CN204556744U - 一种380v电压等级的apf的检测平台 - Google Patents

一种380v电压等级的apf的检测平台 Download PDF

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本实用新型公开了一种380V电压等级的APF的检测平台,包括检测电路、被测APF产品、可调负载、检测仪器、检测母线、信号汇集母线和上位机操作系统,本实用新型利用上位机操作系统控制检测电路中的高压断路器和高压接触器的开关状态,同时控制电压扰动发生器装置输出不同的扰动电压,还控制可调负载无功与谐波发生器装置工作在无功输出或者谐波输出状态,通过检测仪器观察被测APF产品的输出来分析被测APF产品的性能;本实用新型以模块化级联型结构的电力电子器件为基础,结构简单,控制灵活;其次,本实用新型综合考虑了APF所有运行工况,全面测试了被试APF的适应能力和补偿效果,使得检测结果全面可信。

Description

一种380V电压等级的APF的检测平台
技术领域
本实用新型涉及电力设备性能测试领域,尤其涉及一种380V电压等级的APF的检测平台。
背景技术
随着现代工业的飞速发展和设计需要,电网中的非线性以及冲击性负荷日益增多,这就给电能质量带来了很大程度的影响,同时,也对供电的可靠性与稳定性提出了越来越严峻的挑战。由于柔性交流输电系统(FACTS)在改善电能质量方面有着优良的性能和不可比拟的优势,所以FACTS在电网中也受到了广泛的应用,而作为FACTS的核心设备之一——APF(有源电力滤波器)的检测和应用就显得尤为重要了。众所周知,三相电路瞬时无功功率理论是APF发展的主要理论基础,APF有并联型和串联型两种,并联APF主要治理电流谐波,串联APF主要治理电压谐波等引起的问题。APF同无源滤波器比较,治理效果好,主要因为APF可以同时滤除多次及高次谐波,不会引起谐振,价位相对高。但是,由于现有的针对 APF的性能检测规范还不够完善,检测手段还不够全面,无法还原实际现场的电能质量环境,所以APF在实际运行中还会出现各种各样的无法预知的问题。因此,有必要研制针对APF等常规类型电能质量治理设备的检测装置,来模拟电力系统中包括电网暂态、特殊负荷等各种电能质量问题,还原一个较为真实的实际现场环境。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种380V电压等级的APF的检测平台,以解决传统的APF性能检测规范还不够完善,检测手段还不够全面,无法还原实际现场中的电能质量环境的问题。
本实用新型采用下述技术方案:
一种380V电压等级的APF的检测平台,包括检测电路、可调负载、检测仪器、测试母线、信号汇集母线和上位机系统;
所述的检测电路用于为被测APF产品提供电压扰动,检测电路包含10kV电网、断路器装置、电压扰动发生器装置、输出联络装置和降压变压器装置,所述的断路器装置、电压扰动发生器装置、和降压变压器装置构成可控电压源系统;
所述的10kV电网用于为检测平台提供电压信号;
所述的断路器装置用于进线主回路的隔离与保护;
所述的电压扰动发生器装置用于在上位机系统的控制下产生不同的电压暂降、波动和不平衡电压信号,从而对被测APF装置进行干扰;
所述的输出联络装置用于将电压扰动发生器装置和测试母线进行电气隔离;
所述的降压变压器装置用于调节检测电路的检测电压;
所述的可调负载采用无功与谐波发生器装置,上位机系统通过调节无功与谐波发生器装置的输出模式可以使被测产品的输出信号随之发生变化,并以此为根据来判断被测产品的性能;
所述的检测仪器包括高精度功率分析仪、波形记录仪、绝缘耐压测试仪和红外温度测试仪,所述的高精度功率分析仪用于检测被测APF产品输出的功率,所述的波形记录仪用于检测被测APF产品输出的电压和电流信号,所述的绝缘耐压测试仪用于检测被测APF产品的绝缘耐压性能,所述红外温度测试仪用来检测被测APF产品的耐温性能;
所述的测试母线用于连接检测电路、被测APF产品和可调负载;
所述的信号汇集母线用于汇总所述的断路器装置、进线联络装置、电压扰动发生器装置、输出联络装置、降压变压器装置和无功与谐波发生器装置的开入开出信号及电压和电流采样信号;
所述的上位机系统包括控制柜装置、就地工控机和远程工控机,所述的控制柜装置用于通过二次线缆发送PWM信号控制电压扰动发生器装置和无功与谐波发生器装置工作,还用于通过开入开出信号控制所述的高压断路器、进线联络装置、电压扰动发生器装置、降压变压器装置和无功与谐波发生器装置的开关状态;
所述的10kV电网与高压断路器的输入端电连接,高压断路器的输出端与电压扰动发生器装置的输入端电连接,电压扰动发生器装置的输出端与输出联络装置的输入端电连接,输出联络装置的输出端与降压变压器装置的输入端电连接,降压变压器装置的输出端与测试母线电连接,无功与谐波发生器装置的输出端与测试母线电连接,高压断路器、电压扰动发生器装置、输出联络装置、降压变压器装置和无功与谐波发生器装置均通过二次线缆和信号汇集母线通信连接,信号汇集母线通过二次线缆与控制装置通信连接,控制装置通过R422与就地工控机通信连接,就地工控机通过路由器与远程工控机通信连接,所述的高精度功率分析仪、波形记录仪、绝缘耐压测试仪和红外温度测试仪均与被测APF产品的输出端电连接。
所述的断路器装置由高压断路器构成,高压断路器的第一端与10kV电网电连接,高压断路器的第二端与电压扰动发生器装置的输入端电连接。
所述的电压扰动发生器装置内部设置有电压扰动发生器,所述的电压扰动发生器由输入变压器、扰动发生器和滤波回路构成,所述的输入变压器为单相多绕组变压器,副边采用多绕组输出,每个副边绕组与一个背靠背功率单元电连接,所述的扰动发生器由多个背靠背功率单元在逆变侧级联成星型结构,所述的滤波回路由第一电阻、电感和电容构成,第一电阻、电感和电容串联,第一电阻和电容两端设置有旁路开关。
所述的输出联络装置由第一高压接触器构成,第一高压接触器的第一端与电压扰动发生器装置的输出端电连接,第一高压接触器的第二端与降压变压器装置的输入端电连接。
所述的降压变压器装置由降压变压器构成,降压变压器的初级线圈第一端与输出联络装置的输出端电连接,降压变压器的初级线圈的第二端接地,降压变压器的次级线圈第一端与测试母线电连接,降压变压器的次级线圈的第二端接地。
所述的无功与谐波发生器装置包括无功与谐波发生器和启动回路,所述的启动回路模块由第二高压接触器、第三高压接触器和第二电阻构成,所述的第三高压断路器第一端与测试母线电连接,所述的第三高压断路器的第二端与无功与谐波发生器电连接,所述的第二高压接触器和第二电阻串联后并联在第三高压接触器两端。
与现有技术相比,本实用新型具有以下优点和有益效果:
首先,本实用新型的检测平台以模块化级联型结构的电力电子器件为基础,结构简单,控制灵活、响应速度快;其次,本实用新型的检测平台通过高压断路器和高压接触器等开关的切换可以实现任意模式的随机组合,同时也可以真实的模拟现场电压与电流扰动工况,具有操作灵活,测试全面,准确高效的特点;再次,本实用新型的检测方法综合考虑了APF所有运行工况,全面测试了被试APF的适应能力和补偿效果,使得检测结果更加全面可信。
附图说明
图1为本实用新型所述的一种380V电压等级的APF检测平台的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,本实用新型提供一种380V电压等级的APF检测平台,包括检测电路、可调负载、检测仪器、测试母线、信号汇集母线和上位机系统;所述的检测电路包括380V电网、断路器装置、电能质量扰动发生器装置、输出联络装置和降压变压器装置;所述的可调负载为无功与谐波发生器装置;所述的检测仪器包括高精度功率分析仪、波形记录仪、绝缘耐压测试仪和红外温度测试仪,所述的高精度功率分析仪用于检测被测APF产品输出的功率,所述的波形记录仪用于检测被测APF产品输出的电压和电流信号,所述的绝缘耐压测试仪用于检测被测APF产品的绝缘耐压性能,所述红外温度测试仪用来检测被测APF产品的耐温性能;所述的上位机系统包括控制装置、就地工控机A和远程工控机B,所述的控制装置包括主控制器和信号调理板。
所述的断路器装置由高压断路器构成,所述的高压断路器的第一端与10kV电网电连接,所述的高压断路器的第二端与电压扰动发生器装置的输入端电连接;所述的断路器装置用于进线主回路的隔离与保护;
所述的电能质量扰动发生器装置内部设置有电能质量扰动发生器,所述的电能质量扰动发生器由输入变压器、扰动发生器和滤波回路构成,所述的输入变压器为单相多绕组变压器且输入变压器的原边可以连接成星型或三角形,单相多绕组变压器可以将10kV的系统电压降低到额定值,还可以为背靠背功率单元提供输入电压,同时也能起到电气上的隔离作用。副边采用多绕组输出,每个副边绕组与一个背靠背功率单元电连接,所述的扰动发生器由多个背靠背功率单元在逆变侧级联成星型结构,这样就能够有效的提高装置输出的等效开关频率,从而精准的控制输出高次谐波,生成给定指令的电压与电流扰动。所述的滤波回路由第一电阻R0、第一电感L和电容C构成,第一电阻R0、电容C和第一电感L串联,第一电阻R0和电容C的串联回路两端设置有旁路开关K,滤波回路可以有效的消除高次波纹的干扰,可以起到平滑输出的作用;所述的电能质量扰动发生器装置的使用,可以真实的模拟出现场电压和电流的扰动情况,使被测APF产品的性能检测结果更加精确,同时也简化了被测APF产品的性能测量步骤;
所述的输出联络装置由第一高压接触器KM1构成,第一高压接触器KM1的第一端与电压扰动发生器装置的输出端电连接,第一高压接触器KM1的第二端与降压变压器装置的输入端电连接,输出联络装置用于和降压变压器装置一起将所述的电能质量扰动发生器装置和所述的测试母线进行电气隔离,因为10kV电网输入的电压信号如果没有隔离,将会直接通过电压扰动发生器装置和测试母线连接,这在电气上是不被允许的;
所述的降压变压器装置由降压变压器构成,所述的降压变压器用于将所述的10kV电网输入的电压信号降压,然后将降压后的合适的电压信号传输到测试母线,供测试平台使用;
所述的无功与谐波发生器装置由无功与谐波发生模块和启动回路模块构成,所述的启动回路模块由第二高压接触器KM2、第三高压接触器KM3、和第二电阻R1构成,所述的第三高压接触器KM3第一端与测试母线电连接,所述的第三高压接触器KM3的第二端与无功与谐波发生模块电连接,所述的第二高压接触器KM2和第二电阻R1串联后并联在第三高压接触器KM3两端;由于无功与谐波发生器装置在启动时需要较大的启动电压,所以正常启动无功与谐波发生器装置时必须线闭合第三高压接触器KM3,待无功与谐波发生器装置启动后,在闭合第二高压接触器KM2,使第二电阻R1(分压电阻)接入启动回路,第二电阻R1(分压电阻)可以起到保护无功与谐波发生器的作用,同时断开第三高压接触器KM3;众所周知,在对被测APF产品的性能进行检测时,被测APF产品的无功补偿性能和谐波补偿性能都是很重要的检测指标,而采用所述的无功与谐波发生器装置作为检测平台的可调负载,首先负载是可调的,并且还可以有无功输出和谐波输出两种模式,在使用此平台测量被测APF产品的性能时就可以很方便的根据测量的需要使所述的无功与谐波发生器装置的输出模式在无功和谐波之间转化,在简化了检测平台结构的同时又很方便的满足了测量的需要,并且尽可能的真实还原了现场电能环境,使测量的结果更加准确。
所述的10kV电网与断路器装置的输入端电连接,高压断路器的输出端与电压扰动发生器装置的输入端电连接,电压扰动发生器装置的输出端与输出联络装置的输入端电连接,输出联络装置的输出端与降压变压器装置的输入端电连接,降压变压器装置的输出端与测试母线电连接,所述的检测仪器的输入端均与被测APF产品的输出端连接,无功与谐波发生器装置的输出端与测试母线电连接,断路器装置、电压扰动发生器装置、输出联络装置和无功与谐波发生器装置均通过二次线缆和信号汇集母线通信连接,信号汇集母线通过二次线缆与控制装置通信连接,控制装置通过R422与就地工控机A通讯连接,就地工控机A通过路由器的TPC/IP协议与远程工控机B通信连接。
在所述的一种380V电压等级的APF检测平台工作时,由于所述的断路器装置、电能质量扰动发生器装置、输出联络装置和无功与谐波发生器装置均通过二次线缆和信号汇集母线通信连接,信号汇集母线通过二次线缆与控制装置通信连接,控制装置通过R422与就地工控机A通讯连接,就地工控机A与远程工控机B通信连接,所以在使用该检测平台检测被测APF产品的性能时,后台工作站的工作人员可以通过工控机B向工控机A发送工作指令,又由于工控机A和控制装置通过R422通讯连接,所以工控机A收到的工作指令(开入开出信号)可以传输到控制装置中的主控制器中,主控制器通过光纤通讯将控制指令(开入开出信号)传输到信号汇集母线,信号汇集母线再通过二次线缆控制与信号汇集母线母线电连接的断路器装置、输出联络装置和无功与谐波发生器装置中的高压断路器和高压接触器动作,以执行后台工作站的工控机B发出的控制指令;同时,根据检测需要,工控机B通过工控机A向控制装置的主控制器传输的改变电压和电流的指令经过主控制器和信号调理版处理后,主控制器就会给出PWM信号,所述的PWM信号就会由信号汇集母线和二次线缆传输到电能质量扰动发生器装置和无功与谐波发生器装置使电能质量扰动发生器装置和无功与谐波发生器装置动作,输出指令给出的电压和电流信号。(利用工控机进行高压电器自动化控制属于现有常规技术,已经广泛应用于高压电器检测和监视领域)。
本实用新型由于采用模块化装置,所以结构简单,安装、维修方便快捷;本实用新型还利用了电能质量扰动发生器装置,电能质量扰动发生器装置在工控机和控制装置的控制下,可以方便的输出不同类型的电压和电流信号,尽可能的模拟真实的现场电能质量环境,使所述的一种380V电压等级的APF检测平台的检测结果更加精确;本实用新型还利用了无功与谐波发生器装置作为所述的一种380V电压等级的APF检测平台的可调负载,无功与谐波发生器装置在工控机和控制装置的控制下,可以方便的进行无功和不同次谐波的输出模式转换,这就可以真实的模拟现场负载,使所述的一种380V电压等级的APF检测平台的检测结果更加精确;再次本实用新型的检测平台通过高压断路器和高压接触器等开关的切换可以实现任意模式的随机组合,同时也可以真实的模拟现场电压与电流扰动工况,具有操作灵活,测试全面,准确高效的特点。

Claims (6)

1.一种380V电压等级的APF的检测平台,其特征在于:包括检测电路、可调负载、检测仪器、测试母线、信号汇集母线和上位机系统;
所述的检测电路用于为被测APF产品提供电压扰动,检测电路包含10kV电网、断路器装置、电压扰动发生器装置、输出联络装置和降压变压器装置,所述的断路器装置、电压扰动发生器装置、和降压变压器装置构成可控电压源系统;
所述的10kV电网用于为检测平台提供电压信号;
所述的断路器装置用于进线主回路的隔离与保护;
所述的电压扰动发生器装置用于在上位机系统的控制下产生不同的电压暂降、波动和不平衡电压信号,从而对被测APF装置进行干扰;
所述的输出联络装置用于将电压扰动发生器装置和测试母线进行电气隔离;
所述的降压变压器装置用于调节检测电路的检测电压;
所述的可调负载采用无功与谐波发生器装置,上位机系统通过调节无功与谐波发生器装置的输出模式可以使被测产品的输出信号随之发生变化,并以此为根据来判断被测产品的性能;
所述的检测仪器包括高精度功率分析仪、波形记录仪、绝缘耐压测试仪和红外温度测试仪,所述的高精度功率分析仪用于检测被测APF产品输出的功率,所述的波形记录仪用于检测被测APF产品输出的电压和电流信号,所述的绝缘耐压测试仪用于检测被测APF产品的绝缘耐压性能,所述红外温度测试仪用来检测被测APF产品的耐温性能;
所述的测试母线用于连接检测电路、被测APF产品和可调负载;
所述的信号汇集母线用于汇总所述的断路器装置、进线联络装置、电压扰动发生器装置、输出联络装置、降压变压器装置和无功与谐波发生器装置的开入开出信号及电压和电流采样信号;
所述的上位机系统包括控制柜装置、就地工控机和远程工控机,所述的控制柜装置用于通过二次线缆发送PWM信号控制电压扰动发生器装置和无功与谐波发生器装置工作,还用于通过开入开出信号控制所述的断路器装置、进线联络装置、电压扰动发生器装置、降压变压器装置和无功与谐波发生器装置的开关状态;
所述的10kV电网与断路器装置的输入端电连接,断路器装置的输出端与电压扰动发生器装置的输入端电连接,电压扰动发生器装置的输出端与输出联络装置的输入端电连接,输出联络装置的输出端与降压变压器装置的输入端电连接,降压变压器装置的输出端与测试母线电连接,无功与谐波发生器装置的输出端与测试母线电连接,断路器装置、电压扰动发生器装置、输出联络装置、降压变压器装置和无功与谐波发生器装置均通过二次线缆和信号汇集母线通信连接,信号汇集母线通过二次线缆与控制装置通信连接,控制装置通过R422与就地工控机通信连接,就地工控机通过路由器与远程工控机通信连接,所述的高精度功率分析仪、波形记录仪、绝缘耐压测试仪和红外温度测试仪均与被测APF产品的输出端电连接。
2.    根据权利要求1所述的一种380V电压等级的APF的检测平台,其特征在于:所述的断路器装置由高压断路器构成,高压断路器的第一端与10kV电网电连接,高压断路器的第二端与电压扰动发生器装置的输入端电连接。
3.    根据权利要求1所述的一种380V电压等级的APF的检测平台,其特征在于:所述的电压扰动发生器装置内部设置有电压扰动发生器,所述的电压扰动发生器由输入变压器、扰动发生器和滤波回路构成,所述的输入变压器为单相多绕组变压器,副边采用多绕组输出,每个副边绕组与一个背靠背功率单元电连接,所述的扰动发生器由多个背靠背功率单元在逆变侧级联成星型结构,所述的滤波回路由第一电阻、电感和电容构成,第一电阻、电感和电容串联,第一电阻和电容两端设置有旁路开关。
4.   根据权利要求1所述的一种380V电压等级的APF的检测平台,其特征在于:所述的输出联络装置由第一高压接触器构成,第一高压接触器的第一端与电压扰动发生器装置的输出端电连接,第一高压接触器的第二端与降压变压器装置的输入端电连接。
5.   根据权利要求1所述的一种380V电压等级的APF的检测平台,其特征在于:所述的降压变压器装置由降压变压器构成,降压变压器的初级线圈第一端与输出联络装置的输出端电连接,降压变压器的初级线圈的第二端接地,降压变压器的次级线圈第一端与测试母线电连接,降压变压器的次级线圈的第二端接地。
6.    根据权利要求1所述的一种380V电压等级的APF的检测平台,其特征在于:所述的无功与谐波发生器装置包括无功与谐波发生器和启动回路,所述的启动回路模块由第二高压接触器、第三高压接触器和第二电阻构成,所述的第三高压断路器第一端与测试母线电连接,所述的第三高压断路器的第二端与无功与谐波发生器电连接,所述的第二高压接触器和第二电阻串联后并联在第三高压接触器两端。
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