CN107394811A - 金属电解冶炼电网智能补偿节能系统 - Google Patents

金属电解冶炼电网智能补偿节能系统 Download PDF

Info

Publication number
CN107394811A
CN107394811A CN201710477001.9A CN201710477001A CN107394811A CN 107394811 A CN107394811 A CN 107394811A CN 201710477001 A CN201710477001 A CN 201710477001A CN 107394811 A CN107394811 A CN 107394811A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power network
power
active
harmonic
controller
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710477001.9A
Other languages
English (en)
Inventor
李树广
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanghai Guang Ji Electric Applicance Co Ltd
Original Assignee
Shanghai Guang Ji Electric Applicance Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanghai Guang Ji Electric Applicance Co Ltd filed Critical Shanghai Guang Ji Electric Applicance Co Ltd
Priority to CN201710477001.9A priority Critical patent/CN107394811A/zh
Publication of CN107394811A publication Critical patent/CN107394811A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/38—Arrangements for parallely feeding a single network by two or more generators, converters or transformers
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/01—Arrangements for reducing harmonics or ripples
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/40—Arrangements for reducing harmonics

Abstract

本发明公开一种金属电解冶炼电网智能补偿节能系统，包括并网电感变压器、电网检测装置、冶炼负荷检测装置、A/D变换器、谐波/有功变换装置、无功移相控制器、磁能/有功变换装置、谐波无功补偿装置、系统保护装置、系统控制器、磁能/电能变换装置。本发明由系统控制器控制谐波/有功变换器、无功移相控制器、直流磁场/电能变换装置、谐波无功补偿装置，实现：谐波电力转换为有功电力，无功移相控制器把电网无功电力移相为有功电力；将冶炼整流变压器直流输电母线产生的巨大直流电磁场能变换为交流有功电力回送电网；对电网残余谐波与无功电力进行补偿，提高电网质量和电网与金属冶炼系统的稳定性与安全性。

Description

金属电解冶炼电网智能补偿节能系统
技术领域
本发明涉及电力电子控制技术领域的补偿节能系统，具体地，涉及一种金属电解冶炼电网、直流供电网与高耗能企业节能减排的金属电解冶炼电网智能补偿节能系统。
背景技术
随着中国高速发展金属冶炼系统与中国一带一路世界布局发展规划，中国钢铁铝等金属产量已发展为世界产量的50％以上，高速发展的金属冶炼行业对电网环境污染造成严重影响，是科学界当前重要的研究课题。由于金属冶炼系统特殊运行状态、对电网造成极大的冲击与波动，产生大量的高次谐波与无功电力对电网造成极大的干扰与危害；严重的影响电网的安全性与供电质量及人民的生活环境及安全。
目前，金属冶炼系统为了补偿电网冲击与波动，采用大量LC滤波器与SVG与SVC，补偿精度低，易于产生谐振，且体积大、补偿精度低，耗电量大、无法满足电力系统的需要。
经对现有技术的文献检索发现，申请号为201220183143,该专利，公开了一种电力有源滤波器，其包括：根据实测负载电流波形的分析结果，控制补偿电路对谐波电流成分反向补偿，通过IGBT逆变器，将反向电流注入供电系统中；实现滤除谐波功能。但该方式补偿精度低，耐压低，容量小，可靠性差。
检索中还发现，申请号为201020254744的实用新型专利，提出一种混合型有源滤波器。该滤波器包括一次系统部分和二次系统部分，所述一次系统部分包括串联的有源与无源滤波器，但不能承受电网交流电源的基波电压，装置容量小，不能适用高电压大容量电力系统。
发明内容
根据金属电解冶炼电网与冶炼负荷系统工作状态特殊性，针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种金属电解冶炼电网智能补偿节能系统。
本发明将金属电解冶炼电网的谐波、无功电力、磁场再生电能变换为有功电力回送电网，节约大量的电力电能；同时利用系统控制器，对金属电解冶炼电网产生的谐波与无功电力进行高速高精度补偿，消除金属电解冶炼系统对电网冲击与干扰，消除电网波动对冶炼负荷系统与通信系统的干扰，提高电网质量，提高冶炼负荷系统的稳定性与安全性。
为实现上述目的，本发明所述金属电解冶炼电网智能补偿节能系统，包括：并网电感变压器、电网检测装置、冶炼负荷检测装置、A/D变换器、谐波/有功变换装置、无功移相控制器、磁能/有功变换装置、谐波无功补偿装置、系统保护装置、系统控制器、磁能/电能变换装置；其中：
并网电感变压器，其输出接入冶炼整流变压器的补偿绕组，并将电网与电解冶炼系统产生的高次谐波与无功电力输入金属电解冶炼电网智能补偿节能系统；
电网检测装置，用于对电网状态进行检测，所检测信号传输到A/D变换器；
冶炼负荷检测装置，用于对冶炼系统运行状态进行检测，所检测信号传输到A/D变换器；
A/D变换器，将电网检测装置、冶炼负荷检测装置检测的结果变换为数字信号，然后输入系统控制器；
系统控制器，连接谐波/有功变换装置、无功移相控制器、磁能/有功变换装置、谐波无功补偿装置、系统保护装置，所述系统控制器根据A/D变换器输入的检测结果，计算出电网与电解冶炼生产系统的各次谐波与无功电力的频率相位与幅值及各类参数，计算出谐波/有功变换装置、无功电力移相控制器、磁能/有功变换装置、谐波无功补偿装置、系统保护装置的各控制信号与参数；并且：
所述系统控制器控制谐波/有功变换装置，把电网谐波变换为有功电力，由并网电感变压器回送电网，节约大量的电力电能；
所述系统控制器控制无功移相控制器，把电网无功电力移相为有功电力，由并网电感变压器回送电网，节约大量的电力电能；
所述系统控制器控制磁能/电能变换装置与磁能/有功变换装置，对冶炼整流变压器1直流输电母线产生的巨大直流电磁场能变换为有功电力，由并网电感变压器回送电网，节约大量的电力电能；
所述系统控制器控制谐波无功补偿装置，对电网与电解冶炼系统残余谐波与无功电力进行高速高精度补偿，节能减排，消除电网干扰与冲击，消除电网谐波对生产系统与通信系统的干扰，提高电网质量，提高电网稳定性与生产系统的安全性。
优选地，所述系统控制器包括：系统监控器，DSP-FFT处理器，控制指令运算器；所述系统监控器用于对电网与金属冶炼系统运行状态进行检测、监控、分析与显示；DSP-FFT处理器计算出电车电网各次谐波与无功电力的频率幅值与相位；所述控制指令运算器计算出各控制器与系统保护装置的控制指令信号与参数。
更优选地，所述系统控制器控制谐波/有功变换装置把谐波电力转换为与电网同频率同相位的有功电力，再由并网电感变压器回送电网。
更优选地，所述系统控制器控制无功移相控制器把电网无功电力移项为与电网同相位的有功电力，再由并网电感变压器回送电网，节约大量的电力电能。
更优选地，所述系统控制器控制磁能/有功变换装置与磁能/电能变换装置，对冶炼整流变压器直流输电母线产生的巨大直流电磁场能变换为有功电力，由并网电感变压器回送电网，节约大量的电力电能。
更优选地，所述系统控制器控制谐波无功补偿装置输出的谐波无功补偿电压，由并网电感变压器送入电网，对电网与电解冶炼系统残余谐波与无功电力进行高速高精度补偿，其中残余谐波与无功电力是指经谐波/有功变换装置、无功移相控制器将谐波与无功电力变换为有功电力后，残留的很少部分的谐波与无功电力。
优选地，所述并网电感变压器包括隔离开关、可调电感绕组、电感控制绕组、无功移相绕组、磁能/有功绕组、谐波无功补偿绕组、变压回送绕组；其中：隔离开关用于把并网电感变压器并入电网或切离电网；由谐波/有功变换装置中电感调节控制器控制电感控制绕组，电感控制绕组调节控制可调电感绕组的电感量，使可调电感绕组电感值与电容C连接构成LC谐振电路，使各次谐波全部流入谐波/有功变换装置，系统控制器控制谐波/有功变换器将电网谐波变换为与电网同频率同相位的有功电力，经由变压回送绕组把有功电力回送电网；系统控制器控制磁能/有功变换装置，把冶炼整流变压器直流输电母线产生的巨大直流电磁场能变换为有功电力，送磁能/有功绕组滤波后，由变压回送绕组升压后送入电网。谐波无功补偿装置输出的谐波无功补偿电压，送到谐波无功补偿绕组经滤波后，由变压回送绕组升压后送入电网。
优选地，所述系统控制器通过电网检测装置与冶炼负荷检测装置对电网与金属电解冶炼生产系统运行实时检测与监控，当电网与金属电解冶炼生产系统出现异常与故障时，所述系统控制器控制系统保护装置，驱动隔离开关切离并网电感变压器与负载系统隔离开关。
优选地，当金属电解冶炼电网智能补偿节能系统发生故障时，所述系统控制器控制系统保护装置瞬时驱动隔离开关切除并网电感变压器，使金属电解冶炼电网智能补偿节能系统切离电网。
优选地，所述系统进一步包括通信报警装置，当电网或冶炼负荷或金属电解冶炼电网智能补偿节能系统出现过电压、过电流、过负荷、信号系统异常或故障时，所述系统控制器控制系统保护装置，根据电网和金属电解冶炼生产系统运行规则程序进行操作，同时由报警通信装置发出报警信号。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明针对电解冶炼系统的瞬时变化特性所产生的高次谐波与无功电力，利用系统控制器控制谐波有功变换装置与无功移相控制装置，把谐波与无功电力转换为有功电力回送电网，提高功率因数，节能减排，同时对电解冶炼系统与电网的谐波与无功电流进行高速高精度补偿，消除电网波动冲击与干扰，提高电网质量，消除冶炼系统与通信系统干扰，提高电网与冶炼系统稳定性与安全性。以适应我国高速发展金属冶炼工业及国家电网需要。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一实施例的系统结构框图；
图2为本发明实施例的高压并网电感器变压器结构与原理图；
图3为本发明一实施例电解冶炼直流输电母线磁能电能变换装置结构原理图；
图4为本发明一实施例各控制器与并网电感变压器逻辑结构图；
图5本发明一实施例针对电网与冶炼负荷系统运行信号检测装置结构图；
图中：冶炼整流变压器1、并网电感变压器2、电网检测装置3、生产负荷检测装置3-1、A/D变换器4、谐波/有功变换器5、无功移相控制器6、磁能/有功变换装置7、谐波无功补偿装置8、系统保护装置9、系统控制器10、磁能/电能变换装置11、报警通信装置12；
隔离开关2-0、可调电感绕组2-1、电感控制绕组2-2、无功移相绕组2-3、磁能/有功绕组2-4、谐波无功补偿绕组2-5、变压回送绕组2-6；补偿绕组检测装置3-1-1，输出母线检测装置3-1-2，直流母线检测装置3-1-3，磁/电变换装置的输出检测装置3-1-4；电感调节控制器5-1、整流变压器直流输电排11-1、绝缘子11-2、金属屏蔽层11-3。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
本发明提供一种金属电解冶炼电网智能补偿节能系统，目的是对电网与金属电解冶炼系统产生的高次谐波与无功电力和直流磁场再生电能转换为有功电力回送电网，节约大量的电力；同时针对残余谐波与无功电力进行高速高精度补偿，消除电网干扰与波动冲击，节能减排，提高电网质量，提高生产负荷运行稳定性与安全性。
在部分实施例中，如图1-5所示，金属电解冶炼电网智能补偿节能系统包括：并网电感变压器2、电网检测装置3、冶炼负荷检测装置3-1、A/D变换器4、谐波/有功变换装置5、无功移相控制器6、磁能/有功变换装置7、谐波无功补偿装置8、系统保护装置9、系统控制器10、磁能/电能变换装置11，报警通信装置12；图中冶炼整流变压器1是金属电解冶炼整流供电变压器。
其中：
并网电感变压器2，其输出接入冶炼整流变压器1的补偿绕组，并将电网与电解冶炼系统产生的高次谐波与无功电力输入金属电解冶炼电网智能补偿节能系统；
电网检测装置3，用于对电网状态进行检测，所检测信号传输到A/D变换器4；
冶炼负荷检测装置3-1，用于对金属电解冶炼生产系统运行状态进行检测，所检测信号传输到A/D变换器4；
A/D变换器4，将电网检测装置3、冶炼负荷检测装置3-1检测的结果变换为数字信号，然后输入系统控制器10；
系统控制器10，连接谐波/有功变换装置5、无功移相控制器6、磁能/有功变换装置7、谐波无功补偿装置8、系统保护装置9；所述系统控制器10根据A/D变换器4输入的检测结果，计算出电网与冶炼系统的各次谐波与无功电力的频率相位与幅值及各类参数，计算出谐波/有功变换装置5、无功电力移相器6、磁能/有功变换装置7、谐波无功补偿装置8、系统保护装置9的各控制信号与参数；并且：
所述系统控制器10、控制谐波/有功变换器5，把电网谐波电力转换为有功电力，由并网电感变压器2回送电网，节约大量的电力电能；
所述系统控制器10、控制无功移相控制器6，把电网无功电力移相转换为有功电力，再由并网电感变压器2回送电网，节约大量的电力电能；
所述系统控制器10、控制磁能/有功变换器7与磁能/电能变换装置11，对冶炼整流变压器1直流输电母线产生的巨大直流电磁场能变换为有功电力，由并网电感变压器2回送电网，节约大量的电力电能；
所述系统控制器10、控制谐波无功补偿装置8，对电网与冶炼系统残余谐波与无功电力进行高速高精度补偿，消除电网冲击与干扰，消除电网谐波对冶炼控制系统与通信系统信号的干扰，提高电网质量，提高电网与冶炼系统稳定性与安全性。
本发明上述实施例利用系统控制器10控制谐波/有功变换装置5、无功移相控制器6、磁能/有功变换装置7及磁能/电能变换装置11，把电网谐波与无功电力和电磁场能转换为有功电力，由并网电感变压器2回送电网，节约大量的电力电能；同时控制谐波无功补偿装置8，对电网残余的谐波与无功电力进行高速高精度补偿，消除电网干扰与冲击，提高电网质量，提高电网与冶炼系统的稳定性与安全性；当电网或冶炼系统发生异常与故障时，由系统控制器10控制系统保护装置9驱动并网电感变压器2的隔离开关2-0，将金属电解冶炼电网智能补偿节能系统切离电网，同时由报警通信装置12向相关部门发出报警信号。
所述系统控制器10可以采用DSP等高速数字信号系统控制器。
如图1所示，系统控制器10包含：系统监控器，DSP-FFT处理器与控制指令运算器构成。系统控制器10用于金属电解冶炼电网智能补偿节能系统的控制，其中系统监控器对电网与冶炼负荷系统运行状态进行监控检测分析与显示，DSP-FFT处理器计算出电网与电解冶炼生产负荷系统的电压与电流的各次谐波与无功电力和磁/电再生电力的频率幅值与相位；控制指令运算器计算出各补偿控制器的控制指令与参数。
在部分优选实施例中，如图2所示，5为谐波/有功变换装置，包含5-1为电感调节控制器。
所述并网电感变压器2包括隔离开关2-0、可调电感绕组2-1、电感控制绕组2-2、无功移相绕组2-3、磁能/有功变换绕组2-4、谐波无功补偿绕组2-5、变压回送绕组2-6；其中：隔离开关2-0用于将金属电解冶炼电网智能补偿节能系统并入电网或切离电网；由电感调节控制器5-1控制电感控制绕组2-2，控制电感控制绕组2-2调节控制可调电感绕组2-1的电感量，使可调电感绕组2-1电感值与高压电容C连接构成LC谐振电路，使各次LC谐振电路阻抗为0，使各次谐波全部流入谐波/有功变换器5。系统控制器10控制谐波/有功变换器5把电网谐波变换为与电网同频率同相位的有功电力，经变压回送绕组2-6升压后送入电网；系统控制器10控制无功移相控制器6把无功电力移相为有功电力，由变压回送绕组2-6升压后送入电网；系统控制器10控制磁能/有功变换装置7把磁能变换为有功电力，经磁能/有功绕组2-4滤波后，由变压回送绕组2-6升压后送入电网；系统控制器10控制谐波无功补偿控制器8输出的谐波无功补偿电压经谐波无功补偿绕组2-5滤波后，由变压回送绕组2-6升压后送入电网。
在该优选实施例中，系统控制器10控制电网与冶炼负荷电压电流检测信号由A/D变换器4变换后，由DSP-FFT处理器计算出各次谐波与无功电力频率幅值与相位，由控制指令计算器计算出各控制器的控制指令；由系统控制器10控制电感控制绕组2-2，对可调电感绕组2-1的电感参数进行调节，使高压电感绕组2-1与C构成LC谐振电路，使各谐波支路的阻抗为零，始终工作在最佳谐振状态，使电网谐波流入谐波/有功变换装置5转换为有功电力，由并网电感变压器2送入电网；系统控制器10控制无功移相控制器6把电网无功电力移相为有功电力，再由无功移相绕组2-3滤波调整后由变压回送绕组2-6送入电网，节约大量的电力电能；系统控制器10控制磁能/有功变换器7，把输电母线所产生的强大直流电磁场/变换为有功电力，由磁能/有功绕组2-4滤波调整后，经变压回送绕组2-6回送电网；系统控制器10控制谐波无功补偿装置8产生谐波与无功补偿电压经谐波无功补偿绕组2-5经滤波调整后，经变压回送绕组2-6回送电网，对电网谐波与无功电力进行高速高精度补偿，以此达到高效节能减排效果，消除电网干扰与冲击，提高电网质量，提高电网稳定性与安全性。
所述隔离开关2-0，当电网发生故障或过电压时，或补偿装置发生故障、过压、过流或短路时，由系统控制器10控制，瞬时断开高压隔离开关2-0，切离补偿系统，起到隔离保护作用。
在另外部分优选实施例中，如图3所示，电解冶炼直流输电母线磁能电能变换装置结构原理，其中磁能电能变换装置11包括：整流变压器直流输电排11-1、绝缘子11-2、金属屏蔽层11-3。如图所示，整流变压器直流输电排11产生巨大的电磁场，磁场的磁力线穿入金属屏蔽层11-3产生再生电流形成再生电能，再生电能输入磁能/有功变换装置7变换为有功电力，由并网电感变压器2回送电网或冶炼整流变压器1。
本发明上述实施例中，由电网检测装置3与冶炼负荷检测装置3-12构成系统检测装置，当电网或冶炼负荷或金属电解冶炼电网智能补偿节能系统出现短路，过电压，过电流等，或出现故障，系统控制器10控制系统保护装置9，由系统保护装置9控制驱动并网电感变压器2的高压隔离开关2-0，将本发明金属电解冶炼电网智能补偿节能系统”离电网；同样，当本发明系统出现故障时，系统控制器10控制系统保护装置9，由系统保护装置9驱动并网电感变压器隔离开关2-0，将本发明系统即时切离电网，同时由通信报警装置向相关部门发出报警信号。当故障排除或过电压过电流恢复正常范围时，系统控制器10控制系统保护装置9根据电网回复条件与规程，驱动隔离开关2-0合闸，使本发明系统自动并网运行。
本发明上述实施例利用电网检测装置3与冶炼负荷检测装置3-1，检测电网与金属电解冶炼系统的电压电流与运行状态进行检查监控，分别把电网与电解冶炼系统的高压电压、电流、压力、温度等信号转换成低压模拟信号，输入到A/D变换器4变换为数字信号，输入到系统控制器10计算出各次谐波与无功电力频率、相位与幅值及各控制器的控制指令，控制调节控制可调电感绕组2-1始终工作在最佳谐振状态，使谐波支路的阻抗为零，使电网与冶炼系统产生谐波流入谐波/有功变换器5变换为有功功率。在某些实施例中，具体地，如图5所示：
3为电网检测装置，3-1为冶炼负荷检测装置；
3-1-1为补偿绕组检测装置，其中补偿绕组是指本发明系统并网电感变压器2输出接入的冶炼整流变压器1的补偿绕组；
3-1-2为输出母线检测装置，其中输出母线为冶炼整流变压器1的输出母线；
3-1-3为直流母线检测装置，用于电解冶炼负荷直流供电母线的电压电流检测；
3-1-4为磁/电变换装置的输出检测装置；
上述的检测装置的检测结果均输入A/D变换器4，变换成数据信号后输入系统控制器10。
本发明利用谐振控制原理与智能控制理论，成功开发金属电解冶炼电网智能补偿节能系统，并能成功应用于电解铝与氧化铝等金属电解冶炼领域、铁路电车与国家电网。本发明针对电网与金属电解冶炼系统特殊工况所产生的浪涌电压与冲击电流进行抑制，对电网与金属电解冶炼系统所产生的高次谐波和无功电力转换为有功电力回送电网，节约大量的电力；同时对转换后残余谐波与无功电力进行高精度补偿，节能减排，有效的抑制电网浪涌电压与电流的波动冲击，提高电网质量，增加电网的稳定性和安全性，提高电力设备使用寿命，节约大量的电力与电能，增加社会经济效益。
本发明的系统结构合理、运行性能稳定，补偿精度高，速度快，节能效率高，输出电压高功率大，可以用于220KV以下的各类电网、金属冶炼、电车铁路等各类系统，便于组装维护，从而克服了现有技术中的不足，并具有以下特点：
1.本发明利用系统控制器10控制计算出电网与冶炼负荷产生的各次谐波与无功电力频率幅值与相位，计算出各控制器的控制指令；
2.本发明利用系统控制器10控制谐波/有功变换器5，把电网高次谐波电力转换为有功电力，由并网电感变压器2回送电网，节约大量的电力电能；
3.利用系统控制器10控制无功移相控制器6把电网无功电力移相为有功电力，由并网电感变压器2回送电网，节约大量的电力电能；
4.利用系统控制器10控制磁能/有功变换器7与磁能/电能变换装置11，把电解直流磁场变换为有功电力，由并网电感变压器2回送电网，节约大量的电力电能；。
5.同时系统控制器10控制谐波无功补偿装置8，对电网谐波与无功电力进行高速高精度补偿，消除电网干扰与冲击，提高电网稳定性与安全性，提高电网质量，节能减排，节约大量电力电能，具有巨大经济效益与社会效益。
6.同时利用系统控制器10对电网与生产负荷系统运行状态进行检测与分析，当电网与冶炼系统负荷发生过电压、过电流、过负载、短路雷击等异常与故障时，系统控制器10控制驱动系统保护装置8瞬时切离高压开关，或根据过负荷调整规程，对系统负荷进行调整与切离；
本发明与现有各种补偿装置与滤波器相比：现有各种LC滤波器与SVC与SVG对电网冲击大，易于产生共振，易爆易损坏，体积大耗电量大。
本发明动态特性好，补偿精度高，节约大量电力电能，提高电力系统的稳定性与安全性。在同样补偿容量时，体积仅是LC滤波器与SVC与SVG体积四分之一。
本发明适应于各种金属电解冶炼系统、电车铁路，地铁等，机械加工、炼油厂与国家电网，具有广阔的发展前景。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容，并在其保护范围之内。

Claims (10)

1.一种金属电解冶炼电网智能补偿节能系统，其特征在于：包括：并网电感变压器(2)、电网检测装置(3)、冶炼负荷检测装置(3-1)、A/D变换器(4)、谐波/有功变换装置(5)、无功移相控制器(6)、磁能/有功变换装置(7)、谐波无功补偿装置(8)、系统保护装置(9)、系统控制器(10)、磁能/电能变换装置(11)；其中：
并网电感变压器(2)，其输出接入冶炼整流变压器(1)的补偿绕组，并将电网与电解冶炼系统产生的高次谐波与无功电力输入金属电解冶炼电网智能补偿节能系统；
电网检测装置(3)，用于对电网状态进行检测，所检测的信号传输到A/D变换器(4)；
冶炼负荷检测装置(3-1)，用于对电解冶炼系统及运行状态进行检测，所检测的信号传输到A/D变换器(4)；
A/D变换器(4)，将电网检测装置(3)、冶炼负荷检测装置(3-1)的检测信号变换为数字信号，然后输入系统控制器(10)；
系统控制器(10)，连接控制谐波/有功变换装置(5)、无功移相控制器(6)、磁能/有功变换装置(7)、谐波无功补偿装置(8)、系统保护装置(9)；所述系统控制器(10)根据A/D变换器(4)输入的检测结果，计算出电网与电解冶炼生产系统的各次谐波与无功电力的频率相位与幅值及各类参数，得到谐波/有功变换器(5)、无功移相控制器(6)、磁能/有功变换装置(7)、谐波无功补偿装置(8)、系统保护装置(9)的各控制信号与参数；并且：
所述系统控制器(10)控制谐波/有功变换器(5)，把电网谐波转换为有功电力，由并网电感变压器(2)回送电网；
所述系统控制器(10)控制无功移相控制器(6)，把电网无功电力移相为有功电力，再由并网电感变压器(2)回送电网；
所述系统控制器(10)控制磁能/电能变换装置(11)与磁能/有功电力变换器(7)，对冶炼整流变压器(1)的直流输出母线产生的巨大直流电磁场能变换为有功电力，由并网电感变压器(2)回送电网；
所述系统控制器(10)控制谐波无功补偿控装置(8)，对电网与冶炼系统谐波与无功电力进行高速高精度补偿。
2.根据权利要求1所述的金属电解冶炼电网智能补偿节能系统，其特征在于：所述系统控制器(10)包括系统监控器、DSP-FFT处理器，控制指令运算器；所述系统监控器用于对电网与金属冶炼系统运行状态进行检测、监控、分析与显示；所述DSP-FFT处理器计算出电车电网各次谐波与无功电力的频率幅值与相位；所述控制指令运算器计算出各控制器与系统保护装置(9)的各控制信号与参数。
3.根据权利要求1所述的金属电解冶炼电网智能补偿节能系统，其特征在于：所述系统控制器(10)控制谐波/有功变换装置(5)，把谐波电力转换为与电网同频率同相位的有功电力，再由并网电感变压器(2)回送电网。
4.根据权利要求1所述的金属电解冶炼电网智能补偿节能系统，其特征在于：所述系统控制器(10)控制无功移相控制器(6)把电网无功电力移项为与电网同相位的有功电力，再由并网电感变压器(2)回送电网。
5.根据权利要求1所述的金属电解冶炼电网智能补偿节能系统，其特征在于：所述系统控制器(10)控制磁能/有功变换装置(7)与磁能/电能变换装置(11)，对冶炼整流变压器直流输电母线产生的巨大直流电磁场能变换为有功电力，由并网电感变压器(2)回送电网。
6.根据权利要求1所述的金属电解冶炼电网智能补偿节能系统，其特征在于：所述系统控制器(10)控制谐波无功补偿装置(8)所产生的谐波无功补偿电压，由并网电感变压器(2)送入电网，对电网与电解冶炼系统残余谐波与无功电力进行高速高精度补偿，其中残余谐波与无功电力是指经谐波/有功变换装置(5)、无功移相控制器(6)将谐波与无功电力变换为有功电力后，残留的很少部分的谐波与无功电力。
7.根据权利要求1所述的金属电解冶炼电网智能补偿节能系统，其特征在于：所述并网电感变压器(2)包括隔离开关(2-0)、可调电感绕组(2-1)、电感控制绕组(2-2)、无功移相绕组(2-3)、磁能/有功绕组(2-4)、谐波无功补偿绕组(2-5)、变压回送绕组(2-6)；其中：隔离开关(2-0)用于将智能有源滤波器并入电网或切离电网；电感控制绕组(2-2)由谐波/有功变换装置(5)中电感调节控制器(5-1)进行控制，电感控制绕组(2-2)调节控制可调电感绕组(2-1)的电感量，使可调电感绕组(2-1)电感值与电容C连接构成LC谐振电路，各次谐波全部流入谐波/有功变换器(5)，系统控制器(10)控制谐波/有功变换器(5)将电网谐波转换为与电网同频率同相位的有功电力，经由变压回送绕组(2-6)回送电网；谐波无功补偿控制装置(8)输出的谐波补偿电压，送到谐波无功补偿绕组(2-5)经滤波后，由变压回送绕组(2-6)升压后送入电网。
8.根据权利要求7所述的金属电解冶炼电网智能补偿节能系统，其特征在于：所述系统控制器(10)通过电网检测装置(3)与冶炼负荷检测装置(3-1)对电网与金属电解冶炼生产系统运行实时检测与监控，当电网与金属电解冶炼生产系统出现异常与故障时，所述系统控制器(10)控制系统保护装置(9)，驱动隔离开关(2-0)切离并网电感变压器(2)与负载系统隔离开关。
9.根据权利要求7所述的金属电解冶炼电网智能补偿节能系统，其特征在于：当金属电解冶炼电网智能补偿节能系统发生故障时，所述系统控制器(10)控制系统保护装置(9)瞬时驱动隔离开关(2-0)切除并网电感变压器(2)，使金属电解冶炼电网智能补偿节能系统切离电网。
10.根据权利要求1-9任一项所述的金属电解冶炼电网智能补偿节能系统，其特征在于：所述系统进一步包括通信报警装置(12)，当电网或冶炼负荷或金属电解冶炼电网智能补偿节能系统出现过电压、过电流、过负荷、信号系统异常或故障时，所述系统控制器(10)控制系统保护装置(9)，根据电网和金属电解冶炼生产系统运行规则程序进行操作，同时由报警通信装置发出报警信号。
CN201710477001.9A 2017-06-21 2017-06-21 金属电解冶炼电网智能补偿节能系统 Pending CN107394811A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710477001.9A CN107394811A (zh) 2017-06-21 2017-06-21 金属电解冶炼电网智能补偿节能系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710477001.9A CN107394811A (zh) 2017-06-21 2017-06-21 金属电解冶炼电网智能补偿节能系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN107394811A true CN107394811A (zh) 2017-11-24

Family

ID=60333420

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710477001.9A Pending CN107394811A (zh) 2017-06-21 2017-06-21 金属电解冶炼电网智能补偿节能系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107394811A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108418308A (zh) * 2018-04-10 2018-08-17 上海工程技术大学 一种电网补偿与保护控制系统
CN108539855A (zh) * 2018-04-13 2018-09-14 上海广吉电气有限公司 高速dsp控制电网智能监测调压补偿与保护控制系统
CN111555301A (zh) * 2020-05-26 2020-08-18 上海广吉电气有限公司 智能有源滤波器及无功电力移相器

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN203607849U (zh) * 2013-10-18 2014-05-21 李树广 有源电网高次谐波与无功电力的补偿节能装置
CN103825276A (zh) * 2014-03-14 2014-05-28 武汉理工大学 复合电力负载动态谐波滤波器的协调控制方法
US20140319910A1 (en) * 2013-04-23 2014-10-30 Varentec, Inc. Dynamic power flow controllers

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140319910A1 (en) * 2013-04-23 2014-10-30 Varentec, Inc. Dynamic power flow controllers
CN203607849U (zh) * 2013-10-18 2014-05-21 李树广 有源电网高次谐波与无功电力的补偿节能装置
CN103825276A (zh) * 2014-03-14 2014-05-28 武汉理工大学 复合电力负载动态谐波滤波器的协调控制方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108418308A (zh) * 2018-04-10 2018-08-17 上海工程技术大学 一种电网补偿与保护控制系统
CN108539855A (zh) * 2018-04-13 2018-09-14 上海广吉电气有限公司 高速dsp控制电网智能监测调压补偿与保护控制系统
CN111555301A (zh) * 2020-05-26 2020-08-18 上海广吉电气有限公司 智能有源滤波器及无功电力移相器
CN111555301B (zh) * 2020-05-26 2021-11-09 上海广吉电气有限公司 智能有源滤波器及无功电力移相器

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107240919A (zh) 智能有源滤波器
CN103545812B (zh) 一种有源电网高次谐波与无功电力补偿节能装置
CN2788434Y (zh) 谐波抑制及无功功率就地补偿设备
CN103683290B (zh) 一种并联型有源电力滤波器
CN106953326A (zh) 一种适用于一类冲击性负载的混合谐波抑制技术
CN101938130A (zh) Ppf与tsc相结合的高压滤波与动态无功补偿控制系统及其控制方法
CN104362631A (zh) 一种大功率无功与谐波动态混合补偿系统的控制方法
CN107394811A (zh) 金属电解冶炼电网智能补偿节能系统
CN107878203A (zh) 一种列车受电弓失电检测和保护装置及方法
CN203607849U (zh) 有源电网高次谐波与无功电力的补偿节能装置
CN107370152A (zh) 铁路电车智能有源滤波器
CN110888086A (zh) 一种基于信号注入的线路漏电检测定位系统
CN204706889U (zh) 低压动态滤波补偿系统
CN107294109A (zh) 钢铁冶炼智能电网节能补偿系统
CN202084928U (zh) 混合补偿滤波柜
CN107394810A (zh) 智能并网电感变压器系统
CN202373974U (zh) 一种低压电网的谐波治理装置
CN204886186U (zh) 基于谐波抑制和无功补偿的混合控制系统
CN107085175A (zh) 一种具有防雷隔离与防火预警的静止无功发生器及方法
CN111555301B (zh) 智能有源滤波器及无功电力移相器
CN110780233A (zh) 一种基于信号注入的线路漏电检测系统
CN203850847U (zh) 一种高压交流动车组再生制动能量回馈吸收利用装置
CN203368038U (zh) 一种新型低压台区无功补偿装置
CN203368041U (zh) 一种在线检测自励式mcr中励磁控制晶闸管状态的装置
CN113471973A (zh) 线路谐波控制系统

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20171124

RJ01 Rejection of invention patent application after publication