高压电力网谐波吸收与网压振荡抑制装置的制作方法

本发明涉及一种电力装置，特别涉及一种高压电力网谐波吸收与网压振荡抑制装置。

背景技术：

现代高压电网中的非线性负荷日益普遍，电弧炉、高压变频器，高压整流器等非线性负荷向电网注入大量的各次谐波。特别是在交直交高压系统在负荷变化时，向电网注入高频谐波中包含着大量间谐波分量，在锁相环pll影响下，网压振荡频繁发生。同时在同一电网的多个谐波源会耦合调制，引起电网电压振荡、闪变、谐振等现象发生，严重影响电网安全稳定运行。对于高压电网的这种问题，现有的高压无源滤波器，一台装置只能针对一个或两个谐波频率，频带太窄。而有源滤波对于高压电网太复杂价格昂贵，且故障较多。因此本发明对于此类问题的解决有十分重要的作用。

技术实现要素：

本发明是针对高压单相和三相电力系统中的各种非线性负荷注入电网的次谐波、谐波和间谐波以及引起的网压振荡、波动和闪变的问题，提出了一种高压电力网谐波吸收与网压振荡抑制装置，通过一个专用谐波电流吸收变压器配合专门电路，形成了对各次谐波、次谐波、间谐波的低阻抗和工频的高阻抗。十分有利于谐波吸收，几乎不影响电路的工频参数。为了不造成普通无源滤波器的谐波放大和系统阻尼问题，本发明串联了作为电子开关的双向晶闸管控制的阻尼电阻，当系统检测到电网发生电压振荡、波动和谐振现象时，控制系统根据实际，依据特有算法，接入阻尼电阻，可有效抑制电压振荡、波动和谐振现象。对保证电网稳定可靠运行，保护电网电气设备安全和电能质量有十分重要意义。

本发明的技术方案为：一种高压电力网谐波吸收与网压振荡抑制装置，包括谐波电流吸收变压器、rk模块、lc模块、电流检测模块、电压检测模块、控制和通信模块；谐波电流吸收变压器的一次侧接高压电网与零线之间，二次侧每相通过串联的rk模块和lc模块接中心点；电流检测和电压检测模块通过电流传感器和电压传感器对谐波电流吸收变压器二次侧输出电流和电压进行采样；采样值送到控制和通信模块进行计算，控制和通信模块输出控制信号到rk模块，控制rk模块中开关动作，使得rk模块处于不同阻尼电阻状态。

所述包括2个电阻和3个开关，结构由3个支路并联组成多级阻尼电阻结构，第一支路为单独一个开关，第二和第三支路分别由2个阻值不同的电阻r1和r2与一个开关串联组成。

所述开关可选择由一对反并联的晶闸管器件组成的电子开关，或者选用机械开关，

所述lc模块由电感l和电容c并联组成，电容c构成高频通路，电感l组成低频通路，电感l和电容c并联后形成宽频带滤波电路，并在工频点由电力电容器c和电力电感l形成并联谐振的高阻电路。

所述装置采用直接柱上方式安装，上层安装谐波电流吸收变压器，其他部分置于阻尼柜中，下层安装阻尼柜，置于上下安装架上；上下层之间用电缆管道连通。

本发明的有益效果在于：本发明高压电力网谐波吸收与网压振荡抑制装置，与传统高压无源滤波器比，有滤波频带宽，基波阻抗高，基波损耗小、不产生谐波放大，阻尼可控制等优点。结构比高压有源补偿装置简单、运行可靠、价格低廉。

附图说明

图1是本发明高压电力网谐波吸收与网压振荡抑制装置结构图；

图2是本发明高压电力网谐波吸收与网压振荡抑制装置柱上安装示意图；

图3是本发明装置单相电路图；

图4是本发明装置中谐波电流吸收变压器为三相自耦变压器结构示意图；

图5是本发明装置中谐波电流吸收变压器为单相自耦变压器结构示意图；

图6是本发明rk模块电路图；

图7是本发明lc模块电路图；

图8是本发明检测控制电路图。

具体实施方式

如图1所示三相电力系统的结构图，它由谐波电流吸收变压器(图1中吸谐变压器)、rk模块、lc模块、电流检测i、电压检测u、控制和通信模块组成。

谐波电流吸收变压器的一次侧接高压电网与n(零线)之间，二次侧每相通过串联的rk模块和lc模块接n(中心点)。电流检测i和电压检测u通过电流传感器和电压传感器对谐波电流吸收变压器二次侧输出电流和电压进行采集，测试通过rk模块和lc模块的电流及加在其两端的电压。控制和通信模块将测试电流和电压值进行分析计算，确定阻尼电阻之值，并输出相应的rk模块中scr(可控硅)触发脉冲信号，也可以驱动接触器(机械开关)。

如图2所示本发明装置柱上安装结构图。该装置采用户外直接柱上方式安装，高压电力网谐波吸收与电压波动抑制装置，组装成为两个部件：谐波电流吸收变压器和阻尼柜。上层安装谐波电流吸收变压器，其他部分置于阻尼柜中，下层安装阻尼柜，置于上下安装架上。上下层之间用电缆管道连通。也可以室内安装。

如图3所示本发明装置系统单相电路图。它由单相谐波电流吸收变压器、rk模块、lc模块、电流检测i、电压检测u、控制和通信模块组成。此处谐波电流吸收变压器为单相双绕组变压器。

谐波电流吸收变压器的一次侧接入单相高压电网，二次侧与rk模块和lc模块的串联后的电路连接。电流检测i和电压检测u通过电流传感器和电压传感器与“吸流变压器”二次侧母线连接，测试通过rk模块和lc模块的电流及加在其两端的电压。控制和通信系统模块将测试电流和电压值进行分析计算，确定阻尼电阻之值，并输出相应的scr触发脉冲信号。

图4所示装置中谐波电流吸收变压器为三相自耦变压器电结构示意图。

图5所示装置中谐波电流吸收变压器为单相自耦变压器结构示意图。

图6所示rk模块电路图，rk模块包括2个电阻和3个开关，结构由3个支路并联组成，第一支路为单独一个开关，第二和第三支路分别由2个阻值不同的电阻r1和r2与一个开关串联组成，开关可以是由一对反并联的晶闸管器件组成的电子开关，也可以直接选用1个普通机械开关，由3个并联支路组成多级阻尼电阻结构。如图6所示scr11和scr12并联再与r1串联，scr21和scr22并联再与r2串联，scr31和scr32并联，之后将三条支路并联，形成多级阻尼电阻电路。接入电网的阻尼电阻值由检测控制送来的晶闸管触发信号g11、g12、g21、g22、g31、g32控制实现。从配电网侧看，电网增加的每相阻尼电阻值为rh＝k²(rz)，式中k为吸流变压器变比，rz为3条支路并联电阻之和，实现rz＝0、rz＝r1、rz＝r2、rz＝r2//r1四种阻尼电阻的状态。

如图7所示lc模块电路图，lc模块由电感l和电容c并联组成，由于电感阻抗zl＝2πfl与频率成正比，因此有较小低频阻抗，而由于电容阻抗与频率成反比，因此有较小高频阻抗。在工频f＝50hz处电感l和电容c形成并联谐振电路，产生理论上无穷大阻抗。实现从次谐波到高频的宽频带谐波吸收通道，而在基波处有很高的基波阻抗。在电网不发生电压波动、闪变和谐波放大时，scr将阻尼电阻全部短接，最大限度实现滤波功能。

图8是本发明检测控制电路图，所述电路检测控制由数字信号处理器系统，即dsp系统组成。dsp将检测到的电压，电流信号输入到dsp系统，经过dsp系统根据电网实际电压波动、电流、谐波等运行情况，按照算法计算系统所需的阻尼电阻值，再由dsp输出控制信号，输出控制信号为6个scr的门极触发信号g11、g12、g21、g22、g31、g32，实现系统的控制。同时这些信号被通信模块输送到调度中心。