CN202737471U - 网络化复合型电能质量调节装置 - Google Patents

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雷颖
朱静
同向前
游一民
殷晓刚
李罗
王弋飞
范伟强
牟京卫
戴冬云
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Abstract

本实用新型提供一种网络化复合型电能质量调节装置，包括综合控制器、一组SVG和多组TSC，多组TSC包括三相共补TSC支路与分相补偿TSC支路；共补TSC支路串有电抗器组成LC调谐滤波器，分相补偿TSC支路串有防谐电抗器；各组TSC有独立的控制器即TSC控制器，综合控制器连接所述SVG和各TSC控制器。其具有以下优点：1.性价比高；2.实现三相低压配电系统无功功率的动态连续补偿，TSC实现基础平稳无功的补偿，SVG实现动态变化无功的补偿；3.可实现共补、分补和谐波滤波；4.适应性和可扩展性强；5.TSC与SVG既可以联合工作，也可以独立运行；6.采用液晶显示和触摸屏的人机接口，简明直观方便。

Description

网络化复合型电能质量调节装置
【技术领域】
本实用新型涉及一种用于低压配电系统的无功补偿装置，可应用于工业企业、楼宇建筑或居民小区的供配电系统。
【背景技术】
无功补偿装置是一种应用广泛的节能产品。一般用电设备都呈感性，工作中从电网吸收大量感性无功功率，增大了供电线路中的电流、电压降和电能损耗，降低了配电设备的利用率，如果在用电设备的配电母线处并联接入电容器等容性无功补偿装置，就可以减小供电线路的电流，降低损耗，提高配电变压器的利用率。
低压无功补偿装置目前主要有：固定投入的并联电容器（FC）、利用接触器进行分组自动投切的并联电容器组（MSC）、利用晶闸管进行分组自动投切的并联电容器组（TSC）、低压静止无功补偿器SVC和静止无功发生器SVG等。FC的补偿容量是固定不变的，可以提高平均功率因数，往往存在较大的欠补偿或过补偿；MSC可以自动分组投切，能阶梯式地自动跟踪负荷无功变化，补偿效果比FC好，但是自动投切延时较长，存在投入涌流和切除电弧的问题，接触器和电容器易损坏；TSC利用晶闸管静止开关，解决了涌流和电弧问题，但仍是阶梯式跟踪；晶闸管可控电抗器TCR具有连续快速调节感性无功的功能，但谐波发生量大，需要配置一定数量的滤波装置；SVG具有连续快速调节感性、容性无功的双向补偿功能，不会产生谐波，必要时还可以对谐波进行补偿，是目前性能最好的无功补偿装置，但相对成本高，性价比较低。
【实用新型内容】
本实用新型的目的是提供一种网络化复合型电能质量调节装置，解决目前无功补偿装置的技术性能与成本之间的矛盾，提高无功补偿装置的性价比。同时每一个TSC和SVG都具有网络接口和自治功能，利用CAN总线网络将它们连接起来，构成一个具有网络化控制和复合功能的电能质量调节装置。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种网络化复合型电能质量调节装置，包括综合控制器、一组静止无功发生器即SVG和多组晶闸管分组投切电容器即TSC，多组TSC包括三相共补TSC支路与分相补偿TSC支路；共补TSC支路串有电抗器组成LC调谐滤波器，分相补偿TSC支路串有防谐电抗器；各组TSC有独立的控制器即TSC控制器，综合控制器连接所述SVG和各TSC控制器。
优选的，SVG、TSC控制器和综合控制器均具有CAN或RS485网络通信接口，综合控制器通过CAN或RS485网络通信接口与TSC控制器和SVG进行通信。
优选的，SVG和每组TSC的容量相同，TSC分级补偿负荷变化的无功功率，级间无功补偿误差由SVG来连续调节,SVG双向补偿。
优选的，TSC与SVG既可以联合工作，也可以独立运行
优选的，TSC包括一对反向并联的晶闸管和与其串联的电容器C，每个电容器都串联一个电抗器Lf。
优选的，综合控制器采用带液晶触摸显示屏的人机终端，所述触摸显示屏用于显示整个装置的主接线、开关位置、测量结果和工作状态；通过液晶触摸显示屏输入投切指令给TSC控制器或SVG，可以直接手动控制投切TSC或SVG。
与现有技术相比，本实用新型具有以下优点：
1.采用复合结构，在保障无功补偿技术性能的前提下，提高了装置的性价比。
2.实现三相低压配电系统无功功率的动态连续补偿，TSC实现基础平稳无功的补偿，SVG实现动态变化无功的补偿；
3.功能齐全，可实现共补、分补和谐波滤波。
4.采用网络结构，每个单元模块化和智能自治化，简化了内部单元之间的连接，装置适应性和可扩展性强，也有利于标准化生产。
5.TSC与SVG既可以联合，也可以独立运行，提高了装置的容错能力和运行可靠性。
6.采用液晶显示和触摸屏的人机接口，突显人性化操作，简明直观方便。
7、可实现三相不对称补偿，实现零电压投切、减小电容器投切过程中的涌流；装置有过电流保护、过电压保护、失压、欠压保护、过热保护、缺相保护功能和自启动功能；综合控制器可测量并显示无功功率、有功功率、功率因数和电压等控制参量；可实现自动投切和手动投切。
【附图说明】
图1是本实用新型网络化复合型电能质量调节装置的总体原理结构图；
图2是本实用新型网络化复合型电能质量调节装置的补偿原理图；
图3是具有滤波功能的三相共补TSC结构图；
图4是具有防止谐波放大功能的分相补偿TSC结构图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述。
本实用新型的原理结构如图1所示，本实用新型的复合型电能质量调节装置包括综合控制器、一组静止无功发生器（SVG）、多组晶闸管分组投切电容器
（TSC1、TSC2、TSC3、TSC4），多组TSC包括三相共补TSC支路与分相补偿TSC支路两种结构。共补TSC支路串有电抗器组成LC调谐滤波器，兼备谐波滤波功能，分补TSC支路串有防谐电抗器，防止系统谐波放大。各组TSC有独立的控制器，综合控制器连接所述SVG和各TSC控制器。测量母线电流的电流互感器CT信号及母线电压信号直接进入综合控制器。
SVG静止无功发生器、TSC控制器和综合控制器均具有CAN或/和RS485网络通信接口，综合控制器通过RS485或CAN总线与TSC控制器及SVG静止无功发生器进行通信，主要作用是向TSC控制器发送控制指令，以及接收TSC控制器及SVG静止无功发生器返回的信息；综合控制器：检测系统母线电压、电流，计算系统无功功率、有功功率、功率因数及无功补偿量，向TSC控制器发送投切控制指令，启动SVG静止无功发生器工作，可实现自动投切和手动投切；TSC控制器：接收综合控制器命令，完成电容器组的投切及过流保护；SVG静止无功发生器：实现连续双向无功补偿。通过网络将三者有机联系起来。此外，综合控制器和SVG静止无功发生器还具有过电流保护、过电压保护、失压、欠压保护、过热保护、缺相保护功能和自启动功能。
TSC控制器通过控制一对反向并联的晶闸管的导通或关断来投入或切除与其串联的电容器C，每个电容器都串联一个电抗器Lf。TSC分级补偿负荷变化的无功功率，级间无功补偿误差由SVG来连续调节，如图2所示。
本实用新型的复合型电能质量调节装置采用等容量设计结构，SVG和每组TSC的容量相同，SVG双向补偿；
TSC分为三相共补与分相补偿两种结构。共补TSC支路串有电抗器组成LC调谐滤波器，兼备谐波补偿功能，如图3所示；分补TSC支路串有电抗器，防止系统谐波放大，如图4所示。
在综合控制器的作用下，SVG可以与TSC联合工作或单独工作；在TSC出现故障退出后，SVG自动转为独立工作方式。
在综合控制器的作用下，TSC可以与SVG联合工作；在SVG出现故障退出后，TSC自动转为独立工作方式。
综合控制器采用触摸屏与液晶显示相结合的人机终端，显示屏显示着装置的主接线、开关位置、测量结果和工作状态。通过触摸可以直接控制投切TSC单元或SVG。
除前文所述综合控制器和SVG静止无功发生器已具备的各种保护功能外，本实用新型的复合型电能质量调节装置还采用空气开关进行通电控制及短路保护，采用快速熔断器进行过流保护，采用避雷器进行系统过电压保护。
尽管上面结合附图对本实用新型进行了描述，但是本实用新型并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以作出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。

Claims (7)

1.一种网络化复合型电能质量调节装置，其特征在于，包括综合控制器、一组静止无功发生器即SVG和多组晶闸管分组投切电容器即TSC，多组TSC包括三相共补TSC支路与分相补偿TSC支路；共补TSC支路串有电抗器组成LC调谐滤波器，分相补偿TSC支路串有防谐电抗器；各组TSC有独立的控制器即TSC控制器，综合控制器连接所述SVG和各TSC控制器。
2.根据权利要求1所述的一种网络化复合型电能质量调节装置，其特征在于，SVG、TSC控制器和综合控制器均具有CAN或RS485网络通信接口，综合控制器通过CAN或RS485网络通信接口与TSC控制器及SVG进行通信。
3.根据权利要求1所述的一种网络化复合型电能质量调节装置，其特征在于，SVG和每组TSC的容量相同，TSC分级补偿负荷变化的无功功率，级间无功补偿误差由SVG来连续调节，SVG双向补偿。
4.根据权利要求1所述的一种网络化复合型电能质量调节装置，其特征在于，综合控制器控制SVG与TSC联合工作，或在TSC出现故障退出后，SVG自动转为独立工作方式。
5.根据权利要求1所述的一种网络化复合型电能质量调节装置，其特征在于，综合控制器控制TSC与SVG联合工作，或在SVG出现故障退出后，TSC自动转为独立工作方式。
6.根据权利要求1所述的一种网络化复合型电能质量调节装置，其特征在于，TSC包括一对反向并联的晶闸管和与其串联的电容器C，每个电容器C都串联一个电抗器Lf。
7.根据权利要求1所述的一种网络化复合型电能质量调节装置，其特征在于，综合控制器采用带液晶触摸显示屏的人机终端，所述触摸显示屏用于显示整个装置的主接线、开关位置、测量结果和工作状态；通过液晶触摸显示屏输入投切指令给TSC控制器或SVG控制投切TSC或SVG。
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