CN111404175B - 用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置及控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置及方法，该综合治理装置包括：串联于所述配电台区低压线路上的第一控制开关以及并联于所述第一控制开关两侧的调制电路；所述调制电路包括依次串联的AC‑DC双向整流单元、DC‑DC双向升/降压单元、DC‑AC逆变单元和第三控制开关，所述DC‑DC双向升/降压单元还与储能单元连接；所述综合治理装置还包括分别与所述第一控制开关、AC‑DC双向整流单元、DC‑AC逆变单元、第三控制开关以及储能单元连接的控制单元；本发明一是能提升用户侧低电压的标准值；二是能在配电变压器发生过载情况时，补充低压配电网电能缺口，解决配电变压器过载问题，避免配电变压器过载烧损，并消除电路中的谐波等非线性污染。

Description

用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置及控制方法
技术领域
本发明涉及配电网低压电能质量治理领域，具体涉及利用分布式储能与mosfit(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，金属-氧化物半导体场效应晶体管)/IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)电力电子集成电路对380V/220V低压配电网的电压、电流、无功等电能质量参数进行治理的用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置及控制方法。
背景技术
随着国民经济的快速发展，人们生活水平的不断提升，急剧增长的用电需求与缓慢提升的供电能力、相对落后的设备水平之间的矛盾日益凸显，主要体现在以下几方面：
一是在夏冬等负荷高峰期，大量配电变压器处于过载运行状态，存在极大的设备损毁、故障停电风险；以及配电变压器负荷过重、供电能力不足，引起用户处低电压。
二是大量农村地区居民住户位置分散，使得配电台区低压迂回供电，低压线路过长、过细产生的压降和附加损耗，导致末端用户出现严重低电压现象。
三是随着居民生活质量提高，大量使用大功率空调、微波炉、冰箱等非线性负荷，导致低压线路上的无功冲击大、谐波污染多，从而进一步降低居民用电质量。
目前解决上述问题的方式普遍是通过配电台区增容、补点、加装台区侧无功补偿装置进行治理。对配电台区进行增容补点投资规模较大，且容易产生大量日常轻载配电变压器，经济性较差。因此，如何实现配电台区低压电能质量的经济、高效、精准治理成为目前的重点和难点研究问题。
发明内容
本发明提供了用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置及控制方法，用以解决目前的综合治理装置对低压用户侧电能质量治理效果不好、经济性差的缺点。
为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置，包括：串联于配电台区低压线路上的第一控制开关以及并联于第一控制开关两侧的调制电路；调制电路包括依次串联的AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元、DC-AC逆变单元和第三控制开关，DC-DC双向升/降压单元还与储能单元连接；
综合治理装置还包括分别与第一控制开关、AC-DC双向整流单元、DC-AC逆变单元、第三控制开关以及储能单元连接的控制单元；
控制单元，用于在低压线路处于低压状态，且配电台区的配电变压器过载时，断开第一控制开关，闭合第三控制开关，使AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元、DC-AC逆变单元以及储能单元接入低压线路，以使综合治理装置进入第一工作模式；还用于在低压线路处于低压状态，但配电台区的配电变压器未过载时，断开第一控制开关，闭合第三控制开关，关闭储能单元，使AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及DC-AC逆变单元接入低压线路，以使综合治理装置进入第二工作模式；还用于在低压线路处于常压状态，但配电台区的配电变压器过载时，闭合第一控制开关，断开第三控制开关，使AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及将储能单元接入低压线路中，以使综合治理装置处于第三工作模式。
优选的，还包括：设置在低压线路的电压传感器，电压传感器与控制单元连接，电压传感器用于实时监测并将低压线路的电压参数发送给控制单元，控制单元用于将接收到的电压参数与预设的低压阈值区间进行比较，当电压参数处于低压阈值区间内时，判断低压线路处于低压状态；
综合治理装置还包括设置在配电网的配电变压器处的监测单元，监测单元与控制单元连接，监测单元用于实时监测配电变压器的负载情况，并当监测到配电变压器过载时发送过载信号给控制单元，控制单元用于根据在预设的时间段内是否接收到过载信号，判断配电变压器是否存在过载，当在预设的时间段内是接收到过载信号时，判断配电变压器过载，否则，判断不过载。
优选的，控制单元还用于当判断低压线路处于低压状态，且配电台区的配电变压器过载时，控制综合治理装置进入第一工作模式，对低压线路进行升压和有功功率补充。
优选的，控制单元用于当判断电压参数处于低压阈值区间，且在预设的时间段内未接收到过载信号时，判断低压线路处于低压状态，但配电台区的配电变压器未过载，控制综合治理装置进入第二工作模式，对低压线路进行升压。
优选的，控制单元还用于将接收到的电压参数与预设的常压阈值区间进行比较，当电压参数处于常压阈值区间，且在预设的时间段内接收到过载信号时，判断低压线路处于常压状态，但配电台区的配电变压器过载，控制综合治理装置进入第三工作模式，对低压线路进行有功功率补偿。
优选的，储能单元还用于将自身的实时剩余电量值发送给控制单元，控制单元用于接收实时剩余电量值，并将实时剩余电量值与预设的电量阈值进行比较，当实时剩余电量值小于电量阈值时，判断配电变压器过载，关闭储能单元。
优选的，控制单元还用于在当实时剩余电量值小于电量阈值、电压参数处于常压阈值区间内且配电变压器未过载时，闭合第一控制开关，断开第三控制开关，将AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及储能单元接入低压线路，使综合治理装置进入充电模式，补充储能单元的电量。
优选的，AC-DC双向整流单元的输入端和低压线路之间通过第二控制开关连接，控制单元还用于将电压参数与预设的故障阈值区间进行比较，当电压参数处于故障阈值区间内时，断开第一控制开关，第二控制开关以及第三控制开关。
一种用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置的控制方法，应用于上述的用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置中，包括以下步骤：
设置在低压线路上的电压传感器实时监测并将低压线路的电压参数发送给控制单元，设置在配电变压器上的监测单元实时监测配电变压器的负载情况，当监测到配电变压器过载时发送过载信号给控制单元；
控制单元用于接收电压参数和过载信号，并执行以下任一步骤：
步骤a:控制单元将电压参数与预设的低压阈值区间进行比较，判断低压线路是否处于低压状态，并根据在预设的时间段内是否接收到过载信号，判断配电变压器是否存在过载，当电压参数处于预设的低压阈值区间内，且在预设的时间段内接收到过载信号时，判断低压线路处于低压状态，且配电台区的配电变压器过载，断开第一控制开关，闭合第三控制开关，使AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元、DC-AC逆变单元以及储能单元接入低压线路，以使综合治理装置进入第一工作模式；当电压参数处于预设的低压阈值区间内，且在预设的时间段内未接收到过载信号时，判断低压线路处于低压状态，但配电台区的配电变压器未过载，断开第一控制开关，闭合第三控制开关，关闭储能单元，使AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及DC-AC逆变单元接入低压线路，以使综合治理装置进入第二工作模式；
步骤b:控制单元将电压参数与预设的常压阈值区间进行比较，判断低压线路是否处于常压状态，并根据在预设的时间段内是否接收到过载信号，判断配电变压器是否存在过载，当电压参数处于预设的常压阈值区间内，且在预设的时间段内接收到过载信号时，判断低压线路处于常压状态，但配电台区的配电变压器过载，闭合第一控制开关，断开第三控制开关，使AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及将储能单元接入低压线路中，使综合治理装置处于第三工作模式。
本发明具有以下有益效果：
1、本发明中的用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置及控制方法，通过AC-DC双向整流单元、DC-AC逆变单元可有效提升用户侧低电压至220V/380V标准值，并消除电路中的谐波等非线性污染保障居民优质用电。此外，在配电变压器过载时，通过储能单元对低压线路进行补充供电，可有效缓解配电变压器的过载问题，并减少负荷电流从远端电网侧到末端用户侧产生的线损。该控制方法精准可靠并且装置制作成本低，有利于在工程上进行大量生产。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照附图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明中的用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置的单相装置结构图(图中实线为强电，虚线为弱电)；
图2是本发明中优选实施例的用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置的单相装置结构图(图中实线为强电，虚线为弱电)；
图3是本发明优选实施例的用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置的三相装置结构图(图中实线为强电，虚线为弱电)。
其中，在图1至图3中，控制开关S1指的是第一控制开关，控制开关S2指的是第二控制开关，控制开关S3指的是第三控制开关。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例一：
如图1所示，本发明公开的一种用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置，包括：串联于配电台区低压线路上的第一控制开关以及并联于第一控制开关两侧的调制电路；调制电路包括依次串联的AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元、DC-AC逆变单元和第三控制开关，DC-DC双向升/降压单元还与储能单元连接；
综合治理装置还包括分别与第一控制开关、AC-DC双向整流单元、DC-AC逆变单元、第三控制开关以及储能单元连接的控制单元；
控制单元，用于在低压线路处于低压状态，且配电台区的配电变压器过载时，断开第一控制开关，闭合第三控制开关，使AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元、DC-AC逆变单元以及储能单元接入低压线路，以使综合治理装置进入第一工作模式；还用于在低压线路处于低压状态，但配电台区的配电变压器未过载时，断开第一控制开关，闭合第三控制开关，关闭储能单元，使AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及DC-AC逆变单元接入低压线路，以使综合治理装置进入第二工作模式；还用于在低压线路处于常压状态，但配电台区的配电变压器过载时，闭合第一控制开关，断开第三控制开关，使AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及将储能单元接入低压线路中，以使综合治理装置处于第三工作模式。
本发明中的用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置，通过AC-DC双向整流单元、DC-AC逆变单元可有效提升用户侧低电压至220V/380V标准值，并消除电路中的谐波等非线性污染保障居民优质用电。此外，在配电变压器过载时，通过储能单元对低压线路进行补充供电，可有效缓解配电变压器的过载问题，并减少负荷电流从远端电网侧到末端用户侧产生的线损。
实施例二：
实施例二是实施例一的优选实施例，其与实施例一的不同之处在于，对用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置的结构和功能进行了拓展，还公开了一种用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置的控制方法：
如图2至图3所示，在本实施例中，综合治理装置包括控制单元、监测组件、串联于配电台区低压线路上的第一控制开关以及并联于第一控制开关两侧的调制电路；调制电路包括依次串联的第二控制开关、AC-DC双向整流单元、DC-AC逆变单元和第三控制开关，AC-DC双向整流单元的输出端和DC-AC逆变单元的输入端之间还连接有DC-DC双向升/降压单元，DC-DC双向升/降压单元还与储能单元连接；
其中，监测组件包括设置在第二控制开关处的电压传感器和设置在配电网的配电变压器处的监测单元，第一控制开关、第二控制开关、第三控制开关、AC-DC双向整流单元、DC-AC逆变单元、电压传感器和监测单元均与控制单元连接。
且本实施例中的综合治理装置的工作模式包括第一工作模式、第二工作模式、第三工作模式、故障模式以及充电模式，控制单元用于在低压线路处于低压状态，且配电台区的配电变压器过载时，断开第一控制开关、闭合第二控制开关和第三控制开关，使AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元、DC-AC逆变单元以及储能单元接入低压线路，以使综合治理装置进入第一工作模式；
控制单元还用于在低压线路处于低压状态，但配电台区的配电变压器未过载时，断开第一控制开关、闭合第二控制开关和第三控制开关，关闭储能单元，使AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及DC-AC逆变单元接入低压线路，以使综合治理装置进入第二工作模式；
控制单元还用于在低压线路处于常压状态，但配电台区的配电变压器过载时，闭合第一控制开关和第二控制开关、断开第三控制开关、使AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及将储能单元接入低压线路中，以使综合治理装置处于第三工作模式；
控制单元还用于当储能单元剩余电量值低，且综合治理装置未处于第一工作模式、第二工作模式以及第三工作模式时，闭合第一控制开关和第二控制开关、断开第三控制开关，将AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及储能单元接入低压线路，使综合治理装置进入充电模式，补充储能单元的电量。
控制单元还用于当低压线路存在故障时，断开第一控制开关、第二控制开关以及第三控制开关，使综合治理装置进入故障模式。
控制单元电压传感器用于实时监测并将低压线路的电压参数发送给控制单元，控制单元用于将接收到的电压参数与预设的低压阈值区间进行比较，当判断电压参数处于低压阈值区间处于低压阈值区间内时，判断低压线路处于低压状态；
监测单元用于实时监测配电变压器的负载情况，并当监测到配电变压器过载时发送过载信号给控制单元，控制单元用于根据在预设的时间段内是否接收到过载信号，判断配电变压器是否存在过载，若在预设的时间段内是接收到过载信号时，则判断配电变压器过载，否则，则判断不过载。
控制单元还用于当判断低压线路处于低压状态，且配电台区的配电变压器过载，控制综合治理装置进入第一工作模式，对低压线路进行升压和有功功率补充。
控制单元用于当判断电压参数处于低压阈值区间，且在预设的时间段内未接收到过载信号时，判断低压线路处于低压状态，但配电台区的配电变压器未过载，控制综合治理装置进入第二工作模式，对低压线路进行升压。
控制单元还用于将接收到的电压参数与预设的常压阈值区间进行比较，当判断电压参数处于常压阈值区间，且在预设的时间段内接受到过载信号时，判断低压线路处于常压状态，但配电台区的配电变压器过载，控制综合治理装置进入第三工作模式，对低压线路进行有功功率补偿。
储能单元还用于将自身的实时剩余电量值发送给控制单元，控制单元用于接收实时剩余电量值，并将实时剩余电量值与预设的电量阈值进行比较，当比较实时剩余电量值小于电量阈值时，且判断配电变压器过载，关闭储能单元。
控制单元当比较实时剩余电量值小于电量阈值、电压参数处于常压阈值区间内且配电变压器未过载时，判断储能单元剩余电量值低，且综合治理装置未处于第一工作模式、第二工作模式以及第三工作模式，闭合第一控制开关和第二控制开关、断开第三控制开关，将AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及储能单元接入低压线路，使综合治理装置进入充电模式，补充储能单元的电量。
控制单元还用于将电压参数与预设的故障阈值区间进行比较，当比较出电压参数处于故障阈值区间内时，判断低压线路存在故障，断开第一控制开关、第二控制开关以及第三控制开关，使综合治理装置进入故障模式。
本实施例中的综合治理装置的工作流程包括以下步骤：
电压传感器实时监测并将低压线路的电压参数发送给控制单元；监测单元实时监测配电变压器的负载情况，并在监测配电变压器过载时，发送过载信号给控制单元；储能单元将自身的实时剩余电量值发送给控制单元；
当在预设的时间段内接收到过载信号、且接收到的电压参数处于常压阈值区间内，控制第一控制开关、第二控制开关闭合，控制第三控制开关断开，接收并判断储能单元发送来的实时剩余电量值是否小于电量阈值，若判断出不小于电量阈值，控制AC-DC双向整流单元处于恒流状态，并控制储能单元通过DC-DC双向升/降压单元向AC-DC双向整流单元稳定放电，进而使AC-DC双向整流单元向配电网补偿负载所需有功功率，若判断小于电量阈值，则控制储能单元不工作，并控制AC-DC双向整流单工作在谐波补偿、无功补偿状态，缓解配电变压器过载。
当在预设的时间段内接收到过载信号、且接收到的电压参数处于低压阈值区间内时，控制第三控制开关、第二控制开关闭合，控制第一控制开关断开，接收并判断储能单元发送来的电量是否小于电量阈值，若判断处于不小于电量阈值，控制储能单元通过DC-DC双向升/降压单元向DC-AC逆变单元稳定放电，并控制DC-AC逆变单元工作在恒压状态向配电网补偿负载所需有功功率，若判断小于电量阈值，则控制储能单元不工作，并控制DC-AC逆变单元工作在恒压状态。
当在预设时间阈值内未接收到过载信号、且接收到的电压参数处于低压阈值区间内，控制第一控制开关断开，第二控制开关、第三控制开关闭合，并控制AC-DC双向整流单元工作在有源整流状态，控制DC-AC逆变单元工作在恒压状态，并控制储能单元不工作，以解决用户低电压问题。
当电压参数处于故障阈值区间，判断低压线路存在故障，控制第一控制开关、第二控制开关以及第三控制开关均断开。
当实时剩余电量值小于电量阈值、电压参数处于常压阈值区间内且配电变压器未过载时，闭合第一控制开关和第二控制开关，断开第三控制开关，将AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及储能单元接入低压线路，控制AC-DC双向整流单元经DC-DC双向升/降压单元对储能单元开始充电，且当充电过程中接收到配电变压器发送的过载信号，控制储能单元停止充电。
此外，在本实施例中，还公开一种用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置的控制方法，应用于上述用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置中，包括以下步骤：
设置在低压线路上的电压传感器实时监测并将低压线路的电压参数发送给控制单元，设置在配电变压器上的监测单元实时监测配电变压器的负载情况，当监测到配电变压器过载时发送过载信号给控制单元；
控制单元用于接收电压参数和过载信号，并执行以下任一步骤：
步骤a:控制单元将电压参数与预设的低压阈值区间进行比较，判断低压线路是否处于低压状态，并根据在预设的时间段内是否接收到过载信号，判断配电变压器是否存在过载，当电压参数处于预设的低压阈值区间内，且在预设的时间段内接收到过载信号时，判断低压线路处于低压状态，且配电台区的配电变压器过载，断开第一控制开关，闭合第三控制开关和第二控制开关，使AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元、DC-AC逆变单元以及储能单元接入低压线路，以使综合治理装置进入第一工作模式；当电压参数处于预设的低压阈值区间内，且在预设的时间段内未接收到过载信号时，判断低压线路处于低压状态，但配电台区的配电变压器未过载，断开第一控制开关，闭合第三控制开关和第二控制开关，关闭储能单元，使AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及DC-AC逆变单元接入低压线路，以使综合治理装置进入第二工作模式；
步骤b:控制单元将电压参数与预设的常压阈值区间进行比较，判断低压线路是否处于常压状态，并根据在预设的时间段内是否接收到过载信号，判断配电变压器是否存在过载，当电压参数处于预设的常压阈值区间内，且在预设的时间段内接收到过载信号时，判断低压线路处于常压状态，但配电台区的配电变压器过载，闭合第一控制开关和第二控制开关，断开第三控制开关，使AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及将储能单元接入低压线路中，使综合治理装置处于第三工作模式。
实施例三：
实施例三是实施例二的优选实施例，其与实施例一的不同之处在于，对配电台区低压电能质量的综合治理方法的具体参数进行了补充和具体步骤进行了细化：
在本实施例中，常压阈值区间设置为[198V，286V]，低压阈值区间设置为(66V，198V)，故障阈值区间为[0，66V]和/或286V以上。
本发明中的配电台区低压电能的质量的综合治理装置的控制方法具体包括以下步骤：
1.控制单元当接入点电压(即质量的综合治理装置接入的配电网上的电压参数)处于正常或偏高[198V，286V]时，装置的控制开关S1(即第一控制开关)闭合，控制开关S2(即第二控制开关)闭合，控制开关S3(即第三控制开关)断开，DC-AC逆变单元不工作。
(1)若控制单元未接收到配电变压器过载信号，则装置的AC-DC双向整流单元工作在谐波补偿、无功补偿状态。
(2)若控制单元接收到配电变压器过载信号，且储能单元电量正常(即储能单元的实时剩余电量值不小于预设的电量阈值)，则装置的储能单元通过DC-DC双向升/降压单元向AC-DC双向整流单元稳定放电，AC-DC双向整流单元向电网补偿负载所需有功功率。
(3)若接收到配电变压器的过载信号，且储能单元电量偏低(即储能单元的实时剩余电量值小于预设的电量阈值)，则储能单元不工作，装置的AC-DC双向整流单元工作在谐波补偿、无功补偿状态。
2.当接入点电压处于低电压范围(66V，198V)，则由装置对用户侧进行升压工作，此时装置的控制开关S1断开，控制开关S2闭合，控制开关S3闭合，AC-DC双向整流单元工作在有源整流状态，DC-AC逆变单元工作在恒压状态。
(1)若未接收到配电变压器过载信号，则储能单元不工作。
(2)若接收到配电变压器过载信号，且储能单元电量正常，则储能单元通过DC-DC双向升/降压单元向DC-AC逆变单元稳定放电，补偿负载所需有功功率。
(3)若接收到配电变压器过载信号，且储能单元电量偏低，则储能单元不工作。
3.当接入点电压处于[0，66V]或286V以上时，表明电网侧出现故障，控制开关S1、S2、S3均断开，保护用户不受损害。
4.当储能单元电量低时，若未接收到配电变压器过载信号，则由AC-DC双向整流单元经DC-DC双向升/降压单元对储能开始充电。一旦充电过程中接收到配电变压器过载信号，则停止充电。
即，本实施例中配电台区低压电能的质量的综合治理装置的控制方法，在配电台区发生过载，且装置接入点电压正常情况。控制步骤采用：
(1)控制单元接收到配电变压器过载信号及接收到控制开关处传感器传来的处于正常阈值区间内的电压参数，装置的控制开关S1闭合，控制开关S2闭合，控制开关S3断开。
(2)控制单元判断储能单元电量是否正常。
(3)若储能单元电量正常，则储能单元通过DC-DC双向升/降压单元向AC-DC双向整流单元稳定放电，补偿负载所需有功功率，AC-DC双向整流单元工作在恒流状态，以解决过载、低电压问题。
(4)若储能单元电量偏低，则储能单元不工作，谐波补偿、无功补偿状态。就地补偿无功损耗，缓解配电变压器过载。
在配电台区发生过载，且装置接入点存在低电压情况，控制步骤采用：
(1)控制单元接收到配电变压器过载信号及接收到控制开关处传感器传来的处于低压阈值区间内的电压参数，装置的控制开关S1断开，控制开关S2闭合，控制开关S3闭合。
(2)控制单元判断储能单元电量是否正常。
(3)若储能单元电量正常，则储能单元通过DC-DC双向升/降压单元向DC-AC逆变单元稳定放电，补偿负载所需有功功率。DC-AC逆变单元工作在恒压状态，同时解决配电变压器过载、用户低电压问题。
(4)若储能单元电量偏低，则储能单元不工作，逆变单元工作在恒压状态，解决用户低电压问题。
在配电台区未过载，装置接入点存在低电压情况，控制步骤采用：
(1)控制单元未接收到配电变压器过载信号，接收到控制开关处传感器传来的处于低压阈值区间内的电压参数，装置的控制开关S1断开，控制开关S2闭合，控制开关S3闭合。
(2)AC-DC双向整流单元工作在有源整流状态。
(3)DC-AC逆变单元工作在恒压状态。解决用户低电压问题。
(4)储能单元不工作。
在本实施例中，AC-DC双向整流单元、DC-AC逆变单元均由mosfit(金氧半场效晶体管)/IGBT(绝缘栅双极型晶体管)电力电子集成电路组成的AC-DC双向整流单元、DC-AC逆变单元组成。
使用本发明装置与控制方法不仅对配电台区过载、低电压问题有精准、高效的治理效果，并且装置生产成本低，操作简单，容易实施，利于在工业上实现大量生产。
综上，本发明通过mosfit(金氧半场效晶体管)/IGBT(绝缘栅双极型晶体管)电力电子集成电路组成的AC-DC双向整流单元、DC-AC逆变单元可有效提升用户侧低电压至220V/380V标准值，并消除电路中的谐波等非线性污染保障居民优质用电。此外，在配电变压器过载时，通过储能单元对低压线路进行补充供电，可有效缓解配电变压器的过载问题，并减少负荷电流从远端电网侧到末端用户侧产生的线损。该控制方法精准可靠并且装置制作成本低，有利于在工程上进行大量生产。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，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 (9)

1.一种用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置，其特征在于，包括：串联于所述配电台区低压线路上的第一控制开关以及并联于所述第一控制开关两侧的调制电路；所述调制电路包括依次串联的AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元、DC-AC逆变单元和第三控制开关，所述DC-DC双向升/降压单元还与储能单元连接；
所述综合治理装置还包括分别与所述第一控制开关、AC-DC双向整流单元、DC-AC逆变单元、第三控制开关以及储能单元连接的控制单元；
所述控制单元，用于在低压线路处于低压状态，且配电台区的配电变压器过载时，断开第一控制开关，闭合第三控制开关，使所述AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元、DC-AC逆变单元以及储能单元接入所述低压线路，以使所述综合治理装置进入第一工作模式；还用于在所述低压线路处于低压状态，但配电台区的配电变压器未过载时，断开所述第一控制开关，闭合所述第三控制开关，关闭所述储能单元，使所述AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及DC-AC逆变单元接入所述低压线路，以使所述综合治理装置进入第二工作模式；还用于在所述低压线路处于常压状态，但配电台区的配电变压器过载时，闭合所述第一控制开关，断开所述第三控制开关，使所述AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及将储能单元接入所述低压线路中，以使所述综合治理装置处于第三工作模式。
2.根据权利要求1所述的用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置，其特征在于，还包括：设置在所述低压线路的电压传感器，所述电压传感器与所述控制单元连接，所述电压传感器用于实时监测并将所述低压线路的电压参数发送给所述控制单元，所述控制单元用于将接收到的电压参数与预设的低压阈值区间进行比较，当所述电压参数处于低压阈值区间内时，判断所述低压线路处于低压状态；
所述综合治理装置还包括设置在所述配电网的配电变压器处的监测单元，所述监测单元与所述控制单元连接，所述监测单元用于实时监测所述配电变压器的负载情况，并当监测到所述配电变压器过载时发送过载信号给所述控制单元，所述控制单元用于根据在预设的时间段内是否接收到过载信号，判断所述配电变压器是否存在过载，当在预设的时间段内是接收到所述过载信号时，判断所述配电变压器过载，否则，判断不过载。
3.根据权利要求2所述的用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置，其特征在于，所述控制单元还用于当判断所述低压线路处于低压状态，且配电台区的配电变压器过载时，控制所述综合治理装置进入第一工作模式，对所述低压线路进行升压和有功功率补充。
4.根据权利要求3所述的用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置，其特征在于，所述控制单元用于当判断所述电压参数处于低压阈值区间，且在预设的时间段内未接收到所述过载信号时，判断所述低压线路处于低压状态，但配电台区的配电变压器未过载，控制所述综合治理装置进入第二工作模式，对所述低压线路进行升压。
5.根据权利要求4所述的用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置，其特征在于，所述控制单元还用于将接收到的电压参数与预设的常压阈值区间进行比较，当所述电压参数处于常压阈值区间，且在预设的时间段内接收到所述过载信号时，判断所述低压线路处于常压状态，但配电台区的配电变压器过载，控制所述综合治理装置进入第三工作模式，对所述低压线路进行有功功率补偿。
6.根据权利要求5所述的用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置，其特征在于，所述储能单元还用于将自身的实时剩余电量值发送给控制单元，所述控制单元用于接收所述实时剩余电量值，并将所述实时剩余电量值与预设的电量阈值进行比较，当所述实时剩余电量值小于所述电量阈值时，判断所述配电变压器过载，关闭所述储能单元。
7.根据权利要求6所述的用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置，其特征在于，所述控制单元还用于在当所述实时剩余电量值小于所述电量阈值、所述电压参数处于常压阈值区间内且所述配电变压器未过载时，闭合所述第一控制开关，断开所述第三控制开关，将所述AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及储能单元接入所述低压线路，使所述综合治理装置进入充电模式，补充储能单元的电量。
8.根据权利要求7所述的用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置，其特征在于，所述AC-DC双向整流单元的输入端和所述低压线路之间通过第二控制开关连接，所述控制单元还用于将所述电压参数与预设的故障阈值区间进行比较，当所述电压参数处于故障阈值区间内时，断开第一控制开关，第二控制开关以及第三控制开关。
9.一种用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置的控制方法，其特征在于，应用于权利要求2-8中任一项所述的用于配电台区的低压电能质量的综合治理装置中，包括以下步骤：
设置在所述低压线路上的电压传感器实时监测并将所述低压线路的电压参数发送给所述控制单元，设置在所述配电变压器上的监测单元实时监测所述配电变压器的负载情况，当监测到所述配电变压器过载时发送过载信号给所述控制单元；
控制单元用于接收所述电压参数和所述过载信号，并执行以下任一步骤：
步骤a:控制单元将所述电压参数与预设的低压阈值区间进行比较，判断所述低压线路是否处于低压状态，并根据在预设的时间段内是否接收到过载信号，判断所述配电变压器是否存在过载，当所述电压参数处于预设的低压阈值区间内，且在预设的时间段内接收到过载信号时，判断所述低压线路处于低压状态，且配电台区的配电变压器过载，断开第一控制开关，闭合第三控制开关，使所述AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元、DC-AC逆变单元以及储能单元接入所述低压线路，以使所述综合治理装置进入第一工作模式；当所述电压参数处于预设的低压阈值区间内，且在预设的时间段内未接收到过载信号时，判断所述低压线路处于低压状态，但配电台区的配电变压器未过载，断开所述第一控制开关，闭合所述第三控制开关，关闭所述储能单元，使所述AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及DC-AC逆变单元接入所述低压线路，以使所述综合治理装置进入第二工作模式；
步骤b:控制单元将所述电压参数与预设的常压阈值区间进行比较，判断所述低压线路是否处于常压状态，并根据在预设的时间段内是否接收到过载信号，判断所述配电变压器是否存在过载，当所述电压参数处于预设的常压阈值区间内，且在预设的时间段内接收到过载信号时，判断所述低压线路处于常压状态，但配电台区的配电变压器过载，闭合所述第一控制开关，断开所述第三控制开关，使所述AC-DC双向整流单元、DC-DC双向升/降压单元以及将储能单元接入所述低压线路中，使所述综合治理装置处于第三工作模式。
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