CN103515959A - 一种节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电力配套产品技术领域，具体涉及一种节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱，包括箱体，所述箱体内设有有源电力滤波器、连接电抗器、隔离开关、电流互感器、出线断路器，所述有源电力滤波器通过所述连接电抗器连接于电网电流互感器二次侧，所述隔离开关上端与电网电流互感器二次侧直接相连，下端配有隔离开关出线连接出线断路器。本发明实时消除母线上的谐波电流，提高变压器的运行效率，确保变压器和用电设备的运行安全，避免因谐波电流引起变压器运行异常、系统谐振、补偿电容过流，提升设备使用寿命,避免了以前电容箱经常故障失效的现象。箱变结构在技术上具有模块化、体积小、造型美观、运行安全可靠、维护方便等优点。

Description

一种节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱
技术领域
本发明涉及电力配套产品技术领域，具体涉及一种节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱。
背景技术
随着农村电网改造的不断深入，大量的配电变压器综合配电柜或JP柜安装在城网、农网中的配电变压器二次侧。配电变压器综合配电柜主要由隔离开关、断路器、电容器、投切器、补偿控制器等构成的户外配电和补偿设备，采用多种灵活的配电方案。柜体分为进线、出线、电容、计量四个独立的隔室，用户根据现场需要选择侧上进、下进等引线方式。对农村电网的运行维护、安全管理起到了积极的作用。但是，传统的补偿器存在响应速度慢、补偿效果不能精确控制的缺点，容易与电网发生并联谐振和投切震荡造成自身毁坏。
有源电力滤波器（APF：Active                      PowerFilter），APF以并联的方式接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变换技术，将与谐波和无功分量大小相等、方向相反的电流注入供配电系统中，实现抑制谐波、动态补偿无功的功能。APF是目前滤除谐波、无功补偿领域内的最佳方案，最新的科技产品。但是，现有的有源电力滤波器由于元器件体积以及集成度不高的原因，往往占用较大空间，不适应于适应农村低压配电装置标准化、小型化、户外式的要求。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于提供一种节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱，克服传统的补偿器存在响应速度慢、补偿效果不能精确控制，容易与电网发生并联谐振和投切震荡造成自身毁坏的缺点。
本发明所要解决的技术问题采用以下技术方案来实现：
一种节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱，包括箱体，所述箱体内设有有源电力滤波器、连接电抗器、隔离开关、电流互感器、出线断路器，所述有源电力滤波器通过所述连接电抗器连接于电网电流互感器二次侧，所述隔离开关上端与电网电流互感器二次侧直接相连，下端配有隔离开关出线连接出线断路器。有源电力滤波器从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流，然后将其反极性作用后电流跟踪控制产生的补偿电流，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路，这样电路中只含有基波的有功分量。
优选的，所述连接电抗器通过有源电力滤波器开关连接电网变压器二次侧。
所述有源电力滤波器封装在有源电力滤波器模块内。所述有源电力滤波器模块包括外壳，所述有源电力滤波器的功率器件上分别安装有散热器，所述外壳上开有散热孔，外壳内设有散热风机。
所述外壳通过导槽结构安装在所述箱体内。
所述外壳为铝合金外壳。
所述有源电力滤波器外壳内安装有计量单元，用于电量的计量。
有源电力滤波器开关包括断路器、熔断器和可控电力电子器件。
节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱安装在城网、农网中的配电变压器二次侧。
本发明采用有源电力滤波器代替原有配电变压器综合配电柜电容补偿部分，能滤除系统的高次谐波，减少谐波损耗，优化波形，还能双向进行无功补偿；有源电力滤波器通过电流互感器检测系统电流，并通过内部DSP计算，提取出负载电流中的谐波成分，然后通过PWM信号发送给内部IGBT,控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到电网中，达到滤波的目的。有源电力滤波器能动态有源滤波，全面改善电能质量；DSP全数字控制，开关频率高，对负载的动态变化响应迅速；有源电力滤波器可同时补偿无功；具备三相不平衡补偿能力，具有自动限流功能，不会发生过载；并联安装方式，安装简单，体积小；降低线路损耗，消除谐波引起的变压器和电机发热，实现系统大幅度节能；有源电力滤波器的滤波效果不受系统阻抗变化影响，并能自动抑制系统谐振。
本发明的有益效果是：使用有源电力滤波器采用集中滤波方式，对变压器低压侧母线上的谐波总体治理，最大限度地实时消除母线上的谐波电流，提高变压器的运行效率，确保变压器和用电设备的运行安全，避免因谐波电流引起变压器运行异常、系统谐振、提升设备使用寿命,
避免以往电容投切出现过补和欠补的情况，适应现代电网对无功补偿的智能化要求。箱变结构在技术上具有模块化、体积小、造型美观、运行安全可靠、维护方便等优点，取代传统的JP柜和配电变压器综合配电箱，在经济上具有占地面积小，移动方便，深入负荷中心、建设周期短、减少浪费等优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1为本发明具体实施方式的电路结构示意图。
图1中，APF-有源电力滤波器,
QS-隔离开关,
1TAa/1TAb/1TAc-电流互感器,
QF1/QF2–出线断路器,
QF3–APF开关,
图2为本发明具体实施方式的物理连接结构示意图。
图2中，1、有源电力滤波器开关，2、连接电抗器，3、有源电力滤波器，4、隔离开关，5、电流互感器，6、出线断路器，7、箱体。
具体实施方式
本发明的节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱安装在城网、农网中的配电变压器二次侧，将以往的电容补偿部分用有源电力滤波器取代，有源电力滤波器以并联的方式接入电网，通过实时检测负载的谐波和无功分量，采用PWM变换技术，将与谐波和无功分量大小相等、方向相反的电流注入供配电系统中，实现抑制谐波、动态补偿无功的功能。
如图2所示，本具体实施方式的节能型智能补偿计量综合保护稳压箱，箱体7内设有有源电力滤波器模块3、连接电抗器2、有源电力滤波器开关1、隔离开关4、电流互感器5、出线断路器6。有源电力滤波器模块内封装有源电力滤波器3、还装有计量单元，有源电力滤波器开关1包括断路器、熔断器和可控电力电子器件。有源电力滤波器开关1包括断路器、熔断器和可控电力电子器件。
有源电力滤波器模块3的外壳内封装有源电力滤波器，所述有源电力滤波器的功率器件上分别安装有散热器，外壳上开有散热孔，外壳内设有散热风机。铝合金外壳通过导槽结构安装在箱体7内。有源电力滤波器外壳内安装有计量单元，用于电量的计量。
结合图1所示，有源电力滤波器通过连接电抗器与有源电力滤波器开关QF3连接，有源电力滤波器开关QF3与隔离开关连接于电网电流互感器1TAa/1TAb/1TAc二次侧。隔离开关上端与电网电流互感器1TAa/1TAb/1TAc二次侧直接相连，下端配有2路出线分别连接出线断路器QF1/QF2，有源电力滤波器APF通过电抗器、APF开关QF3与隔离开关QS上端相连接。有源电力滤波器3从负载电流中分离出谐波电流分量和基波无功电流，然后将其反极性作用后电流跟踪控制产生的补偿电流，计算出主电路各开关器件的触发脉冲，此脉冲经驱动电路后作用于主电路，这样电路中只含有基波的有功分量。从而达到消除谐波与进行无功补偿的目的，能有效地减少因谐波电流造成的系统损耗，对系统电流波形进行有效优化，提高电能质量。
额定工作电压：AC380V±15%；
额定工作频率：50Hz；
额定容量：模块谐波电流额定容量100A；
在三相四线制系统中应用；
开关频率：20kHz（平均）；
响应时间：<10ms；
保护功能：过流、过压、IGBT过热、装置过热；
功率损耗：额定满载运行时，损耗不超过4%额定功率；
采用有源电力滤波器代替原有配电变压器综合配电柜电容补偿部分，能滤除系统的高次谐波，减少谐波损耗，优化波形，还能双向进行无功补偿；有源电力滤波器通过电流互感器检测系统电流，并通过内部DSP计算，提取出负载电流中的谐波成分，然后通过PWM信号发送给内部IGBT,控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到电网中，达到滤波的目的。有源电力滤波器能动态有源滤波，全面改善电能质量；DSP全数字控制，开关频率高，对负载的动态变化响应迅速；有源电力滤波器可同时补偿无功；具备三相不平衡补偿能力，具有自动限流功能，不会发生过载；并联安装方式，安装简单，体积小；降低线路损耗，消除谐波引起的变压器和电机发热，实现系统大幅度节能；有源电力滤波器的滤波效果不受系统阻抗变化影响，并能自动抑制系统谐振。
本发明将滤波补偿功能模块化，便于维护和替换；由于有源电力滤波器是模块化部件，具有计量功能，将以往的配电变压器综合配电柜中电容补偿部分集合一体模块化，便于安装和更换，并具有故障自动报警功能，能在自身故障时不影响系统安全稳定运行。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱，包括箱体，其特征在于：所述箱体内设有有源电力滤波器、连接电抗器、隔离开关、电流互感器、出线断路器，所述有源电力滤波器通过所述连接电抗器连接于电网电流互感器二次侧，所述隔离开关上端与电网电流互感器二次侧直接相连，下端配有隔离开关出线连接出线断路器。
2.根据权利要求1所述的节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱，其特征在于：所述连接电抗器通过有源电力滤波器开关连接电网变压器二次侧。
3.根据权利要求2所述的节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱，其特征在于：所述有源电力滤波器封装在有源电力滤波器模块内；所述有源电力滤波器模块包括外壳，所述有源电力滤波器的功率器件上分别安装有散热器，所述外壳上开有散热孔，外壳内设有散热风机。
4.根据权利要求3所述的节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱，其特征在于：所述外壳通过导槽结构安装在所述箱体内。
5.根据权利要求4所述的节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱，其特征在于：所述外壳为铝合金外壳。
6.根据权利要求3至5之一所述的节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱，其特征在于：有源电力滤波器模块中装有计量单元。
7.根据权利要求6所述的节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱，其特征在于：有源电力滤波器开关包括断路器、熔断器和可控电力电子器件。
8.根据权利要求7所述的节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱，其特征在于：节能型智能滤波补偿计量综合保护优波箱安装在城网、农网中的配电变压器二次侧。
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