CN107394801B - 一种基于三相四线制三电平svg的台区变不平衡电流治理装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种基于三相四线制三电平SVG的台区变不平衡电流治理装置，包括控制单元、SVG功率单元、并网接触器、WIFI单元和负载侧电流互感器；其中：所述SVG功率单元通过并网接触器连接到台区变的变压器低压侧出线；所述负载侧电流互感器的一次侧套接在装置接入点与负载之间的母线上，二次侧接入控制单元；所述控制单元通过控制线接入SVG功率单元，用于实现SVG功率单元的输出控制和输入保护；所述WIFI模块通过RS232接口接入控制单元，用于实现数据的双向传输；所述并网接触器的跳闸线圈接入控制单元内。本装置采用不平衡补偿算法，可实现台区变的三相电流不平衡治理。
Description
技术领域
本发明涉及配网台区变低压负载不平衡电流治理领域，特别涉及一种基于三相四线制三电平SVG的台区变不平衡电流治理装置。
背景技术
我国居民用电大部分为单相负载，配网低压侧基本为三相四线制接线方式，结合居民用电属性的差异，配网低压侧普遍存在三相不平衡情况。三相不平衡会导致一系列电能质量问题，主要有：中性线电流加大，中性线故障、发热甚至烧毁负载；变压器低压侧有零序电流，变压器损耗加大；线损加大。随着生活节奏加快、经济迅速发展，配网低压侧三相不平衡治理越来越普遍，加装三相不平衡补偿装置已经成为必配。目前三相不平衡补偿装置同时能够实现连续、平滑、快速调节三相不平衡电流很少，且由于台区变一般在围栏或杆上，不平衡补偿装置的监测、维护、控制并不方便。
发明内容
针对上述问题，本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种基于三相四线制SVG的台区变不平衡电流治理装置。
本发明的目的采用以下技术方案来实现：
一种基于三相四线制三电平SVG的台区变不平衡电流治理装置，包括控制单元、SVG功率单元、并网接触器、WIFI单元和负载侧电流互感器；其中：
所述SVG功率单元通过并网接触器连接到台区变的变压器低压侧出线；
所述负载侧电流互感器的一次侧套接在装置接入点与负载之间的母线上，二次侧接入控制单元；
所述控制单元通过控制线接入SVG功率单元，用于实现SVG功率单元的输出控制和输入保护；
所述WIFI模块通过RS232接口接入控制单元，用于实现数据的双向传输；
所述并网接触器的跳闸线圈接入控制单元内。
其中，所述的SVG功率单元包括平波电抗、T型三相三桥臂功率单元、直流支撑电容、霍尔传感器组，其中：
所述平波电抗串接在所述并网接触器与霍尔传感器组之间；
所述T型三相三桥臂功率单元由IGBT及其驱动保护电路组成，所述IGBT跨接在所述并网接触器下端和直流支撑电容之间；
所述直流支撑电容由多组电容并联组成，一半跨接在DC+与O之间，另一半跨接在DC-与O之间，其中O表示一半直流支撑电容和另一半直流支撑电容之间的N线；
所述霍尔传感器组由4个电流霍尔传感器组成，所述4个电流霍尔传感器一次侧分别套接在所述平波电抗下端的A、B、C、N输出线上，二次侧接入电流采样电路。
其中，所述的控制单元由电压、电流采样及处理电路、DSP单元、多FPGA单元、PWM及保护输入电路、控制输出电路及其外围电路组成，其中：
所述电压、电流采样及处理电路由多组电压互感器、多组电流互感器和多个滤波电路组成，其中，交流电压互感器跨接于低压主母线与零线之间，直流电压互感器通过电阻分压跨接于DC+与O、DC-与O之间，各组电流互感器分别套接于本装置三相四线的出线端以及母线负载侧，电压互感器和各电流互感器分别经各自的滤波电路连接至DSP单元相应的A/D转换模拟信号输入端，通过DSP单元内部的A/D转换模块进行结果的读取；
所述DSP单元由DSP处理器及其外围必须电路组成，用于对采样的数据进行分析、处理、判断和存储，并生成控制命令进行动态的PWM控制；
所述多FPGA单元用于负责完成总的逻辑设计和运算；
所述PWM及保护输入电路用于完成脉冲信号的输出以及SVG功率单元保护信号的输入；
所述控制输出电路用于完成接触器的保护跳闸功能。
其中，所述的并网接触器，根据装置额定电流选择对应型号，跨接在母线和所述IGBT之间。
其中，所述的WIFI单元，包括WIFI核心模块及WIFI天线，WIFI核心模块跨接在所述DSP处理器通讯口和WIFI天线之间，通过WIFI天线接收和发送信号。
其中，所述的负载侧电流互感器，为开启式电流互感器，用于完成负载侧电流的采样，其一次侧直接套接在装置与负载之间的电压母线上，二次侧出线接入所述控制单元的电压、电流采样及处理电路。
本发明的有益效果为：本装置通过采样母线电压、负载侧的电流计算每相电流及中性点电流的大小，根据算法计算并控制装置输出对应的不平衡补偿电流形成开环控制，能够同时实现连接、平滑、快速调节三相不平衡电流，有效地对三相线的不平衡电流进行治理。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1为本发明装置的典型电气原理图；
图2为本发明装置SVG单元组成示意图；
图3为本发明装置控制单元组成示意图；
图4为本发明装置典型外形尺寸图；
图5为本发明装置典型户外安装示意图；
图6为本发明装置典型一次系统接线示意图。
附图标记：
1-台区变，2-变压器0.4kV出线，3-控制单元，4-SVG功率单元，5-WIFI单元，6-负载侧电流互感器，7-并网接触器，11-DSP单元，12-多FPGA单元，13-控制输出电路，14-PWM及保护输入电路，15-电压、电流采样及处理电路，17-平波电抗，18-霍尔传感器组，19-T型三相三桥臂功率单元，20-直流支撑电容。
具体实施方式
结合以下应用场景对本发明作进一步描述。
参见图1-6，一种基于三相四线制三电平SVG的台区变不平衡电流治理装置，其特征在于，包括控制单元3、SVG功率单元4、并网接触器7、WIFI单元5和负载侧电流互感器6；其中：
所述SVG功率单元4通过并网接触器7连接到台区变1的变压器低压侧出线，所述变压器低压侧出线为变压器0.4kV出线2；
所述负载侧电流互感器6的一次侧套接在装置接入点与负载之间的母线上，二次侧接入控制单元3；
所述控制单元3的电源取自变压器0.4kV出线2的A、N线；
装置内部，所述控制单元3通过控制线接入SVG功率单元4，实现SVG功率单元4的输出控制和输入保护；
所述WIFI模块5通过RS232接口接入控制单元3，实现数据的双向传输；
所述并网接触器7的跳闸线圈接入控制单元3内的控制输出电路13上。
本装置通过采样母线电压、负载侧的电流计算每相电流及中性点电流的大小，根据算法计算并控制装置输出对应的不平衡补偿电流形成开环控制，能够同时实现连接、平滑、快速调节三相不平衡电流，有效地对三相线的不平衡电流进行治理。
其中，所述SVG功率单元4包括平波电抗17、T型三相三桥臂功率单元19、直流支撑电容20、霍尔传感器组18，其中：
所述平波电抗17，主要由分立的串并联等效为0.3mH的电感组成，串接在所述并网接触器与霍尔传感器组之间；
所述T型三相三桥臂功率单元19由西门康的T字型SKiM401TMLI12E4B IGBT及其驱动保护电路组成，所述IGBT跨接在所述并网接触器下端和直流支撑电容20之间；
所述直流支撑电容20由多组电容并联组成，一半跨接在DC+与O之间，另一半跨接在DC-与O之间，其中O表示一半直流支撑电容和另一半直流支撑电容之间的N线；
所述霍尔传感器组18由4个电流霍尔传感器组成，所述4个电流霍尔传感器一次侧分别套接在所述平波电抗17下端的A、B、C、N输出线上，二次侧接入电流采样电路15。
其中，所述的控制单元3由电压、电流采样及处理电路15、DSP单元11、多FPGA单元12、PWM及保护输入电路14、控制输出电路13及其外围电路组成，其中：
所述电压、电流采样及处理电路15由多组电压互感器、多组电流互感器和多个滤波电路组成，其中，交流电压互感器跨接于低压主母线与零线之间，直流电压互感器通过电阻分压跨接于DC+与O、DC-与O之间，各组电流互感器分别套接于本装置三相四线的出线端以及母线负载侧，各电压互感器和电流互感器分别经各自的滤波电路连接至DSP单元11中相应的A/D转换模拟信号输入端，通过DSP单元11内部的A/D转换模块进行结果的读取；
所述DSP单元11由DSP处理器DSP28335及其外围必须电路，包括复位、晶振、退耦合电容等组成，用于对采样的数据进行分析、处理、判断和存储，并生成控制命令进行动态的PWM控制；
所述多FPGA单元12用于负责完成总的逻辑设计和运算，包括三只XC3S500E和一只XC3SD3400A，XC3SD3400A与DSP28335的接口通过74HC245总线驱动器连接，3只XC3S500E分别负责A、B、C相PWM脉冲的输出，与主FPGA通过IO口连接；
所述PWM及保护输入电路14用于完成脉冲信号的输出以及SVG功率单元保护信号的输入，由DS75451、FOD3120、6N136组成，DS75451跨接在XC3S500E和FOD3120之间，FOD3120跨接在DS75451和IGBT的驱动保护电路之间，实现脉冲输出控制IGBT，6N136跨接在XC3S500E与IGBT的驱动保护电路之间，实现模块保护信号的输入；
所述控制输出电路13用于完成接触器的保护跳闸功能，光耦跨接在XC3SD3400A的IO口和并网接触器7的跳闸线圈上，多FPGA单元12输出电平信号控制光耦，光耦导通则并网接触器7实现跳闸。
其中，所述的并网接触器7，根据装置额定电流选择对应型号，跨接在母线和所述IGBT之间。
其中，所述的WIFI单元5，包括WIFI核心模块及WIFI天线，WIFI核心模块跨接在所述DSP处理器通讯口和WIFI天线之间，通过WIFI天线接收和发送信号。
其中，所述的负载侧电流互感器6，为开启式电流互感器，用于完成负载侧电流的采样，其一次侧直接套接在装置与负载之间的电压母线上，二次侧出线接入所述控制单元的电压、电流采样及处理电路15。
本发明装置由于户外安装，外壳设计防雨并兼顾散热。
本发明装置现场安装、接线方便。
本发明上述实施例，本装置通过自动对母线上三相电流进行采样检测，能够快速检测出三相电流不平衡的情况，并对其进行连续、平滑、快速的调节，有效地解决配网低压侧普遍存在的三相电流不平衡的问题，可靠性强，智能性高，便于使用，能够符合实际应用的需要。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细地说明，本领域的普通技术人员应当分析，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (5)
1.一种基于三相四线制三电平SVG的台区变不平衡电流治理装置，其特征在于，包括控制单元、SVG功率单元、并网接触器、WIFI单元和负载侧电流互感器；其中：
所述SVG功率单元通过并网接触器连接到台区变的变压器低压侧出线；
所述负载侧电流互感器的一次侧套接在装置接入点与负载之间的母线上，二次侧接入控制单元；
所述控制单元通过控制线接入SVG功率单元，用于实现SVG功率单元的输出控制和输入保护；
所述WIFI单元通过RS232接口接入控制单元，用于实现数据的双向传输；
所述并网接触器的跳闸线圈接入控制单元内；
其中，所述的SVG功率单元包括平波电抗、T型三相三桥臂功率单元、直流支撑电容、霍尔传感器组，其中：
所述平波电抗串接在所述并网接触器与霍尔传感器组之间；
所述T型三相三桥臂功率单元由IGBT及其驱动保护电路组成，所述IGBT跨接在所述并网接触器下端和直流支撑电容之间；
所述直流支撑电容由多组电容并联组成，一半跨接在DC+与O之间，另一半跨接在DC-与O之间，其中O表示一半直流支撑电容和另一半直流支撑电容之间的N线；
所述霍尔传感器组由4个电流霍尔传感器组成，所述4个电流霍尔传感器一次侧分别套接在所述平波电抗下端的A、B、C、N输出线上，二次侧接入电流采样电路。
2.根据权利要求1所述的一种基于三相四线制三电平SVG的台区变不平衡电流治理装置，其特征在于，所述的控制单元由电压、电流采样及处理电路、DSP单元、多FPGA单元、PWM及保护输入电路、控制输出电路及其外围电路组成，其中：
所述电压、电流采样及处理电路由多组电压互感器、多组电流互感器和多个滤波电路组成，其中，交流电压互感器跨接于低压主母线与零线之间，直流电压互感器通过电阻分压跨接于DC+与O、DC-与O之间，各组电流互感器分别套接于本装置三相四线的出线端以及母线负载侧，电压互感器和各电流互感器分别经各自的滤波电路连接至DSP单元相应的A/D转换模拟信号输入端，通过DSP单元内部的A/D转换模块进行结果的读取；
所述DSP单元由DSP处理器及其外围电路组成，用于对采样的数据进行分析、处理、判断和存储，并生成控制命令进行动态的PWM控制；
所述多FPGA单元用于负责完成总的逻辑设计和运算；
所述PWM及保护输入电路用于完成脉冲信号的输出以及SVG功率单元保护信号的输入；
所述控制输出电路用于完成接触器的保护跳闸功能。
3.根据权利要求2所述的一种基于三相四线制三电平SVG的台区变不平衡电流治理装置，其特征在于，所述的并网接触器，根据装置额定电流选择对应型号，跨接在母线和所述IGBT之间。
4.根据权利要求3所述的一种基于三相四线制三电平SVG的台区变不平衡电流治理装置，其特征在于，所述的WIFI单元，包括WIFI核心模块及WIFI天线，WIFI核心模块跨接在所述DSP处理器通讯口和WIFI天线之间，通过WIFI天线接收和发送信号。
5.根据权利要求4所述的一种基于三相四线制三电平SVG的台区变不平衡电流治理装置，其特征在于，所述的负载侧电流互感器，为开启式电流互感器，用于完成负载侧电流的采样，其一次侧直接套接在装置与负载之间的电压母线上，二次侧出线接入所述控制单元的电压、电流采样及处理电路。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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