一种分布式配电网多极协调节能装置及节能方法与流程

本发明涉及配电网领域，尤其涉及一种分布式配电网多极协调节能装置及节能方法。

背景技术：

电网是电能的重要输送通道，电网自身节能降损是我国节能工作的重要组成部分。目前配电网薄弱是我国电网结构中需要迫切解决的问题之一。由于配电网点多面积广，线路结构复杂，损耗比较大，占电网损耗的50％以上，其节能空间明显。

配电网能耗主要集中在输电线路和用户需求侧，在10KV以下配电网络，尤其是在400V等级的配电网络中，由于大量的工农业设备广泛接入，各种电能污染设备的广泛使用，都给电网带来了大量的能耗损失，城乡配电网是电力系统能量损耗的主体部分。另一方面，随着现代化电网的发展与负荷构成的变化，电能质量问题已经引起供用电双方的高度重视。对电能质量敏感的用户对供电可靠性的要求越来越高，众多基于计算机，微处理器控制的精密电子和电力电子装置在电力系统大量使用，对电能质量的敏感程度越来越高，尤其对供电系统的暂态电能质量提出了更高的要求。

无功功率补偿装置在供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处在一个不可缺少的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网损耗，有效提高电网电能质量。

目前，电网现有的设备如无功补偿方式多为电容器补偿，因其结构简单等特点而得到了广泛的应用。但一般的并联电容器组都是应用在负荷较为平稳的场合，其每天投切次数有限，且放电时间较长，频繁投切对固定电容器的使用寿命及稳定性有直接影响。在电网无功变化较大时，固定电容器无法调节无功输出，更不满足智能电网无功实时调节和设备智能化的基本要求。在电网三相不平衡的治理措施上，现有设备采用简单的各相分补方式，效果不理想，而且不具备治理谐波污染的功能；其他类型的节能设备如SVC等，体积庞大，仍然是采用电容、电抗器等器件，设备本身损耗非常大，而且效果不佳。综上所述，现有的节能设备依然以电容器补偿为主，一方面是补偿节能效果欠佳，另一方面，在面对电能质量问题(如，谐波污染，三相不平衡严重)时，现有设备的治理效果也较差。

技术实现要素：

本发明提供的一种分布式配电网多极协调节能装置，旨在克服现有技术中配电网节能效果差的不足。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种分布式配电网多极协调节能装置，包括依次连接的数据采集装置、数据集成装置和数据监控装置，所述数据采集装置包括电能检测器、模数转换器、放大电路、控制模块、变流器、逆变器、无功补偿模块、数据传输模块、电源管理器和供电模块，所述电能检测器依次经过模数转换器、放大电路与控制模块通讯，所述变流器、逆变器、无功补偿模块、数据传输模块分别与控制模块通讯，所述供电模块通过电源管理器向控制模块供电；

所述放大电路包括第一电阻、第二电阻、第三电阻、第四电阻、第五电阻、第六电阻、第七电阻、第一电容、第二电容、第三电容、第四电容、第五电容、第六电容、第七电容、第一二极管、第一三极管、第二三极管、第三三极管；所述第一电阻为变阻器，所述第一电阻的滑动端连接第一电容的一端，所述第一电阻的另一端接出，所述第一电容的另一端分别连接第二电阻的一端、第三电容的一端、第三电阻的一端、第一三极管的基极，所述第三电阻的另一端接地，所述第二三极管的集电极分别连接第二电阻的另一端、第二电容的一端、第六电容的一端、第三三极管的发射极，所述第二三极管的集电极连接第五电容的一端，所述第二三极管的基极连接第一三极管的发射极、第三电容的一端和第四电阻的一端，所述第六电容的另一端接出；所述第一三极管的发射极分别连接第五电阻的一端、第四电容的一端，所述第五电阻的另一端、第四电容的另一端均接地；所述第一三极管的集电极分别连接第三电容的另一端、第四电阻的一端、第二三极管的基极；所述第二三极管的发射极连接第五电容的一端，所述第五电容的另一端接地；所述第二电容的另一端分别连接第六电阻的一端、第七电阻的一端，所述第七电阻的另一端分别连接第三三极管的集电极、第七电容的一端，所述第七电容的另一端接地；所述第六电阻的另一端分别连接第一二极管的阳极、第三三极管的基极；所述第一二极管的阴极连接第四电阻的另一端。

一种可选的方案，所述数据监控装置包括主控模块和分别与主控模块通讯的数据收发模块、中低压配电网AVC、谐波定位分析器、配电节能指标评估模块、电能质量协调控制器和暂降扰动分析模块。数据监控装置具有良好的监控效果，可以方便地对电网的各项参数进行监控，优化了配电网的运行性能，并且，有利于配电网的检修。

一种可选的方案，所述变流器为自换相的电力半导体桥式变流器。优化了配电网的节能降耗效果。优化了协调节能装置的使用性能，降低了配电网的损耗。

一种可选的方案，所述逆变器为电压源型逆变器。优化了协调节能装置的使用性能。

一种可选的方案，所述无功补偿模块为静止无功补偿装置。优化了无功补偿模块的性能，降低了配电网的损耗。

一种分布式配电网多极协调节能装置的节能方法，包括如下步骤：

步骤a，手动合闸高压隔离开关、高压断路器，将电能检测器和控制模块接入电路；

步骤b，通过电能检测器获取数字电能信号，所述数字电能信号包括谐波电流Ih、有功功率P、无功功率Q和功率因数ph；

步骤c，控制模块根据谐波电流Ih值，投入或切出谐波滤波模块；当Ih值大于指标Ib值时，切入谐波滤波模块，并提供无功补偿，当Ih值小于或等于指标Ib值时，切出谐波滤波模块，并不提供无功补偿。

一种可选的方案，所述步骤c中无功补偿的具体补偿如下：控制模块根据P、Q和ph值，计算所需补偿的无功补偿量Qb，据此投入或切出无功补偿模块；当ph值小于要求值时，切入无功补偿模块，当ph值大于或等于要求值时，切出无功补偿模块。无功补偿模块控制合理，降低了配电网的损耗。

与现有技术相比，本发明提供的一种分布式配电网多极协调节能装置，具有如下优点：协调节能装置包括依次连接的数据采集装置、数据集成装置和数据监控装置，有效解决配电网由于无功补偿不足而造成的无功损耗问题，采用柔性动态无功功率调节设备，能够实现平滑补偿，补偿效率高，补偿度精确，最大程度上减小了电网损耗；无功补偿装置在无功补偿时更加稳定，延长了无功补偿装置的使用寿命；该方案可以有效地解决配电网中的谐波污染，保证电网正常、可靠的运行；提高了配电网的自动化水平，各种器件自动工作，在配电网运行过程中可以减少人工的干预，降低了技术人员的劳动强度，另外，协调节能装置还可以采集电网运行过程中的各种参数，在配电网出现故障时，有利于技术人员的检修作业。

本发明提供的一种分布式配电网多极协调节能装置的节能方法，具有如下优点，协调节能装置可以根据配电网的运行参数，自动对配电网进行补偿，保证配电网正常运行，另外，配电网在运行过程中，配电网的各种运行参数均被有效地监控，有利于配电网的检修。

附图说明

附图1是本发明一种分布式配电网多极协调节能装置的结构框图；

附图2是本发明一种分布式配电网多极协调节能装置中数据采集装置的结构框图；

附图3是本发明一种分布式配电网多极协调节能装置中放大电路的电路图；

附图4是本发明一种分布式配电网多极协调节能装置中数据监控装置的结构框图。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明的一种分布式配电网多极协调节能装置作进一步说明。以下实施例仅用于帮助本领域技术人员理解本发明，并非是对本发明的限制。

如图1所示，一种分布式配电网多极协调节能装置，包括依次连接的数据采集装置1、数据集成装置2和数据监控装置3；

如图2所示，所述数据采集装置1包括电能检测器4、模数转换器5、放大电路6、控制模块7、变流器8、逆变器9、无功补偿模块10、数据传输模块11、电源管理器12和供电模块13，所述电能检测器4依次经过模数转换器5、放大电路6与控制模块7通讯，所述变流器8、逆变器9、无功补偿模块10、数据传输模块11分别与控制模块7通讯，所述供电模块13通过电源管理器12向控制模块7供电；所述变流器8为自换相的电力半导体桥式变流器；所述逆变器9为电压源型逆变器；所述无功补偿模块10为静止无功补偿装置；降低了配电网的运行成本；

所述数据集成装置2主要用于对数据进行处理或整合，有利于技术人员后续查阅或有利于技术人员对配电网的检修；

如图4所示，所述数据监控装置3包括主控模块32和分别与主控模块32通讯的数据收发模块33、中低压配电网AVC34、谐波定位分析器35、配电节能指标评估模块36、电能质量协调控制器37和暂降扰动分析模块38；

如图3所示，所述放大电路6包括第一电阻14、第二电阻15、第三电阻16、第四电阻17、第五电阻18、第六电阻19、第七电阻20、第一电容21、第二电容22、第三电容23、第四电容24、第五电容25、第六电容26、第七电容27、第一二极管28、第一三极管29、第二三极管30、第三三极管31；所述第一电阻14为变阻器，所述第一电阻14的滑动端连接第一电容21的一端，所述第一电阻14的另一端接出，所述第一电容21的另一端分别连接第二电阻15的一端、第三电容23的一端、第三电阻16的一端、第一三极管29的基极，所述第三电阻16的另一端接地，所述第二三极管30的集电极分别连接第二电阻15的另一端、第二电容22的一端、第六电容26的一端、第三三极管31的发射极，所述第二三极管30的集电极连接第五电容25的一端，所述第二三极管30的基极连接第一三极管29的发射极、第三电容23的一端和第四电阻17的一端，所述第六电容26的另一端接出；所述第一三极管29的发射极分别连接第五电阻18的一端、第四电容24的一端，所述第五电阻18的另一端、第四电容24的另一端均接地；所述第一三极管29的集电极分别连接第三电容23的另一端、第四电阻17的一端、第二三极管30的基极；所述第二三极管30的发射极连接第五电容25的一端，所述第五电容25的另一端接地；所述第二电容22的另一端分别连接第六电阻19的一端、第七电阻20的一端，所述第七电阻20的另一端分别连接第三三极管31的集电极、第七电容27的一端，所述第七电容27的另一端接地；所述第六电阻19的另一端分别连接第一二极管28的阳极、第三三极管31的基极；所述第一二极管28的阴极连接第四电阻17的另一端。

放大电路6还包括电路板，上述放大电路6中的各元件通过电路板电连接，第一电阻14的另一端接出、第六电容26的另一端接出是指，第一电阻14的另一端、第六电容26的另一端与其它电路电连接，以实现放大电路6对信号的放大并输出。

上述方案在具体使用过程中，可以有效地降低配电网的损耗，并且，配电网运行过程中不需要过多的被人工干预，降低了技术人员的劳动强度。

一种分布式配电网多极协调节能装置的节能方法，包括如下步骤：

步骤a，手动合闸高压隔离开关、高压断路器，以将电能检测器4和控制模块7接入电路；

步骤b，通过电能检测器4获取数字电能信号，所述数字电能信号包括谐波电流Ih、有功功率P、无功功率Q和功率因数ph；

步骤c，控制模块7根据谐波电流Ih值，投入或切出谐波滤波模块；当Ih值大于指标Ib值时，切入谐波滤波模块，并提供无功补偿，当Ih值小于或等于指标Ib值时，切出谐波滤波模块，并不提供无功补偿。

所述步骤c中无功补偿的具体补偿如下：控制模块7根据P、Q和ph值，计算所需补偿的无功补偿量Qb，据此投入或切出无功补偿模块10；当ph值小于要求值时，切入无功补偿模块10，当ph值大于或等于要求值时，切出无功补偿模块10。

该方法便于技术人员操作，降低了作业人员的劳动强度。

以上结合附图对本发明的部分实施例进行了详细介绍。本领域技术人员阅读本说明书后，基于本发明的技术方案，可以对上述实施例进行修改，这些修改仍属于本发明的保护范围。