一种可旁路无缝切换的电网综合调节装置及方法与流程

本发明属于矿井配电网，具体涉及一种可旁路无缝切换的电网综合调节装置及方法。

背景技术：

1、在煤矿开采过程中，采煤、掘进设备等和供电设备之间的距离不断增加，存在一系列的长距离供电问题。在开采的过程中大量冲击性负荷、非线性负荷的存在，导致井下电网、电气设备功率因数降低、线路末端电压低、电压波动、电压和电流波形畸变等一系列的电能质量问题，不仅仅导致大型设备启动困难甚至频繁烧毁、运行期间频繁跳闸，还会降低开采设备的绝缘性，容易导致用电方面的安全事故，严重影响煤矿开采的安全性和效率。同时，长距离电力传输使得矿井送配电线损大，大大增加了电力的使用量和损耗量，给相关的煤矿企业带来很大的经济损失。

2、煤矿井下综采、掘进面的相关设备与配套的供电电源之间的供电距离一般都在1000米以上，在如此长的供电距离上，电机运行时的无功和有功电流导致的电缆压降造成供电电缆末端电压偏低。尤其是电机启动瞬间冲击电流大，线路末端的压降非常大，导致电机无法启动，严重影响生产效率。

3、目前，煤矿井下综采、掘进工作面的设备，存在上述介绍的长距离供电问题时，主要采取以下措施：

4、(1)采取多根电缆并联或者更换较大线径电缆。减少同等传输长度条件下电缆的等效阻抗，进而减少电缆上的电压降，但是会增加电缆成本的投入，增大敷设难度。

5、(2)提高供电首端电源电压，以弥补线路上的损失。但是这样会使得设备停机或空载运行时末端电压偏高，对电缆和设备的绝缘耐压造成一定的威胁，甚至损坏设备。

6、(3)将移动变压器的位置后移。减小相关设备与供电电源之间的供电电缆长度，进而减小电缆上的电压降，但频繁移动变电设备会带来较大不便，增加施工成本。

7、(4)采取无功补偿装置对掘进机设备单独补偿方式解决，例如专利号为“zl2022107012381”的授权公开文本中的无功补偿装置svg，通常将静止无功发生器配置在工作面，并接于负荷设备侧发出无功进行无功补偿，用于提高末端网压，稳定设备运行，节能降耗。针对无功电流在电缆上所引起的电压降问题可以采取近端无功补偿的方案得到解决，而有功电流在电缆上所引起的电压降问题往往是无法避免的。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供一种可旁路无缝切换的电网综合调节装置及方法，以解决上述技术问题。

2、第一方面，本发明提供一种可旁路无缝切换的电网综合调节装置，包括：所述的电网综合调节装置包括电压补偿回路和旁路供电回路；

3、所述电压补偿回路包括取电模块、串联变压器、电压补偿单元；

4、所述串联变压器为三相升压变压器，所述串联变压器的一次侧的三相绕组分别串联接入三相供电线路，二次侧的三相绕组的同名端连接到一起组成星形连接方式，另一端的三相端子连接所述电压补偿单元；

5、所述旁路供电回路包括输出接触器、旁路接触器、快速旁路设备；供电线路的输出端设置输出接触器；所述旁路接触器并联在串联变压器和输出接触器的两端；所述快速旁路设备并联到所述串联变压器二次侧的两相线路两端；电压补偿单元与快速旁路设备并联连接。

6、进一步的，所述电压补偿单元包括：整流模块和逆变模块，其中，整流模块采用六脉冲整流拓扑，逆变模块采用npc型三电平逆变拓扑结构。

7、进一步的，所述取电模块包括：输入开关、输入接触器、输入电抗器、输入软起接触器、软起电阻，所述输入开关与三相供电线路连接，所述输入接触器与所述输入开关连接，所述输入电抗器的一端与所述输入接触器连接，另一端接入电压补偿单元。

8、进一步的，还包括输出滤波电容和输出电抗器，其中输出电抗器一端与串联变压器二次侧的三相绕组的异名端连接，输出电抗器的另一端与电压补偿单元连接；所述输出滤波电容为三相角接滤波电容，输出滤波电容的三相连接端并联到输出电抗器和串联变压器之间的三相线路中，与输出电抗器组成lc滤波电路。

9、第二方面，本发明提供一种可旁路无缝切换的电网综合调节方法，包括：

10、正常工作时，根据当前负载大小、供电距离、电缆规格自动计算得到所需补偿电压值，通过电压补偿单元产生补偿电压，再经过串联变压器叠加到供电线路中；

11、在确认装置发生故障后，先控制旁路接触器吸合，等待接收到确定旁路接触器吸合的反馈信号后，再控制输出接触器断开；

12、旁路切换时，控制快速旁路设备迅速导通，将变压器二次侧短路，变压器二次侧产生感应电流抵消一次侧的励磁电流，使线路电流通过变压器一次侧继续给负载供电；

13、旁路切换完成后，线路电流由变压器一次侧线圈转移到旁路接触器，实现旁路无缝切换。

14、本发明的有益效果在于：本发明提供的一种可旁路无缝切换的电网综合调节装置及方法，可动态、实时调控末端的输出电压，补偿因有功电流在电缆上产生的电压降，实现矿井下远距离供电。电网综合调节装置具有距离自动补偿功能，根据工作面距离的延长自动调整补偿电压保证末端负载电压稳定；同时具有旁路无缝切换功能，电压补偿回路一旦出现故障可自动无缝切换为电网直供电，保证供电线路后级负载不间断供电。此外，本发明设计原理可靠，结构简单，具有非常广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种可旁路无缝切换的电网综合调节装置，其特征在于，包括：所述的电网综合调节装置包括电压补偿回路和旁路供电回路；

2.根据权利要求1所述的矿用带旁路无缝切换的电网综合调节装置，其特征在于，所述电压补偿单元包括：整流模块和逆变模块，其中，整流模块采用六脉冲整流拓扑，逆变模块采用npc型三电平逆变拓扑结构。

3.根据权利要求1所述的矿用带旁路无缝切换的电网综合调节装置，其特征在于，所述取电模块包括：输入开关、输入接触器、输入电抗器、输入软起接触器、软起电阻，所述输入开关与三相供电线路连接，所述输入接触器与所述输入开关连接，所述输入电抗器的一端与所述输入接触器连接，另一端接入电压补偿单元。

4.根据权利要求1所述的矿用带旁路无缝切换的电网综合调节装置，其特征在于，还包括输出滤波电容和输出电抗器，其中输出电抗器一端与串联变压器二次侧的三相绕组的异名端连接，输出电抗器的另一端与电压补偿单元连接；所述输出滤波电容为三相角接滤波电容，输出滤波电容的三相连接端并联到输出电抗器和串联变压器之间的三相线路中，与输出电抗器组成lc滤波电路。

5.一种可旁路无缝切换的电网综合调节方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供一种可旁路无缝切换的电网综合调节装置，包括：所述的电网综合调节装置包括电压补偿回路和旁路供电回路；所述电压补偿回路包括取电模块、串联变压器、电压补偿单元；所述旁路供电回路包括输出接触器、旁路接触器、快速旁路设备；供电线路的输出端设置输出接触器；所述旁路接触器并联在串联变压器和输出接触器的两端；所述快速旁路设备并联到所述串联变压器二次侧的两相线路两端；电压补偿单元与快速旁路设备并联连接。本发明实现了对线路的供电距离进行电压补偿，保证负载端的电压稳定；如果系统出现异常停机，可自动无缝切换为电网直供电，保证后级负载不间断供电。

技术研发人员：李成亮,高栋,丁宁,朱海梅,徐春红,徐长海,张学运
受保护的技术使用者：新风光电子科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14