CN103840463A - 一种矿井配电柜系统的谐波保护方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种矿井配电柜系统的谐波保护方法，其使用两个谐波保护柜，中间具有电容补偿柜以及配电柜。所述谐波保护柜每个均具有主谐波保护电路、副谐波保护电路以及协调模块。每个谐波保护器中均具有信号采集以及逆变器电路。

Description

一种矿井配电柜系统的谐波保护方法

技术领域

本发明涉及配电领域，具体为一种矿井配电柜系统的谐波保护方法。

背景技术

电力的配电系统中由于配电柜对于电网的影响，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，本发明提出一种矿井配电柜系统的谐波保护方法，其具体针对矿井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：

一种矿井配电柜系统的谐波保护方法，所述配电柜系统包括母线，母线的左端连接有变压器，所述变压器向母线提供电力，母线在变压器的右侧连接有电容补偿柜，母线在电容补偿柜的右侧连接有矿井照明配电柜，在矿井照明配电柜的右侧连接有主控室PLC配电柜，在主控室PLC配电柜的右侧连接有通风系统配电柜，II型谐波保护柜的物理位置设置在所述系统的最右侧，其中，所述II型谐波保护柜通过波形检测电路与母线连接，所述波形检测电路用于获得当前母线中的电量波形，所述波形检测电路与母线的连接点位于所述电容补偿柜与母线连接点的右侧，所述II型谐波保护柜还通过波形调制线路与外部线路连接，所述外部线路通过空气开关与母线连接，外部线路与母线的连接点位于波形检测电路与母线的连接点右侧，且位于矿井照明配电柜与母线连接点的左侧；所述波形调制线路用于输出用于母线谐波滤除的调制波形；所述主控室PLC配电柜中还设置有I型谐波保护器，用于在负载侧滤除谐波；其中，所述II型谐波保护柜包括调制协调模块、主谐波保护电路和副谐波保护电路，其中，主谐波保护电路用于在常态下产生反相谐波电流，对母线波形进行调制；副谐波保护电路用于在主谐波保护电路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电路的工作状态并在主谐波保护电路无法正常工作时启用副谐波保护电路；其中，当调制协调模块检测到主谐波保护电路不能正常工作时，调制协调模块逐渐减小由主谐波保护电路提供的波形调制，并相应地逐渐增加由副谐波保护电路提供的波形调制，从而保证切换的平稳；当主谐波保护电路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电路提供的波形调制，并相应地逐渐增加由主谐波保护电路提供的波形调制，从而保证切换的平稳；所述I型谐波保护器仅具有一个谐波保护电路；

所述方法包括如下步骤：

1、通过波形检测电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，所述谐波保护电路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调制线路和波形检测电路；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，在关键设备的负载侧还使用了I型保护设备，对于整个系统而言，形成了两级谐波保护体系，更加提高了系统的安全性和可靠性。由于在配电系统中将矿井照明配电柜、主控室PLC配电柜、通风系统配电柜都进行了合理设置，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，避免了主控室PLC等设备的安全隐患；同时使用了主副谐波保护电路，使得每个谐波保护柜都具有双重保障，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的结构示意图；

图3是本发明的图2中的谐波保护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。

一种矿井配电柜系统的谐波保护方法，所述配电柜系统包括母线10，母线10的左端连接有变压器1，所述变压器1向母线10提供电力，母线在变压器1的右侧连接有电容补偿柜3，母线在电容补偿柜3的右侧连接有矿井照明配电柜，在矿井照明配电柜的右侧连接有主控室PLC配电柜，在主控室PLC配电柜的右侧连接有通风系统配电柜，II型谐波保护柜7的物理位置设置在所述系统的最右侧，其中，所述II型谐波保护柜7通过波形检测电路72与母线连接，所述波形检测电路72用于获得当前母线中的电量波形，所述波形检测电路72与母线的连接点位于所述电容补偿柜3与母线连接点的右侧，所述II型谐波保护柜7还通过波形调制线路71与外部线路73连接，所述外部线路73通过空气开关与母线连接，外部线路73与母线的连接点位于波形检测电路72与母线的连接点右侧，且位于矿井照明配电柜与母线连接点的左侧；所述波形调制线路71用于输出用于母线谐波滤除的调制波形；所述主控室PLC配电柜中还设置有I型谐波保护器2，用于在负载侧滤除谐波；其中，所述II型谐波保护柜7包括调制协调模块73、主谐波保护电路74和副谐波保护电路75，其中，主谐波保护电路74用于在常态下产生反相谐波电流，对母线波形进行调制；副谐波保护电路75用于在主谐波保护电路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电路74的工作状态并在主谐波保护电路74无法正常工作时启用副谐波保护电路75；其中，当调制协调模块73检测到主谐波保护电路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电路74提供的波形调制，并相应地逐渐增加由副谐波保护电路75提供的波形调制，从而保证切换的平稳；当主谐波保护电路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电路75提供的波形调制，并相应地逐渐增加由主谐波保护电路74提供的波形调制，从而保证切换的平稳；所述I型谐波保护器2仅具有一个谐波保护电路21；

所述方法包括如下步骤：

1、通过波形检测电路72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71产生反相谐波电流，消除电网谐波。

有益地，其中，所述谐波保护电路74、75、21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调制线路71和波形检测电路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 (2)

1.一种矿井配电柜系统的谐波保护方法，所述配电柜系统包括母线(10)，母线(10)的左端连接有变压器(1)，所述变压器(1)向母线(10)提供电力，母线在变压器(1)的右侧连接有电容补偿柜(3)，母线在电容补偿柜(3)的右侧连接有矿井照明配电柜，在矿井照明配电柜的右侧连接有主控室PLC配电柜，在主控室PLC配电柜的右侧连接有通风系统配电柜，II型谐波保护柜(7)的物理位置设置在所述系统的最右侧，其中，所述II型谐波保护柜(7)通过波形检测电路(72)与母线连接，所述波形检测电路(72)用于获得当前母线中的电量波形，所述波形检测电路(72)与母线的连接点位于所述电容补偿柜(3)与母线连接点的右侧，所述II型谐波保护柜(7)还通过波形调制线路(71)与外部线路(73)连接，所述外部线路(73)通过空气开关与母线连接，外部线路(73)与母线的连接点位于波形检测电路(72)与母线的连接点右侧，且位于矿井照明配电柜与母线连接点的左侧；所述波形调制线路(71)用于输出用于母线谐波滤除的调制波形；所述主控室PLC配电柜中还设置有I型谐波保护器(2)，用于在负载侧滤除谐波；其中，所述II型谐波保护柜(7)包括调制协调模块(73)、主谐波保护电路(74)和副谐波保护电路(75)，其中，主谐波保护电路(74)用于在常态下产生反相谐波电流，对母线波形进行调制；副谐波保护电路(75)用于在主谐波保护电路(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电路(74)的工作状态并在主谐波保护电路(74)无法正常工作时启用副谐波保护电路(75)；其中，当调制协调模块(73)检测到主谐波保护电路(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电路(74)提供的波形调制，并相应地逐渐增加由副谐波保护电路(75)提供的波形调制，从而保证切换的平稳；当主谐波保护电路(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电路(75)提供的波形调制，并相应地逐渐增加由主谐波保护电路(74)提供的 波形调制，从而保证切换的平稳；所述I型谐波保护器(2)仅具有一个谐波保护电路(21)； 

所述方法包括如下步骤： 

1）、通过波形检测电路(72)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(71)产生反相谐波电流，消除电网谐波。 

2.如权利要求1所述的谐波保护方法，其中，所述谐波保护电路(74、75、21)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调制线路(71)和波形检测电路(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。 

Images