CN204575776U - 电能质量影响因素的检测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种电能质量影响因素的检测系统。该电能质量影响因素的检测系统包括：数字仿真装置，用于获取目标用电系统在预设电压扰动下的电压扰动仿真信号；输出接口装置，与数字仿真装置相连接，用于在电压扰动仿真信号控制下输出扰动电压；互联装置，与输出接口装置相连接，用于接收扰动电压；定制电力装置，与互联装置相连接，用于在扰动电压的控制下对检测系统的电能质量进行治理；以及检测装置，与用电设备相连接，用于分别检测电能质量治理之前和电能质量治理之后用电设备的运行数据。通过本实用新型，解决了无法准确检测真实用电背景下的电能质量影响因素的问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及电网技术领域，具体而言，涉及一种电能质量影响因素的检测系统。
背景技术
电能质量为电力系统中电能的质量，电力系统中电压、电流或者频率的偏差都有可能造成用电设备故障或者不能正常工作。随着城市的发展，造成电能质量问题的因素在不断增加，特别是伴随一些非线性负荷的投运，使得电能质量以及供电可靠性难以保证。尤其对于一些敏感负荷或者敏感设备来说，对于电能质量提出了更高的要求。因此，对于影响用电设备运行的电能质量影响因素的检测就显得极为重要。
目前对于电能质量的检测一般是在电能质量实验室中完成的，通过人工设定电能质量扰动发生装置的扰动类型及电压等级等参数来实现电能质量影响因素的检测。该方式往往脱离了真实的用电背景，仅展开了理论上的研究，检测结果不能准确反映真实电力系统背景下的电能质量影响因素。
针对相关技术中无法准确检测真实用电背景下的电能质量影响因素的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
实用新型内容
本实用新型的主要目的在于提供一种电能质量影响因素的检测系统，以解决无法准确检测真实用电背景下的电能质量影响因素的问题。
为了实现上述目的，根据本实用新型，提供了一种电能质量影响因素的检测系统。
根据本实用新型的电能质量影响因素的检测系统包括：数字仿真装置，用于获取目标用电系统在预设电压扰动下的电压扰动仿真信号；输出接口装置，与数字仿真装置相连接，用于在电压扰动仿真信号控制下输出扰动电压；互联装置，与输出接口装置相连接，用于接收扰动电压；定制电力装置，与互联装置相连接，用于在扰动电压的控制下对检测系统的电能质量进行治理；以及检测装置，与用电设备相连接，用于分别检测电能质量治理之前和电能质量治理之后用电设备的运行数据。
进一步地，该检测系统还包括：电源切换装置，与用电设备相连接，用于将检测系统的电源由主用电源切换至备用电源。
进一步地，该检测系统还包括：移相器，与电源切换装置相连接，用于调节主用电源和备用电源的输出电流的相位差为预设相位差。
进一步地，定制电力装置包括：电压补偿装置，分别与互联装置、用电设备相连接，用于控制用电设备的输入电压保持恒定。
进一步地，电压补偿装置为动态电压恢复器。
进一步地，定制电力装置包括：无功补偿装置，分别与互联装置、用电设备相连接，用于向用电设备提供预设无功功率。
进一步地，无功补偿装置为静止同步补偿器。
进一步地，定制电力装置包括：滤波装置，分别与互联装置、用电设备相连接，用于滤除检测系统中的谐波。
进一步地，滤波装置为有源电力滤波器。
通过本实用新型，采用包括如下设备的系统：数字仿真装置，用于获取目标用电系统在预设电压扰动下的电压扰动仿真信号；输出接口装置，与数字仿真装置相连接，用于在电压扰动仿真信号控制下输出扰动电压；互联装置，与输出接口装置相连接，用于接收扰动电压；定制电力装置，与互联装置相连接，用于在扰动电压的控制下对检测系统的电能质量进行治理；以及检测装置，与用电设备相连接，用于分别检测电能质量治理之前和电能质量治理之后用电设备的运行数据，解决了无法准确检测真实用电背景下的电能质量影响因素的问题，进而通过数字仿真装置获取目标用电系统的电压扰动仿真信号，在扰动电压的控制下定制电力装置对检测系统的电能质量进行治理，并通过检测装置检测用电设备在电能质量治理之前和治理之后的运行数据，以确定电能质量影响因素，达到了准确检测真实用电背景下的电能质量影响因素的效果。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：
图1是根据本实用新型第一实施例的电能质量影响因素的检测系统的示意图；以及
图2是根据本实用新型第二实施例的电能质量影响因素的检测系统的示意图。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
根据本实用新型的实施例，提供了一种电能质量影响因素的检测系统。
图1是根据本实用新型第一实施例的电能质量影响因素的检测系统的示意图。如图1所示，该电能质量影响因素的检测系统包括：数字仿真装置10、输出接口装置20、互联装置30、定制电力装置40和检测装置50。
数字仿真装置10，用于获取目标用电系统在预设电压扰动下的电压扰动仿真信号。
具体地，数字仿真装置10用于模拟仿真目标用电系统在预设电压扰动下的电压扰动仿真信号。其中，目标用电系统为真实的用电系统，例如，北京市电网，或者某大型企业的用电系统。本实用新型不对目标用电系统的规模以及用电的类型作具体的限定。预设电压扰动下的电压扰动仿真信号为针对目标用电系统的电压扰动下产生的电压扰动仿真信号，该电压扰动仿真信号是真实用电背景下的电压仿真信号，因此能够更加准确地反映真实的用电环境。
在该实施例中，数字仿真装置10可以包括电力系统全数字实时仿真系统(ADPSS)；潮流、短路、稳定分析软件(PSD/BPA)；电磁暂态分析软件(EMTP)；电网可靠性评估软件(CYMDIST)等。通过上述数字仿真装置10，可实现对包括多个节点、多台发电机、多条线路(或变压器)的电网规模的仿真；具备电网机电暂态、电磁暂态、机电暂态-电磁暂态混合仿真功能，支持外接实际物理装置进行行闭环检测，因而可支持建立反映实际电网背景的电能质量影响因素的检测系统。
输出接口装置20，与数字仿真装置10相连接，用于在电压扰动仿真信号控制下输出扰动电压。
互联装置30，与输出接口装置20相连接，用于接收扰动电压。
在上述实施例中，输出接口装置20可以为物理输出接口装置，互联装置30为数字仿真平台与定制电力平台互联装置。通过物理输出接口装置，可将用户侧的电压仿真信号转化为输出电压(扰动电压)，通过数字仿真平台与定制电力平台互联装置将电压再输入至定制电力装置40。
定制电力装置40，与互联装置30相连接，用于在扰动电压的控制下对检测系统的电能质量进行治理。
具体地，定制电力(customer power)装置可以作为对电力系统的电能质量进行治理的装置。定制电力装置40可在电压扰动仿真信号的控制下对检测系统的电能质量进行治理，由于该电压扰动仿真信号来自于真实的用电背景，因此在此信号控制下进行的电能质量治理更加接近于真实用电背景下对电能质量的治理情况。
检测装置50，与用电设备相连接，用于分别检测电能质量治理之前和电能质量治理之后用电设备的运行数据。
具体地，定制电力装置40和检测装置50分别连接至用电设备，定制电力装置40对检测系统的电能质量的治理可导致用电设备的运行状态的变化，检测装置50可以对电能质量治理之前以及治理之后的用电设备的运行数据进行检测，根据检测结果可以判断定制电力装置40所调节的参数是否为电能质量影响因素。用电设备可以为敏感负荷，即当供电网中电压发生变动或者突然变化导致其不能正常工作或者功能下降的设备。例如，定制电力装置40可对用电设备的输入电压进行补偿，以使用电设备的输入电压保持为恒定电压值，这里对用电设备的输入电压进行补偿即表示对检测系统的电能质量进行治理；检测装置50可分别检测电压补偿之前和电压补偿之后的用电设备的运行数据，根据电压补偿之前和电压补偿之后用电设备的运行数据可以判断对用电设备的输入电压进行补偿是否是电能质量影响因素，比如，电压补偿之后该用电设备无法正常运行，则认为对用电设备的输入电压进行补偿是一种电能质量影响因素。
根据该实施例的电能质量影响因素的检测系统，由于包括：数字仿真装置10，用于获取目标用电系统在预设电压扰动下的电压扰动仿真信号；输出接口装置20，与数字仿真装置10相连接，用于在电压扰动仿真信号控制下输出扰动电压；互联装置30，与输出接口装置20相连接，用于接收扰动电压；定制电力装置40，与互联装置30相连接，用于在扰动电压的控制下对检测系统的电能质量进行治理；检测装置50，与用电设备相连接，用于分别检测电能质量治理之前和电能质量治理之后用电设备的运行数据，解决了无法准确检测真实用电背景下的电能质量影响因素的问题，进而通过数字仿真装置10获取目标用电系统的电压扰动仿真信号，在扰动电压的控制下定制电力装置40对检测系统的电能质量进行治理，并通过检测装置50检测用电设备在电能质量治理之前和治理之后的运行数据，以确定电能质量影响因素，达到了准确检测真实用电背景下的电能质量影响因素的效果。
在上述实施例中，检测系统还可以包括：电源切换装置，与用电设备相连接，用于将检测系统的电源由主用电源切换至备用电源。
具体地，电源切换装置是能够将检测系统的电源从主用电源切换至备用电源的装置，其中，主用电源和备用电源的输出电流的相位差为预设相位差。通过检测主用电源和备用电源切换前和切换之后用电设备的运行状态数据，可以获知输出电流具备相位差的电源的切换对于电能质量的影响情况。例如，电子设备为气体放电灯，检测系统的电源从主用电源切换至备用电源，主用电源和备用电源的输出电流的相位差为预设相位差，切换之前气体放电灯运行正常，切换之后气体放电灯无法正常工作，因此，可知检测系统的电源从主用电源切换至备用电源系统的电能质量造成了影响，即输出电流具备相位差的主、备用电源之间的切换是一种电能质量影响因素。
在一种可选的实施例中，电源切换装置可以为固态切换开关(Solid State TransferSwitch，简称为SSTS)。主、备用侧电源分别通过晶闸管连接到负载，在正常工作时，负载接入主侧电源工作运行，当系统监测到主用电源有电压跌落、过流或过温故障时，系统的固态切换开关自动将负载切换到备用电源。
在上述实施例中，检测系统还可以包括：移相器，与电源切换装置相连接，用于调节主用电源和备用电源的输出电流的相位差为预设相位差。移相器模拟产生可调相差的两路电源，用来验证两路电源不同相位差对电源切换装置(例如，SSTS)切换时间的影响。移相器可分别与备用电源、电源切换装置相连接。
在一种可选的实施例中，定制电力装置40包括：电压补偿装置，分别与互联装置30、用电设备相连接，用于控制用电设备的输入电压保持恒定。
具体地，电压补偿装置是能够对用电设备的输入电压进行补偿以使用电设备的输入电压保持恒定的装置，其中，检测装置50用于对电压补偿之前和电压补偿之后的用电设备的运行状态进行检测，以根据电压补偿之前和电压补偿之后的用电设备的运行状态数据判断电压补偿是否对电能质量造成了影响。例如，电子设备为气体放电灯，在电压补偿装置对用电设备的输入电压进行补偿之前，检测装置50检测出气体放电灯正常工作，在电压补偿装置对用电设备的输入电压进行补偿之后，检测装置50检测出气体放电灯工作异常，因此可以获知对检测系统中用电设备的输入电压进行补偿是一种能够影响电力系统的电能质量的因素。
在一种可选的实施例中，电压补偿装置可以为动态电压恢复器(Dynamic VoltageRestorer，简称为DVR)。在当前系统和负荷间同步串联三相交流电压，并控制电压幅值和相位，当系统电压发生暂降时，DVR装置迅速输出补偿电压，保证用电设备感受不到系统电压暂降，确保对用电设备的供电质量。
在上述实施例中，定制电力装置40还可以包括：无功补偿装置，分别与互联装置30、用电设备相连接，用于向用电设备提供预设无功功率。
无功补偿装置能够向用电设备提供预设无功功率。通过检测向用电设备提供预设无功功率之前和之后的用电设备的运行状态数据，可以获知向用电设备提供预设无功功率是否对电能质量造成影响。
在一种可选的实施例中，无功补偿装置可以为静止同步补偿器(Static SynchronousCompensator，简称为STATCOM)。在负载侧(用电设备侧)并联安装三相桥式变流电路，然后调节三相桥式电路交流侧输出电压和电流的幅值和相位，即可使该桥式电路发出或者吸收满足要求的无功电流(无功功率)，最终达到动态无功补偿的目的。
在上述实施例中，定制电力装置40还可以包括：滤波装置，分别与互联装置30、用电设备相连接，用于滤除检测系统中的谐波。
具体地，滤波装置能够滤除检测系统中的谐波，通过检测设备检测滤波之前与滤波之后用电设备的运行数据，可以获知系统中的谐波是否为影响电力系统电能质量的因素。可选地，滤波装置为有源电力滤波器(Active Power Filter，简称为APF)。有源电力滤波器通过电流互感器检测负载(用电设备侧)电流，并通过内部数字信号处理器(Digital Signal Processing，简称为DSP)计算，提取出负载电流中的谐波成分，然后通过脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation，简称为PWM)信号发送给内部绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor，简称为IGBT)，控制逆变器产生一个和负载谐波电流大小相等，方向相反的谐波电流注入到电网中，以达到滤波的目的。
图2是根据本实用新型第二实施例的电能质量影响因素的检测系统的示意图。图2可以作为图1所示实施例的一种优选实施方式。如图2所示，该检测系统包括：电力系统数字仿真集群01、物理输出接口装置02、数字仿真平台与定制电力平台互联装置03、移相器04、固态切换开关05、动态电压恢复器06、配电网静止同步补偿器07、敏感负荷08、敏感负荷09以及电源10。
需要说明的是，电力系统数字仿真集群01、物理输出接口装置02、数字仿真平台与定制电力平台互联装置03和敏感负荷08所在的电路具备一个用于供能的电源(为主用电源，在图中未示出)，电源10为备用电源。敏感负荷08可以为控制系统、气体放电灯、交流接触器、继电器等。本实用新型不对敏感负荷的具体类型进行限定。敏感负荷08和敏感负荷09为相同的敏感负荷。
具体来说，电力系统数字仿真集群01通过物理输出接口装置02与数字仿真平台与定制电力平台互联装置03、移相器04或者固态切换开关05相连接，定制电力平台互联装置03可以直接连接敏感负荷08，或者通过动态电压恢复器06与敏感负荷09相连接，移相器04连接电源10，并与固态切换开关05相连接，当移相器04和固态切换开关05接入电路时，敏感负荷09所在电路的供电电源为电源10(敏感负荷08所在电路的供电电源为主用电源)。配电网静止同步补偿器07与敏感负荷09相连接，用于向敏感负荷09提供预设无功功率。检测点A、检测点B、检测点C处分别连接有检测设备，用于检测敏感负荷08或者敏感负荷09的运行状态数据。图2中有多个开关，在选择不同开关闭合时，可以检测不同设备运行情况下的敏感负荷08和敏感负荷09的运行状态数据，通过敏感负荷08和敏感负荷09的运行状态数据的对比，可以获知真实用电背景下的电能质量影响因素。
这里需要说明的是，图1实施例中数字仿真装置10可以通过电力系统数字仿真集群01来实现；输出接口装置20可以通过物理输出接口装置02来实现；互联装置30可以通过数字仿真平台与定制电力平台互联装置03来实现；定制电力装置40可以通过以下任意一种或者多种设备来实现：动态电压恢复器06和配电网静止同步补偿器07；图2中检测点A、检测点B以及检测点C处分别设置有检测设备(在图2中未示出)，图1中检测装置50可以通过上述检测设备来实现。上述各设备的作用在图1中已进行了说明，这里不再赘述。
例如，当只有电力系统数字仿真集群01、物理输出接口装置02、数字仿真平台与定制电力平台互联装置03、敏感负荷08所在的支路导通时，可以用于检测未进行电能质量治理时的敏感负荷08的运行状态数据。此时，令电力系统数字仿真集群01、物理输出接口装置02、数字仿真平台与定制电力平台互联装置03、动态电压恢复器06以及敏感负荷09所在的支路导通，可以同时检测使敏感负荷09的输入电压保持恒定时敏感负荷09的运行状态数据。通过比较该情况下的敏感负荷08和敏感负荷09的运行状态数据，可以获知保持敏感负荷的输入电压恒定对系统电能质量的影响。需要说明的是，对电能质量影响因素的判断可以通过各检测点处连接的检测设备读取的数据进行判断，也可以直接观察敏感负荷08和敏感负荷09的运行情况。例如，如果敏感负荷08和敏感负荷09为相同型号的气体放电灯，则可以直接观察电路导通时，两个气体放电灯的明暗变化，基于此可对电能质量影响因素作出简单直观的判断。
在该实施例中，电力系统数字仿真集群01可以模拟真实用电背景下的电压扰动仿真信号，在该电压扰动仿真信号的控制下，通过动态电压恢复器06和配电网静止同步补偿器07等电能质量治理装置(或者移相器04和固态切换开关05组成的电源切换装置)来对系统的电能质量进行治理，通过检测设备检测敏感负荷08(电能质量治理前)、敏感负荷09(电能质量治理后)的运行数据，来确定电能质量影响因素，达到了准确检测真实用电背景下的电能质量影响因素的效果。
该实施例通过电力系统数字仿真集群01和各定制电力装置(动态电压恢复器06和配电网静止同步补偿器07等)联合进行检测，可针对目标用电系统搭建电磁暂态仿真模型，采用仿真程序的批处理功能实现对不同电压等级与不同故障类型的批处理仿真，然后，通过物理装置接口装置，将用户侧的电压仿真信号转化为目标电压(如380V)接入到定制电力试验检测平台(包括移相器04、固态切换开关05、动态电压恢复器06、配电网静止同步补偿器07等)，进行数字仿真-定制电力试验互联研究联合检测，。例如，可以针对北京电网进行电压扰动仿真，在电压扰动仿真信号控制下，进行电能质量影响因素的检测，进而为实现重要用户“零闪动”提供技术支持。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种电能质量影响因素的检测系统，其特征在于，包括：
数字仿真装置，用于获取目标用电系统在预设电压扰动下的电压扰动仿真信号；
输出接口装置，与所述数字仿真装置相连接，用于在所述电压扰动仿真信号控制下输出扰动电压；
互联装置，与所述输出接口装置相连接，用于接收所述扰动电压；
定制电力装置，与所述互联装置相连接，用于在所述扰动电压的控制下对所述检测系统的电能质量进行治理；以及
检测装置，与用电设备相连接，用于分别检测电能质量治理之前和电能质量治理之后所述用电设备的运行数据。
2.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：
电源切换装置，与所述用电设备相连接，用于将所述检测系统的电源由主用电源切换至备用电源。
3.根据权利要求2所述的检测系统，其特征在于，所述检测系统还包括：
移相器，与所述电源切换装置相连接，用于调节所述主用电源和所述备用电源的输出电流的相位差为预设相位差。
4.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述定制电力装置包括：
电压补偿装置，分别与所述互联装置、所述用电设备相连接，用于控制所述用电设备的输入电压保持恒定。
5.根据权利要求4所述的检测系统，其特征在于，所述电压补偿装置为动态电压恢复器。
6.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述定制电力装置包括：
无功补偿装置，分别与所述互联装置、所述用电设备相连接，用于向所述用电设备提供预设无功功率。
7.根据权利要求6所述的检测系统，其特征在于，所述无功补偿装置为静止同步补偿器。
8.根据权利要求1所述的检测系统，其特征在于，所述定制电力装置包括：
滤波装置，分别与所述互联装置、所述用电设备相连接，用于滤除所述检测系统中的谐波。
9.根据权利要求8所述的检测系统，其特征在于，所述滤波装置为有源电力滤波器。
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Cited By (1)
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| CN106814263A (zh) * | 2015-11-27 | 2017-06-09 | 中国电力科学研究院 | 一种半实物仿真并网检测系统及方法 |
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2015
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Cited By (1)
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| GR01 | Patent grant |