CN205335840U - 一种配电网电流补偿装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种配电网电流补偿装置，包括：故障检测单元、控制单元和电流补偿单元，所述故障检测单元分别与所述配电网的三相连接；所述控制单元分别连接到所述配电网，所述补偿单元连接到所述控制单元，并且当所述故障检测单元检测到单相接地故障后，所述控制单元将所述补偿单元连接到所述配电网的非故障相；所述补偿单元包括整流电路和逆变电路，当所述补偿单元连接到所述配电网时，所述整流电路的输入端接入到配电网任意两相母线，并将所述非故障相的交流电转换成直流电输入到所述逆变电路，所述逆变电路的输出端连接到非故障相母线上。本实用新型补偿单元通过整流电路将配电网的交流电转换成直流电提供给逆变电路，从而产生补偿电流。
Description
技术领域
本实用新型涉及配电网接地技术领域，尤其是涉及一种配电网电流补偿装置。
背景技术
我国1-66kV中压配电网中性点多采用非有效接地方式，俗称小电流接地方式，传统上主要包括不接地、经消弧线圈接地方式，现在也包括基于有源电力电子设备、可实现接地故障电流无功分量、有功分量等全电气量补偿的有源接地方式。
中性点接地方式，最常见的是按单相接地短路时接地电流大小分为大电流接地系统和小电流接地系统。大电流接地系统包括中性点直接接地和中性点经小电阻接地，小电流接地方式包括中性点不接地方式和中性点经消弧线圈接地方式。大电流接地方式也称为有效接地方式，小电流接地方式称为非有效接地方式。接地点零序综合电抗X0与正序综合电抗X1之比，我国规定X0/X1≥4～5时，属于小电流接地系统。
非有效接地系统，发生单相接地故障后，没有短路电流通路，故障相和非故障相流过负荷电流，接地故障点和导线对地电容形成电流通路，电容电流在导线和大地之间流通。
现有的电流补偿方法是进行无源补偿或有源补偿，无源补偿方法主要指消弧线圈，效率较低，因此使用范围有限；有源补偿方法常用的是通过与消弧线圈并联，在中性点接入逆变电路产生补偿电流，使得接地故障点的电流为零，但需与消弧线圈配合使用，应用受限制。
实用新型内容
基于上述问题，本实用新型提出一种配电网电流补偿装置，通过整流电路将配电网线路的交流电转换成直流电提供给逆变电路，从而提高了补偿效率。
为实现上述目的，本实用新型提供一种配电网电流补偿装置，其特征在于，所述装置包括：
故障检测单元、控制单元和电流补偿单元，所述故障检测单元分别与所述配电网的三相连接，用于检测所述配电网是否发生单相接地故障；
所述控制单元分别连接到所述配电网，所述补偿单元连接到所述控制单元，并且当所述故障检测单元检测到单相接地故障后，所述控制单元将所述补偿单元连接到所述配电网的非故障相；
所述补偿单元包括整流电路和逆变电路，当所述补偿单元连接到所述配电网时，所述整流电路的输入端接入到配电网任意两相母线，并将所述非故障相的交流电转换成直流电输入到所述逆变电路，所述逆变电路的输出端连接到非故障相母线上，并为所述配电网提供补偿电流。
其中，所述整流电路为二极管单相桥式整流电路。
其中，所述整流单元包括并联的两个桥臂，每个所述桥臂上包括两个二极管。
其中，所述逆变电路为单相可控全桥逆变电路。
其中，所述逆变单元包括并联的两个桥臂，每个所述桥臂上包括两个可控开关器件，所述每个可控开关器件上并联有二极管。
其中，所述装置还包括与所述整流电源输出端并联的电容器。
本实用新型的配电网电流补偿装置，通过整流电路将交流电转换成直电流提供给逆变电路。另外，本实用新型的补偿装置可以主动补偿电流，并且能够针对泄漏电流及谐波电流产生特定的补偿电流；同时，本装置不需要与消弧线圈配合即可消除故障电弧，能够减小配电网发生其他故障的概率。此外，本实用新型的补偿装置可以根据故障状态，选择连接在配电网的任一相非故障母线上，其安装灵活，使用方便。
附图说明
通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：
图1示出了本实用新型实施例的配电网电流补偿装置的结构示意图。
图2示出了本实用新型实施例的配电网电流补偿装置的整流电路的结构示意图。
图3示出了本实用新型实施例的配电网电流补偿装置的逆变电路的结构示意图。
图4示出了本实用新型的一个实施例的使用电流补偿装置进行电流补偿的工作示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本实用新型的实施例进行详细描述。
图1示出了本实用新型实施例的配电网电流补偿装置的结构示意图。
参照图1，本实用新型实施例的配电网电流补偿装置，具体装置包括：
故障检测单元10、控制单元20和电流补偿单元30，故障检测单元10分别与配电网的三相线路连接，用于检测配电网的三相线路是否发生故障；
控制单元20分别连接到配电网的三相线路母线，补偿单元30连接到控制单元20，并且当故障检测单元10检测到单相接地故障后，控制单元20将补偿单元30连接到配电网的非故障相；
补偿单元30包括整流电路301和逆变电路302，当补偿单元30连接到配电网时，整流电路301的输入端接入配电网任意两相母线，并将非故障相的交流电转换成直流电输入到逆变电路302，逆变电路302的输出端连接到非故障相，为提供补偿电流。
上述实施例中，整流电路301为二极管单相桥式整流电路，逆变电路302为单向可控全桥逆变电路。
配电网发生单相接地故障后，相对地电压不是恒定数值，线电压为恒定数值等于未发生故障时线电压。因此采用二极管单相桥式整流，接到任意两相母线。
本实施例中，补偿无功电容电流，不消耗有功功率，补偿泄漏电流及谐波电流消耗有功功率，IGBT的管压降、线路电阻等损耗也消耗有功功率，补偿电容电流占总电流的比例很高，因此整流装置的容量较小，可以选择小功率电力电子开关器件，逆变装置选择大功率电力电子开关器件。图2示出了本实用新型实施例的配电网电流补偿装置的整流电路的结构示意图。
在一个实施例中，如图2所示，整流单元包括并联的两个桥臂，每个所述桥臂上包括两个二极管。另外，在整流电路301的输出端上并联有电容器C，并联电容C起储能和直流滤波作用，电容C使直流输出电压纹波减小，近似为恒值。本装置中整流电路有功功率较小，因此电容可选择小电容，只起到滤波作用即可。
逆变电路302产生有源补偿电流，并且逆变电路前端电容C作用为储能，无功容性功率在配电网系统和补偿装置之间来回往返，能量储存在前端电容中，逆变电路302对电容容量的要求高于整流电路301，因此电容容量选取依据逆变单元容量需求。补偿电流包括无功电容电流，有功泄漏电流及谐波电流，电流较大，因此逆变电路要采用大功率电力电子开关器件。
图3示出了本实用新型实施例的配电网电流补偿装置的逆变电路的结构示意图。
在另一个实施例中，如图3所示，逆变电路302包括并联的两个桥臂，每个所述桥臂上包括两个可控开关器件，所述每个可控开关器件并联有二极管。
在使用上述本实用新型的有源补偿装置时，首先利用检测单元10采集故障数据，判断故障类型，如判断为单相接地故障时，则检测配电网的故障相，健全相对地电压升高，故障相对地电压降低，根据电压特征来选择故障相。
当检测单元10检测到故障线路时，控制单元20将逆变电路302都连接到非故障相，另外，将逆变电路302连接到任一非故障相也可以实现电流补偿的目的。
以下通过具体实施例详细描述使用本实用新型的电流补偿装置进行电流补偿的过程。
图4示出了本实用新型的一个实施例的使用电流补偿装置进行电流补偿的工作示意图。
当检测单元10检测到C相发生故障后，控制单元20将逆变电路302接入到非故障线路母线，如A相，整流电路301将交流电转换成直流电，为逆变单元提供直流电。
如图4所示，在电流补偿单元30接入后，产生补偿电流等于IS，一部分补偿B相电容电流ICB，一部分补偿A相电容电流ICA，形成A、B相、补偿装置、系统的回路，故障点不再有电流流过，因此故障点电流为零，消除了电弧，达到了补偿目标。
本实用新型的配电网电流补偿装置，通过设置整流电路和逆变电路，通过整流电路将配电网的交流电转换成直流电提供给逆变电路，提高了补偿效率。另外，本实用新型的补偿装置可以主动补偿电流，并且能够针对泄漏电流及谐波电流产生特定的补偿电流，同时，本装置不需要与消弧线圈配合即可消除故障电弧，能够减小配电网发生其他故障的概率。此外，本实用新型的补偿装置可以根据故障线路选择连接在配电网的任一非故障相，其安装灵活，使用方便。
以上具体实施方式仅用以说明本实用新型的具体实施技术方案而非限制，尽管参照实例对本实用新型进行了详细说明，本领域的技术人员应当理解，可以对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本实用新型技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。
Claims (6)
1.一种配电网电流补偿装置，其特征在于，所述装置包括：
故障检测单元、控制单元和电流补偿单元，所述故障检测单元分别与所述配电网的三相连接，用于检测所述配电网是否发生单相接地故障；
所述控制单元分别连接到所述配电网，所述补偿单元连接到所述控制单元，并且当所述故障检测单元检测到单相接地故障后，所述控制单元将所述补偿单元连接到所述配电网的非故障相；
所述补偿单元包括整流电路和逆变电路，当所述补偿单元连接到所述配电网时，所述整流电路的输入端接入到配电网任意两相母线，并将所述非故障相的交流电转换成直流电输入到所述逆变电路，所述逆变电路的输出端连接到非故障相母线上，并为所述配电网提供补偿电流。
2.根据权利要求1所述的电流补偿装置，其特征在于，所述整流电路为二极管单相桥式整流电路。
3.根据权利要求2所述的电流补偿装置，其特征在于，所述整流单元包括并联的两个桥臂，每个所述桥臂上包括两个二极管。
4.根据权利要求1所述的电流补偿装置，其特征在于，所述逆变电路为单相可控全桥逆变电路。
5.根据权利要求4所述的电流补偿装置，其特征在于，所述逆变单元包括并联的两个桥臂，每个所述桥臂上包括两个可控开关器件，每个所述可控开关器件上并联有二极管。
6.根据权利要求1所述的电流补偿装置，其特征在于，所述装置还包括与所述整流电源输出端并联的电容器。
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|---|---|---|---|
| CN201520935808.9U CN205335840U (zh) | 2015-11-20 | 2015-11-20 | 一种配电网电流补偿装置 |
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| CN205335840U true CN205335840U (zh) | 2016-06-22 |
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| CN201520935808.9U Active CN205335840U (zh) | 2015-11-20 | 2015-11-20 | 一种配电网电流补偿装置 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107785883A (zh) * | 2016-08-31 | 2018-03-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种三相四桥臂多电平有源补偿装置及控制方法 |
| CN107785884A (zh) * | 2016-08-31 | 2018-03-09 | 中国石油化工股份有限公司 | 一种三相四桥臂多电平有源补偿装置及控制方法 |
| CN110247377A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-09-17 | 云南电网有限责任公司电力科学研究院 | 一种配电网智能小电阻接地装置及其控制方法 |
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2015
- 2015-11-20 CN CN201520935808.9U patent/CN205335840U/zh active Active
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