CN204668960U - 一种智能模块化三相不平衡动态无功补偿装置 - Google Patents

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李帮家
魏平
王国安
王莉
马庆华
楼科
杨奇
赵国锋
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Abstract

本实用新型提供了一种智能模块化三相不平衡动态无功补偿装置,包括智能电容模块组、静止无功发生器模块组、负载电流采样互感器TA以及人机交互模块;所述的智能电容模块组与所述的静止无功发生器模块组并联接入电网;所述的负载电流采样互感器TA与所述的智能电容模块组和静止无功发生器模块组相互串联;所述的人机交互模块通过CAN总线与所述的智能电容模块组和静止无功发生器模块组相连;所述的静止无功发生器模块组通过CAN总线与所述的智能电容模块组相连。

Description

一种智能模块化三相不平衡动态无功补偿装置
技术领域
[0001] 本实用新型涉及一种智能模块化三相不平衡动态无功补偿装置。
背景技术
[0002] 现在市场上关于无功补偿装置产品种类繁多,有晶闸管投切电容器(TSC)、静止无功发生器(SVG)等等,但它们的治理功能都很单一 ;TSC也普遍应用在低压配电系统中,由于无源的TSC设备和有源的SVG设备原理不同,响应时间不同,两个设备输出补偿无法协调,经常出现误动的现象,导致TSC晶闸管频繁投切并由于过热而烧毁;另外根据市场和用户反馈可知,无功治理情况不够理想,具体原因如下:
[0003] TSC是由一个控制器通过晶闸管开关Kl来控制多个电容器实现无功补偿的原理,整个装置体积过大,安装和维护不方便,当控制器出现故障,整个装置就无法补偿无功;另外TSC扩容不方便,不能很好的满足实际的需要。
[0004] SVG补偿虽然能够快速动态响应(SVG快速响应时间<50us,全响应时间<15ms),但是其单机容量的不足是其最大的问题,当多机并联使用时,又会造成SVG造价过高,损耗大也是其一大弊病。
[0005] 在我国低压配电网中采用三相四线制接线,由于低压单相负荷不能人工完全均分,分配的负荷实际运行率不同等各种原因,而造成三相负荷不平衡现象是不可避免的。而这种三相负荷不平衡现象将必然导致损耗增加、用电效率下降、零序电流增加、缩短设备的使用寿命,严重时将导致电力设备不能正常工作。
[0006] 而我们的供电系统不但有无功存在,而由于用电负荷的不平衡,会出现三相电压不平衡,通过检索,两者同时治理的装置目前还没有,单独治理的效果也不是很明显。
实用新型内容
[0007] 本实用新型目的是解决上述现有无功补偿装置的局限性,提供了一种智能模块化三相不平衡动态无功补偿装置,本实用新型在补偿无功的同时,又能有效补偿三相不平衡问题,还能有效改善电能质量,达到节能减排目的,最终有效降低能源损耗。
[0008] 本实用新型包括智能电容模块组、静止无功发生器模块组、负载电流采样互感器TA以及人机交互模块;所述的智能电容模块组与所述的静止无功发生器模块组并联接入电网;所述的负载电流采样互感器TA与所述的智能电容模块组和静止无功发生器模块组相互串联;所述的人机交互模块通过CAN总线与所述的智能电容模块组和静止无功发生器模块组相连;所述的静止无功发生器模块组通过CAN总线与所述的智能电容模块组相连。
[0009] 采用以上结构后,本实用新型与现有技术相比,具有以下优点:
[0010] 本实用新型公开一种智能模块化三相不平衡动态无功补偿装置,采用静止无功发生器模块组和智能电容模块组组合的方式,利用静止无功发生器模块组的快速响应特性,可以满足动态响应需求;可以使静止无功发生器模块组工作在轻负荷状态,延长静止无功发生器使用寿命,更能精确补偿、抑制电压波动,闪变能力大大提高。
[0011] 本实用新型采用模块化设计,提供最高性价比无功补偿及三相不平衡补偿解决方案,采用智能电容模块组与静止无功发生器模块组补偿技术完美结合的方案,实现0.99级补偿,无过补、无欠补。本实用新型通过采用负载电流采样互感器TA,判断无功电流的大小,控制静止无功发生器模块组和智能电容模块组的输出;本实用新型通过CAN总线组成统一智能通信网络,使在开机上电时每个模块没有主从之分,需要通过自动识别竞争主机来区分主从,确保网络内只有一台主机。通过主机来采集其余从机的信息,形成智能通信的信息列表,最终根据无功调度要求准确控制网络的无功补偿功能。无论任何一台模块发生故障,都可自动退出运行,剩余模块组成新的网络正常运行。
[0012] 作为改进,所述的智能电容模块组包括至少两个智能电容模块,所述的智能电容模块之间相互并联。两个或以上所述的智能电容模块可以将电容按需投切,容量相同的电容器采用循环投切原则,避免对同一台反复投切影响其寿命。
[0013] 作为改进,所述的静止无功发生器模块组包括至少两个静止无功发生器,所述的静止无功发生器之间相互并联。所述的静止无功发生器模块组利用静止无功发生器的快速响应特性,可以满足动态响应需求,当任意一台静止无功发生器出现故障后,剩下的静止无功发生器根据瞬时无功需求量,自动重新平均分配每台静止无功发生器的输出补偿容量,避免对同一台输出补偿容量过载影响其寿命。
[0014] 作为改进,所述的智能电容模块和静止无功发生器相接处的节点与电网之间设有开关Kl。
附图说明
[0015] 图1是本实用新型的电路示意图。
具体实施方式
[0016] 下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步说明。
[0017] 如图1所示本实用新型包括智能电容模块组、静止无功发生器模块组、负载电流采样互感器TA以及人机交互模块;所述的智能电容模块组与所述的静止无功发生器模块组并联接入电网;所述的负载电流采样互感器TA与所述的智能电容模块组和静止无功发生器模块组相互串联;所述的人机交互模块通过CAN总线与所述的智能电容模块组和静止无功发生器模块组相连。所述的智能电容模块组包括至少两个智能电容模块,所述的智能电容模块之间相互并联。所述的静止无功发生器模块组包括至少两个静止无功发生器,所述的静止无功发生器之间相互并联。所述的智能电容模块组和静止无功发生器模块组相接处的节点与电网之间设有开关Kl。
[0018] 人机界面是以一套以嵌入式CPU为核心的高性能一体化触摸屏控制器,可实现对设备运行参数进行设置、读取和记录功能,并实时与后台进行通讯。实时显示功率信息、补偿前后数据、波形图,控制及监控静止无功发生器与智能电容模块工作状态,灵活实现不同容量静止无功发生器和智能电容模块的组合模式;
[0019] 静止无功发生器具有快速投入、快速切除,快速跟踪系统无功变化的功能;静止无功发生器进行盲点覆盖,实现无极投切;静止无功发生器响应速度快,可以及时抑制电压波动和闪变;静止无功发生器和智能电容模块均为模块化设计,本实用新型的配置容量可根据负荷情况调整,配置灵活,适应性强。
[0020] 具体来说,静止无功发生器模块组快速响应负载侧无功变化,对智能电容模块过补或欠补无功补偿至COS φ=0.99,实现无级投切,补偿快速变化无功,补偿三相不平衡的有功和无功。静止无功发生器治理三相不平衡,通过负载电流采样互感器TA实时检测负载电流,并将电流信号发送给静止无功发生器模块组进行处理分析,以判断负载是否处于不平衡状态,同时计算出达到平衡状态时各相所需转换的电流值,然后将信号发送给静止无功发生器内部IGBT并驱动其动作,将不平衡电流从电流大的相转移到电流小的相,最后达到三相平衡状态。使有功转移,减少线损。
[0021] 静止无功发生器模块组利用静止无功发生器的快速响应特性,可以满足动态响应需求,当任意一台静止无功发生器出现故障后,剩下的静止无功发生器根据瞬时无功需求量,自动重新平均分配每台静止无功发生器的输出补偿容量,避免对同一台输出补偿容量过载影响其寿命。
[0022] 静止无功发生器模块组由多个静止无功发生器模块组成,其容量可以根据实际需求设置。
[0023] 本实用新型的连接方式详细地来说,静止无功发生器模块和智能电容模块呈并联架构接入电网中,负载电流采样互感器TA采用开口式或穿芯式方式接入电网中,负载电流采样互感器TA接靠近负载侧;
[0024] 静止无功发生器模块组快速响应系统无功变化,及时抑制电压和闪变,波动对智能电容器过补或欠补无功补偿至COS Φ=0.99,实现无级投切,补偿快速变化无功,补偿三相不平衡的有功和无功;
[0025] 人机界面系统设定智能电容器与静止无功发生器的工作模式及相关参数,实时显示功率信息、补偿前后数据、波形图,控制及监控静止无功发生器与智能电容器工作状态,灵活实现不同容量静止无功发生器和智能电容器的组合模式;
[0026]智能电容器模块补偿负载大部分稳定、变化小的无功。
[0027] 本实用新型采用采用模块化设计,智能电容模块与静止无功发生器模块组合,容量可以根据实际需求自行设置;
[0028] 装置采用智能通讯,静止无功发生器模块组和智能电容模块组组成同一网络,协同工作,某一模块损坏不影响系统功能,提高工作效率。
[0029] 当负载的无功突增时,15ms内智能电容器来不及动作,静止无功发生器会实时响应补偿系统无功,若静止无功发生器补偿容量不足时,系统容量通过CAN总线通讯,智能电容器响应投入补偿,此时静止无功发生器会实时减少补偿容量,将电网功率因数补偿到0.99以上;
[0030] 当负载的无功突减时,智能电容器来不及切除投入的电容器,静止无功发生器会实时发出一个反向补偿的无功,将智能电容器过补的容量补偿掉,同时,系统容量通过CAN总线通讯,智能电容器将多余的补偿容量切除,此时静止无功发生器又会实时跟踪系统无功变化,将系统中剩余的无功消除。
[0031] 本实用新型充分结合智能电容器和静止无功发生器的优势,提供最高性价比无功补偿及三相不平衡补偿解决方案,充分满足用户需求。
[0032] 以上仅就本实用新型的最佳实施例作了说明,但不能理解为是对权利要求的限制。本实用新型不仅限于以上实施例,凡在本实用新型独立权利要求的保护范围内所作的各种变化均在本实用新型的保护范围内。

Claims (4)

1.一种智能模块化三相不平衡动态无功补偿装置,其特征在于:包括智能电容模块组、静止无功发生器模块组、负载电流采样互感器TA以及人机交互模块;所述的智能电容模块组与所述的静止无功发生器模块组并联接入电网;所述的负载电流采样互感器TA与所述的智能电容模块组和静止无功发生器模块组相互串联;所述的人机交互模块通过CAN总线与所述的智能电容模块组和静止无功发生器模块组相连;所述的静止无功发生器模块组通过CAN总线与所述的智能电容模块组相连。
2.根据权利要求1所述的一种智能模块化三相不平衡动态无功补偿装置,其特征在于:所述的智能电容模块组包括至少两个智能电容模块,所述的智能电容模块之间相互并联。
3.根据权利要求1所述的一种智能模块化三相不平衡动态无功补偿装置,其特征在于:所述的静止无功发生器模块组包括至少两个静止无功发生器,所述的静止无功发生器之间相互并联。
4.根据权利要求1所述的一种智能模块化三相不平衡动态无功补偿装置,其特征在于:所述的智能电容模块组和静止无功发生器模块组相接处的节点与电网之间设有开关Klo
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