CN204349455U - 户外智能静止补偿装置 - Google Patents

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童淮安
李飞龙
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Abstract

本实用新型涉及一种户外智能静止补偿装置，包括有控制器；信号采集器，电连接于电网的三相母线，检测三相母线的电压/电流信号，并通讯连接于所述控制器；IGBT驱动，电性连接于所述控制器并由其驱动；两串联的链节，每个链节均包括有两个以上并联的逆变电路以及末端与各逆变电路并联的直流电容；三相母线分别通过一连接线路连接至两链节之间的串联线路，各相线路中均包括有串联的电抗器与断路器。本实用新型的有益效果为：信号采集器的自动检测，以及SPC模块的及时响应，使电网的三相电流及时达到平衡状态，同时提高了电网的功率因数，大大降低了无功功率的消耗，从而解决了传统产品不能解决的问题。

Description

户外智能静止补偿装置
技术领域
本实用新型属于低压配电领域，尤其涉及一种具有三相平衡补偿功能的SPC户外智能静止补偿装置。
背景技术
目前，在我国大部分地区，随着智能电网以及各类基础设施的普及推进，近年来低压配电成套设备一直保持着较快的增长趋势，据有关数据显示，2013年我国低压配电成套开关设备的销售额度较2012年高出12个百分点，这也反应了我国低压配电成套设备领域具有着广泛的应用与需求。
然而，现有的400V（380V）低压配电系统的用户侧几乎都是单相负载，且用户的用电具有不同时性，这使得配变系统极易出现三相不平衡的情形，且不平衡度严重超标，不平衡度过高达到34%，同时使得无功功率居高不下，造成严重的电力浪费。
现有的低压配电系统普通采用的是投切电容器，其存在补偿台阶，极易出现过补或者欠补，补偿效果差。
由于实际情况中存在的上述些问题，而且目前还没有解决这些问题的产品或者方法出现，因此确有作出改进的必要。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种户外智能静止补偿装置，能够对现有的低压配电端出现的不平衡进行补偿，使各相电流或者电压基本达到平衡状态，以使其无功功率明显降低。
本实用新型的技术方案如下：
一种户外智能静止补偿装置，包括有:
控制器；
信号采集器，电连接于电网的三相母线，检测三相母线的电压/电流信号，并通讯连接于所述控制器；
IGBT驱动，电性连接于所述控制器并由其驱动；
两串联的链节，每个链节均包括有两个以上并联的逆变电路以及末端与各逆变电路并联的直流电容；
三相母线分别通过一连接线路连接至两链节之间的串联线路，各相线路中均包括有串联的电抗器与断路器。
上述的户外智能静止补偿装置，还包括有三避雷器，分别电性连接于各所述断路器与各所述电抗器之间的线路。
上述的户外智能静止补偿装置，所述控制器、所述IGBT驱动、各所述电抗器以及各所述链节封装于一个SPC柜体内，形成一SPC模块。
上述的户外智能静止补偿装置，所述SPC柜体设置有XA~XN多个接线端子，以与各相母线电性连接。
上述的户外智能静止补偿装置，所述信号采集器通过无线或有线的方式通讯连接于所述控制器。
本实用新型的有益效果是：
（1）采用的IGBT驱动能够实现实时补偿，其响应时间小于15毫秒，IGBT驱动能够输出足够大的推/挽电流，以足够快地对IGBT门极电容充放电，以足够快地开通或者关闭IGBT；
（2）SPC为有源型补偿装置，链节结构的SVG模块避免了传统电容元器件带来的谐振现象，更加稳定、安全；
（3）不产生谐波，不造成二次电网污染，双向分相电压补偿，提升电压质量；
（4）连接的避雷器具备SPC保护功能，具备低压防雷、漏电保护等功能；
（5）信号采集器的自动检测，以及SPC模块的及时响应，使电网的三相电流及时达到平衡状态，同时提高了电网的功率因数，大大降低了无功功率的消耗，从而解决了传统产品不能解决的问题。
附图说明
图1是本实用新型的封装后的连接示意图；
图2是本实用新型的电流补偿原理示意图；
图3为本实用新型的电压支撑原理示意图。
图中：
1-控制器；2-信号采集器；3- IGBT驱动；4-逆变电路；5-直流电容；6-连接线路；7-电抗器；9-SPC模块；901-接线端子；10-避雷器；11-备用电压补偿线。
具体实施方式
以下描述和附图充分地示出本实用新型的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本实用新型的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，本实用新型的这些实施方案可以被单独地或总地用术语“实用新型”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的实用新型，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个实用新型或实用新型构思。
如图1至图3所示，本实用新型所述的一种户外智能静止补偿装置，其主要由控制器1、信号采集器2、IGBT驱动3以及两个链式结构所组成的SVG模块所组成。
所述控制器1为控制运算中心，其内部具有DSP数字信号处理芯片以及PWM信号发生器，并且支持远程数据传输功能，该功能由485通讯接口来完成。
所述IGBT驱动3能够输出足够大的推/挽电流，以足够快地对IGBT门极电容充放电，以足够快地开通或者关闭IGBT，这种调频响应的开关特性可实现对电压或者电流的实时补偿。
所述的信号采集器2可以采集三相母线端的电压或者电流信号，并通过无线或者有线的方式将采集的电压信号或者电流信号传递至所述控制器1内控DSP计算分析，然后根据所述控制器1的设置来控制PWM信号发生器发出控制信号给IGBT使逆变电路产生满足要求的无功补偿电流。
当所述信号采集器2为采集三相母线端的电流信号的CT（电流互感器）时，为以下工作过程：
如图2所示，CT（电流互感器）用于检测电网与不平衡负载之间的三相母线上的电流信号，如初始状态下检测到的三相母线之间的电流分为5A、10A、15A，CT将检测到的各相电流信号发送给所述控制器1进行处理分析，并根据控制器1设定的数值来判断系统是否处于不平衡状态，同时计算出达到平衡状态时各相母线所需转换的电流值，然后通过所述控制器1内的PWM信号发生器将驱动信号发送给所述IGBT驱动并使其开始动作，将三相母线上的不平衡电流从电流大的相转移到电流小的相（如图2中箭头指示的电流方向），最终使三相均达到设定值的平衡状态。
当所述信号采集器2为采集三相母线端的电压信号时，其工作过程如下：
如图3所示，与三相母线连接的连接线路6与各相母线的连接节点处分别为一补偿点，在各补偿点处设置一能够检测电压信号的信号采集器2，在对补偿点的电压进行采样后，所述信号采集器2将电压信息传递给所述控制器1，所述控制器1经由内部的DSP数字信号处理芯片处理后判断各补偿点的电压信号是否超过或者小于设定值，当检测到的电压信号超过调压上限时，所述控制器1驱动所述IGBT使由各逆变电路组成的SVG模块输出感性电流，从而降低电压；当检测到的电压信号低压调压下限时，所述控制器1驱动所述IGBT使由各逆变电路组成的SVG模块输出容性电流（如图3中箭头指示方向，为容性电流输出方向），当需要输出容性电流时，可以专门设置备用电压补偿线11与所述母线连接，以提升该相母线上的电压，最终使各相电压稳定在正常范围内。
又如图1所示， 在本实用新型的另一实施例中，所述控制器1、所述IGBT驱动3、各所述电抗器7以及各所述由逆变电路4和直流电容5组成的链节封装于一个SPC柜体内，形成一SPC模块9，在所述SPC柜体上设置有多个接线端子901，各接线端子901分别与各所述电抗器7的外侧电性连接，并通过各所述接线端子901可以方便地与所述电网的三相母线电性连接。
结合图3所示，所述SPC柜体901设置有XA、XB 、XC以及XN等多个接线端子，其中的XA、XB 、XC接线端子901可与三相母线的各火线电性连接，其中的XN可与电网的零线连接，还可设置一PE接线端子，用于接地。
进一步地，为保证本实用新型的稳定性，在三相母线与各电抗器7之间设置有避雷器10，其一端与各相母线电连接，另一端为公共接地端，还包括有三避雷器，分别电性连接于各所述断路器与各所述电抗器之间的线路。
应用本实用新型后，针对某一地区的用电电网，在安装本实用新型前三相电流不平衡严重，不平衡电流约为50A，零线电流达到44A；补偿后三相电流基本平衡，不平衡电流约为2A，零线电流下降至15A，不平衡度由34%降到1%。
补偿后无功功率下降明显，从9kvar下降至1kvar，功率因数达到1。
上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型创造所作的举例，而并非对本实用新型具体实施方式的限定。为了清楚地说明各部件的组合关系，上面对各种说明性的部件及其连接关系围绕其功能进行了一般地描述，至于这种部件的组合是实现哪种功能，取决于特定的应用和对整个装置所施加的设计约束条件。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所引伸出的任何显而易见的变化或变动仍处于本权利要求的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种户外智能静止补偿装置，其特征在于，包括有:
控制器；
信号采集器，电连接于电网的三相母线，检测三相母线的电压/电流信号，并通讯连接于所述控制器；
IGBT驱动，电性连接于所述控制器并由其驱动；
两串联的链节，每个链节均包括有两个以上并联的逆变电路以及末端与各逆变电路并联的直流电容；
三相母线分别通过一连接线路连接至两链节之间的串联线路，各相线路中均包括有串联的电抗器与断路器。
2.如权利要求1所述的户外智能静止补偿装置，其特征在于，还包括有三个避雷器，分别电性连接于各所述断路器与各所述电抗器之间的线路。
3.如权利要求1或2所述的户外智能静止补偿装置，其特征在于，所述控制器、所述IGBT驱动、各所述电抗器以及各所述链节封装于一个SPC柜体内，形成一SPC模块。
4.如权利要求3所述的户外智能静止补偿装置，其特征在于，所述SPC柜体设置有XA~XN多个接线端子，以与各相母线电性连接。
5.如权利要求1或2所述的户外智能静止补偿装置，其特征在于，所述信号采集器通过无线或有线的方式通讯连接于所述控制器。
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