CN108802542A

CN108802542A - 一种电能质量参数的模拟装置及电能质量产品的检测系统

Info

Publication number: CN108802542A
Application number: CN201810870554.5A
Authority: CN
Inventors: 王清华; 余少雄; 石磊; 戴斧; 王定权; 刘君龙
Original assignee: Chongqing Daqo Tailai Electric Co Ltd
Current assignee: Chongqing Daqo Tailai Electric Co Ltd
Priority date: 2018-08-02
Filing date: 2018-08-02
Publication date: 2018-11-13

Abstract

本发明公开了一种电能质量参数的模拟装置，包括：用于输出三相交流电的三相交流电源，包括与每相交流电源一一对应连接的晶闸管单元的交流调压模块，控制模块和负载模块；控制模块，用于调整晶闸管单元导通时的相位，以使交流调压模块通过负载模块输出与待检测电能质量产品对应的电能质量参数。本发明通过控制模块调整与三相交流电源的每相输出端一一对应连接的晶闸管单元导通时的相位，使交流调压模块通过负载模块输出与待检测电能质量产品对应的电能质量参数，实现了通过一台设备模拟出不同的电能质量参数，以便对不同的电能质量产品进行检测，效率高。本发明还公开了一种电能质量产品的检测系统，具有上述有益效果。

Description

一种电能质量参数的模拟装置及电能质量产品的检测系统

技术领域

本发明涉及电能质量领域，特别是涉及一种电能质量参数的模拟装置及电能质量产品的检测系统。

背景技术

目前，国家电网对于电能质量要求越来越高，针对谐波治理、无功补偿、三相不平衡治理，参考各相关行业标准，研发、生产出了市场需求的相应产品，如有源电力滤波器，静止无功发生器、三相不平衡治理装置等，统称为电能质量产品。由于处于该行业产品形成初级阶段，在对电能质量产品的性能进行检测时，需要采用不同的模拟设备，比如检测谐波时，需采用谐波模拟设备，检测三相不平衡电流时，需采用三相不平衡电流模拟设备，目前还没有成熟的一体化、系统化的模拟设备，导致电能质量产品的性能检测、寿命检测、达标检测、出厂检验等工作，存在严重滞后的现象。

因此，如何提供一种解决上述技术问题的方案是本领域技术人员目前需要解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种电能质量参数的模拟装置，实现了通过一台设备模拟出不同的电能质量参数，以便对不同的电能质量产品进行检测，效率高；本发明的另一目的是提供一种包括上述模拟装置的电能质量产品的检测系统。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种电能质量参数的模拟装置，包括：

用于输出三相交流电的三相交流电源，包括与每相交流电源一一对应连接的晶闸管单元的交流调压模块，控制模块和负载模块；

所述控制模块，用于调整所述晶闸管单元导通时的相位，以使所述交流调压模块通过所述负载模块输出与待检测电能质量产品对应的电能质量参数。

优选的，每个所述晶闸管单元均包括第一晶闸管及与所述第一晶闸管反并联的第二晶闸管。

优选的，每个所述晶闸管单元均包括双向晶闸管。

优选的，当所述待检测电能质量产品为有源电力滤波器和/或静止无功发生器时，所述控制模块，具体用于：

在所述三相交流电源的正半周和负半周，分别对每个所述晶闸管单元导通时的相位进行调整，以使所述交流调压模块通过所述负载模块输出与所述有源电力滤波器和/或所述静止无功发生器对应的电能质量参数。

优选的，当所述待检测电能质量产品为三相不平衡治理装置时，所述控制模块，具体用于：

停止触发任意一个或任意两个所述晶闸管单元，以使所述交流调压模块通过所述负载模块输出与所述三相不平衡治理装置对应的电能质量参数。

优选的，所述控制模块为三相全数字可控硅触发电路。

优选的，该模拟装置还包括：

设于每相交流电源与所述晶闸管单元之间、用于滤波的电抗器。

优选的，该模拟装置还包括第一端分别与所述三相交流电源及所述交流调压模块连接、第二端与所述待检测电能质量产品连接的保护模块，所述保护模块包括断路器单元、熔断器单元、主接触器单元和限流电阻单元，其中：

所述断路器单元的第一端作为所述保护模块的第一端，所述断路器单元的第二端与所述熔断器单元的第一端连接，所述熔断器单元的第二端分别与所述主接触器单元的第一端和所述限流电阻单元的第一端连接，所述限流电阻单元的第二端和所述主接触器单元的第二端连接，其公共端作为所述保护模块的第二端。

为解决上述技术问题，本发明还提供了一种电能质量产品的检测系统，包括如上文任意一项所述的电能质量参数的模拟装置，还包括：

检测模块，用于获取待检测电能质量产品输出的电能质量参数，判断所述电能质量参数是否满足预设条件，若是，判定所述待检测电能质量产品正常，若否，判定所述待检测电能质量产品异常。

优选的，所述检测模块还用于，在所述待检测电能质量产品异常时，生成报警信号；

则该检测系统还包括：

报警模块，用于在接收到报警信号后发出警报。

本发明提供了一种电能质量参数的模拟装置，包括：用于输出三相交流电的三相交流电源，包括与每相交流电源一一对应连接的晶闸管单元的交流调压模块，控制模块和负载模块；控制模块，用于调整晶闸管单元导通时的相位，以使交流调压模块通过负载模块输出与待检测电能质量产品对应的电能质量参数。

可见，在实际应用中，采用本发明的方案，通过控制模块调整与三相交流电源的每相输出端一一对应连接的晶闸管单元导通时的相位，使交流调压模块通过负载模块输出与待检测电能质量产品对应的电能质量参数，实现了通过一台设备模拟出不同的电能质量参数，以便对不同的电能质量产品进行检测，效率高。

本发明还提供了一种电能质量产品的检测系统，具有和上述电能质量参数的模拟装置相同的有益效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对现有技术和实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的一种电能质量参数的模拟装置的结构示意图；

图2为本发明所提供的另一种电能质量参数的模拟装置的结构示意图；

图3为本发明所提供的另一种电能质量参数的模拟装置的结构示意图；

图4为本发明所提供的一种电能质量参数的模拟装置的输出波形图；

图5为本发明所提供的另一种电能质量参数的模拟装置的结构示意图；

图6为本发明所提供的一种电能质量产品的检测系统的结构示意图。

具体实施方式

本发明的核心是提供一种电能质量参数的模拟装置，实现了通过一台设备模拟出不同的电能质量参数，以便对不同的电能质量产品进行检测，效率高；本发明的另一核心是提供一种包括上述模拟装置的电能质量产品的检测系统。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参照图1，图1为本发明所提供的一种电能质量参数的模拟装置的结构示意图，包括：

用于输出三相交流电的三相交流电源1，包括与每相交流电源一一对应连接的晶闸管单元21的交流调压模块2，控制模块3和负载模块4；

控制模块3，用于调整晶闸管单元21导通时的相位，以使交流调压模块2通过负载模块4输出与待检测电能质量产品对应的电能质量参数。

作为一种优选的实施例，该模拟装置还包括：

设于每相交流电源与所述晶闸管单元21之间、用于滤波的电抗器L。

具体的，三相交流电源1有三相输出端，可以记为第一交流电源A、第二交流电源B和第三交流电源C，交流调压模块2中包括三个晶闸管单元21，分别记为第一晶闸管单元21A，第二晶闸管单元21B，第三晶闸管单元21C，每个晶闸管单元21的第一端与三相交流电源1的一相交流电源连接，即第一晶闸管单元21A的第一端和第一交流电源A连接，第二晶闸管单元21B的第一端和第二交流电源B连接，第三晶闸管单元21C的第一端和第三交流电源C连接，本发明中的负载可以选择阻性负载，相应的，负载模块4中包括第一电阻R_A、第二电阻R_B和第三电阻R_C，第一电阻R_A的第一端与第一晶闸管单元21A的第二端连接，第二电阻R_B的第一端与第二晶闸管单元21B的第二端连接，第三电阻R_C的第一端与第三晶闸管单元21C的第二端连接，第一电阻R_A的第二端、第二电阻R_B的第二端、第三电阻R_C的第二端均与零线N相接。

具体的，交流调压模块2采用相位控制方式的交流电力控制电路，三个晶闸管单元21分别串联在各相交流电源与负载之间。在每相交流电源的每半个周期内触发一次与其连接的晶闸管单元21，使之导通，通过控制晶闸管单元21导通时所对应的相位，就可以调节交流调压模块2的输出电压的有效值，此输出电压加在阻性负载上，调节负载容量，从而形成模拟的电网谐波、三相不平衡电流、感性无功等电能质量参数，以便后续验证电能质量产品是否能够实现其治理功能，本发明节约了元器件投资，减少了模拟装置的体积，通过一台模拟装置可以模拟出多种电能质量参数，以便后续对电能质量产品的性能进行检测。

相应的，参照图2所示，每相交流电源和与其连接的晶闸管单元21之间还串联有电抗器L，分别记为第一电抗器L₁，第二电抗器L₂，第三电抗器L₃，用于滤波，以防止电网承受过大的谐波，使模拟装置模拟出的谐波满足待检测电能质量产品的要求。

在上述实施例的基础上：

作为一种优选的实施例，每个晶闸管单元21均包括第一晶闸管及与第一晶闸管反并联的第二晶闸管。

作为一种优选的实施例，每个晶闸管单元21均包括双向晶闸管。

具体的，晶闸管单元21可以选用两个反并联的晶闸管，也可以选用一个双向晶闸管，根据实际工程需要确定即可，本发明在此不做限定。

作为一种优选的实施例，当待检测电能质量产品为有源电力滤波器和/或静止无功发生器时，控制模块3，具体用于：

在三相交流电源1的正半周和负半周，分别对每个晶闸管单元21导通时的相位进行调整，以使交流调压模块2通过负载模块4输出与有源电力滤波器和/或静止无功发生器对应的电能质量参数。

具体的，在第一交流电源A、第二交流电源B和第三交流电源C的正半周和负半周，分别对与其对应的第一晶闸管单元21A、第二晶闸管单元21B、第三晶闸管单元21C的导通角α进行控制就可以调节输出电压。以其中一个交流电源的支路(参照图3所示，包括第一交流电源A、第一晶闸管VT₁、第二晶闸管VT₂、第一电阻R_A的支路)为例，第一交流电源A两端的电压记为u₁，第一电阻R_A两端电压记为u₀，其波形图参照图4所示，从图4中可以看出在正、负半周，导通角α的起始时刻(α＝0)均为电压过零时刻，稳态时，正、负半周的α相等，负载电压波形是电源电压波形的一部分，负载电流(也即电源电流)和负载电压的波形相同，因此，通过触发导通角α的变化就可实现输出电压的控制，这种非线性的负载特性即可输出大量的谐波电流，通过控制晶闸管单元21导通时所对应的相位，即可影响负载输出，其输出仍是交流电压，但它不是正弦波，其谐波分量较大，功率因数也较低，具备了谐波测试源和无功源的特点。

作为一种优选的实施例，当待检测电能质量产品为三相不平衡治理装置时，控制模块3，具体用于：

停止触发任意一个或任意两个晶闸管单元21，以使交流调压模块2通过负载模块4输出与三相不平衡治理装置对应的电能质量参数。

具体的，由于晶闸管单元21中的每只晶闸管控制半个周期，所以可以通过停止触发某只晶闸管的方法控制某一相的负载特性，即可控制输出，构成任意的不平衡负载特征，原理简单，便于实现，节省了设备的调试周期。

作为一种优选的实施例，控制模块3为三相全数字可控硅触发电路。

作为一种优选的实施例，该模拟装置还包括第一端分别与三相交流电源1及交流调压模块2连接、第二端与待检测电能质量产品连接的保护模块5，保护模块5包括断路器单元51、熔断器单元52、主接触器单元53和限流电阻单元54，其中：

断路器单元51的第一端作为保护模块5的第一端，断路器单元51的第二端与熔断器单元52的第一端连接，熔断器单元52的第二端分别与主接触器单元53的第一端和限流电阻单元54的第一端连接，限流电阻单元54的第二端和主接触器单元53的第二端连接，其公共端作为保护模块5的第二端。

具体的，此装置的另一部分为保护模块5，保护模块5由断路器单元51、熔断器单元52、主接触器单元53、限流电阻单元54组成。分别起到短路保护、过载保护及短路后备保护、投切控制、限制短路电流的作用。

具体的，考虑到三相交流电源1有三相输出，相应的，断路器单元51包括第一断路器QF₁、第二断路器QF₂、第三断路器QF₃，熔断器单元52第一熔断器FU₁、第二熔断器FU₂、第三熔断器FU₃、第四熔断器FU₄、第五熔断器FU₅、第六熔断器FU₆、主接触器单元53包括第一接触器KM₁、第二接触器KM₂，第三接触器KM₃，限流电阻单元54包括第一限流电阻R₁、第二限流电阻R₂、第三限流电阻R₃，其连接关系参照图5所示。

请参照图6，图6为本发明所提供的一种电能质量产品的检测系统的结构示意图，包括如上文任意一项的电能质量参数的模拟装置01，还包括：

检测模块02，用于获取待检测电能质量产品输出的电能质量参数，判断电能质量参数是否满足预设条件，若是，判定待检测电能质量产品正常，若否，判定待检测电能质量产品异常。

具体的，本发明能够实现对电能质量产品的功能验证，电能质量产品包括APF(Active power filter，有源电力滤波器)、SVG(Static Var Generator，静止无功发生器)、STUR(Smart Three-phase Unbalanced Regulator，三相不平衡智能调节器)等，首先通过本发明所提供的模拟装置01模拟出相应的电能质量参数，然后利用多功能表来验证电能质量产品投运前和投运后的电能质量参数的改善结果，也即获取未投运电能质量产品前，模拟装置01输出的电能质量参数，以及投运电能质量产品后的电能质量参数，判断其是否满足预设条件，比如电能质量参数为谐波，先获取未投运APF时，模拟装置01模拟出的谐波分量，以及投运APF后的谐波分量，判断APF对谐波分量的改善是否满足预设条件，若是，说明APF性能状态正常，若否，说明APF性能状态异常。

作为一种优选的实施例，检测模块02还用于，在待检测电能质量产品异常时，生成报警信号；

则该检测系统还包括：

报警模块03，用于在接收到报警信号后发出警报。

具体的，当检测模块02检测到待检测电能质量产品异常时，控制报警模块03发出警报，以提醒工作人员检查APF、SVG、STUR一次接线回路、二次控制回路、参数设置、元器件等问题，并加以解决，再次通电检验，以便满足待检测电能质量产品的性能，从而进一步提高本发明的可靠性。

综上所述，本发明通过一台设备可以模拟出三相不平衡电流、感性无功和谐波，实现故障信号源模拟集成化；并且对电能质量产品的性能检测、寿命检测、达标检测、出厂检验等工作，可以一次性完成；且本发明所提供的模拟装置01还设置有保护模块，具有完善的保护功能和故障限制措施，可靠性高，检测结果更精准，相较于现有技术中需要采用多台检测设备，本发明只需要一台，成本低、体积小。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims

1.一种电能质量参数的模拟装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的电能质量参数的模拟装置，其特征在于，每个所述晶闸管单元均包括第一晶闸管及与所述第一晶闸管反并联的第二晶闸管。

3.根据权利要求1所述的电能质量参数的模拟装置，其特征在于，每个所述晶闸管单元均包括双向晶闸管。

4.根据权利要求1所述的电能质量参数的模拟装置，其特征在于，当所述待检测电能质量产品为有源电力滤波器和/或静止无功发生器时，所述控制模块，具体用于：

5.根据权利要求1所述的电能质量参数的模拟装置，其特征在于，当所述待检测电能质量产品为三相不平衡治理装置时，所述控制模块，具体用于：

6.根据权利要求1所述的电能质量参数的模拟装置，其特征在于，所述控制模块为三相全数字可控硅触发电路。

7.根据权利要求1-6任意一项所述的电能质量参数的模拟装置，其特征在于，该模拟装置还包括：

8.根据权利要求7所述的电能质量参数的模拟装置，其特征在于，该模拟装置还包括第一端分别与所述三相交流电源及所述交流调压模块连接、第二端与所述待检测电能质量产品连接的保护模块，所述保护模块包括断路器单元、熔断器单元、主接触器单元和限流电阻单元，其中：

9.一种电能质量产品的检测系统，其特征在于，包括如权利要求1-8任意一项所述的电能质量参数的模拟装置，还包括：

10.根据权利要求9所述的电能质量产品的检测系统，其特征在于，所述检测模块还用于，在所述待检测电能质量产品异常时，生成报警信号；

则该检测系统还包括：

报警模块，用于在接收到报警信号后发出警报。