专利名称：一种配电网谐波系统性监测系统和治理系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及配电网领域，尤其涉及一种配电网谐波系统性监测系统和治理系统。
背景技术：
随着经济的发展与人民生活水平的提高，基于计算机的控制设备和电子装置投入 使用，这些设备的性能对电能质量非常敏感，并且这些设备一旦无法正常工作，将对生产生 活造成不可估量的损失。而电力系统向用户供电时，在正常情况下，其供电电压的波形是标准的正弦波形， 但在有谐波的情况下，供电电压则出现扭曲和畸变，造成供电电压的污染。与造纸厂等工厂 产生的直接有形污染不同，谐波造成的电压污染不容易被普通用户认识和察觉到，因此其 危害更为隐蔽。谐波污染所到之处首先增大了电网线损和其他设备的电能损耗，加重了设备的负 担，其次，谐波污染导致电网和用电用户的用户设备(如电容器、电缆、电动机等)的寿命大 大缩短，造成严重的经济损失，此外，谐波污染还可能造成计算机等设备运行不正常甚至死 机、数字化机床生产的产品可能大批量报废等严重问题。谐波污染甚至还会造成继电器保 护等装置的误动作，引发大面积停电事故等。而随着经济的快速发展，造成谐波污染的谐波源越来越多，在现代化的工业体系 中很多用电负荷是非线性负荷，如以电弧为工作介质的设备、以电力电子元件为基础的电 气设备等，这些用电负荷会向电网中诸如大量的谐波电流，对电网造成严重的谐波污染。
发明内容
本发明的目的在于提供一种谐波系统性监测系统和治理系统，能够自动监测系统 的谐波量，并且节省管理成本。为实现上述目的，本发明提供一种配电网谐波系统性监测系统，包括安装在变电 所中的谐波集中监测终端和安装在用电用户设备侧的谐波分散监测终端，所述谐波集中监 测终端与变电所处的公用线路连接，用于监测公用线路中的所有谐波的总量；谐波分散监 测装置接入到经过用电用户设备的公用线路和用电用户设备之间，用于监测该用电用户设 备向公用线路注入的谐波量；还包括主站服务器，用于通过网络远程从谐波集中监测终端 和谐波分散监测终端获取监测数据，并进行分析统计。优选地，所述谐波集中监测终端与主站服务器位于局域网中，并通过局域网建立 数据通信。优选地，所述谐波分散监测终端与主站服务器之间通过GRPS网络建立数据通信。另一方面，本发明还提供一种配电网谐波系统性治理系统，包括上述配电网谐波 系统性监测系统，以及根据配电网谐波系统性监测系统的监测结果安装在谐波量超标位置 的有源滤波装置(SVG)。优选地，所述SVG安装的谐波量超标的位置包括谐波集中监测终端监测的公用线路中的所有谐波的总量超标的变电所。优选地，所述SVG安装的谐波量超标的位置包括谐波分散监测终端监测的用电 用户设备向公用线路注入的谐波量超标的用电用户设备。本发明提供的配电网谐波系统性监测系统能够对变电所内以及典型负荷的用电 用户设备的谐波分别进行谐波情况的实时监测，从而可以估算谐波对用户造成的损失情 况，通过对监测数据的统计分析，可为相关的治理和管理工作提供确切的证据，也可对各类 电能质量事故进行预先判断。此外，由于不再需要人工到现场蹲点抄录，可以节省管理成 本。本发明提供的配电网谐波系统性治理系统可以抑制谐波对电力设备的损坏，提高 电力设备的健康状况，减少设备的事故发生。
为了更清楚地说明本发明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，下面描述中的附图是本发明 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的前提下，还可以根据 这些附图获得其他的附图。图1是本发明提供的配电网谐波系统性监测系统的示意图；图2是本发明中的配电网谐波系统性监测系统的一个具体实施方案的示意图；图3是本发明中的配电网谐波系统性治理系统中的有源滤波装置的示意图。
具体实施例方式为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例 中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是 本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员 在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。图1示出了本发明提供的配电网谐波系统性监测系统的示意图，该系统包括安装 在变电所中的谐波集中监测终端101、至少一个安装在用电用户设备侧的谐波分散监测终 端1021 102η、和主站服务器103。每个用电用户设备侧安装一个谐波分散监测终端。谐波集中监测终端101与变电所处的公用线路连接，监测公用线路中的所有谐波 的总量。在变电所中的公用线路中带有接入到该公用线路的所有用电用户设备注入的全部 谐波的总量，但谐波集中监测终端101无法区分这些谐波总量中各个用电用户设备注入谐 波量的份额。每个用电用户设备侧的谐波分散监测终端接入到经过该用电用户设备的公用线 路和该用电用户设备之间，用于监测该用电用户设备向公用线路注入的谐波量。在本发 明中，谐波分散监测终端对其安装的用电用户设备向公用线路注入的谐波量进行针对性监 测。主站服务器103通过网络远程从谐波集中监测终端和谐波分散监测终端获取监 测数据，并进行分析统计。主站服务器103和谐波集中监测终端101可以位于同一个局域网中，这样，主站服务器103和谐波集中监测终端101之间通过局域网建立数据通信，主站服务器103通过局 域网从谐波集中监测终端101获取其监测到的公用线路中的全部谐波的总量的数据。由于主站服务器103多部署在电力管理系统中，因此主站服务器103和谐波分散 监测终端通常不会部署在同一个局域网中，所以主站服务器103和谐波分散监测终端之间 多通过无线通信网络通信，例如通过GPRS网络建立数据通信。以下通过一个具体的例子详细说明，图2为该配电网谐波系统性监测系统的拓扑 结构图。如图2所示，在35KV或110KV变电所中安装谐波集中监测终端，这些谐波集中监 测终端就通过以太网局域网与主站服务器建立数据通信。谐波集中监测终端将监测到的谐 波总量数据传输给主站服务器，主站服务器解压和管理这些数据，并对这些数据进行保存。 此外，用户可以通过客户端对主站服务器中的数据进行查询，可以通过以太网直接进行远 程访问，也可以采用在现场进行数据查看。安装在用电用户设备侧的谐波分散监测终端通 过GPRS网络将其监测的数据传输给主站服务器。有些应用场景，在全局的管理系统中还会维护另一套数据库，为了能够使其能够 共享主站服务器中的监测数据，主站服务器还将其获取的数据定期更新入其他数据库，例 如PI数据库。通过本发明实施例提供的配电网谐波系统性监测系统能够对变电所内以及典型 负荷的用电用户设备的谐波分别进行谐波情况的实时监测，从而可以估算谐波对用户造成 的损失情况，通过对监测数据的统计分析，可为相关的治理和管理工作提供确切的证据，也 可对各类电能质量事故进行预先判断。此外，由于不再需要人工到现场蹲点抄录，可以节省管理成本。另一方面，本发明还相应提供在一种配电网谐波系统性治理系统，该系统包括上 述配电网谐波系统性监测系统，以及根据配电网谐波系统性监测系统的监测结果安装在谐 波量超标位置的有源滤波装置(SVG)，SVG通过动态补偿机制过滤谐波量超标位置的谐波量。在实际中，可以查找谐波集中监测终端监测结果超标的变电所，即公用线路中的 所有谐波的总量超标的变电所，将SVG安装在该变电所中。也可以查找谐波分散监测终端 监测结果超标的变电所，即向公用线路注入的谐波量超标的用电用户设备，将SVG安装在 该用电用户设备中。以下详细说明SVG的组成结构和工作原理。本实施例中的SVG装置采用基于大功率1 GBT的多电平链式拓扑结构，提高了装 置容量，同时避免常规器件串联时所遇到的器件选配以及均压等问题。通过设计基于DSP 为基础的数字化控制平台，采用空间电压矢量调制方式(SVPWM)，采用直接电流控制的方法 中的dq轴下瞬时电流控制方法对SVG进行控制。SVG装置主要由以下几个部分组成配电柜1、启动整流柜2、逆变桥3、直流电容器 组4、控制单元5、综合保护单元6、监测单元7、连接变压器8、高压开关柜9)水冷系统10， 如图3所示。配电柜1为装置的各个部分(比如系统电源、水冷系统等)提供直流220V、交流 220V和交流380V电源，并配备IOkV电压表、无功功率表、电流表等表计，用于指示装置的运 行状态。接通电源后，装置的控制单元、监测单元和保护单元便开始工作，监控和保护装置的启动、并网、运行和退出的全过程。在装置并网前，启动整流柜2把交流380V升压并进行可控整流，将逆变桥3直流 电容器组4的电压升高至所需要的值，逆变桥3将直流侧电压逆变成为工频电压，通过连接 变压器升压，并逐步与系统电压同期。满足同期条件后，高压开关柜合闸，装置进入并网运 行状态。此时，启动整流柜完成了启动整流任务，在控制单元的控制下，断开与直流电容器 组的电气连接。装置并网运行过程中，控制单元5从逆变桥的电压电流传感器、装置PT、CT等处采 集的有关数据，进行控制计算，决定逆变桥的工作模式。监测单元7采集这些数据用以监视和上报逆变桥和系统的各个模拟量、开关量的 状态。保护单元6利用上述传感器的输出判断是否有模拟量越限或开关量异常变位，执 行相应的保护策略。由定值比较插件与就地控制插件构成，具有保护快速(100μ s以内)、 直接等特点。冷却系统以水为主要媒介，用于冷却逆变桥，保证电力电子器件运行在允许的温 度范围之内。根据装置的容量和散热功率要求，可选择使用水水冷却或水风冷却方式。通过本发明提供的配电网谐波系统性治理系统可以抑制谐波对电力设备的损坏， 提高电力设备的健康状况，减少设备的事故发生。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应 视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种配电网谐波系统性监测系统，其特征在于，包括安装在变电所中的谐波集中监 测终端和安装在用电用户设备侧的谐波分散监测终端，所述谐波集中监测终端与变电所处 的公用线路连接，用于监测公用线路中的所有谐波的总量；谐波分散监测装置接入到经过 用电用户设备的公用线路和用电用户设备之间，用于监测该用电用户设备向公用线路注入 的谐波量；还包括主站服务器，用于通过网络远程从谐波集中监测终端和谐波分散监测终 端获取监测数据，并进行分析统计。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述谐波集中监测终端与主站服务器位 于局域网中，并通过局域网建立数据通信。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述谐波分散监测终端与主站服务器之 间通过GRPS网络建立数据通信。
4.一种配电网谐波系统性治理系统，其特征在于，包括如权利要求1至3中任意一项所 述的配电网谐波系统性监测系统，以及根据配电网谐波系统性监测系统的监测结果安装在 谐波量超标位置的有源滤波装置(SVG)。
5.根据权利要求4所述的配电网谐波系统性治理系统，其特征在于，所述SVG安装的谐 波量超标的位置包括谐波集中监测终端监测的公用线路中的所有谐波的总量超标的变电 所。
6.根据权利要求4所属的配电网谐波系统性治理系统，其特征在于，所述SVG安装的谐 波量超标的位置包括谐波分散监测终端监测的用电用户设备向公用线路注入的谐波量超 标的用电用户设备。
全文摘要
本发明提供一种配电网谐波系统性监测系统和治理系统，该监测系统包括安装在变电所中的谐波集中监测终端和安装在用电用户设备侧的谐波分散监测终端，所述谐波集中监测终端与变电所处的公用线路连接，用于监测公用线路中的所有谐波的总量；谐波分散监测装置接入到经过用电用户设备的公用线路和用电用户设备之间，用于监测该用电用户设备向公用线路注入的谐波量；还包括主站服务器，用于通过网络远程从谐波集中监测终端和谐波分散监测终端获取监测数据，并进行分析统计。
文档编号H02J13/00GK102055190SQ20111002695
公开日2011年5月11日 申请日期2011年1月25日 优先权日2011年1月25日
发明者凌荣光, 吴明, 张彦, 张志宇, 张明, 王伟乾, 王勇光, 胡杰, 袁丹, 郑凯, 高颂九 申请人:宁波市鄞州供电局