CN203522188U - 用于配电网谐波污染的治理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于配电网谐波污染的治理装置，属于电网节能降损专业技术领域，其特征在于：包括中心端和终端；所述的终端包括中控器和无线发射器，所述的中心端包括无线接收器、谐波检测系统、控制单元、有源电力滤波器和谐波治理单元；所述中控器数据连接无线发射器，所述无线接收器通过模数转化器与谐波检测系统数据连接；所述谐波检测系统包括数据连接的DSP微处理器和FPGA数据计算芯片；所述谐波检测系统的输出端通过开关连接控制单元的输入端，所述开关受DSP微处理器控制开合，所述控制单元电路连接报警器；所述控制单元的输出端通过有源电力滤波器连接谐波治理单元。与现有技术相比较具有谐波治理速度快、精度高的特点。

Description

用于配电网谐波污染的治理装置

技术领域

本实用新型涉及一种治理装置，特别是一种用于配电网谐波污染的治理装置。

背景技术

在现代工业和民用供电系统中，由于存在大量非线性负载，例如：电弧炉、感应炉、电力机车、整流设备、变频设备、日光灯、气体放电灯以及其它含有大功率半导体器件或电弧、铁磁设备等非线性负荷，在电网中就会产生相应的非线性电流；而非线性电流在电网阻抗上产生压降，使供电电压波形发生畸变，变为非正弦波；非正弦波可分解为50Hz的工频基波和许多整数倍于基波的谐波。

电网中存在大量的谐波，致使整个电网的电能质量日益恶化。电网中谐波电流的危害有很多方面：谐波使电网中的设备产生附加谐波损耗，降低电网、输电及用电设备的使用效率，增加电网线损；谐波会产生额外的热效应，从而引起用电设备发热，使其绝缘老化，降低设备的使用寿命；谐波容易使电网与补偿电容器之间发生谐振，使谐波电流放大几倍甚至数十倍，不仅使电容器直接受损，而且加重对其它电气设备的威胁；对邻近的通信系统产生干扰，轻者引起噪声、降低通信质量，重者导致信息丢失、干扰通信系统正常工作；导致继电保护和自动装置误动作，使电气测量仪表不准确，直接影响正常生产和电网的安全经济运行。因此，电网中谐波的治理是一项非常重要的任务。

为了解决电网的谐波问题，各种各样的谐波治理装置由然而生，目前广泛使用的无源滤波装置，具有投资少、效率高、结构简单、运行可靠及维护方便等优点，同时，还能补偿一定数量的无功功率，但是只能抑制固定的几次谐波，并对某次谐波在一定条件下会产生谐振而使谐波放大。有源滤波装置，具有高精度可控性和快速响应性，能补偿各次谐波，但是有源滤波装置成本高，自身损耗大，滤波容量小。然而，在这种情况下，现有的无源滤波装置和有源滤波装置的谐波治理效果都不佳。在许多场合下，虽然采用了滤波措施，但监测点的谐波含量仍然超标。目前还出现了众多运用大量电子元件进行滤波，然而，由于大量电子元件的存在，使配电网中引入了大量的新的谐波，极易对电网产生二次谐波污染，而且精度不够，检测系统，谐波治理往往达不到实时性要求，响应时间长。

实用新型内容

本实用新型的技术任务是针对以上现有技术的不足，提供一种用于配电网谐波污染的治理装置。

本实用新型解决其技术问题的技术方案是：一种用于配电网谐波污染的治理装置，其特征在于：包括中心端和终端；所述的终端包括中控器和无线发射器，所述的中心端包括无线接收器、谐波检测系统、控制单元、有源电力滤波器和谐波治理单元；所述中控器数据连接无线发射器，无线发射器将中控器采集到的谐波信号传输到无线接收器；所述无线接收器通过模数转化器与谐波检测系统数据连接，无线接收器将接收到的信号传输到谐波检测系统；所述谐波检测系统包括数据连接的DSP微处理器和FPGA数据计算芯片；所述谐波检测系统的输出端通过开关连接控制单元的输入端，所述开关受DSP微处理器控制开合，所述控制单元电路连接报警器；所述控制单元的输出端通过有源电力滤波器连接谐波治理单元。

上述DSP微处理器选用TMS320F2812芯片。

上述FPGA数据计算芯片选用Cyclone IIEP2C20芯片。

上述控制单元为51单片机80C31。

上述谐波治理单元为PWM变流器。

与现有技术相比较，本实用新型具有以下突出的有益效果。

1、通过DSP微处理器和FPGA数据计算芯片的配合，提高了数据检测的准确性和全面性，提高谐波检测的速度和精度。

2、传统的装置是通过有源电力滤波器滤除电网中的滤波，要求有源电力滤波器的数量多，成本高。本实用新型通过有源电力滤波器可以滤除一部分由谐波检测系统和控制单元中电子元件引入的新谐波，有效避免了新谐波对电网产生的二次谐波污染，要求的有源电力滤波器数量少，大大降低了成本。

3、PWM变流器能够消除多次谐波，滤波容量大，PWM变流器，产生实际的补偿电流，对交流电源输出的电流进行补偿叠加，最后得到理想的负载输入电流。

4、改善了电力品质，提高了节电率，实现节能降耗减排，可以准确检测出谐波电流，同时检测过程满足实时性要求，提高数据采集及处理的效率，提高谐波检测的速度和精度，实现了以较高精度和较短响应时间的优势对配电网中的谐波进行治理。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

如图1所示，本实用新型包括中心端和终端。所述的终端包括中控器和无线发射器，所述的中心端包括无线接收器、谐波检测系统、控制单元、有源电力滤波器和谐波治理单元。

所述中控器为实时采样电网谐波电流及无功功率的中控器，所述中控器数据连接无线发射器，无线发射器将中控器采集到的谐波信号传输到无线接收器，所述无线接收器通过模数转化器与谐波检测系统数据连接，无线接收器将接收到的信号传输到谐波检测系统，通过谐波检测系统对信号进行计算处理。

所述谐波检测系统包括数据连接的DSP微处理器和FPGA数据计算芯片，所述DSP微处理器选用TMS320F2812芯片，TMS320F2812DSP控制器芯片具有非常高的集成度，极快的运算速度，相对高的存储空间，同时具有良好的兼容性。所述FPGA数据计算芯片选用Cyclone IIEP2C20芯片，Cyclone IIEP2C20芯片具有快速接通的特性，较短的上电复位的时间，提高谐波检测的速度和精度。

所述谐波检测系统的输出端通过开关连接控制单元的输入端，所述开关受DSP微处理器控制开合，当FPGA数据计算芯片计算出的谐波数据超标时，FPGA数据回馈给DSP微处理器，由DSP微处理器控制所述开关开启，并将数据信号传输到控制单元，所述控制单元电路连接报警器。所述控制单元为51单片机系列中的80C31，它是8位高性能单片机，属于标准的MCS-51的HCMOS产品。80C31内置中央处理单元、128字节内部数据存储器RAM、32个双向输入／输出(I／O)口、2个16位定时／计数器和5个两级中断结构，一个全双工串行通信口，片内时钟振荡电路，控制单元可以将接收到的数据信号保存下来，并可以控制报警器发挥报警作用，提示工作人员及时作出相应处理。

所述控制单元的输出端通过有源电力滤波器连接谐波治理单元，通过有源电力滤波器可以滤除一部分由谐波检测系统和控制单元中电子元件引入的新谐波，有效避免了新谐波对电网产生的二次谐波污染。所述谐波治理单元为PWM变流器。

使用过程中，所述的中控器采集电网中谐波信号，采集的数据经DSP微处理器预处理后存入DSP微处理器的RAM中，然后通过FPGA数据计算芯片进行计算，当FPGA数据计算芯片计算出的谐波数据超标时，所述开关开启将信号传输到控制单元，同时报警器发挥报警功能，经过工作人员操作控制单元，进而控制谐波治理单元进行谐波治理，PWM变流器动作，产生实际的补偿电流，对交流电源输出的电流进行补偿叠加，最后得到理想的负载输入电流。PWM变流器能够消除多次谐波，滤波容量大。

需要说明的是，本实用新型的特定实施方案已经对本实用新型进行了详细描述，对于本领域的技术人员来说，在不背离本实用新型的精神和范围的情况下对它进行的各种显而易见的改变都在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于配电网谐波污染的治理装置，其特征在于：包括中心端和终端；所述的终端包括中控器和无线发射器，所述的中心端包括无线接收器、谐波检测系统、控制单元、有源电力滤波器和谐波治理单元；所述中控器数据连接无线发射器，无线发射器将中控器采集到的谐波信号传输到无线接收器；所述无线接收器通过模数转化器与谐波检测系统数据连接，无线接收器将接收到的信号传输到谐波检测系统；所述谐波检测系统包括数据连接的DSP微处理器和FPGA数据计算芯片；所述谐波检测系统的输出端通过开关连接控制单元的输入端，所述开关受DSP微处理器控制开合，所述控制单元电路连接报警器；所述控制单元的输出端通过有源电力滤波器连接谐波治理单元。

2.根据权利要求1所述的用于配电网谐波污染的治理装置，其特征在于：所述DSP微处理器选用TMS320F2812芯片。

3.根据权利要求1所述的用于配电网谐波污染的治理装置，其特征在于：所述FPGA数据计算芯片选用Cyclone IIEP2C20芯片。

4.根据权利要求1所述的用于配电网谐波污染的治理装置，其特征在于：所述控制单元为51单片机80C31。

5.根据权利要求1所述的用于配电网谐波污染的治理装置，其特征在于：所述谐波治理单元为PWM变流器。