一种新型低压混合补偿系统的制作方法

本实用新型涉及电能质量治理技术领域，具体讲是一种新型低压混合补偿系统。

背景技术：

在21世纪的电气化进程中，各种负载设备层出不穷，对整个配电网电力环境的要求也越来越高，在目前的低压配电网中，功率因数低、谐波电流大、三相不平衡问题成为了电能质量的最大杀手，综合治理无功和谐波无疑是解决电能质量问题的首要任务。

针对无功补偿，目前阶梯性补偿以智能电容器为主，其优点在于安装方便、操作简单、补偿技术先进，以共补智能电容器为主，精细化无功补偿以静止无功发生器(staticvargenerator，简称svg)为主，其优点在于感性容性无功双向补偿、补偿容量连续性、补偿精度高。

针对谐波滤除，市面上主要采用有源滤波器(activepowerfilter，简称apf)，其设计原理为发出反向的电流谐波，补偿电网中发生的谐波，从而在网侧保证谐波含量符合国家标准，其优点在于快速响应，补偿准确有效。

鉴于上述补偿设备的特点，本申请人旨在对低压电网中的无功补偿以及谐波滤除的电力混合补偿系统作进一步研究，在降成本和提供优质电能治理能力两者间取得一定平衡。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种新型低压混合补偿系统，在降成本和提供优质电能治理能力两者间取得一定平衡。

为解决上述技术问题，本实用新型提出一种新型低压混合补偿系统，包括有源滤波器、静止无功发生器、用于检测电网的第一电流检测单元以及智能电容器，各智能电容器构成智能电容器组，第一电流检测单元仅采用一组，有源滤波器的补偿端、静止无功发生器的补偿端和各智能电容器的补偿端分别与电网电连接；静止无功发生器包括一个主机静止无功发生器和至少一个从机静止无功发生器，主机静止无功发生器的控制单元记为第一控制单元，每个智能电容器的控制单元均记为第二控制单元，从机静止无功发生器的控制单元和有源滤波器的控制单元均记为第三控制单元；第一控制单元的第一采样端与第一电流检测单元电连接，各第二控制单元的通讯端分别与第一控制单元的通讯端电连接，第一控制单元的通讯端与各第三控制单元的通讯端电连接；各智能电容器均采用含有自检测补充电流功能的共补型电容器。

采用上述结构后，与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：整个系统只采用一组用于检测电网的第一电流检测单元，通过采用含有自检测补充电流功能的共补型电容器，再通过各第二控制单元的通讯端分别与第一控制单元的通讯端电连接方式将补偿电流大小传输给第一控制单元，即传输给主机静止无功发生器，大大节省了在外部增加电流检测单元的成本；通过主从设置，系统可以控制多台静止无功发生器和有源滤波器，在原来单一的静止无功发生器的基础上，扩大其补偿容量，并且具备了将原先只滤除低次少量谐波扩充到全次滤除谐波的硬件能力，增加了谐波滤除的容量和次数；整个系统取消了原来的分补智能电容器，由于主从设置，具有多台静止无功发生器，可将静止无功发生器充当起分补电容器的作用，较好解决三相不平衡的问题。总之，在降成本和提供优质电能治理能力两者间取得一定平衡。

作为改进，各共补型电容器采用自组网通信结构进行组网，这样，简化组网结构，降低成本。

作为改进，各共补型电容器采用三档通信速率可调的电容器，三档通信速率分别为波特率19200、波特率9600、波特率4800，这样，提供三种选择，有利于根据实际环境调节，具有更好适应能力。

作为改进，各第二控制单元的通讯端分别与第一控制单元的通讯端电连接，第一控制单元的通讯端与各第三控制单元的通讯端电连接是指：主机静止无功发生器包括两路485通讯，一路与相邻的第二控制单元的通讯端通信连接，相邻第二控制单元之间采用串联通信连接结构通信连接，另一路与相邻的第三控制单元的通讯端通信连接，相邻第三控制单元之间采用串联通信连接结构通信连接，这样，大大简便了各个补偿装置的通讯接线问题。

作为改进，第一电流检测单元采用ct串联采样结构，ct指电流互感器，这样，结构简单，稳定可靠。

附图说明

图1为本实用新型一种新型低压混合补偿系统的原理示意图。

图2为本实用新型一种新型低压混合补偿系统控制流程示意图。

具体实施方式

下面对本实用新型作进一步详细的说明：

本实用新型一种新型低压混合补偿系统，包括有源滤波器、静止无功发生器、用于检测电网的第一电流检测单元以及智能电容器，各智能电容器构成智能电容器组，第一电流检测单元仅采用一组，有源滤波器的补偿端、静止无功发生器的补偿端和各智能电容器的补偿端分别与电网电连接；静止无功发生器包括一个主机静止无功发生器和至少一个从机静止无功发生器，主机静止无功发生器的控制单元记为第一控制单元，每个智能电容器的控制单元均记为第二控制单元，从机静止无功发生器的控制单元和有源滤波器的控制单元均记为第三控制单元；第一控制单元的第一采样端与第一电流检测单元电连接，各第二控制单元的通讯端分别与第一控制单元的通讯端电连接，第一控制单元的通讯端与各第三控制单元的通讯端电连接；各智能电容器均采用含有自检测补充电流功能的共补型电容器。

各共补型电容器采用自组网通信方式进行组网，即在软件程序上，各共补型电容器依据接收到命令的先后顺序自动分配通信地址，从而构成通信网络。

各共补型电容器采用三档通信速率可调的电容器，三档通信速率分别为波特率19200、波特率9600、波特率4800。共补型电容器比如市场上可买到的浙江晟泰电气有限公司的智能电容器ⅱ型。

各第二控制单元的通讯端分别与第一控制单元的通讯端电连接，第一控制单元的通讯端与各第三控制单元的通讯端电连接是指：主机静止无功发生器包括两路485通讯，一路与相邻的第二控制单元的通讯端通信连接，相邻第二控制单元之间采用串联通信连接结构通信连接，另一路与相邻的第三控制单元的通讯端通信连接，相邻第三控制单元之间采用串联通信连接结构通信连接。

串联通信连接结构即各部分串联连接在一起，各部分获取信号的同时又将信号传递至下一个部分，从而简化布线。

第一电流检测单元可采用电流互感器进行检测，简称ct，该电流互感器设于电网一侧而可称为网侧ct，即图1中的ct1。

本系统基本的控制流程为主机静止无功发生器根据网侧ct1检测到的电网情况来调动各补偿单元实施补偿，同时主机静止无功发生器也可参与补偿。然而，较为优选的控制过程可参考如下内容，图2为一个大致的示意图，帮助理解本系统的控制流程：

为便于描述，静止无功发生器简称svg(staticvargenerator)，有源滤波器简称apf(activepowerfilter)。

对各svg和apf手动进行编码地址，智能电容器(全共补电容器)为自组网方式(自主形成本机地址)，以其中一台svg作为主机，其余的svg和apf作为从机，各智能电容器通过串联485的方式与主机svg进行通讯，智能电容器将自己的状态信息发送给主机svg，主机svg根据发送过来的状态信息得知各智能电容器的补偿情况，主机svg通过外部ct串联采样(第一电流检测单元)，主机svg实施控制，包含的过程如下：

1、主机svg的第一控制单元将采集到的电流波形利用dft算法计算出每一奇次谐波下的电流大小，记3次谐波电流thdi3，5次谐波电流thdi5，7次谐波电流thdi7、11次谐波电流thdi11，13次谐波电流thdi13，15次谐波电流thdi15，以此类推；然后主机svg将需要补偿的谐波电流大小通过485通讯传输给apf，apf接收到命令后，控制输出对应次数的电流大小，若第一台apf容量无法满足谐波电流补偿容量时，第二台apf将会执行剩余谐波电流补偿，以此类推。

2、主机svg的第一控制单元将采集到的电流波形利用dft算法计算出电流的有效值，进而推导出无功电流大小；

投入过程，需要补偿的无功电流大小记为q投总，主机svg分配智能电容器和主从机svg的补偿容量大小，智能电容器投入遵循“分级投入”“优先投入大容量，然后投入小容量”的策略，将智能电容器应该补偿的容量大小记为qc共，此时主从机svg应该补偿的无功电流大小为qs＝q投总-qc共，然后计算好各部分补偿电流大小后，在0～1s的时间内，将各部分的投切命令发送给智能电容器；智能电容器接收到命令后，会进行遍历查询或者遍历查询并结合反复校验，找到属于自己地址的那条命令，然后根据命令进行相应的动作；投入时，主从机svg之间的无功补偿容量按照平均分配的方式进行分配，当总共有n台svg时，需要svg补偿的总容量为qs，每一台svg补偿容量即为qs/n。

切除过程，需要切除的无功电流大小记为q切总，主机svg分配智能电容器与主从机svg的补偿容量大小，智能电容器切除策略遵循与投入时相反的策略，将智能电容器应该切除的容量大小记为qc共，此时主从机svg应该补偿的无功电流大小为qs＝q切总-qc共，然后计算好各部分补偿电流大小后，在0～1s的时间内，将各部分的投切命令发送给智能电容器，智能电容器接收到命令后，会进行遍历查询或者遍历查询并结合反复校验，找到属于自己地址的那条命令，然后根据命令进行相应的动作。切除时，主从机svg之间的无功补偿容量按照平均分配的方式进行分配，当总共有n台svg时，需要svg切除的总容量为qs，每一台svg切除容量即为qs/n。

dft算法即离散傅里叶变换(discretefouriertransform,缩写为dft)，不加赘述。

智能电容器组将采用共补型电容器，不采用分补电容器，其组网方式采用自组网方式，避开了用户设置地址的部分，其原先自我保护功能不变，主要包括过压、欠压、欠流、过温四种状态。

各共补智能电容器增加自检测补偿电流，通过电容器电流自身采样，将本身补偿的电流通过485传输给主机svg，svg通过重新计算电容器的补偿电流，分配从机svg的无功补偿容量，使得补偿精度更高。

以上所述仅是本实用新型的较佳实施方式，故凡依本实用新型专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本实用新型专利申请范围内。