本实用新型涉及电能质量控制
技术领域：
，尤其涉及一种适用于配电台区的电能质量综合控制装置。
背景技术：
：随着经济与社会的发展，380V/220V配电网负荷的多样性越来越强。首先，随着空调、洗衣机等大量电机驱动家用电器的应用，配电网功率因数趋于降低，例如洗衣机所使用的单相感应电机的功率因数不足0.7，其工作时需要从电网吸收大量的无功功率，不仅增加了线损，而且拉低了系统电压，影响客户正常用电。其次，为了提高性能、效能，家用电器的变频化程度越来越高。变频器在工作过程中会产生谐波，特别是采用晶闸管整流的变频器，3次、5次等低次谐波含量大；3次谐波呈现零序特性，在中性线叠加可能造成中性线过载，造成中性线烧毁，进而导致过电压导致用户电器损毁。最后，低压负荷是单相负荷与三相负荷的集合，更以单相负荷居多。负荷分配不均匀、用户用电的随机性大等，造成三相负荷不平衡，不仅导致中性点电位漂移、过电压、低电压问题，而且造成损耗增加。综上，解决低功率因数、谐波、三相负荷不平衡等电能质量问题，对于提高配电网的安全、优质、经济运行具有现实意义。对于配电台区而言，进行电能质量控制的设备基本是低压无功补偿装置，安装在配变低压侧。低压无功补偿装置是由电容器组、投切开关(接触器、晶闸管、复合开关等)和控制器组成。控制器通过采集电压、电流、有功功率、无功功率、功率因数等，根据控制目标(功率因数、无功功率、无功电流)自动投切电容器，实现无功功率补偿和电压质量改善。低压无功补偿装置在实际运行中存在诸多问题。一是故障率高。部分电容器组不能实现过零投切，投切过程中存在过电压、过电流冲击；部分台区负荷波动大，电容器组需要频繁投切，但由于电容器组在下一次投入之前必须进行充分放电，无法满足频繁投切的要求。此外，随着配网谐波含量越来越高，电容器组谐振问题越来越多，谐振过电压、过电流也是导致电容器故障的主要原因之一。二是控制效果不佳。目前，低压无功补偿装置容量一般按配变容量的40％配置，分2-4组，有级调节。当配变轻载运行时，电容器可能存在无法投入，或反复投入(即投入后超调，未投入欠调)问题，导致配变经济运行能力下降。近年来，采用电力电子技术的电能质量控制技术取得飞速发展，如SVG(静止无功发生器)、APF(有源滤波器)、DVR(动态电压恢复器)等，并在工业、厂矿、新能源发电等领域得到越来越广泛的应用。上述技术具有电能质量控制效果好、动态响应速度快等优点，但也存在一定的不足，影响了其在配电台区的应用，主要障碍就是价格高，虽然近年来电力电子器件的价格持续降低，但其价格仍高出电容器等无源器件数倍，无法在供电企业广泛应用。因此，把传统的低压无功补偿装置与电力电子技术的有点有机结合，并针对配电台区的特点，设计新的电路结构，对于解决目前配电台区存在的低功率因数、谐波、三相不平衡问题具有创新价值。技术实现要素：本实用新型实施例公开了一种适用于配电台区的电能质量综合控制装置，解决了目前配电台区普遍采用的进行电能质量控制的低压无功补偿装置因故障率高、控制效果不佳而最终导致配变经济运行能力下降的技术问题。本实用新型实施例提供了一种适用于配电台区的电能质量综合控制装置，包括：一次电路和二次控制系统；一次电路包括无源电路和有源电路，无源电路包括与台区配变和负荷之间的配电线路连接的滤波器，有源电路包括与配电线路连接的电压源变流器；二次控制系统包括无源控制电路、系统级保护电路、补偿电流综合检测运算电路、监控系统、补偿电流跟踪控制电路；无源电路、无源控制电路、系统级保护电路、补偿电流综合检测运算电路依次连接；补偿电流跟踪控制电路分别与有源电路、无源电路、系统级保护电路连接；监控系统与无源控制电路、系统级保护电路、补偿电流综合检测运算电路、补偿电流跟踪控制电路通信连接。可选地，滤波器为由反并联晶闸管、电容、电抗、电阻依次串联构成的三相滤波器。可选地，电压源变流器为两电平三相电压源变流器。可选地，二次控制系统还包括PWM驱动保护电路；补偿电流跟踪控制电路与电压源变流器之间还连接有PWM驱动保护电路；PWM驱动保护电路还与监控系统通信连接。从以上技术方案可以看出，本实用新型实施例具有以下优点：本实用新型实施例提供了一种适用于配电台区的电能质量综合控制装置，包括：一次电路和二次控制系统；一次电路包括无源电路和有源电路，无源电路包括与台区配变和负荷之间的配电线路连接的滤波器，有源电路包括与配电线路连接的电压源变流器；二次控制系统包括无源控制电路、系统级保护电路、补偿电流综合检测运算电路、监控系统、补偿电流跟踪控制电路；无源电路、无源控制电路、系统级保护电路、补偿电流综合检测运算电路依次连接；补偿电流跟踪控制电路分别与有源电路、无源电路、系统级保护电路连接；监控系统与无源控制电路、系统级保护电路、补偿电流综合检测运算电路、补偿电流跟踪控制电路通信连接。本实施例中装置的主电路拓扑由具有无功补偿功能的三次无源滤波器和电力电子有源设备组成，无源电路部分能实现基本无功功率补偿和三次谐波滤除功能，有源电路部分能实现零序、负序、谐波电流补偿和无功功率波动部分补偿，无源与有源的容量比为2:1，在提高电能质量问题的同时，降低了投资成本，解决了目前配电台区普遍采用的进行电能质量控制的低压无功补偿装置因故障率高、控制效果不佳而最终导致配变经济运行能力下降的技术问题。附图说明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，还可以根据这些附图获得其它的附图。图1为本实用新型实施例中提供的一种适用于配电台区的电能质量综合控制装置的结构示意图。具体实施方式本实用新型实施例公开了一种适用于配电台区的电能质量综合控制装置，解决了目前配电台区普遍采用的进行电能质量控制的低压无功补偿装置因故障率高、控制效果不佳而最终导致配变经济运行能力下降的技术问题。请参阅图1，本实用新型实施例中提供的一种适用于配电台区的电能质量综合控制装置包括：一次电路和二次控制系统；一次电路包括无源电路和有源电路，无源电路包括与台区配变1和负荷2之间的配电线路连接的滤波器，有源电路包括与配电线路连接的电压源变流器；二次控制系统包括无源控制电路3、系统级保护电路4、补偿电流综合检测运算电路5、监控系统6、补偿电流跟踪控制电路7；无源电路、无源控制电路3、系统级保护电路4、补偿电流综合检测运算电路5依次连接；补偿电流跟踪控制电路7分别与有源电路、无源电路、系统级保护电路4连接；监控系统6与无源控制电路3、系统级保护电路4、补偿电流综合检测运算电路5、补偿电流跟踪控制电路7通信连接。进一步地，滤波器为由反并联晶闸管、电容、电抗、电阻依次串联构成的三相滤波器。进一步地，电压源变流器为两电平三相电压源变流器。进一步地，二次控制系统还包括PWM驱动保护电路8；补偿电流跟踪控制电路7与电压源变流器之间还连接有PWM驱动保护电路8；PWM驱动保护电路8还与监控系统6通信连接。以上为对本实用新型提供的一种适用于配电台区的电能质量综合控制装置的结构的详细描述，以下将对本实用新型提供的适用于配电台区的电能质量综合控制装置所实现的功能和主要指标进行详细的描述。电能质量控制(1)无功补偿：功率因数连续可调，无功功率调节极差为1kVar。(2)滤波：主要滤除低次谐波，低于10次。(3)三相负荷不平衡调节：能够使台区三相负荷更加均衡。配电台区电能质量监测可监测A、B、C三相2-25次谐波，正序、负序、零序电压，正序、负序、零序电流，功率因数，每1分钟存储一个点，包括最大值、最小值、平均值。配电台区电能质量分析(1)台区三相负荷不平衡分析：计算台区三相负荷不平衡度，对严重情况进行分级，对三相不平衡度调整给出辅助建议；三相不平衡度计算方法：采集三相电流的有效值，分别为IA、IB、IC；不平衡度为其中，max()函数为取最大值，min()函数为取最小值。(2)电压合格率分析：计算电压合格率，对严重情况进行分级，对解决电压合格率问题给出辅助建议；设置电压偏差合格的上限为+7％，下限为-10％；对每分钟采集到的电压值进行判断，在-10％～+7％之内则为电压合格，超过+7％为越上限，低于-10％为越下限；电压合格率＝1-(∑(越上限时间)+∑(越下限时间))/总运行时间×100％；电压合格率分级：0～60％为差，60％～70％为中，70％～80％为良，90％以上为优；电压合格率问题辅助：根据合格率、最高电压、最低电压，以及配变当前的运行档位，以确保最低电压不低于220V为前提，给出运行档位建议。具体算法如下：调整后档位＝最大电压×(1+调整前档位)/235.4V-1。(3)谐波分析：计算谐波按日统计谐波次数、幅值95％概率值(95％概率值的实现方式)，按与国标基准值的比值，进行严重程度排序。h次谐波排序依据＝h次谐波95％概率值/国标基准值，国标基准值表1所示：表1谐波次数2345678910111213谐波电流基准值(A)262013208.5156.46.85.19.34.37.9谐波次数141516171819202122232425谐波电流基准值(A)3.74.13.26.02.85.42.62.92.34.52.14.1本实用新型实施例提供了一种适用于配电台区的电能质量综合控制装置，包括：一次电路和二次控制系统；一次电路包括无源电路和有源电路，无源电路包括与台区配变和负荷之间的配电线路连接的滤波器，有源电路包括与配电线路连接的电压源变流器；二次控制系统包括无源控制电路、系统级保护电路、补偿电流综合检测运算电路、监控系统、补偿电流跟踪控制电路；无源电路、无源控制电路、系统级保护电路、补偿电流综合检测运算电路依次连接；补偿电流跟踪控制电路分别与有源电路、无源电路、系统级保护电路连接；监控系统与无源控制电路、系统级保护电路、补偿电流综合检测运算电路、补偿电流跟踪控制电路通信连接。本实施例中装置的主电路拓扑由具有无功补偿功能的三次无源滤波器和电力电子有源设备组成，无源电路部分能实现基本无功功率补偿和三次谐波滤除功能，有源电路部分能实现零序、负序、谐波电流补偿和无功功率波动部分补偿，无源与有源的容量比为2:1，利用装置的无源部分，实现无功功率基础补偿，并以电能质量指标、降低线损指标为约束，对有源部分补偿容量进行合理分配，实现无功功率波动部分补偿、三相不平衡电流补偿、谐波补偿在提高电能质量问题的同时，降低了投资成本，解决了目前配电台区普遍采用的进行电能质量控制的低压无功补偿装置因故障率高、控制效果不佳而最终导致配变经济运行能力下降的技术问题。以上对本实用新型所提供的一种适用于配电台区的电能质量综合控制装置进行了详细介绍，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。当前第1页1 2 3