CN102931670A - 低压动态无功补偿及谐波治理装置 - Google Patents

低压动态无功补偿及谐波治理装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种低压动态无功补偿及谐波治理装置，包括控制器、触发电路、多个一次回路、电流互感器及断路器，多个一次回路间相互并联，组成主电路，控制器、触发电路、主电路、电流互感器及断路器依次串联，控制器连接于三相电网，断路器未连接电流互感器的一端连接于负载电路，主电路连接于控制器。本发明的低压动态无功补偿及谐波治理装置由控制器实时跟踪测量三相电网负荷的电压、电流、谐波、无功功率和功率因数，并对采集的数据进行分析、计算，根据计算分析结果发出指令给投切开关，由投切开关发出导通指令给由电容器、电抗器组成的滤波支路，控制滤波器的工作，实现滤除系统中的谐波电流，进而达到清洁电网，降损节能的目的。

Description

低压动态无功补偿及谐波治理装置
技术领域
本发明涉及电气控制领域，尤其涉及一种具有净化电网和无功补偿的低压动态无功补偿及谐波治理装置。
背景技术
随着社会的进步技术的发展，大量的电力电子设备被投入到电网中广泛使用，使得动态无功补偿(快速跟踪无功补偿)与谐波治理的问题日益突出，配电系统中常常会出现含有谐波，这些谐波不但污染电网而且对设备的正常运行产生了威胁，降低了设备的利用率，增加了供电投资，损害了电压质量，降低了设备的实用寿命，大大增加了线路损耗。同时，负荷变化较大的工况，传统的静态无功补偿及静态无源滤波装置无法满足这一需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种具有净化电网和无功补偿的低压动态无功补偿及谐波治理装置。
根据本发明的一个方面，提供了一种低压动态无功补偿及谐波治理装置，本低压动态无功补偿及谐波治理装置包括：控制器、触发电路、多个一次回路、电流互感器及断路器，多个一次回路间相互并联，组成主电路，控制器、触发电路、主电路、电流互感器及断路器依次串联，控制器连接于三相电网，断路器未连接电流互感器的一端连接于负载电路，主电路连接于控制器。由此，本发明的一种低压动态无功补偿及谐波治理装置，由控制器实时跟踪测量三相电网负荷的电压PT、电流CT、无功功率和功率因数，采集的数据通过控制器进行分析、计算，并与预先设定的数值进行比较，检测和分析当前配电系统谐波电流的次数和电流大小，自动选择能达到最佳补偿效果的补偿容量，并发出指令给触发电路，由触发电路判断主电路的导通时刻，触发电路发出导通指令给主电路，进而控制主电路的工作，实现滤除系统中的谐波电流。进而达到清洁电网，降损节能，保证配电系统稳定、有效地运行的目的。
在一些实施方式中，一次回路中元件包括熔断器、投切开关、滤波电抗器及电容器组，熔断器、投切开关、滤波电抗器及电容器组依次串联。由此，每个一次回路即为一个滤波补偿模块，另外，滤波电抗器和电容器组串联形成一个滤波器组。
在一些实施方式中，各一次回路通过投切开关连接于触发电路。由此，在控制器对采集到的数据进行分析、计算，并发出指令给触发电路后，由触发电判断投切开关的导通时刻，并发出投切指令给投切开关，控制主电路的工作。
在一些实施方式中，投切开关为接触器(K)或为晶闸管(T)。因而，达到精确实施无功补偿的目的。
在一些实施方式中，触发电路中包括一过零触发模块。因而，触发电路通过该过零触发模块判断投切开关的导通时刻。
在一些实施方式中，电容器组为呈三角形依次连接排列的电容器，或为三个电容器相互并联而成。因而，便于实际需呀选择滤波补偿的配置方案。
本发明的低压动态无功补偿及谐波治理装置主要运用于配电柜的电容补偿柜中，在原有电容补偿柜的基础了增加了滤波回路，一方面有效的解决了谐波无功干扰并联电容器投切补偿的问题，另一方面能有效滤除特定负载产生的谐波，清洁了电网，延长了配电设备和用电设备的使用时间，使得电容补偿柜能正常运行，提高了功率因数，起到了降损节能的效果，为配电系统提供优质环保动力。
附图说明
图1为本发明的低压动态无功补偿及谐波治理装置具体实施方式1的一次线路原理图；
图2为图1所示低压动态无功补偿及谐波治理装置的一次系统应用实施图；
图3为图1所示低压动态无功补偿及谐波治理装置的工作流程图；
图4为本发明的低压动态无功补偿及谐波治理装置具体实施方式2的一次线路原理图；
图5为图4所示低压动态无功补偿及谐波治理装置的一次系统应用实施图；
图6为本发明的低压动态无功补偿及谐波治理装置具体实施方式3的一次线路原理图。
具体实施方式
下面结合附图说明，对本发明进行进一步详细的说明。
图1至图6示意性地显示了根据本发明的三种实施方式的低压动态无功补偿及谐波治理装置。
具体实施方式1：
图1至图3示意性地显示了根据本发明的一种实施方式的低压动态无功补偿及谐波治理装置。
图1为本发明一种实施方式(三相共补)的一次线路原理图。
如图1所示，本发明的低压动态无功补偿及谐波治理装置的一次线路中元件包括：熔断器1011、投切开关1012、滤波电抗器1013及电容器组1014。其中熔断器1011、投切开关1012、滤波电抗器1013及电容器组1014依次串联，构成滤波补偿模块。滤波电抗器1013和电容器组1014串联形成一个滤波器组1016。
如图1所示，熔断器1011、投切开关1012及滤波电抗器1013依次串联。三个电容器14呈三角形依次排列，三角形线路每个边路上各有一个电容器14，形成三角排列的电容器组1014。三角排列的电容器组1014串联于滤波电抗器1013未连接投切开关1012的一端。其中，在本发明的此实施方式中，投切开关1012为接触器(K)，接触器(K)采用两个无触点可控硅开关，两个无触点可控硅开关相互反向并联连接。滤波补偿模块通过该投切装置进行不等步自动投切，实现精切实施三相共补。
图2为本发明的一种低压动态无功补偿及谐波治理装置的一次系统应用实施图。如图2所示，一次系统应用实施图中元件包括：控制器20、触发电路30、至少一个一次线路101、电流互感器40及断路器50。各个一次线路101间相互并联构成主电路10。如图2所示，控制器20、触发电路30、主电路10、电流互感器40及断路器50依次串联。控制器20连接于配电系统的三相电网。断路器50未连接电流互感器40的一端连接于负载电路，主电路10与控制器20连接。其中，主电路10通过各个一次线路101中的投切开关1012与触发电路30连接。
如图2和图3所示，本发明通过采样环节，由控制器20实时跟踪测量三相电网中负荷的电压PT、电流CT、无功功率和功率因数，控制器20对采集到的数据进行分析、计算，并与预先设定的数值进行比较，检测和分析当前配电系统谐波电流的次数和电流大小，自动选择能达到最佳补偿效果的补偿容量，并控制器20由发出指令给触发电路30，由触发电路30中的过零触发模块301判断主电路10中投切开关1012的导通时刻，触发电路30发出投切指令给投切开关1012，控制主电路10中滤波器组1016的工作，实现快速、无冲击地投切由电容器组1014和滤波电抗器1013组成的滤波器组1016，滤除系统中的谐波电流，进而达到清洁电网，降损节能，保证配电系统稳定、有效地运行的目的。
本发明的此具体实施方式的低压动态无功补偿及谐波治理装置，根据控制器同意取样，各相投入相同的补偿容量，适用于三相负载基本平衡，各相负载的相近的网络。
具体实施方式2：
如图4和图5示意性地显示了根据本发明的另一种实施方式的低压动态无功补偿及谐波治理装置。
图4为本发明一种实施方式(单相分补)的一次线路原理图。
如图4所示，本发明的低压动态无功补偿及谐波治理装置的一次线路中元件包括：熔断器1011、投切开关1012、滤波电抗器1013及电容器组1014。其中熔断器1011、投切开关1012、滤波电抗器1013及电容器组1014依次串联，构成滤波补偿模块。滤波电抗器1013和电容器组1014串联形成一个滤波器组1016。
如图4所示，熔断器1011、投切开关1012及滤波电抗器1013依次串联。三个电容器14相互并联形成电容器组1014。电容器组1014串联于滤波电抗器1013未连接投切开关1012的一端。其中，在本发明的此实施方式中，投切开关1012为晶闸管(T)，晶闸管(T)采用两个无触点可控硅开关，两个无触点可控硅开关相互反向并联连接。晶闸管(T)实现零电流投入、零电流切除，无涌流，无冲击。滤波补偿模块通过该投切装置进行不等步自动投切，实现精切实施单相分补。
图5为本发明的一种低压动态无功补偿及谐波治理装置的一次系统应用实施图。如图5所示，一次系统应用实施图中元件包括：控制器20、触发电路30、至少一个一次线路101、电流互感器40及断路器50。各个一次线路101间相互并联构成主电路10。如图5所示，控制器20、触发电路30、主电路10、电流互感器40及断路器50依次串联。控制器20连接于配电系统的三相电网。断路器50未连接电流互感器40的一端连接于负载电路，主电路10与控制器20连接。其中，主电路10通过各个一次线路101中的投切开关1012与触发电路30连接。
本发明的此实施方式的一种低压动态无功补偿及谐波治理装置各相分别取样，各相分别投入不同的补偿容量，适用于各相负载相差较大，其
Figure BSA00000808430300042
值也有较大差别的场合。
具体实施方式3：
如图6示意性地显示了根据本发明的又一种实施方式的低压动态无功补偿及谐波治理装置。
图6为本发明一种实施方式(三相公补与单相分补相结合)的一次系统应用实施图。
如图6所示，一次系统应用实施图中包括三相共补的一次线路和单相分补的一次线路，三相共补的一次线路和单相分补的一次线路相间成对设置，各一次线路间相互并联构成主电路10。如图所示，控制器20、触发电路30、主电路10、电流互感器40及断路器50依次串联。控制器20连接于配电系统的三相电网。断路器50末连接电流互感器40的一端连接于负载电路，主电路10与控制器20连接。其中，主电路10通过各个一次线路101中的投切开关1012与触发电路30连接。
本发明的此实施方式的低压动态无功补偿及谐波治理装置运行方式机动灵活，适用方位广泛。
本发明的低压动态无功补偿及谐波治理装置控制器采用前馈式监测(三相平衡负荷，采集单相信号，三相不平衡负荷，采集三相信号)，以负载的实时无功功率为投切物理量，应用瞬时无功控制理论及网压支持算法，在10ms内完成信号数据采集、计算、及控制输出。投切开关接到投切指令后，在小于10ms内完成零电流投入，投切无涌流，对电网无冲击，并且在主电路和投切开关中采取措施，对于主电路电容器有预充电的作用，避免了投切电容器的冲击，使运行更加稳定、安全、可靠。为保证实时跟踪投切，整个系统响应时间小于20ms，可满足快速变化负载的需要，实现快速补偿。本发明的低压动态无功补偿及谐波治理装置主要运用于配电柜的电容补偿柜中，在原有电容补偿柜的基础了增加了滤波回路，，一方面有效的解决了谐波无功干扰并联电容器投切补偿的问题，另一方面对特定负载产生的谐波进行有效滤除，清洁了电网，延长了配电设备和用电设备的使用时间，谐波滤除后，使得电容补偿柜能正常运行，提高了功率因数，起到了降损节能的效果，为配电系统提供优质环保动力。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施例的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明的等效实施例或变更均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.低压动态无功补偿及谐波治理装置，其特征在于，包括控制器(20)、触发电路(30)、多个一次回路(101)、电流互感器(40)及断路器(50)，所述多个一次回路(101)间相互并联，组成主电路(10)，所述控制器(20)、触发电路(30)、主电路(10)、电流互感器(40)及断路器(50)依次串联，所述控制器(20)连接于三相电网，所述断路器(50)未连接所述电流互感器(40)的一端连接于负载电路，所述主电路(10)连接于所述控制器(20)。
2.根据权利要求1所述的低压动态无功补偿及谐波治理装置，其特征在于，所述一次回路(101)中元件包括熔断器(1011)、投切开关(1012)、滤波电抗器(1013)及电容器组(1014)，所述熔断器(1011)、投切开关(1012)、滤波电抗器(1013)及电容器组(1014)依次串联。
3.根据权利要求2所述的低压动态无功补偿及谐波治理装置，其特征在于，所述各一次回路(101)通过投切开关(1012)连接于所述触发电路(30)。
4.根据权利要求3所述的低压动态无功补偿及谐波治理装置，其特征在于，所述投切开关(1012)为接触器(K)或为晶闸管(T)。
5.根据权利要求1所述的低压动态无功补偿及谐波治理装置，其特征在于，所述触发电路(30)中包括一过零触发模块(301)。
6.根据权利要求2所述的低压动态无功补偿及谐波治理装置，其特征在于，所述电容器组(1014)为呈三角形依次连接排列的电容器(14)，或为三个电容器(14)相互并联而成。
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