一种电压跌落发生装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型提供一种电压跌落发生装置，包括电压跌落模拟单元和主控制器；电压跌落模拟单元包括交流稳压器、负载及三个可调模块，且每一可调模块均包括两继电器、一单相电动调压器及一单相可调电抗器；在同一可调模块中的单相电动调压器与单相可调电抗器串接，且二者与两继电器分别并联；主控制器包括数据采集模块、处理器及控制模块；数据采集模块的六个输入端与各可调模块两侧的相线分别相连，输出端与处理器的一端相连；控制模块的输入端与处理器的另一端相连，十二个输出端与各单相电动调压器、各单相可调电抗器及各继电器分别相连。实施本实用新型，具有结构简单、实现方便、能量损耗小等优点，且能实现灵活控制跌落形成及跌落深度的连续调整。
【专利说明】
一种电压跌落发生装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及电压故障检测技术领域，尤其涉及一种电压跌落发生装置。
【背景技术】
[0002]电压跌落是电力系统中最为常见的故障，因其不可控，须有专门设备用于生成故障，以便检测风电系统低电压穿越能力或动态电压恢复器对电压的补偿能力。因此，电压跌落发生装置需要满足高功率等级、实现简单和成本低等要求。
[0003]目前，电压跌落发生装置主要包括阻抗形式的电压跌落发生装置、电力电子变换形式的电压跌落发生装置和变压器形式的电压跌落发生装置。
[0004]阻抗形式的电压跌落发生装置，其结构简单，实现方便，但是造成的能量损耗较大，且负载阻抗要与产生跌落的阻抗相匹配，否则无法得到需要的电压跌落深度；同时当电压跌落发生时负载侧无法向电网馈送能量，不能进行风电系统无功调节等功能的研究；
[0005]电力电子变换形式的电压跌落发生装置，由于一般采用功率二极管、IGBT(绝缘栅双极型晶体管)作为开关器件，因此对于大功率电力系统来说，可靠性较低，且带来成本较高，控制复杂等问题；
[0006]变压器形式的电压跌落发生装置，虽然比阻抗形式的电压跌落发生装置能量损耗要小，且结构简单，容易实现，但不管携带的变压器是普通型还是中心抽头式，都不能实现对电压跌落相位的控制；因为携带的变压器为普通型时，变比不可调，所获得的电压跌落深度是固定不便的，而携带的变压器为中心抽头式，则设计工艺复杂，且所得到的跌落深度类型与抽头数量相关。
[0007]由此可见，亟需一种电压跌落发生装置，能应用于任何功率大小的电力系统中，其具有结构简单、实现方便、能量损耗小、可靠性高、成本低、控制简单等优点，且能实现灵活控制跌落形成及跌落深度的连续调整。
【实用新型内容】
[0008]本实用新型实施例所要解决的技术问题在于，提供一种电压跌落发生装置，能应用于任何功率大小的电力系统中，其具有结构简单、实现方便、能量损耗小、可靠性高、成本低、控制简单等优点，且能实现灵活控制跌落形成及跌落深度的连续调整。
[0009]为了解决上述技术问题，本实用新型实施例提供了一种电压跌落发生装置，所述装置包括电压跌落模拟单元和主控制器;其中，
[0010]所述电压跌落模拟单元包括交流稳压器、负载以及设置于所述交流稳压器与所述负载之间三相线上分别对应的三个可调模块，且每一可调模块均包括两个继电器、一单相电动调压器及一单相可调电抗器;其中，在同一可调模块中的单相电动调压器与单相可调电抗器串接于相应的相线上，且二者分别与两个继电器相并联；
[0011]所述主控制器包括用于采集三相电压或电流的数据采集模块、用于处理和分析数据的处理器以及用于控制任一继电器闭合或断开、控制任一单相电动调压器实现电压升降和控制任一单相可调电抗器实现电压相位大小变化的控制模块;其中，所述数据采集模块具有六个输入端和一输出端，其六个输入端之三分别与所述交流稳压器和所述三个可调模块之间的三相线相连，六个输入端之另三分别与所述负载和所述三个可调模块之间的三相线相连，输出端与所述处理器的一端相连;所述控制模块具有十二个输出端和一输入端，其输入端与所述处理器的另一端相连，十二个输出端与三个单相电动调压器、三个单相可调电抗器以及六个继电器分别相连。
[0012]其中，当所述控制模块控制与三个单相电动调压器相并联的三个继电器均断开，且同时控制与三个单相可调电抗器相并联的三个继电器均闭合时，可通过控制所述三个单相电动调压器来分别调整三相电压大小，实现三相电压平衡跌落或不平衡跌落。
[0013]其中，当所述控制模块控制与三个单相电动调压器相并联的三个继电器均闭合，且同时控制与三个单相可调电抗器相并联的三个继电器均断开时，可通过控制所述三个单相可调电抗器来分别调整三相电压相位大小，实现三相电压值升高或降低。
[0014]其中，当所述控制模块控制与三个单相电动调压器相并联的三个继电器之中其一或其二断开，且同时控制与三个单相可调电抗器相并联的三个继电器均闭合时，可通过控制与处于断开时继电器相并联的单相电动调压器来调整一相或两相电压大小，实现一相或两相电压跌落。
[0015]其中，当所述控制模块控制与三个单相电动调压器相并联的三个继电器均断开，且同时控制与三个单相可调电抗器相并联的三个继电器均断开时，可通过分别控制所述三个单相电动调压器来调整任一相电压大小以及控制所述三个单相可调电抗器来调整任一相电压相位大小，实现任一相电压跌落深度的连续调整。
[0016]其中，所述数据采集模块包括与所述交流稳压器和所述三个可调模块之间三相线相连的三个PT/CT传感器，以及与所述负载和所述三个可调模块之间三相线相连的另三个PT/CT传感器。
[0017]其中，所述处理器由ARM芯片、数据存储芯片以及芯片外围电路形成。
[0018]实施本实用新型实施例，具有如下有益效果:
[0019]1、在本实用新型实施例中，由于装置由电压跌落模拟单元和主控制器组成，能应用于任何功率大小的电力系统中，其具有结构简单、实现方便、能量损耗小的优点；
[0020]2、在本实用新型实施例中，由于装置中采用三个单相电动调压器可模拟电网三相电压平衡或不平衡跌落，实现灵活控制跌落形成；并采用三个单相可调电抗器与三个单相电动调压器相结合的方式，实现跌落形式与相位变化的灵活控制，因此具有可靠性高、成本低、控制简单等优点，达到实现灵活控制跌落形成及跌落深度的连续调整的目的。
【附图说明】
[0021]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，根据这些附图获得其他的附图仍属于本实用新型的范畴。
[0022]图1为本实用新型实施例提供的电压跌落发生装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0023]为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。
[0024]如图1所示，本实用新型实施例中，为一种电压跌落发生装置，该装置包括电压跌落模拟单元I和主控制器2;其中，
[0025]电压跌落模拟单元I包括交流稳压器11、负载12以及设置于交流稳压器11与负载12之间三相线上分别对应的三个可调模块13，且每一可调模块13均包括两个继电器J、一单相电动调压器M及一单相可调电抗器L;其中，在同一可调模块13中的单相电动调压器M与单相可调电抗器L串接于相应的相线上，且二者分别与两个继电器J相并联；
[0026]主控制器2包括用于采集三相电压或电流的数据采集模块21、用于处理和分析数据的处理器22以及用于控制任一继电器J闭合或断开、控制任一单相电动调压器M实现电压升降和控制任一单相可调电抗器L实现电压相位大小变化的控制模块23;其中，数据采集模块21具有六个输入端和一输出端，其六个输入端之三分别与交流稳压器11和三个可调模块13之间的三相线相连，六个输入端之另三分别与负载12和三个可调模块13之间的三相线相连，输出端与处理器22的一端相连;控制模块23具有十二个输出端和一输入端，其输入端与处理器22的另一端相连，十二个输出端与三个单相电动调压器M、三个单相可调电抗器L以及六个继电器J分别相连。
[0027]在本实用新型实施例中，交流稳压器11为交流变频电源，为将电网中存在的波动的电压转化得到的特定频率的稳定电压。
[0028]在本实用新型实施例中，单相电动调压器M为大容量变压器，且可通过调整，实现升压与降压。三个单相电动调压器采用Υ-Λ接法，原边输入为电网电压，副边输出电压可调，即为跌落电压;若三个单相调压器副边输出电压相等，则产生三相电压对称跌落故障；若三个单相调压器副边输出电压不相等，则产生三相电压不对称跌落故障。
[0029]在本实用新型实施例中，单相可调电抗器L用于调整电压相位变化，可根据所需要产生的相位角及负载大小，调整电抗器大小，并计算随之带来的压降，如不需要压降，则将相应的单相电动调压器M调整为升压变压器，以弥补压降。
[0030]在本实用新型实施例中，数据采集模块21包括与交流稳压器11和三个可调模块13之间三相线相连的三个PT/CT传感器，以及与负载12和三个可调模块13之间三相线相连的另三个PT/CT传感器，用于采集交流稳压器11侧和负载12侧的电压或电流。
[0031]在本实用新型实施例中，处理器22由ARM芯片、数据存储芯片以及芯片外围电路形成。在一个实施例中，采用STM32处理芯片(ARM芯片)为主体，并集成有信号滤波放大电路、AD采集芯片、数据存储芯片等以及其它外围电路形成处理器22。该处理器22负责根据所需要的跌落类型、跌落深度、相位变化要求以及负载大小，自动计算出每一相电路所需的电抗值与变压器值。
[0032]在本实用新型实施例中，控制模块23可控制任一继电器J的闭合或断开、控制任一单相电动调压器M实现电压升降和控制任一单相可调电抗器L实现电压相位大小变化，具体实现方式如下:
[0033](I)当控制模块23控制与三个单相电动调压器M相并联的三个继电器J均断开，且同时控制与三个单相可调电抗器L相并联的三个继电器J均闭合时，可通过控制三个单相电动调压器M来分别调整三相电压大小，实现三相电压平衡跌落或不平衡跌落。
[0034](2)当控制模块23控制与三个单相电动调压器M相并联的三个继电器J均闭合，且同时控制与三个单相可调电抗器L相并联的三个继电器J均断开时，可通过控制三个单相可调电抗器L来分别调整三相电压相位大小，实现三相电压值升高或降低。
[0035](3)当控制模块23控制与三个单相电动调压器M相并联的三个继电器J之中其一或其二断开，且同时控制与三个单相可调电抗器L相并联的三个继电器J均闭合时，可通过控制与处于断开时继电器J相并联的单相电动调压器M来调整一相或两相电压大小，实现一相或两相电压跌落。
[0036](4)当控制模块23控制与三个单相电动调压器M相并联的三个继电器J均断开，且同时控制与三个单相可调电抗器L相并联的三个继电器J均断开时，可通过分别控制三个单相电动调压器M来调整任一相电压大小以及控制所述三个单相可调电抗器L来调整任一相电压相位大小，实现任一相电压跌落深度的连续调整。在一个实施例中，通过调整A相单相电动调压器M来实现A相电压跌落，此时如果A相电压跌落深度超出需要的深度，则可以调整A相的单相可调电抗器L为升压变压器，以获得合适的电压跌落值;此时如果电压跌落深度不够，则可以A相的调整单相可调电抗器L为降压变压器。
[0037]实施本实用新型实施例，具有如下有益效果:
[0038]1、在本实用新型实施例中，由于装置由电压跌落模拟单元和主控制器组成，能应用于任何功率大小的电力系统中，其具有结构简单、实现方便、能量损耗小的优点；
[0039]2、在本实用新型实施例中，由于装置中采用三个单相电动调压器可模拟电网三相电压平衡或不平衡跌落，实现灵活控制跌落形成；并采用三个单相可调电抗器与三个单相电动调压器相结合的方式，实现跌落形式与相位变化的灵活控制，因此具有可靠性高、成本低、控制简单等优点，达到实现灵活控制跌落形成及跌落深度的连续调整的目的。
[0040]以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。
【主权项】
1.一种电压跌落发生装置，其特征在于，所述装置包括电压跌落模拟单元(I)和主控制器(2);其中， 所述电压跌落模拟单元(I)包括交流稳压器(U)、负载(12)以及设置于所述交流稳压器(11)与所述负载(12)之间三相线上分别对应的三个可调模块(13)，且每一可调模块(13)均包括两个继电器(J)、一单相电动调压器(M)及一单相可调电抗器(L);其中，在同一可调模块(13)中的单相电动调压器(M)与单相可调电抗器(L)串接于相应的相线上，且二者分别与两个继电器(J)相并联； 所述主控制器(2)包括用于采集三相电压或电流的数据采集模块(21)、用于处理和分析数据的处理器(22)以及用于控制任一继电器(J)闭合或断开、控制任一单相电动调压器(M)实现电压升降和控制任一单相可调电抗器(L)实现电压相位大小变化的控制模块(23);其中，所述数据采集模块(21)具有六个输入端和一输出端，其六个输入端之三分别与所述交流稳压器(11)和所述三个可调模块(13)之间的三相线相连，六个输入端之另三分别与所述负载(12)和所述三个可调模块(13)之间的三相线相连，输出端与所述处理器(22)的一端相连;所述控制模块(23)具有十二个输出端和一输入端，其输入端与所述处理器(22)的另一端相连，十二个输出端与三个单相电动调压器(M)、三个单相可调电抗器(L)以及六个继电器(J)分别相连。2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述控制模块(23)控制与三个单相电动调压器(M)相并联的三个继电器(J)均断开，且同时控制与三个单相可调电抗器(L)相并联的三个继电器(J)均闭合时，可通过控制所述三个单相电动调压器(M)来分别调整三相电压大小，实现三相电压平衡跌落或不平衡跌落。3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述控制模块(23)控制与三个单相电动调压器(M)相并联的三个继电器(J)均闭合，且同时控制与三个单相可调电抗器(L)相并联的三个继电器(J)均断开时，可通过控制所述三个单相可调电抗器(L)来分别调整三相电压相位大小，实现三相电压值升高或降低。4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述控制模块(23)控制与三个单相电动调压器(M)相并联的三个继电器(J)之中其一或其二断开，且同时控制与三个单相可调电抗器(L)相并联的三个继电器(J)均闭合时，可通过控制与处于断开时继电器(J)相并联的单相电动调压器(M)来调整一相或两相电压大小，实现一相或两相电压跌落。5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，当所述控制模块(23)控制与三个单相电动调压器(M)相并联的三个继电器(J)均断开，且同时控制与三个单相可调电抗器(L)相并联的三个继电器(J)均断开时，可通过分别控制所述三个单相电动调压器(M)来调整任一相电压大小以及控制所述三个单相可调电抗器(L)来调整任一相电压相位大小，实现任一相电压跌落深度的连续调整。6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述数据采集模块(21)包括与所述交流稳压器(11)和所述三个可调模块(13)之间三相线相连的三个PT/CT传感器，以及与所述负载(12 )和所述三个可调模块(13 )之间三相线相连的另三个PT/CT传感器。7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述处理器(22)由ARM芯片、数据存储芯片以及芯片外围电路形成。
【文档编号】G01R31/00GK205484586SQ201620020465
【公开日】2016年8月17日
【申请日】2016年1月11日
【发明人】张华赢, 姚森敬, 曹军威, 袁仲达, 杨洁, 张少杰, 胡俊峰
【申请人】深圳供电局有限公司, 清华大学