CN105262095A - 一种低压台区无级有功平衡无功补偿治理装置 - Google Patents

Abstract

一种低压台区无级有功平衡无功补偿治理装置，其特征为：包括设置在变压器低压出口端的出口端电能质量治理装置，设置在支路负载前的支路电能质量治理装置，本发明稳定了用户电压并降低了支路线损。

Description

一种低压台区无级有功平衡无功补偿治理装置

技术领域

本发明属于低压台区电能质量治理领域，特别是涉及到一种低压台区无级有功平衡无功补偿治理装置。

背景技术

目前的低压台区，主要是指10KV/400V供电，基本接线方式：高压为△接法，低压为Y型，其电能质量，主要有三个指标：一个是供电可靠性，一个是电压合格率，一个是电压谐波畸变率。供电可靠性描述供电的时间占总时间的比率，由发电输电部门决定，与台区的负载状态无关，因此对低压台区而言，主要有电压合格率及电压谐波畸变率。而供电单位只对变压器低压输出端的电压合格率进行考核，不对未端电压考核，而用户是在未端，从变压器到用户之间有一段距离，一般为几十到几百米，从变压器出口端到用户端有一个电压差，即有一个电压落差，如落差过大，会造成一个结果：供电单位供电的电压是合格的，但用户端电压不合格的，引起用户的投诉。而电压不合格，主要是用户端电压过低，因此解决用户端电压过低问题，是减少投诉的最根本原因。本发明目的正是为了解决上述问题。

发明内容

本发明专利的目的是设计一种低压台区无级有功平衡无功补偿治理装置，以解决低压台区用户端电压过低、台区损耗过大等问题。

本发明的目的是这样实现的：一种低压台区无级有功平衡无功补偿治理装置，其特征为：包括设置在变压器低压出口端的出口端电能质量治理装置，设置在支路负载前的支路电能质量治理装置，所述的出口端电能质量治理装置包括出口端电能质量治理装置控制器、分别与出口端电能质量治理装置控制器相连的远程及支路短距离通信模块、无级无功功率发生器SVG、谐波滤波器APF；所述的支路电能质量治理装置包括支路电能质量治理装置控制器、分别与支路电能质量治理装置控制器相连的支路短距离通信模块、支路无级无功功率发生器SVG、支路谐波滤波器APF。

出口端电能质量治理装置控制器使用北海市深蓝科技发展有限责任公司的JKWN/H型控制器。

支路电能质量治理装置控制器使用北海市深蓝科技发展有限责任公司的JKWN/H型控制器

本发明的出口端电能质量治理装置通过公用远程通信网络或专用通信网络，实现与后台数据管理系统的对接；通过电力线工频通信或载波通信或短距离无线通信，实现与安装在支路上用户端的电能质量治理装置之间的通信；并调控变压器负载的有功功率平衡调节或变压器负载无功补偿或变压器负载谐波电流滤波；支路电能质量治理装置通过电力线工频通信或载波通信或短距离无线通信，实现与出口端电能质量治理装置之间的通信；并调控支路负载的有功功率平衡调节或支路负载的无功补偿或支路负载谐波电流的滤波；实现有功功率平衡调节及无功功率无级补偿的方法是：按有功平衡的基本原理，如A相有功功率比B相大，则在A、B相之间接入电容Cab，则会产生二个效果：一个是A、B相无功功率会同时增加，并且能将A相的一部分有功功率转移到B相,即A相有功功率减少，B相有功功率增加，其它相依此类推；无功功率补偿则任一相少无功功率，相应补偿对应相无功功率，用SVG既可以进行有功功率无级平衡调节，同时又可以进行无功功率无级补偿，达到设备允许的最好有功功率平衡效果及无功功率补偿的最好效果；实现谐波电流的滤波治理的方法是，检测出检测点的谐波电流，通过APF产生出与谐波电流方向反向、幅值相同的电流，通过电感注入检测点，与谐波电流相抵消，从而消除谐波电流。

多个支路变压器，每个支路安装一个支路电能质量治理装置。

支路电能质量治理装置安装地点在变压器出口端到支路用户负载分支处或负载重心处。

出口端电能质量治理装置以下简称为出口端装置。支路电能质量治理装置以下简称为支路装置。

采取以上措施的本发明有如下好处:

1,稳定了用户电压并降低了支路线损。因变压器出口端到用户负载点通常有一段距离，一般为几十米到数百米,如负载点的负载不平衡或功率因数低，则零线上会产生很大的电流，负载点处的电压会降低很多，如在此处进行无功补偿及有功负载平衡调节，则可将零线上电流降低，由此降低了支路线损,负载点的电压也会升高，满足了用户要求。

2，提高了变压器使用效率和安全，降低了变压器损耗。有功功率调节平衡及无功功率经过补偿后,变压器的使用效率得到了提高，其安全性也得到了保证，零线电流降低后,变压器损耗也得到了降低。

3，台区的无功功率返流很小。因在支路进行无功补偿，各支路负载点功率因数基本上达到1,因此整个台区的无功返流很小,线损进一步得到降低。

4,后台除了能监测到变压器各参数外，还能直接监测各支路负载点的参数，如电压、电流、功率因数等。支路电能质量治理装置通过电力线工频通信、或载波通信或短距离无线通信模块，将相关参数送出口端电能质量治理装置，再送后台数据管理系统，因此后台了解的信息更加全面；

5，谐波电流滤波效果较好。负载的谐波电流被限制在支路，对变压器无影响。因在支路进行谐波处理，谐波电流不经过变压器，因此支路谐波电流不影响变压器。如支路的谐波电流不能全部滤除，出口端电能质量治理装置还可以继续滤除，保证了台区谐波电流的滤除。

6，运营成本低。因支路是通过工频通信或载波通信完成，因此只需要一个远程通道，就可以实现全部数据回传后台数据管理系统，运营成本较低。

出口端装置中远程通信功能，通过公用远程通信网络，如GPRS或CDMA或专用电力通信网络，实现与后台数据管理系统的通信，后台数据管理系统可实时监控台区全部装置的运行。

出口端装置通过电力线工频通信、载波通信或短距离无线通信模块，实现与支路装置的通信，控制支路装置的运行或接收支路装置的数据。

支路装置通过电力线工频通信、载波通信或短距离无线通信模块，实现与出口端装置的通信,实现相互之间的数据传输。

出口端装置及支路装置中处理负载平衡及无功补偿、滤波功能，使用有源装置，包括有源电力滤波器APF，静止无功发生器SVG，SVG用于提供暂态无级无功功率调节及有功功率平衡调节，APF用于滤除谐波，此二部分可单独运行，也可用一个部分同时完成，容量可根据负载容量按适用节约的原则选择。

出口端电能质量治理装置中远程通信功能，通过公用远程通信网络，如GPRS或CDMA或专用电力通信网络，实现与后台数据管理系统的通信，可根据不同要求使用不同的通信协议，如国家电网公司企业标准：Q/GDW376.1-2009《电力用户用电信息采集系统通信协议第一部分：主站与采集终端通信协议》或中国南方电网有限责任公司企业标准Q/CSG12101.8-2008《营销自动化系统负荷管理终端、配变监测计量终端及低压抄表集中器通信协议》。具体功能见相应协议规定。

出口端电能质量治理装置中与支路电能质量治理装置通信用电力线工频通信、载波通信或矩距离无线通信实现。根据不同的通信信道，可使用不同的通信协议，如MODBUS协议或自定义协议。

下面再结合附图和实施例对本发明作进一步的详述。

附图说明

附图1是本发明的功能模块的接线图。其中：在出口端接有一个出口端电能质量治理装置，在各个支路负载处接有支路电能质量治理装置，一个支路安装一个。

附图2是本发明的出口端电能质量治理装置功能方框图，方框中说明了各功能的联接关系。

附图3是本发明的支路电能质量治理装置功能方框图，方框中说明了各功能的联接关系。

附图4是本发明专利实施例的出口端电能质量治理装置中使用的具体装置参数。

附图5是本发明专利实施例的支路电能质量治理装置中使用的具体装置参数。

下面再结合附图和实施例对本发明作进一步详述。

具体实施方式

附图1是一种低压台区无级有功平衡无功补偿治理方法功能模块的接线图。

在附图1中，出口端装置安装在变压器低压出口端，主要负责变压器三相有功负载的平衡、无功补偿及滤波等，与后台数据处理系统通信通过公用远程通信网络或专用通信网络实现，与支路装置通信用电力线工频通信、载波通信或矩距离无线通信实现。

支路装置安装位置一般是在变压器低压出口端至开始接用户或负载重心处，一般有几十至几百米，主要负责安装处后面三相有功负载的平衡、无功补偿及滤波等，与出口端装置通信用电力线工频通信、载波通信或矩距离无线通信实现。

附图2是本发明的出口端电能质量治理装置功能方框图，方框中说明了各功能的联接关系。其中出口端电能质量治理装置控制器控制远程及支路短距离通信模块工作，实现与远距离后台数据管理系统的通信及支路装置的通信；出口端电能质量治理装置控制器控制无级无功功率发生器SVG,实现变压器无级无功的调节及有功无级平衡调节；出口端电能质量治理装置控制器控制谐波滤波器APF，实现变压器谐波电流的滤波。

附图3是本发明的支路电能质量治理装置功能方框图，方框中说明了各功能的联接关系。其中支路电能质量治理装置控制器控制支路短距离通信模块，实现与出口端装置的的通信；支路电能质量治理装置控制器控制支路无级无功功率发生器SVG,实现支路无级无功的调节及有功无级平衡调节；支路电能质量治理装置控制器控制支路谐波滤波器APF，实现支路谐波电流的滤波。

附图4是本发明专利实施例的出口端电能质量治理装置中使用的具体装置参数。本实例使用的变压器是630KVA，分为二个去路，二支路安装所选线径均按315KVA安排，取相同值，使用远程及短距离通信模式分别是GPRS通信模式及电力线工频通信模式，实现与远距离后台数据管理系统的通信及支路装置的通信；本发明专利实施例使用的通信协议是国家电网公司企业标准：Q/GDW376.1-2009《电力用户用电信息采集系统通信协议第一部分：主站与采集终端通信协议》；出口端电能质量治理装置中与支路电能质量治理装置通信用电力线工频通信，使用通信协议为MODBUS协议。出口端电能质量治理装置控制器使用北海市深蓝科技发展有限责任公司的JKWN/H型控制器，此控制器自带GPRS及工频通信模块，实现与远距离后台数据管理系统的通信及支路装置的通信，控制器还通过485总线实现与其它设备的互联。无级无功功率发生器SVG使用的是深圳市盛弘电气有限公司生产的增强型无功发生器，功率为140Kvar,415V，3相4线，型号为Sinexcel140ASVG4L/ML，实现无级无功的调节及有功无级平衡调节；谐波滤波器APF的使用的是北京先导倍尔变流技术有限公司生产的APF，型号是XDAPF3L-380/100，每相电流100A，实现谐波电流的滤波。

附图5是本发明专利实施例的支路电能质量治理装置中使用的具体装置参数。本实例有二个支路，二个支路参数均相同。使用短距离通信模式是电力线工频通信模式，实现与出口端装置的通信；支路电能质量治理装置控制器使用北海市深蓝科技发展有限责任公司的JKWN/H型控制器，此控制器自带工频通信模块，实现与出口端装置的通信，控制器还通过485总线实现与其它设备的互联。无级无功功率发生器SVG使用的是深圳市盛弘电气有限公司生产的增强型无功发生器，功率为140Kvar,415V，3相4线，型号为Sinexcel140ASVG4L/ML，实现无级无功的调节及有功无级平衡调节；谐波滤波器APF的使用的是北京先导倍尔变流技术有限公司生产的APF，型号是XDAPF3L-380/100，每相电流100A，实现谐波电流的滤波。

本实例实际运行效果比较理想，第一支路用户分支处至变压器的距离约200米，第二支路距离约180米，零线电阻约0.5欧/KM，因此第一支路零线电阻约(200/1000)*0.5=0.1欧,第二支路零线电阻约(180/1000)*0.5=0.09欧。从后台及实际检测均说明，变压器出口端电压约为230V,第一支路装置处电压在200-220之间，第二支路装置处电压在202-223之间，变压器出口端及支路装置处功率因数基本上为1，检测点谐波电流畸变率小于15%，全部满足用户要求。如将全部装置退出，则第一支路及第二支路装置处电压均有小于165V现象。运行效果说明了本装置的有效性。

Claims (3)

1.一种低压台区无级有功平衡无功补偿治理装置，其特征为：包括设置在变压器低压出口端的出口端电能质量治理装置，设置在支路负载前的支路电能质量治理装置，所述的出口端电能质量治理装置包括出口端电能质量治理装置控制器、分别与出口端电能质量治理装置控制器相连的远程及支路短距离通信模块、无级无功功率发生器SVG、谐波滤波器APF；所述的支路电能质量治理装置包括支路电能质量治理装置控制器、分别与支路电能质量治理装置控制器相连的支路短距离通信模块、支路无级无功功率发生器SVG、支路谐波滤波器APF。

2.根据权利要求1所述的低压台区无级有功平衡无功补偿治理装置，其特征为：出口端电能质量治理装置控制器使用北海市深蓝科技发展有限责任公司的JKWN/H型控制器。

3.根据权利要求1所述的低压台区无级有功平衡无功补偿治理装置，其特征为：支路电能质量治理装置控制器使用北海市深蓝科技发展有限责任公司的JKWN/H型控制器。