一种基于物联网技术的动态电压恢复系统的制作方法
【专利摘要】本发明涉及电能质量控制领域，尤其是一种基于物联网技术的动态电压恢复系统，包括电压检测模块、电压补偿模块、模糊控制器、数据存储模块、通信调制／解调模块、协议转换单元、Internet网络。本发明以现有的电力网络为物理媒介，利用物联网传感器对用户的多个敏感用电装置侧电网电压进行实时数据采集，将各自采集的数据通过无线传感器网络进行传输汇总，经由模糊控制器对物联网电压补偿模块中的多个动态电压恢复器进行控制，从而实现多点动态电压监测和电压暂降补偿。在本发明技术应用中，所有在生活场景和生产场景中用电的物体均可以被实时检测，从而实现物联网系统的电压暂降监控和补偿。
【专利说明】—种基于物联网技术的动态电压恢复系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及电能质量控制领域，尤其是一种基于物联网技术的动态电压恢复系统。
【背景技术】
[0002] 现代社会中，电能是一种最为广泛使用的能源，其应用程度已成为反映一个国家发展水平的主要标志之一。稳定可靠的电力供应是保证经济发展和社会进步的重要前提。20世纪80年代以来，随着电力电子技术的发展，整流电源和调速电机等非线性电力电子装置在现代工业中的广泛应用。同时，为解决电力系统自身发展存在的问题，实际工程应用中越来越多的用到FACTS和直流输电技术。这些设备的运行使得谐波水平不断的上升，电流波形和电网电压畸变越来越严重。另外，波动性和冲击性负载的使用还会产生电压波动、三相不平衡和闪变等电能质量问题，使电网电能质量受到严重威胁。但另一方面，随着电网中精密电力用户的增多，要求电网必须提供与用户要求的质量指标相适应的电能。一些特殊行业如纺织造纸、精密机械加工、半导体制造业以及银行电信医疗军事等，对电网中电压骤升骤降、短时断电、过电压和谐波等干扰十分敏感。据文献报道美国一年由电能质量问题造成的损失高达260亿美元。
[0003]目前，传统的电能质量问题如闪变、三相不对称、谐波等仍然存在，并且严重性还在增加。但更值得注意的是，随着社会信息化的日益广泛而逐渐暴露出来的新的电能质量问题，人们逐渐将对电压长时间偏高或偏低、供电中断等稳态供电质量问题的关注，转向动态电压质量问题，如持续时间为毫秒级的动态电压暂降、电压突升、脉冲和瞬时供电中断，其中电压暂降是影响电力负荷安全运行最突出的问题。
[0004]现有技术中没有合适的系统对精密电力用户电网进行多点电压暂降监测和动态电压补偿，导致设备故障，生产中断，造成巨大损失。
【发明内容】
[0005]本发明的目的就是针对现有技术存在的问题，面向精密电力用户和特殊行业用户，提供一种基于物联网技术的动态电压恢复系统，该系统可以对精密电力用户或特殊行业用户电网进行多点电压暂降监测和动态电压补偿，提高用电可靠性，保障设备安全稳定运行，减少用户经济损失。
[0006]为实现上述目的，本发明的技术方案是:
[0007]这种基于物联网技术的动态电压恢复系统，包括电压检测模块、电压补偿模块、模糊控制器、数据存储模块、通信调制/解调模块、协议转换单元、Internet网络。
[0008]所述电压检测模块包括电压传感器1、电压传感器2、…电压传感器η、无线发射机
1、无线发射机2、…无线发射机η、无线接收机，其特征是:所述电压传感器1、电压传感器
2、…电压传感器η安装在多个敏感负荷侧，分别连接无线发射机1、无线发射机2、…无线发射机η，通过无线网络将采集的电压信号传送到无线接收机。[0009]所述电压补偿模块包括动态电压恢复器1、动态电压恢复器2、…动态电压恢复器η、无线接收机1、无线接收机2、无线接收机η、无线发射机，其特征是:无线接收机1、无线接收机2、无线接收机η分别连接动态电压恢复器1、动态电压恢复器2、…动态电压恢复器η，无线发射机将控制信号经无线网络传送到无线接收机1、无线接收机2、无线接收机η。
[0010]所述模糊控制器输入端连接电压检测模块，接收电压检测物联网采集的电压信号，输出端连接电压补偿模块，对相应节点上的电压暂降进行补偿。数据存储模块与模糊控制器互连，完成数据的存储转换。
[0011]所述通信调制/解调模块输入端连接电压检测模块，接收电压检测物联网采集的电压信号，输出端连接电压补偿模块，通信调制/解调模块通过协议转换单元与Internet网络互连。
[0012]所述动态电压恢复器1、动态电压恢复器2、…动态电压恢复器η串联于供电网络上，当控制节点上出现电压暂降时，实现实时电压补偿。
[0013]所述动态电压恢复器1、动态电压恢复器2、…动态电压恢复器η均包括并联变压器、LC低通滤波器、整流单元、储能电容、逆变单元，电网电压经并联变压器与整流单元相连，将整流后的电能储存在储能电容中，当电网上相应节点电压出现暂降时，逆变单元将储能电容中储存的电能经LC低通滤波器送回电网，实现申压补偿。
[0014]所述模糊控制器将电压检测模块检测到的电压暂降与电网电压给定值进行比较，在模糊控制器中对PID的参数Kp、K1、Kd进行在线自整定，以满足对控制器参数的不同要求，进行实时电压补偿，通过电压补偿模块送回电网。
[0015]本发明有益的效果是:包括电压检测模块、电压补偿模块、模糊控制器、数据存储模块、通信调制/解调模块、协议转换单元、Internet网络，与以往利用单个分散动态电压恢复器进行电压暂降补偿的系统相比，本发明以现有的电力网络为物理媒介，利用物联网传感器对用户的多个敏感用电装置侧电网电压进行实时数据采集，将各自采集的数据通过无线传感器网络进行传输汇总，经由模糊控制器对物联网电压补偿模块中的多个动态电压恢复器进行控制，从而实现多点动态电压监测和电压暂降补偿。在本发明应用中，所有在生活场景和生产场景中用电的物体均可以被实时检测，从而实现物联网系统的电压暂降监控和补偿。
【专利附图】
【附图说明】
[0016]图1是基于物联网技术的动态电压恢复系统框图；
[0017]图2是供配电线路中动态电压恢复器DVR与系统连接图；
[0018]图3是供配电线路中物联网网络示意图。
[0019]附图标记说明:
[0020]1-电压检测模块，111-电压传感器1，112-电压传感器2，Iln-电压传感器n，121-无线发射机1，122-无线发射机2，12η-无线发射机n，131-无线接收机(lll、112、lln、121、122、12n、131 包含在 I 中)；
[0021]2-电压补偿模块，211-动态电压恢复器I，212-动态电压恢复器2，21n_动态电压恢复器n，221-无线接收机1，222-无线接收机2，22η-无线接收机η，231-无线发射机，24-并联变压器，25-LC低通滤波器，26-整流单元，27-储能电容，28-逆变单元(211、212、21n、221、222、22n、231 包含在 I 中，24、25、26、27、28 包含在 211,212,21η 中)；
[0022]3-模糊控制器，4-数据存储模块，5-通信调制/解调模块，6-协议转换单元，7-1nternet 网络。
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本发明作进一步说明:
[0024]参照附图:这种基于物联网技术的动态电压恢复系统，包括电压检测模块(I)、电压补偿模块(2)、模糊控制器(3)、数据存储模块(4)、通信调制/解调模块(5)、协议转换单元(6)、Internet网络(7)。电压检测模块(I)又包括电压传感器I (111)、电压传感器2(112)、…电压传感器n(lln)、无线发射机1(121)、无线发射机2(122)、…无线发射机n(12n)、无线接收机(131)。电压补偿模块(2)又包括动态电压恢复器I (211)、动态电压恢复器2 (212)、…动态电压恢复器η (21η)、无线接收机I (221)、无线接收机2 (222)、无线接收机η (22η)、无线发射机(231)。动态电压恢复器I (211)、动态电压恢复器2 (212)、…动态电压恢复器η(21η)均包括并联变压器(24)、LC低通滤波器(25)、整流单元(26)、储能电容(27)、逆变单元(28)。电压检测模块(I)实时检测用户端电压信号，同时将信号送给通信调制/解调模块(5)和模糊控制器(3)，模糊控制器(3)将电压检测模块⑴检测到的电压暂降与电网电压给定值进行比较，对PID的参数Kp、K1、Kd进行在线自整定，以满足对控制器参数的不同要求，进行实时电压补偿，通过电压补偿模块(2)送回电网，对相应节点上的电压暂降进行补偿。通信调制/解调模块(5)将接收到的电压检测物联网采集电压信号，通过协议转换单元(6)与Internet网络(7)互连。数据存储模块(4)与模糊控制器
(3)互连，完成数据的存储转换。
[0025]虽然本发明已通过参考优选的实施例进行了图示和描述，但是，本专业普通技术人员应当了解，在权利要求书的范围内，可作形式和细节上的各种各样变化。
【权利要求】
1.一种基于物联网技术的动态电压恢复系统，包括电压检测模块(I)、电压补偿模块⑵、模糊控制器⑶、数据存储模块⑷、通信调制/解调模块(5)、协议转换单元(6)、Internet 网络(7),其中， 1.1所述电压检测模块(I)包括电压传感器I (111)、电压传感器2 (112)、...电压传感器n (Iln)、无线发射机I (121)、无线发射机2 (122)、...无线发射机η (12η)、无线接收机(131)，其特征是:所述电压传感器1(111)、电压传感器2(112)、...电压传感器n(lln)安装在多个敏感负荷侧，分别连接无线发射机I (121)、无线发射机2 (122),无线发射机η (12η)，通过无线网络将采集的电压信号传送到无线接收机(131)。 1.2所述电压补偿模块(2)包括动态电压恢复器I (211)、动态电压恢复器2(212),...动态电压恢复器η (21η)、无线接收机I (221)、无线接收机2 (222)、无线接收机η (22η)、无线发射机(231)，其特征是:无线接收机I (221)、无线接收机2 (222)、无线接收机η (22η)分别连接动态电压恢复器I (211)、动态电压恢复器2 (212)、…动态电压恢复器η(21η)，无线发射机(231)将控制信号经无线网络传送到无线接收机I (221)、无线接收机2(222)、无线接收机η (22η)。 1.3所述模糊控制器(3)输入端连接电压检测模块(I)，接收电压检测物联网采集的电压信号，输出端连接电压补偿模块(2)，对相应节点上的电压暂降进行补偿。数据存储模块(4)与模糊控制器(3)互连，完成数据的存储转换。 1.4所述通信调制/解调模块(5)输入端连接电压检测模块(I)，接收电压检测物联网采集的电压信号，输出端连接电压补偿模块(2)，通信调制/解调模块(5)通过协议转换单元(6)与Internet网络(7)互连。
2.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的动态电压恢复系统，其特征是:所述动态电压恢复器I (211)、动态电压恢复器2 (212)、...动态电压恢复器η (21η)串联于供电网络上，当控制节点上出现电压暂降时，实现实时电压补偿。
3.根据权利要求2所述的一种基于物联网技术的动态电压恢复系统，其特征是:所述动态电压恢复器I (211)、动态电压恢复器2 (212)、...动态电压恢复器η (21η)均包括并联变压器(24)、LC低通滤波器(25)、整流单元(26)、储能电容(27)、逆变单元(28)，电网电压经并联变压器(24)与整流单元(26)相连，将整流后的电能储存在储能电容(27)中，当电网上相应节点电压出现暂降时，逆变单元(28)将储能电容(27)中储存的电能经LC低通滤波器(25)送回电网，实现电压补偿。
4.根据权利要求1所述的一种基于物联网技术的动态电压恢复系统，其特征是:所述模糊控制器(3)将电压检测模块(I)检测到的电压暂降与电网电压给定值进行比较，在模糊控制器(3)中对PID的参数Kp、K1、Kd进行在线自整定，以满足对控制器参数的不同要求，进行实时电压补偿，通过电压补偿模块(2)送回电网。
【文档编号】H02J13/00GK103580028SQ201310593071
【公开日】2014年2月12日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】徐爱亲 申请人:丽水职业技术学院