CN103840460A - 两段母线式ups机房配电系统的谐波保护方法 - Google Patents

两段母线式ups机房配电系统的谐波保护方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种两段母线式UPS机房配电系统的谐波保护方法，其使用两个谐波保护模块，中间具有电容补偿模块以及负载。所述谐波保护模块每个均具有主谐波保护器、副谐波保护器以及协调模块。每个谐波保护器中均具有信号采集以及逆变器电路。

Description

两段母线式UPS机房配电系统的谐波保护方法
技术领域
本发明涉及配电领域，具体为两段母线式UPS机房配电系统的谐波保护方法。 
背景技术
电力的配电系统中由于负载对于电网的影响，产生谐波电流，因此往往需要在配电系统中设置谐波保护装置。这些保护装置可以对配电系统中产生的谐波电流进行调制抑制。但是，关于一些具体领域中的配电系统的布置，在现有技术中并没有涉及。由于在具体领域中的配电设备布置情形多变，而不同的设备在系统中的配置状况发生变化，都将会对整个配电系统的谐波调制情况产生很大影响。例如，设备对于电流波形要求的高低不同，其接入点的位置应该有所差异，而其与谐波保护装置的相互关系以及谐波保护装置本身的接入位置都将对于设备以及系统的谐波性能产生影响。 
同时，由于谐波保护装置在应用的时候往往需要充电、维护等非正常工作状态，这些状态对于整个配电系统的谐波调制都将产生影响。在现有技术中并没有对于这种具体问题进行针对性地解决。 
发明内容
针对上述问题，本发明提出一种两段母线式UPS机房配电系统的谐波保护方法，其具体针对UPS机房配电领域中的上述问题提出解决方案。 
本发明采用的技术方案为： 
一种两段母线式UPS机房配电系统的谐波保护方法，所述配电系统包括左段母线和右段母线，左段母线的右端与右段母线的左端通过母联线连接，母联线上设置有母联开关，在左段母线的右端连接有第一变压器，右段母线的左端连接有第二变压器，所述第一变压器和第二变压器分别向左段母线和右段母线提供电力，左段母线在第一变压器的左侧连接有左电容补偿模块，所述左电容补偿模块包括两个并联的电容模块，两个并联的电容模块通过同一个开关与左段母线连接； 左段母线在左电容补偿模块的左侧连接有左谐波保护模块，其中，所述左谐波保护模块通过左波形检测线路和左波形调制线路与左段母线连接，所述左谐波保护模块的左波形检测线路与左段母线的连接点位于左谐波保护模块的左波形调制线路与左段母线的连接点左侧，所述左波形检测线路用于获得当前母线中的电量波形，所述左波形调制线路用于将调制电量输入到母线中从而对电量谐波进行滤除；左段母线在所述左波形检测线路的左侧连接有两个备用配电柜； 
右段母线在第二变压器的右侧连接有右电容补偿模块，所述右电容补偿模块包括两个并联的电容模块，两个并联的电容模块通过同一个开关与右段母线连接；右段母线在右电容补偿模块的右侧连接有右谐波保护模块，其中，所述右谐波保护模块通过右波形检测线路和右波形调制线路与右段母线连接，所述右谐波保护模块的右波形检测线路与右段母线的连接点位于右谐波保护模块的右波形调制线路与右段母线的连接点右侧，所述右波形检测线路用于获得当前母线中的电量波形，所述右波形调制线路用于将调制电量输入到母线中从而对电量谐波进行滤除；右段母线在所述右波形检测线路的右侧连接有外部负载配电箱和UPS机房用电配电箱； 
所述方法包括如下步骤： 
1、通过波形检测线路实时采集母线电流数据，分析谐波电流； 
2、通过波形调制线路产生反相谐波电流，消除电网谐波。 
有益地，其中，所述谐波保护模块结构相同，均包括调制协调模块、主谐波保护器和副谐波保护器，其中，主谐波保护器用于在常态下产生反相谐波电流，对母线波形进行调制；副谐波保护器用于在主谐波保护器无法正常工作时产生反相谐波电流，对母线波形进行调制；调制协调模块用于实时监测主谐波保护器的工作状态并在主谐波保护器无法正常工作时启用副谐波保护器；其中，当调制协调模块检测到主谐波保护器不能正常工作时，调制协调模块逐渐减小由主谐波保护器提供的波形调制，并相应地逐渐增加由副谐波保护器提供的波形调制，从而保证切换的平稳；当主谐波保护器需要返回正常工作状 态时，调制协调模块逐渐减小由副谐波保护器提供的波形调制，并相应地逐渐增加由主谐波保护器提供的波形调制，从而保证切换的平稳。 
有益地，其中，所述主谐波保护器和副谐波保护器均包括保护器信号采集线路、谐波监测模块、处理模块、驱动模块、IGBT逆变电路模块、充电电容模块、电容充电电阻、电抗器以及保护器调制线路，其中，谐波监测模块用于通过保护器信号采集线路对调制协调模块所给出的母线波形进行监测，处理器模块用于对谐波监测模块监测到的信号进行处理分析；驱动模块用于接收处理器模块的控制信号并驱动IGBT逆变电路模块，IGBT逆变电路模块用于通过电抗器和保护器调制线路向调制协调模块输出用于母线的调制波形；所述调制协调模块具有与母线连接的所述波形检测线路和波形调制线路；所述充电电容模块用于贮存电能并为谐波保护器的内部元件供电，电容充电电阻用于在所述充电电容模块充电时避免所述充电电容模块遭受过大电流冲击。 
需要注意的是，本发明中采用的术语“左”、“右”并非实际方向意义，其仅在指示图中所示的各个部分的相对位置关系。 
通过上述方案，由于在配电系统中将外部负载配电箱、UPS机房用电配电箱、备用配电箱等用电设备都进行了合理设置，并且将谐波保护装置合适地连接入配电系统，使得整个系统中的各个用电设备都得到了良好的电流波形，避免了外部负载等设备的安全隐患；同时使用了主副谐波保护器，使得每个谐波保护模块都具有双重保障，在例如充电、失效等情形之下，都能保证对谐波的抑制和调制，提高了系统运行的稳定性和可靠性。 
附图说明
图1是本发明的配电系统结构示意图； 
图2是本发明的谐波保护模块的结构示意图； 
图3是本发明的图2中的谐波保护模块的谐波保护电路的结构示意图。 
具体实施方式
参照图1-3，对本发明进行详细说明。 
一种两段母线式UPS机房配电系统的谐波保护方法，所述配电 系统包括左段母线10和右段母线11，左段母线10的右端与右段母线11的左端通过母联线19连接，母联线19上设置有母联开关12，在左段母线10的右端连接有第一变压器1，右段母线11的左端连接有第二变压器2，所述第一变压器1和第二变压器2分别向左段母线10和右段母线11提供电力，左段母线10在第一变压器1的左侧连接有左电容补偿模块，所述左电容补偿模块包括两个并联的电容模块3、4，两个并联的电容模块3、4通过同一个开关与左段母线10连接；左段母线10在左电容补偿模块的左侧连接有左谐波保护模块7，其中，所述左谐波保护模块7通过左波形检测线路71和左波形调制线路72与左段母线10连接，所述左谐波保护模块7的左波形检测线路71与左段母线10的连接点位于左谐波保护模块7的左波形调制线路72与左段母线10的连接点左侧，所述左波形检测线路71用于获得当前母线中的电量波形，所述左波形调制线路72用于将调制电量输入到母线中从而对电量谐波进行滤除；左段母线10在所述左波形检测线路71的左侧连接有两个备用配电柜15、16； 
右段母线11在第二变压器2的右侧连接有右电容补偿模块，所述右电容补偿模块包括两个并联的电容模块5、6，两个并联的电容模块5、6通过同一个开关与右段母线11连接；右段母线11在右电容补偿模块的右侧连接有右谐波保护模块8，其中，所述右谐波保护模块8通过右波形检测线路81和右波形调制线路82与右段母线11连接，所述右谐波保护模块8的右波形检测线路81与右段母线11的连接点位于右谐波保护模块8的右波形调制线路82与右段母线11的连接点右侧，所述右波形检测线路81用于获得当前母线中的电量波形，所述右波形调制线路82用于将调制电量输入到母线中从而对电量谐波进行滤除；右段母线11在所述右波形检测线路81的右侧连接有外部负载配电箱18和UPS机房用电配电箱17； 
所述方法包括如下步骤： 
1、通过波形检测线路71、81实时采集母线电流数据，分析谐波电流； 
2、通过波形调制线路72、82产生反相谐波电流，消除电网谐波。 
有益地，其中，所述谐波保护模块7、8结构相同，均包括调制协调模块73、主谐波保护器74和副谐波保护器75，其中，主谐波保护器74用于在常态下产生反相谐波电流，对母线波形进行调制；副谐波保护器75用于在主谐波保护器74无法正常工作时产生反相谐波电流，对母线波形进行调制；调制协调模块73用于实时监测主谐波保护器74的工作状态并在主谐波保护器74无法正常工作时启用副谐波保护器75；其中，当调制协调模块73检测到主谐波保护器74不能正常工作时，调制协调模块73逐渐减小由主谐波保护器74提供的波形调制，并相应地逐渐增加由副谐波保护器75提供的波形调制，从而保证切换的平稳；当主谐波保护器74需要返回正常工作状态时，调制协调模块73逐渐减小由副谐波保护器75提供的波形调制，并相应地逐渐增加由主谐波保护器74提供的波形调制，从而保证切换的平稳。 
有益地，其中，所述主谐波保护器74和副谐波保护器75均包括保护器信号采集线路741、谐波监测模块744、处理模块745、驱动模块746、IGBT逆变电路模块747、充电电容模块748、电容充电电阻749、电抗器743以及保护器调制线路742，其中，谐波监测模块744用于通过保护器信号采集线路741对调制协调模块73所给出的母线波形进行监测，处理器模块745用于对谐波监测模块744监测到的信号进行处理分析；驱动模块746用于接收处理器模块745的控制信号并驱动IGBT逆变电路模块747，IGBT逆变电路模块747用于通过电抗器743和保护器调制线路742向调制协调模块73输出用于母线的调制波形；所述调制协调模块73具有与母线连接的所述波形检测线路71和波形调制线路72；所述充电电容模块748用于贮存电能并为谐波保护器74、75的内部元件供电，电容充电电阻749用于在所述充电电容模块748充电时避免所述充电电容模块748遭受过大电流冲击。 

Claims (3)

1.一种两段母线式UPS机房配电系统的谐波保护方法，所述配电系统包括左段母线(10)和右段母线(11)，左段母线(10)的右端与右段母线(11)的左端通过母联线(19)连接，母联线(19)上设置有母联开关(12)，在左段母线(10)的右端连接有第一变压器(1)，右段母线(11)的左端连接有第二变压器(2)，所述第一变压器(1)和第二变压器(2)分别向左段母线(10)和右段母线(11)提供电力，左段母线(10)在第一变压器(1)的左侧连接有左电容补偿模块，所述左电容补偿模块包括两个并联的电容模块(3、4)，两个并联的电容模块(3、4)通过同一个开关与左段母线(10)连接；左段母线(10)在左电容补偿模块的左侧连接有左谐波保护模块(7)，其中，所述左谐波保护模块(7)通过左波形检测线路(71)和左波形调制线路(72)与左段母线(10)连接，所述左谐波保护模块(7)的左波形检测线路(71)与左段母线(10)的连接点位于左谐波保护模块(7)的左波形调制线路(72)与左段母线(10)的连接点左侧，所述左波形检测线路(71)用于获得当前母线中的电量波形，所述左波形调制线路(72)用于将调制电量输入到母线中从而对电量谐波进行滤除；左段母线(10)在所述左波形检测线路(71)的左侧连接有两个备用配电柜(15、16)； 
右段母线(11)在第二变压器(2)的右侧连接有右电容补偿模块，所述右电容补偿模块包括两个并联的电容模块(5、6)，两个并联的电容模块(5、6)通过同一个开关与右段母线(11)连接；右段母线(11)在右电容补偿模块的右侧连接有右谐波保护模块(8)，其中，所述右谐波保护模块(8)通过右波形检测线路(81)和右波形调制线路(82)与右段母线(11)连接，所述右谐波保护模块(8)的右波形检测线路(81)与右段母线(11)的连接点位于右谐波保护模块(8)的右波形调制线路(82)与右段母线(11)的连接点右侧，所述右波形检测线路(81)用于获得当前母线中的电量波形，所述右波形调制线路(82)用于将调制电量输入到母线中从而对电量谐波进行滤除；右段母线(11)在所述右波形检测线路(81)的右侧连接有外部负载配电箱(18)和UPS机房用电配电箱(17)； 
所述方法包括如下步骤： 
1)、通过波形检测线路(71、81)实时采集母线电流数据，分析谐 波电流； 
2)、通过波形调制线路(72、82)产生反相谐波电流，消除电网谐波。 
2.如权利要求1所述的两段母线式UPS机房配电系统的谐波保护方法，其中，所述谐波保护模块(7、8)结构相同，均包括调制协调模块(73)、主谐波保护器(74)和副谐波保护器(75)，其中，主谐波保护器(74)用于在常态下产生反相谐波电流，对母线波形进行调制；副谐波保护器(75)用于在主谐波保护器(74)无法正常工作时产生反相谐波电流，对母线波形进行调制；调制协调模块(73)用于实时监测主谐波保护器(74)的工作状态并在主谐波保护器(74)无法正常工作时启用副谐波保护器(75)；其中，当调制协调模块(73)检测到主谐波保护器(74)不能正常工作时，调制协调模块(73)逐渐减小由主谐波保护器(74)提供的波形调制，并相应地逐渐增加由副谐波保护器(75)提供的波形调制，从而保证切换的平稳；当主谐波保护器(74)需要返回正常工作状态时，调制协调模块(73)逐渐减小由副谐波保护器(75)提供的波形调制，并相应地逐渐增加由主谐波保护器(74)提供的波形调制，从而保证切换的平稳。 
3.如权利要求2所述的两段母线式UPS机房配电系统的谐波保护方法，其中，所述主谐波保护器(74)和副谐波保护器(75)均包括保护器信号采集线路(741)、谐波监测模块(744)、处理模块(745)、驱动模块(746)、IGBT逆变电路模块(747)、充电电容模块(748)、电容充电电阻(749)、电抗器(743)以及保护器调制线路(742)，其中，谐波监测模块(744)用于通过保护器信号采集线路(741)对调制协调模块(73)所给出的母线波形进行监测，处理器模块(745)用于对谐波监测模块(744)监测到的信号进行处理分析；驱动模块(746)用于接收处理器模块(745)的控制信号并驱动IGBT逆变电路模块(747)，IGBT逆变电路模块(747)用于通过电抗器(743)和保护器调制线路(742)向调制协调模块(73)输出用于母线的调制波形；所述调制协调模块(73)具有与母线连接的所述波形检测线路(71)和波形调制线路(72)；所述充电电容模块(748)用于贮存电能并为谐波保护器(74、75)的内部元件供电，电容充电电阻(749)用于在所述充电电容模块(748)充电时避免所述充电电容模块(748)遭受过大电流冲击。 
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