CN107276086A - 一种电能质量综合优化模拟设备 - Google Patents

Abstract

本发明的一种电能质量综合优化模拟设备，包括MEC电能模拟工装、MEC电能质量综合优化装置和控制器，MEC电能模拟工装负责模拟供配电网中产生的无功、有功、谐波等电能状态并传输到MEC电能质量综合优化装置进行优化处理，进行优化处理后的电能经控制器显示处理后的电能质量，将优化后的电压、电流、有功、无功、功率因数及电压、电流谐波含量等电参量通过控制器显示，对优化结果的可视化监测；本发明在实验室条件下模拟出供配电网中的电能质量问题并将经过处理优化的电能质量显示出来，方便对电能优化设备的检测和分析，针对存在的电能质量问题进行综合治理，对于提高系统运行可靠性，增加变压器与其他负荷设备的使用寿命,有效的节约电能做出重要贡献。

Description

一种电能质量综合优化模拟设备

技术领域

本发明涉及电网监测技术领域，具体是涉及一种电能质量综合优化模拟设备。

背景技术

在我国的城乡配电网中，存在如下几个主要问题：

1、功率因数低

随着人们生活水平的提高和家用电器的普及，大量采用电动机、压缩机等旋转设备和电力电子装置获得广泛应用，此类设备无功需求大，并产生大量高次谐波电流，造成整个低压电网的功率因数很低，约在0.65－0.70之间，导致线损较高，对工业用户来说，将因功率因数低而产生额外的无功罚款。

2、电压合格率低

随着供电半径的增大在线路上会产生很大的电压降，通常农网末端用户电压低，设备无法正常运行；而城市电网在夜间负荷较轻时，由于电缆的大量采用，又会出现电压偏高问题；同时配变的时段性负荷峰谷变化对电压影响显著，因负荷变化引起日电压差可超过50V，也是电压不合格的重要原因。

电压过低的危害---

设备无法正常工作，烧毁电动机、增大线损、降低输送能力等；

电压过高的危害---

增加配变损耗，产生谐波、影响用电设备寿命等；

3、三相不平衡严重

在我国的城乡配电网中，主要采用三相四线制的配电方式，由于低压电网是三相生产用电与单相负载混合用电的供电网络，而且单相用电的不同时性、临时性等问题，导致低压电网的三相不平衡问题一直十分突出，难以通过固定调配负荷的方式解决。

三相负荷不平衡及中性线电流的存在，大幅增加线路和配变损耗；

零序电流的存在，将使配变的钢构件局部温度升高发热，配变的绕组绝缘因过热而加快老化，导致设备寿命降低，严重时导致变压器发热烧毁；

由于三相不平衡，影响变压器出力，单相出现严重过载，保护动作，无法继续供电，需要扩容解决；

中心点电压偏移，造成重载相电压偏低，轻载相电压偏高，危及设备安全；同时造成用户侧三相电压不平衡，从而导致电动机效率降低。电动机的温升和无功损耗，也将随三相电压的不平衡度而增大，电动机运行经济性和安全性大幅降低。

4、谐波问题

谐波电流在变压器中，产生附加高频涡流铁损，使变压器过热，降低了变压器的输出容量，使变压器的噪声增大，严重影响变压器的寿命；

谐波电流的趋肤效应使导线等效截面变小，增加线路的损耗；

谐波电压、电流对附近的通讯设备正常运行产生干扰；

谐波产生的暂时过电压和瞬态过电压破坏设备绝缘，引发三相短路，烧毁变压器；

谐波电压、电流会引起公共电网中局部产生并联谐振和串联谐振，造成严重事故。

现有我国配电网无功补偿装置绝大多数采用并联电容电抗器投切方式，常规无功补偿设备存在如下问题：

终端电网工况复杂，补偿装置易发生谐振，故障率高，特别应用在谐波畸变率比较高的站点更为突出；电容器封闭式结构，散热差，寿命短，容量衰减速度快，运行维护成本高；无功功率固定或阶梯补偿，易过补偿或欠补偿，自动化程度低，响应速度慢，难以适应用电设备无功的大幅度变化。

解决上述问题的最佳方案是，遵从就地补偿、就地治理的原则，在0.4kV配电网上，直接加装无功补偿及电能质量治理设备。

但是无功补偿及电能质量治理设备在投入配电网使用之前，必须要经过一系列的检测，在进行检测的同时必须先行模拟电能在实际使用过程中存在的一系列问题，进行针对性的检测以及优化。

如何将配电网中的电能状态模拟出来并经过电能优化设备优化并显示优化结果，对于电能优化的效果检测和控制具有重要作用。

发明内容

本发明的目的是提供一种电能质量综合优化模拟设备，模拟电能在实际使用过程中存在的一系列问题，并将模拟电能经电能优化设备优化后的状态在控制器上显示，进行针对性的检测以及优化。

本发明通过以下技术方案实现的：

一种电能质量综合优化模拟设备，包括MEC电能模拟工装、MEC电能质量综合优化装置和控制器；所述MEC电能优化模拟工装、所述MEC电能质量综合优化装置、所述控制器依次连接；所述MEC电能模拟工装，由动力柜室、电抗柜室和电阻柜室组成，包括输出馈电电路、无功系统电路和有功系统电路，所述输出馈电电路包括开关电源和主开关，所述开关电源为220交流三相四线电源，所述开关电源包括A相、B相、C相和零线N，所述主开关的输入端与所述开关电源通过线路连接；所述无功系统电路包括电流互感器和支路开关，所述电流互感器为三个，所述电流互感器的输入端分别通过所述主开关与所述A相、B相、C相连接，所述支路开关为三个，所述支路开关的输入端分别与所述电流互感器的输出端通过线路连接；所述有功系统电路包括反并联可控硅和不锈钢电阻器，所述反并联可控硅为三个，所述反并联可控硅的输入端分别与所述支路开关的输出端通过线路连接，所述不锈钢电阻器为三个，所述不锈钢电阻器的输入端分别与所述反并联可控硅的输出端通过线路连接，所述不锈钢电阻器的输出端分别与所述零线N通过线路连接；

所述输出馈电电路安装在所述动力柜室内，所述无功系统电路安装在所述电抗柜室内，所述有功系统电路安装在所述电阻柜室内；所述动力柜室包括主控台，所述主控台与所述电抗柜室、所述电阻柜室实现控制连接；

所述MEC电能质量综合优化装置的型号为MEC-0.4-4L；

所述控制器包括出采集单元、处理单元和显示单元，所述采集单元的输入端与所述MEC电能质量综合优化装置的输出端相连，所述采集单元的输出端与所述处理单元的输入端相连，所述处理单元的输出端与所述显示单元的输入端相连，所述显示单元的输出端为显示屏；

上述一种电能质量综合优化模拟设备，其中，所述动力柜室为GDD低压配电柜；

上述一种电能质量综合优化模拟设备，其中，所述反并联可控硅均装有风冷散热片；

上述一种电能质量综合优化模拟设备，其中，所述动力柜室、所述电阻柜室、所述电抗柜室分别安装有避雷器；

上述一种电能质量综合优化模拟设备，其中，所述主开关、所述支路开关均为塑壳断路器；

上述一种电能质量综合优化模拟设备，其中，所述处理单元至少包括单片机。

本发明的突出有益效果：

本发明的一种电能质量综合优化模拟设备，包括MEC电能模拟工装、MEC电能质量综合优化装置和控制器，MEC电能模拟工装负责模拟供配电网中产生的无功、有功、谐波等电能状态并传输到MEC电能质量综合优化装置进行优化处理，进行优化处理后的电能经控制器显示处理后的电能质量，将优化后的电压、电流、有功、无功、功率因数及电压、电流谐波含量等电参量通过控制器进行测量并转化显示到显示屏上，实现对优化结果的可视化监测；本发明在实验室条件下可以模拟出供配电网中的电能质量问题并将经过处理优化的电能质量显示出来，方便对电能优化设备的检测和分析，针对存在的电能质量问题进行了综合治理，对于提高了系统运行可靠性，增加变压器与其他负荷设备的使用寿命,减少电费支出，有效的节约电能做出重要贡献。

附图说明

图1本发明概念图。

图2本发明的MEC电能模拟工装原理图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明，以便对本发明的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的了解，需要说明的是，对这些实施方式的说明是示意性的，并不构成对本发明的具体限定。

在下文的实施案例中，选用的设备型号分别如下：开关电源的型号为AC220V/DC24V，主开关的型号为NM1-400S/3200，电流互感器的型号为BH0.66 250/5 30II，电流表型号为42L6 250A，之路开关的型号为NM1-250S/3200，反并联可控硅的型号为KP200A1000V（1600v），不锈钢电阻器的型号为ZX28-1.1 ，MEC电能质量综合优化装置的型号为MEC-50-0.4-4L，控制器的型号为HIOKI PW3197。

由图可知的一种电能质量综合优化模拟设备，包括MEC电能模拟工装10、MEC电能质量综合优化装置20和控制器30；所述MEC电能优化模拟工装10、所述MEC电能质量综合优化装置20、所述控制器30依次连接；所述MEC电能模拟工装10，由动力柜室100、电抗柜室200和电阻柜室300组成，包括输出馈电电路1、无功系统电路2和有功系统电路3，所述输出馈电电路1包括开关电源AC和主开关QF，所述开关电源AC为220交流三相四线电源，所述开关电源AC包括A相、B相、C相和零线N，所述主开关QF的输入端与所述开关电源AC通过线路连接；所述无功系统电路1包括电流互感器TA和支路开关QS，所述电流互感器TA为三个，所述电流互感器TA的输入端分别通过所述主开关QF与所述A相、B相、C相连接，所述支路开关QS为三个，所述支路开关QS的输入端分别与所述电流互感器TA的输出端通过线路连接；所述有功系统电路3包括反并联可控硅KP和不锈钢电阻器R，所述反并联可控硅KP为三个，所述反并联可控硅KP的输入端分别与所述支路开关QS的输出端通过线路连接，所述不锈钢电阻器R为三个，所述不锈钢电阻器R的输入端分别与所述反并联可控硅KP的输出端通过线路连接，所述不锈钢电阻器R的输出端分别与所述零线N通过线路连接；

所述输出馈电电路1安装在所述动力柜室100内，所述无功系统电路2安装在所述电抗柜室200内，所述有功系统电路3安装在所述电阻柜室300内；所述动力柜室100包括主控台101，所述主控台101与所述电抗柜室200、所述电阻柜室300实现控制连接；

所述MEC电能质量综合优化装置20的型号为MEC-50-0.4-4L；

所述控制器30包括出采集单元301、处理单元302和显示单元303，所述采集单元的301输入端与所述MEC电能质量综合优化装置20的输出端相连，所述采集单元301的输出端与所述处理单元302的输入端相连，所述处理单元的302输出端与所述显示单元303的输入端相连，所述显示单元303的输出端为显示屏；

上述一种电能质量综合优化模拟设备，其中，所述动力柜室100为GDD低压配电柜；

上述一种电能质量综合优化模拟设备，其中，所述反并联可控硅均装有风冷散热片；

上述一种电能质量综合优化模拟设备，其中，所述动力柜室100、所述电阻柜室200、所述电抗柜室300分别安装有避雷器；

上述一种电能质量综合优化模拟设备，其中，所述主开关QF、所述支路开关QS均为塑壳断路器；

上述一种电能质量综合优化模拟设备，其中，所述处理单元302至少包括单片机。

本发明的一种电能质量综合优化模拟设备，包括MEC电能模拟工装、MEC电能质量综合优化装置和控制器，MEC电能模拟工装负责模拟供配电网中产生的无功、有功、谐波等电能状态并传输到MEC电能质量综合优化装置进行优化处理，进行优化处理后的电能经控制器显示处理后的电能质量，将优化后的电压、电流、有功、无功、功率因数及电压、电流谐波含量等电参量通过控制器进行测量并转化显示到显示屏上，实现对优化结果的可视化监测；本发明在实验室条件下可以模拟出供配电网中的电能质量问题并将经过处理优化的电能质量显示出来，方便对电能优化设备的检测和分析，针对存在的电能质量问题进行了综合治理，对于提高了系统运行可靠性，增加变压器与其他负荷设备的使用寿命,减少电费支出，有效的节约电能做出重要贡献。

以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种电能质量综合优化模拟设备，其特征在于，包括MEC电能模拟工装、MEC电能质量综合优化装置和控制器；所述MEC电能优化模拟工装、所述MEC电能质量综合优化装置、所述控制器依次连接；所述MEC电能模拟工装，由动力柜室、电抗柜室和电阻柜室组成，包括输出馈电电路、无功系统电路和有功系统电路，所述输出馈电电路包括开关电源和主开关，所述开关电源为220交流三相四线电源，所述开关电源包括A相、B相、C相和零线N，所述主开关的输入端与所述开关电源通过线路连接；所述无功系统电路包括电流互感器和支路开关，所述电流互感器为三个，所述电流互感器的输入端分别通过所述主开关与所述A相、B相、C相连接，所述支路开关为三个，所述支路开关的输入端分别与所述电流互感器的输出端通过线路连接；所述有功系统电路包括反并联可控硅和不锈钢电阻器，所述反并联可控硅为三个，所述反并联可控硅的输入端分别与所述支路开关的输出端通过线路连接，所述不锈钢电阻器为三个，所述不锈钢电阻器的输入端分别与所述反并联可控硅的输出端通过线路连接，所述不锈钢电阻器的输出端分别与所述零线N通过线路连接；

所述输出馈电电路安装在所述动力柜室内，所述无功系统电路安装在所述电抗柜室内，所述有功系统电路安装在所述电阻柜室内；所述动力柜室包括主控台，所述主控台与所述电抗柜室、所述电阻柜室实现控制连接；

所述MEC电能质量综合优化装置的型号为MEC-0.4-4L；

所述控制器包括出采集单元、处理单元和显示单元，所述采集单元的输入端与所述MEC电能质量综合优化装置的输出端相连，所述采集单元的输出端与所述处理单元的输入端相连，所述处理单元的输出端与所述显示单元的输入端相连，所述显示单元的输出端为显示屏。

2.根据权利要求1所述的一种电能质量综合优化模拟设备，其特征在于，所述动力柜室为GDD低压配电柜。

3.根据权利要求1所述的一种电能质量综合优化模拟设备，其特征在于，所述反并联可控硅均装有风冷散热片。

4.根据权利要求1所述的一种电能质量综合优化模拟设备，其特征在于，所述动力柜室、所述电阻柜室、所述电抗柜室分别安装有避雷器。

5.根据权利要求1所述的一种电能质量综合优化模拟设备，其特征在于，所述主开关、所述支路开关均为塑壳断路器。

6.根据权利要求1所述的一种电能质量综合优化模拟设备，其特征在于，所述处理单元至少包括单片机。