275串联设置三十个电压门槛接到三十个LM339比较器IC9-1，2；IC11、IC15、IC16、IC23、IC22、IC21和IC20的异极性输入端。三十个LM339比较器的同极性输入端接在一起接多路通道输出，这一点标号772。LM339电源是+15VDC。而LM339输出上拉电阻电源是+5VDC，如此就匹配了多路开关IC6和后面优先编码器4532不同电源的逻辑信号传递。三十个比较器LM339输出接到四片串级的优先编码器4532的输入端。四片优先编码器4532串级接法是：第一片之(5)接外控联锁信号，即IC4-4之(10)脚，IC4-4的控制端即(12)脚接失压联锁信号11D，IC4-4输入端即(11)脚接881，装置停运时外控信号881为0V，投运时为高电平。第一片(15)接第二片(5)，第二片(15)接第三片(5)，第三片(15)接第四片(5)。第四片输入D0和D1接直流0。按门槛由高至低次序，三十个比较器LM339输出前八个接第一片的D7-D0，紧接着后面八个接第二片D7-D0，而后八个接第三片D7-D0，剩余六个接第四片的D7-D2。四片优先编码器4532输出Q0即(9)通过一个四输入或门(4072)输出，标号为62，是A/D输出之LSB。四片Q1，即(7)通过第二个4072输出，标号61。四片Q2，即(6)通过第三个4072输出，标号60。第一片的GS和第三片的GS，即(14)，通过一个两输入或门(用第四个4072两个输入并接当一个输入用)输出，标号59。第一片之(14)和第二片之(14)通过一个两输入或门(4071)输出，标号159，是A/D输出之MSB。所以A/D输出五位码自MSB至LSB顺序是159、59、60、61、62。如果要求A/D输出四位二进制码，把两位地址开关SW1和SW3由OFF→ON即可。SW1短接第一片4532之(5)和第三片4532之(5)。SW3短接最高十六个门槛电阻。不装第一片和第二片4532，也不装图16上的四片LM339(符号为IC20-23)，当然也无须装4071，则A/D变成四位输出，此时59为MSB，62仍为LSB。如果只需A/D输出三位二进制码，则把地址开关SW2、SW4由OFF→ON，不装第三片4532，也无须装IC16，15(LM339)即可。
8.投切依据码的获得和寄存。A/D转换五位二进制码输出分三路，每路由两片锁存器40175组成。第一路即图17上IC9和IC1，159接到IC9之(4)、(5)、(12)、(13)四个数据输入端。59、60、61、62依次接到IC1之(13)、(12)、(5)、(4)。该两片时钟端(9)接在一起受二次时钟25的下降沿触发。第二路是图17之IC10，IC2，159接IC10之(13)、(12)、(5)、(4)，而59、60、61、62依次接到和IC2之(13)、(12)、(5)、(4)。IC10和IC2之(9)接在一起受26下降沿触发。第三路是同一图上IC13，IC3。159接接到IC13之(13)、(12)、(5)、(4)，而59、60、61、62依次接IC3之(13)、(12)、(5)、(4)，IC13和IC3之(9)接在一起受27下降沿触发。以上六片40175分成三组由25、26、27分时控制锁存构成信号分离器(Demultiplexer)。顺便说一句，以上三组锁存器最新锁存码是三个电流通道无功电流峰值(顺序时为负峰值，逆序时为正峰值)二进制码，位数取决于地址开关SW1～SW4状态。
9.正序分量无功峰值的获得。图17上，IC9的O0，即(2)脚接EPROM(27C256)之地址线A14，即(27)脚；IC1之O3-O0，即(15)、(10)、(7)、(2)依次接27C256之A13-A10，即(26)、(2)、(23)、(21)脚。IC10之(2)接27C256之(24)；IC2之(15)、(10)、(7)、(2)依次接27C256之(25)、(3)、(4)、(5)。IC13之(2)接27C256之(6)，IC3之(15)、(10)、(7)、(2)依次接27C256之(7)、(8)、(9)、(10)。27C256之选片 SC，即(20)脚和输出使能 OE，即(22)脚接在一起受三次时钟999控制。27C256输出D7，D6，D5悬空。D4即(16)脚通过倒相器4049即IC4倒相后接三端门IC18之(1)脚。27C256之D3～D0即(15)、(13)、(12)、(11)脚依次接上述4503之(2)、(4)、(6)。(10)脚，该4503之(15)脚接+5V，(12)、(14)接直流0。所述的4503的四位二进制码输出MSB-LSB次序排列即(3)、(5)、(7)、(9)脚是正序分量无功峰值，即投切依据。按时序分三路输出。第一路(3)、(5)、(7)、(9)依次接到UV相投切依据锁存器IC5之(13)、(12)、(5)、(4)。第二路依次接到VW相投切依据锁存器IC7之(13)、(12)、(5)、(4)。第三路接WU相投切依据锁存器IC8之(13)、(12)、(5)、(4)。锁存器IC5、IC7、IC8之(1)和IC1、IC2、IC3、IC9、IC10、IC13之(1)接在一起由一阻容R14、C14延时电路在控制器初得电时清零复位。投切依据锁存器相序自适应控制前面已详述，不再重复。依MSB-LSB次序，IC5输出四位二进制码是(15)、(10)、(7)、(2)，依次标号为65-68，IC7输出标号为69-72，IC8输出标号为73-76。
投切依据三组四位二进制码65-76各有两路输出，见图13和18。以图13为例，一路到十二个4049，4049输出驱动三组每组四只绿色LED显示投入电容的级数。另一路到三组每组四个投切功放单元的D触发器4013的D输入端，即(5)或(9)脚。每组四个投切功放单元共用一个同步时钟，其相序自适应控制已详述，不重复。4013之Q输出，即(1)或(13)脚与该组同步时钟接到两输入与非门(4011)，即IC3、IC7、IC11。4011输出驱动光隔，IC4、IC8、IC12。光隔输出驱动晶闸管触发电路，与99109784.x同，不详述。与99109784.x稍不同的是：所有投切功放单元4013的复位端，即(4)和(10)脚均接在一起受失压联锁信号11B控制。一旦发生失压，即封锁脉冲输出。至于FCTSR集中滞后负荷投切功放共二十四个单元如图18所示，多出的十二个投切功放单元相应于图3比图2多出十二只晶闸管，其4013之D输入和原来十二个4013一样，但同步时钟是由前面三个同步时钟经反向器4049即IC16-1、IC16-3和IC16-5倒相而来。4013的D输入不是直接来自65-76，而是来自十二个异或门即IC13-1、2、3、4，IC14、IC15的输出。所述的十二个异或门各有一个输入接65-76，另一个输入接在一起受启动联锁逻辑信号881控制。装置投运前881为L，装置投运后881为H。为适应异或门片(4070)电源+5V，881通过稳压管ZD限幅至+5V代表H。
10.失压检测器1和失压检测器2
参见图14右下部，失压检测器1由两片LM339比较器(共8个比较器)，一片TLP521-4光隔，一片TLP521-2光隔，两个三输入与非门和一个三输入或非门，一片十二位二进计数器4040和一片八输入或非门4078及辅助阻容，二极管电路构成。失压检测器1有并行的三路分别检测三相，下面以7A即检测U相为例说明，参见图14。7A信号与U同相，通过降压电阻R66和双向稳压管DZ2、DZ3把信号限幅在±8V内而后接到第一个比较器IC14-1同极性输入端和第二个比较器IC14-2的异极性输入端。第一个比较器的异极性输入端接+5V门槛而第二个比较器的同极性输入端接-5V门槛。两个比较器输出通过二极管或门D22、D23隔离接到由R63，R88-1，C20构成的低通滤波器。R63为200KΩ，R88-1为100KΩ，C20为51nf，由于R63串连R88-1接直流0构成降压电路把比较器输出H降至+5V，此信号标号7F。另两路信号为8F、9F。7F、8F和9F各有两路输出，一路送图13缺相指示LED，另一路将三相信号接到一个三输入与非门IC6-1(型号4023)，IC6-1输出接到一个三输入或非门4025两个输入端，即IC15-3。IC15-3剩下的一个输入端接TLP521-4光隔即IC23四门并联输出。所述光隔IC23输入串联接受主回路失压检测器2的输出信号，标号911、912。所述的IC15-3输出标号11A有两路，一路接到三输入与非门IC6-2之两个输入端，一路接到十二位二进制计数器IC25的计数端 CP，即(10)脚。计数器的低八位输出端，即(13)、(4)、(2)、(3)、(5)、(6)、(7)和(9)接IC26的八个输入端，即(2)、(3)、(4)、(5)、(9)、(10)、(11)和(12)。IC25的MR，即(11)脚接光隔IC19的输出(9)脚，(9)脚有一电阻R74接直流0。IC26输出，即(13)，接到IC6-2的第三个输入端。IC6-2的输出，即(6)脚标号为11B。11B接一个LM339比较器即IC17-3的同极性输入端，其异极性输入端接+1.5V门槛。所述LM339输出标号为11C，经另一个LM339即IC17-4倒相后标号为11D。不缺相时，IC15-3的两个输入均为L，所以信号11A，11D为H；11B，11C为L。11A，11B逻辑振幅为0v～+5v。11C，11D逻辑振幅为-15v～+15v。
7F，8F，9F除输入至前述的4023即IC6-1外，还有两路输出，一路至图13上驱动反向器4049，即IC14-1、2、3驱动“有电指示”三只LED显示何相缺相。另一路驱动4023-3，控制4503之(1)，从而通断控制四个三端门，此四个三端门输出驱动四只LED：“欠电压”，“过电压”“顺序”，“逆序”。
11B有两路输出，一路驱动图14上光隔TLP521-2即IC24输入，光隔IC24输出并联标号909、910接到装置控制的PLC的一个输入端联锁。另一路接投切功放单元4013 D触发器即图13和图18上IC1、IC2、IC5、IC6、IC9、IC10还有图18号上IC21、22、25、26、29和30的复位端(4)和(10)封锁脉冲输出。
11C有一路输出至图15上控制负荷电流信号处理电路的多路开关IC6的第四个无触点开关(11)-(10)的控制端(12)。此无触点开关(11)接772，(10)接直流0。一旦发生缺相，772点被旁路至0，封锁A/D输入。
11D有一路输出接图16上A/D转换电路控制一个4066无触点开关即IC4-4，此无触点开关一端接启动联锁逻辑信号881，一端接第一片优先编码器4532即IC18之Ein，即(5)脚联锁。
失压检测器2的电路结构与失压检测器1相同，故本说明书未提供失压检测器2的电原理图。失压检测器1和失压检测器2是两个并列的检测单元，前者用于检测控制回路，后者用于检测补偿槽路。
只有控制回路和槽路都不失压时，控制器才允许补偿装置正常工作，否则将封锁无触点开关触发脉冲，并由控制整套补偿装置工作的PLC按设定程序退运补偿装置。若缺相则由缺相指示LED显示，若供电电压过低，则由PLC控制的失压指示灯显示，引导维护人员去检修。
失压检测的原理以U相电压为例来说明，有两种情形。
第一种情形是发生缺相故障：以正弦波7A缺相为例，电容C20输出电压波形7F及相关波形参见图19。当正弦波7A高于DZ9正门槛或低于DZ8负门槛时，7F稳定值均为+5v输出。当7A即时值介于正负门槛之间时IC14-1，-2均输出-15v，由于二极管D22，23隔离作用，电容存贮电压向其并联电阻放电。这个阻容时间常数设置指标是，电容电压衰减到最低点，即7F再次由IC14-1或2驱动上升至+5v前的最低电压值不低于+3.5v。如是，单电源电压为+5v的IC6-1一直把7F当逻辑H对待。或者说，控制回路不缺相时，IC6-1输出一直是L。一旦发生7A缺相，如图19所示，自缺相开始至逻辑信号11A由H→L和11B由L→H不超过5ms。这一指标极为重要，因为一旦缺相，与供电电压正弦波同步的时钟必定出错，装置务必尽快退出运行进行检修。一旦发生缺相，将发生以下几个联锁动作：
1)负荷电流信号处理电路，图15上IC6(4066)之(10)-(11)被11C控制短接0，对直流地短接A/D输入。
2)A/D转换电路，图16上部IC4-4(4066)被11D控制断开，IC18(4532)之(5)由H→L，从而IC18，19，12，13输出立即被封锁。
3)投切功放电路，图13上十二个投切功放单元的4013或者图18上二十四个投切功放单元D触发器4013复位端(4)和(10)被11B设为H，从而封锁全部触发脉冲输出。
4)失压检测器1，图14上光隔IC24由于11B由L→H，从而909-910即断开，这个信号接在PLC的一个输入点上。PLC开始按编好的退运程序把补偿装置退出运行。只要发生一次909-910断开，PLC即退运补偿装置，在退运过程中，即使909-910重新导通也不会影响退运过程的进程。
5)显示电路：一旦发生图19所示缺相，7F由H→L，LED“U相”灭，指示U相缺相。同时IC13-3(4023)输出由L→H，封锁了IC15(4503)的3，4，5，6四个门，使“电压范围”和“相序指示”四只LED均灭，不使发出错误信息。
第二种情形是三相电压因某种原因降到额定值的70％以下但并不缺相，按电能质量的术语称之谓失压，波形图见图20。波形图相当于三相线电压降到260v(rms)时的情形，每电网周波11A有六个负脉冲。图14上IC25的(10)脚是 CP，对脉冲下降沿计数，这样IC26输出由H→L，所以IC 6-2输出11B由L→H，无论后面11A如何变化。此后发生的连锁动作与发生缺相时一样，不再赘述。PLC退运补偿装置后，图14上896-895信号由H→L，从而881由H→L，IC18-4输出由H→L，IC19之(9)输出由L→H，这一信号接在IC25之(11)即MR使IC25计数清零，这样IC26输出由L→H，为下一次投运补偿装置做好失压检测的准备。此时PLC驱动一只信号灯提示维修人员，装置由于失压而退运。这一保护动作相当于空气断路器的失压脱扣，70％的门槛也是基于空气断路器失压脱扣的国家标准。
如果补偿装置投运前已经“失压”(缺相或电压过低)，则11A为L，11B为H，无论IC26的输出是H还是L。此时若指令PLC投运，因909-910信号是开断的，所以PLC拒绝执行指令，并给出信号显示“失压”。
综上所述可知，缺相亦属“失压”范畴，是单相失压的特例。
11.欠电压过电压检测电路
欠电压检测电路由比较器IC18-1、2和光隔IC20的三个光隔门组成，这三个光隔门输出依次是(16)-(15)，(14)-(13)和(12)-(11)。所述的三个光隔门输入串联，(1)接标号88，是非稳压正电源。(2)接(3)，(4)接(5)，(6)通过电阻RCL接IC18-2的输出(2)。IC18-1同极性输入端(7)接R42和R43组成分压器对DZ1稳压值的分压值。IC18-1异极性输入端(6)通过电阻R41接到调整电位器VR1的滑触端。VR1上端通过R37接88，下端通过R38接直流0。IC18-1输出端(1)通过可调电阻VR7和固定电阻R71串联接(7)。(1)还通过一只20KΩ电阻接IC18-2异极性输入端(4)。IC18-2同极性输入端(5)接DZ1稳压值。
标号88对0之电压代表供电电压值，这从图13上标号88电压可看出。在供电线电压高于340V(rms)时，VR1滑触点整定电压使IC18-1输出为0，则IC18-2输出逻辑H，光隔IC20之(16)-(15)，(14)-(13)，(12)-(11)三个门均关断，891-892接PLC一个输入点，通知PLC“此时无欠电压现象”。905为逻辑L，“欠电压”LED不亮。一旦供电线电压低于340V(rms)，IC18-1输出H，通过VR7抬高IC18-1之(7)脚门槛电位，IC18-2输出L，从而905由L→H，“欠电压”LED亮，891～892短路导通，通知PLC“发生欠电压”，由PLC去处理系统中其它控制。由于IC20之(14)-(13)短路导通，772电位升至+15v，无论电流通道信号如何都使A/D输出最高码：五位时是1FH，四位时是FH，三位时是7H，把装置全部补偿电容全投入，造成人为过补偿，以期接网点电压不过分降低。由于IC18-1之(7)脚门槛已抬高，所以只有当供电线电压回升至365v(rms)，IC18-1才恢复输出H，控制器恢复正常补偿功能，“欠电压”LED熄灭，891～892恢复“断开”状态，告诉PLC“欠电压现象结束”。
过电压检测电路由比较器IC18-3和光隔IC20的剩下的一个门和光隔IC19的两个光隔门组成，这三个光隔门输出依次是IC20的(10)-(9)，IC19的(16)-(15)，(14)-(13)。所述的三个光隔门输入串联，即IC20之(7)脚接88，(8)接IC19之(1)，IC19之(2)接(3)，(4)通过电阻RCH接IC18-3输出，即(14)脚。IC18-3之同极性输入端(9)接到由R47和R48组成分压器对DZ1的分压值。IC18-3之异极性输入端(8)通过电阻R46接电位器VR2的滑触端。VR2上端通过电阻R39接88。VR2下端通过电阻R40接直流0线。IC18-3之输出(14)脚通过可调电阻VR17和固定电阻R171串联接到(9)。
供电线电压低于435v(rms)时，调节VR2使IC18-3输出H，从而IC20之(9)-10)，IC19之(16)-(15)，(14)-(13)三个门是断开的。一旦线电压升高至435v(rms)以上，IC18-3输出由H→L，通过VR17把IC18-3之门槛(9)脚电位降低。标号900电位升至5v，图13上“过电压”LED亮，IC20之(10)-(9)短路导通把标号772电位下拉至D19钳位值-0.5v，封锁了A/D输入，无论电流通道信号如何，装置补偿电容全部退运，造成人为欠补偿，以期电压不过分升高。893-894短路导通，通知PLC“发生过电压现象”，由PLC去处理系统中其它控制。由于IC18-3门槛已因VR17的作用而降低，只有当供电电压降至415v(rms)以下时，IC18-3输出才恢复H，过电压信号消除，控制器恢复正常补偿运行。
12.启动联锁电路
参见图14左下部，该电路由光隔IC4，比较器IC18-4和光隔IC19的两个光隔门组成，这两个光隔门输出依次是(12)-(11)和(10)-(9)。所述的光隔输入(6)接(7)，(5)接标号88，(8)通过电阻RCD接IC18-4输出(13)。IC18-4异极性输入端(10)接DZ1稳压值。IC18-4同极性输入端接电容CD，电阻RD和二极管DD之阳极。CD的另一端接直流0线。RD和DD的另一端并接至标号881。881作为启动联锁控制信号一路输出至投切功放电路，另一路接光隔IC4并联四门输出的射极，所述的射极上还对直流0线接一电阻RDS。并联四门输出集电极接88。IC4四门输入串联，即(2)接(3)，(4)接(5)，(6)接(7)。(1)接标号896，(8)通过电阻R55至标号895。IC4输入信号896～895是PLC的启动控制信号，启动时896～895为24V直流信号，退运时为0V。PLC指令启动后，896～895为24V，光隔IC4输出饱和导通，881点电位自0升至88点电位约+20V，在电容CD两端电压升至DZ1提供的门槛电压前，比较器IC18-4输出一直是0，光隔IC19之(12)-(11)脚输出饱和，772点被钳位至-0.5V，从而封锁了A/D输入。由RD和CD组成延时电路延时1s后IC18-4翻转，IC19之(12)-(11)关断，A/D投入正常运行，控制器开始工作。
欠电压过电压检测，补偿装置启动联锁电路共有八个光隔输出如下：IC20之(16)接标号44，即+5V，(15)接标号905，这是第一个输出。IC20之(14)接标号86，即+15V，(13)通过电阻RL接标号772，这是第二个输出。IC20之(12)是标号891，(11)是标号892，这是第三个输出，去PLC。IC20之(10)接标号772，(9)接R68和D19串联构成的-0.5V钳位电路，二极管D19阳极接直流0，R68另一端接-8V，这是第四个输出。IC19之(16)接标号44，(15)接标号900，这是第五个输出。IC19之(14)接标号893，(13)接标号894，这是第六个输出，去PLC。IC19之(12)接标号772，(11)接R68和D19钳位电路-0.5V，这是第七个输出。IC19之(10)接标号44，(9)接到IC25之(11)还通过电阻R74接直流0线，这是第八个输出。
下面进一步描述根据对称分量理论，找出不对称负荷电流正序分量的无功电流峰值作为投切依据进行无功补偿的原理。
1、理论根据
设在相平面上供电系统Yo接法的三个相电压和三个线电流相量如图11所示，相电压Uu作为参数相量。以相量符号右上角标以*表示该相量的共轭复数，则各相复数功率和表达如下：
令Iup＝Iucosu 为U线电流关于U相电压的有功分量
Iuq＝Iusinu 为U线电流关于U相电压的无功分量，这样
所以∑P＝Pu+Pv+Pw＝U(Iup+Ivp+Iwp) (2)
∑Q＝Qu+Qv+Qw＝U(Iuq+Ivq+Iwq)
对称分量分析及结论。根据对称分量理论，不对称三相负荷电流和可以表达成正序、负序和零序三组对称分量的线性关系如下：
I·u=I·p+I·m+I·o]]>
I·v=αI·p+α2I·m+I·o---(3)]]>
I·w=α2I·p+αI·m+I·o.]]>
式中为正序分量，为负序分量，为零序分量。α＝exp(-j2π/3)，把(3)代入(1)，注意α算子的特征：α3＝1，α*＝α2，(α2)*＝α，1+α+α2＝0
则
所以
相量
式中Ipp是正序分量Ip关于U相电压的有功分量，而Ipq是正序分量Ip关于U相电压的无功分量；
把I·p*=Ipp+jIpq]]>代入(5)式得
对照(6)和(2)得
Ipq＝(Iuq+Ivq+1wq)/3 (7)
(7)式说明，正序电流无功分量等于三相负荷电流各相无功分量的算术平均值。(7)式正是本发明补偿器件(电容或电感)的投切依据。以上推导还说明，一个三相供电系统向负荷提供的无功功率只与三相电流正序分量有关，与负序和零序分量均无关。电源顺序时，自图7知，二次时钟25下降沿把-2Iuq之A/D转换码记作[iu]锁存进图17的IC9，1。同时二次时钟25下降沿产生的三次时钟999宽22μs低电平使EPROM寻址操作得[ip]，在999输出有效的22μs内，三次时钟31下降沿把[ip]锁存进IC5。同理，二次时钟26→[iv]锁存进IC10，2→999寻址得更新的(renew)[ip]，32下降沿把[ip]锁存进IC7；而后二次时钟27→[iw]锁存进IC13，3→999寻址更新[ip]→33把[ip]锁存进IC8。三次时钟999使EPROM输出五位二进制码：
[ip]＝{[iu]+[iv]+[iw]}/3作为投切依据，依次由时钟31，32，33，31...锁存进投切依据寄存器IC5，IC7，IC8，IC5...
电源若是逆序，自图10知，二次时钟25下降沿把2Iuq之A/D转换码[iu]锁存进图17的IC9，1。同时二次时钟25下降沿产生的三次时钟999宽22μs低电平使EPROM寻址操作得[ip]，在999输出有效的22μs内，三次时钟31下降沿把[ip]锁存进IC8。同理，二次时钟26→[iw]锁存进IC10，2→999寻址得更新的[ip]→32把[ip]锁存进IC7；而后二次时钟27→[iv]锁存进IC13，3→999寻址更新[ip]→33把[ip]锁存进IC5。三次时钟999使EPROM输出五位二进制码：[ip]＝{[iu]+[iv]+[iw]}/3作为投切依据，依次由时钟31，32，33，31...锁存进投切依据寄存器IC8，IC7，IC5，IC8...
根据(7)式决定补偿量的办法，本说明书数字例的碰焊机补偿问题可以圆满地解决如下：如前所述，
已知[iu]＝[iw]＝0，而[iv]≠0，设[iv]＝6，则
[iuv]＝[ivw]＝[iwu]＝[ip]＝{[iu]+[iv]+[iw]}/3＝2
即对称投运补偿电容两级(权数为2)，完全补偿正序电流无功分量。分别审视各相情况如下：
[iu]＝0 补2后 U相过补偿 -2
[iv]＝6 补2后 V相欠补偿 4
[iw]＝0 补2后 W相过补偿 -2
就三相作为一个整体而言-2+4-2＝0是完全补偿的。三相功率因数PF3＝1.00。这个补偿效果可以从用户一段时间ΔT内有功电度增量值ΔkWh和无功电度增量值ΔkVarh核对
PF3＝costg-1(ΔkVarh/ΔkWh)
PF3是用户在时区ΔT内三相功率因数平均值。如果ΔT是一个月，那么PF3即用户月平均功率因数，是供电部门考核用户的一个重要指标。
2、信号处理——正序分量无功峰值的获得
2.1.负荷电流模拟信号采集后的处理：
以输入信号符号是46的第一个通道为例，两个双T电桥串级滤去负荷电流中五次和七次谐波，由运算放大器隔离双T电桥输入输出阻抗的影响，第三级是基波相位校正，第四级是低通滤波器并标定通道增益，第五级符号器用作相序自适应控制，由相序检测信号10B控制。第六级为正偏置，把通道输出正弦波807由VR1调节正偏置电压，使807直流档示波图上正弦波负峰值正偏至0电位(目的是使输出正弦波全波形可送进输入信号必须为正的A/D转换电路)。最后由二次时钟控制通过多路开关去A/D转换电路。通道增益标定：46点双峰值4v正弦波在807点是双峰值0v-+12v。
2.2.A/D转换电路：
经2.1模拟处理后的信号进入图16所示的A/D转换电路。
A/D转换电路输出五位二进制码的补偿装置每相四路补偿电容，其容量按权数8，4，2，1设置，有0，1，...15共十六个补偿等级。输出四位二进制码的补偿装置只有0，1，2..7共八个补偿等级。当然输出三位二进制码的补偿装置只有0、1、2、3共四个补偿等级。
2.3.正序分量无功峰值－投切依据的获得。
二次时钟分别用于对来自A/D转换电路输出的二进制码进行选择锁存。三组输入锁存器同时输出到EPROM的地址线，由信号999进行寻址操作。EPROM输出经三端门控制送到三个投切依据锁存器，投切依据锁存器的三组四位二进制输出码除接到投切显示LED外还接到投切功放电路作为输出脉冲使能(enable)信号。
图17上，由A/D分时送来的三组五位二进制码由二次时钟25，26，27控制锁存进三组每组两片锁存器40175。第一组IC9和IC1，第二组IC10和IC2，第三组IC13和IC3。每组第一片只存五位二进制码的MSB，第二片存后四位码。所以，三组(每组两片40175)锁存器分别锁存三个负荷电流无功分量峰值(负或正)的A/D码。三组锁存器输出五位二进制码依MSB，...LSB次序放到EPROM地址线上：
第一组放到地址线A14，A13，A12，A11，A10；
第二组放到地址线A9，A8，A7，A6，A5；
第三组放到地址线A4，A3，A2，A1，A0。
EPROM(27C256)内存表格编制原则如下：以电源顺序时为例：
1)A/D输出五位二进制码时
A14一A10五位码是[iu]，A9～A5五位码是[iv]，A4～A0五位码是[iw]，地址码为A14，A13...A10，A9，...A5，A4，...A0的内存是五位二进制码
[ip]＝{[iu]+[iv]+[iw]}/3
数字例：设；[iu]＝01011B，MSB＝0，代表负荷电流iu超前相电压U，无功峰值权数为-5
[iv]＝10101B，MSB＝1，代表负荷电流iv滞后相电压V，无功峰值权数为+5
[iw]＝11001B，代表负荷电流iw滞后相电压W，无功峰值权数为+9
则EPROM地址为010111010111001B＝2EB9H的内存是
(01011+10101+11001)/3＝10011B
MSB＝1，表示ip滞后相电压U，无功峰值权数为3，故应补偿三级电容。
2)A/D输出四位二进制码时
A13～A10四位码是[iu]，A8～A5四位码是[iv]，A3～A0四位码是[iw]，故EPROM地址码是0，A13，...A10，0，A8，...A5，0，A3，...A0内存是：首先算出四位码
[ip]＝{[iu]+[iv]+[iw]}/3＝XYZWB，其中X，Y，Z，W可能是0也可能是1，因为是二进制码。X是MSB，W是LSB。把XYZW改写成五位二进制XOYZWB，即把四位码MSB移到第五位，第四位改写成0。这样五位码MSB是X，LSB仍是W。
数字例：设：[iu]＝1011B，[iv]＝1010B，[iw]＝1111B
计算值{[iu]+[iv]+[iw]}/3＝1100B，改写成五位码
[ip]＝10100B这就是地址码010110101001111B＝2D4FH的内存。
从图17可知，EPROM输出五位二进制码自MSB至LSB依次是(16)，(15)，(13)，(12)，(11)。按上述原则，(16)脚永远是输出码的MSB，无论输入码是五位还是四位甚至三位。
若图16之SW2，4闭合，输出符号位亦如此处理，把按{[iu]+[iv]+[iw]}/3计算出来的三位码之MSB前移两位而把MSB后面两位码写成0。这样，输出码仍然是五位，27C256之(16)仍是输出五位二进制码之MSB，不过(15)，(13)输出改写成0。
按上述原则编制EPROM内存使得EPROM输出电路很简捷。其(16)脚为H，表示ip滞后U，须补偿电容。若(16)脚为0，表示ip已超前U，根本无须再补偿电容。图17上EPROM(IC6)之(16)脚倒相后作三端门控制端，(15)，(13)，(12)，(11)通过四个三端门受控。(16)脚为H，则四个三端门均通，四位二进制码(15)(13)(12)(11)由三次时钟31～33控制锁存进相应的锁存器IC5，7，8。若(16)脚为L，则四个三端门被关断，IC5，7，8锁存值均为0，不投补偿电容。
2.4.投切显示。投切依据电路输出的三路信号分别接三路显示电路。投切依据锁存器(图17)IC5，IC7和IC8输出共三组，每组四位二进制码，按MSB至LSB依次是65～68，69～72，73～76。上述三组码接到图13通过倒相器IC16、17驱动三组每组四只LED显示投切依据，亮表示1，不亮表示0。因为本发明不涉及99109784.x的FCTSR地区调相机工作方式，所以显示信息总是“要求投入补偿电容的权数”。
2.5.投切功放电路。投切依据锁存器三组四位二进制输出码除接到投切显示LED外还接到投切功放电路作为输出脉冲使能(enable)信号。
1)TSC工作方式。投切功放是图13右半部分。它由12个单元构成，每个单元均由一个D触发器，一个二输入与非门和一个光电隔离及一个脉冲变压器或其它隔离元件组成。D触发器的D输入端用于接收投切依据电路的信号，其Q输出端与二输入与非门的一个输入端相联，二输入与非门的另一个输入端和D触发器的时钟输入端C相接，其输出端通过限流电阻与光电隔离的输入端相联，光电隔离输入正端接+5V电源，光电隔离的输出端接至脉冲变压器或其他隔离元件，通过脉冲变压器或其他隔离元件的次级来触发晶闸管无触点开关元件；每相四个D触发器共用一个来自于自适应控制单元的同步时钟。
2)FCTSR集中滞后负荷工作方式。投切功放是图18由12个异或门、24个D触发器及光电隔离元件组成，共有24个单元，每两个单元共用一个异或门，每个单元有一个D触发器、二输入与非门及光电隔离元件。投切依据锁存器的三组四位二进制码通过三片4070符号IC13，IC14和IC15共十二个异或门变成反码，所述的十二个异或门各有一个输入端共十二个输入端并接在一起受补偿装置启动联锁信号881控制：装置不投运时881为L。异或门是同相缓冲器。投运后881为H，使异或门成为另一输入信号的倒相器。异或门输出后线路和99109784.x图15相同，不再赘述。投切功放输出到晶闸管触发极之间单元与99109784.x相同。投切功放脉冲同步时钟自适应控制已说明，此处不再重复。
本发明的无触点开关投切的补偿槽路与99109784.X中的补偿主回路完全相同，PLC是可编程控制器，均系现有技术，故在此也不再赘述。