CN206237140U - 配电台区及其无功补偿系统 - Google Patents

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黄辉
李传基
姚海成
朱华宝
区斌
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Abstract

本实用新型涉及一种配电台区及其无功补偿系统，其中无功补偿系统包括静止无功发生器、电容补偿装置及控制监测装置，所述控制监测装置分别连接所述静止无功发生器及所述电容补偿装置，所述静止无功发生器和所述电容补偿装置分别用于与配电台区中电流互感器的初级线圈连接，其中所述静止无功发生器包括依次连接的数字信号处理器、控制器、IGBT驱动器及逆变器，所述数字信号处理器和所述逆变器还分别用于连接所述电流互感器的初级线圈，所述数字信号处理器还连接所述控制监测装置。上述无功补偿系统，能够对三相电流不平衡、冲击性负载及稳定无功负载进行补偿，解决配电台区由于无功冲击和三相用电不均而导致的电能质量问题。

Description

配电台区及其无功补偿系统
技术领域
本实用新型涉及配电技术领域，特别是涉及一种配电台区及其无功补偿系统。
背景技术
随着经济、社会、工业的快速发展及人们生活水平的快速提高，对电力的需求与日俱增，对配电质量的要求也越来越高。逐渐增加的电力负荷，造成电力系统的无功分布不合理，加重了电力系统的损耗，影响配电质量。因此，需要对配电网进行无功补偿，以保证电力系统安全、稳定地运行。
目前配电台区的无功补偿通常采用传统的电容分级投切补偿装置，然而随着对电力负荷的不断增加，配电网中出现非线性负载及冲击性电流的频率越来越高，单纯的电容分级投切补偿不能对三相有功功率相间转移进行不平衡调节，对冲击性负荷的跟踪补偿速度慢，无法对负载进行容感性无功补偿，导致配电网容易出现系统功率因数不达标、电容器经常损坏、变压器单相过载、中线带电等问题，给生产生活带来不便，严重存在安全隐患。
实用新型内容
基于此，有必要提供一种配电台区及其无功补偿系统，能够对三相电流不平衡、冲击性负载及稳定无功负载进行补偿，解决配电台区由于无功冲击和三相用电不均而导致的电能质量问题。
一种配电台区的无功补偿系统，其包括静止无功发生器、电容补偿装置及控制监测装置，所述控制监测装置分别连接所述静止无功发生器及所述电容补偿装置，所述静止无功发生器和所述电容补偿装置分别用于与配电台区中电流互感器的初级线圈连接，其中所述静止无功发生器包括依次连接的数字信号处理器、控制器、IGBT驱动器及逆变器，所述数字信号处理器和所述逆变器还分别用于连接所述电流互感器的初级线圈，所述数字信号处理器还连接所述控制监测装置。
作为一种实施方式，所述控制监测装置包括串行通信接口及触点输出端口，所述串行通信接口连接所述数字信号处理器，所述触点输出端口连接所述电容补偿装置的接触器。
作为一种实施方式，所述控制监测装置还包括显示器，所述显示器通过所述串行通信接口连接所述数字信号处理器。
作为一种实施方式，所述控制监测装置还包括温度传感器、散热风扇及控制电路，其中所述控制电路分别连接所述串行通信接口、所述散热风扇及所述温度传感器，所述温度传感器还连接所述数字信号处理器。
作为一种实施方式，所述控制监测装置还包括USB接口，所述USB接口连接所述数字信号处理器。
作为一种实施方式，所述控制监测装置还包括网络接口，所述网络接口连接所述数字信号处理器。
作为一种实施方式，所述控制监测装置还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块连接所述数字信号处理器。
作为一种实施方式，所述无线通讯模块包括WIFI模块及GPRS模块中至少一种。
作为一种实施方式，所述控制监测装置还包括存储器，所述存储器连接所述数字信号处理器。
作为一种实施方式，所述静止无功发生器及所述控制监测装置集成在配电台区设置有防雷开关的配电箱中。
一种配电台区，其包括如上述任一项所述无功补偿系统，其中所述配电台区中电流互感器的初级线圈分别与所述电容补偿装置、所述数字信号处理器和所述逆变器连接。
上述无功补偿系统，SVG和电容补偿装置共同采用一套互感器对电网数据采样，对于冲击性负载以及三相电流不平衡，由SVG进行快速补偿，对电网中稳态的无功功率则由电容补偿装置进行补偿，相当于将SVG嵌入到传统电容补偿装置进行应用，利用SVG快速、连续、高精度的容感性无功补偿、以及相间有功功率转移补偿电网，配合电容补偿装置解决配电台区由于无功冲击和三相用电不均而导致的电能质量问题。
附图说明
图1为一实施例的配电台区的无功补偿系统的结构示意图；
图2为另一实施例的配电台区的无功补偿系统的结构示意图；
图3为一实施例的无功补偿系统中控制监测装置的结构示意图；
图4为另一实施例的无功补偿系统中控制监测装置的结构示意图；
图5为一实施例的无功补偿系统中静止无功发生器及控制监测装置的集成结构示意图；
图6为一实施例的配电台区的无功补偿系统的补偿时序示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型。但是本实用新型能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似改进，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。
为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
例如，一种配电台区的无功补偿系统，包括静止无功发生器(Static VarGenerator，SVG)、电容补偿装置及控制监测装置，所述控制监测装置分别连接所述静止无功发生器及所述电容补偿装置，所述静止无功发生器和所述电容补偿装置分别用于与配电台区中电流互感器的初级线圈连接，其中所述静止无功发生器包括依次连接的数字信号处理器、控制器、IGBT驱动器及逆变器，所述数字信号处理器和所述逆变器还分别用于连接所述电流互感器的初级线圈，所述数字信号处理器还连接所述控制监测装置。
为了进一步理解上述配电台区的无功补偿系统，请参阅图1，一实施例的配电台区的无功补偿系统10，包括静止无功发生器11、电容补偿装置12及控制监测装置13，所述控制监测装置分别连接所述静止无功发生器及所述电容补偿装置，所述静止无功发生器和所述电容补偿装置分别用于与配电台区中电流互感器的初级线圈连接，即，所述静止无功发生器和所述电容补偿装置共用一套电流互感器接入配电台区，共同通过该电流互感器实时检测配电台区的电流。例如，配电台区为三相输出，其输出端包括三个电流互感器，则静止无功发生器和电容补偿装置共同对三个电流互感器一次侧分别进行采样。
其中，所述静止无功发生器包括依次连接的数字信号处理器(Digital SignalProcessor，DSP)111、控制器112、IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor，绝缘栅双极型晶体管)驱动器113及逆变器114，所述数字信号处理器和所述逆变器还分别用于连接所述电流互感器的初级线圈，所述数字信号处理器还连接所述控制监测装置。
具体实施中，DSP连接上述电流互感器，获取上述电流互感器一次侧的采样电流，根据该采样电流分析当前的电流信息、负载信息，判断配电台区是否处于三相电流不平衡状态并计算负载电流的无功含量。若配电台区是否处于三相电流不平衡状态，DSP计算出达到平衡状态时各相所需转换的电流值，然后将各相所需转换的电流值发送给控制器，由控制器控制上述IGBT驱动器，驱动逆变器工作，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。DSP计算出负载电流的无功含量之后，判断该无功含量是否大于预设值，是则向控制监测装置发送上述无功含量，由控制监测装置根据上述无功含量控制电容补偿装置对配电台区的无功功率进行补偿；否则DSP将上述无功含量发送给控制器，由控制器控制上述IGBT驱动器，驱动逆变器工作，产生满足要求的无功补偿电流，最终实现动态无功补偿的目的。其中，上述预设值根据电容补偿装置的补偿容量进行设置，例如，电容补偿装置只能进行50KVar以上的大容量补偿，则上述预设值大于或等于50KVar。又如，按照如图6所示的补偿时序示意图对配电台区进行补偿。
上述无功补偿系统，SVG和电容补偿装置共同采用一套互感器对电网数据采样，对于冲击性负载以及三相电流不平衡，由SVG进行快速补偿，对电网中稳态的无功功率则由电容补偿装置进行补偿，相当于将SVG嵌入到传统电容补偿装置进行应用，利用SVG快速、连续、高精度的容感性无功补偿、以及相间有功功率转移补偿电网，配合电容补偿装置解决配电台区由于无功冲击和三相用电不均而导致的电能质量问题。
在其中一个实施例中，如图2所示，所述控制监测装置13包括串行通信接口131及触点输出端口132，所述串行通信接口连接所述数字信号处理器，所述触点输出端口连接所述电容补偿装置的接触器。即，控制监测装置通过串行通信接口及触点输出端口分别连接SVG及电容补偿装置。例如，控制监测装置通过串行通信接口连接SVG中的DSP。例如，串行通信接口为RJ485接口。又如，当需要由电容补偿装置进行补充时，控制监测装置通过上述触点输出端口控制电容补偿装置的接触器闭合，从而投切该电容补偿装置，使电容补偿装置对配电台区进行无功功率补偿。
在其中一个实施例中，如图3所示，所述控制监测装置还包括显示器133，所述显示器通过所述串行通信接口连接所述数字信号处理器。例如，该显示器为触控显示器。又如，该显示器为小屏幕触控显示器，又如，该显示器的尺寸为7英寸，分辨率为800×480。又如，该显示器的尺寸为8英寸，分辨率为1024×768。这样，能清晰显示系统中的各项参数或波形等信息，同时不会占用过多面积。
具体地，显示器用于显示控制监测装置的操作界面及无功补偿系统的电力数据、电力波形等。例如，电力数据包括电网侧、SVG、负载侧的各项电力参数及电容补偿装置的投切参数。又如，电力数据包括电网侧的各相电压、电流、功率因数、电压总谐波畸变率、电流总谐波畸变率、系统频率、有功功率、无功功率，SVG的各相补偿电流、负载率、IGBT温度、机器容量，以及负载侧的各相电流、电流总谐波畸变率、有功功率、无功功率等。又如，电力波形包括例如各相的电网电压波形、电网电流波形、负载电流波形、补偿电流波形、电网电压谐波总畸变率波形、电网输入线的电流谐波畸变总数波形、负载输入线的电流谐波畸变总数波形等。
在其中一个实施例中，如图4所示，所述控制监测装置还包括温度传感器134、散热风扇135及控制电路136，其中所述控制电路136分别连接所述串行通信接口、所述散热风扇及所述温度传感器，所述温度传感器还连接所述数字信号处理器。
具体地，所述控制电路根据温度传感器检测的温度值，控制所述散热风扇工作。例如，当温度传感器检测到的温度值大于预设阈值时，开启散热风扇并实时调整所述散热风扇的启动周期、工作模式、占空比等。又如，上述预设阈值接近室温。又如，上述预设阈值为20℃。温度传感器还连接数字信号处理器，以向数字信号处理器发送检测到的温度值。
在其中一个实施例中，所述控制监测装置还包括USB接口，所述USB接口连接所述数字信号处理器。通过该USB接口，用户可以使用U盘或其他可移动存储介质将数字信号处理器所分析/存储的数据导出，例如导出文件为excel文档。
在其中一个实施例中，所述控制监测装置还包括网络接口，所述网络接口连接所述数字信号处理器。通过网络接口，所述控制监测装置能够通过网络与外部设备通信，例如进行数据交换。
在其中一个实施例中，所述控制监测装置还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块连接所述数字信号处理器。例如，所述无线通讯模块包括WIFI模块及GPRS模块中至少一种。这样，控制监测装置能通过无线通讯模块与外部设备进行无线通讯连接，从而向外部设备传输系统参数或接受外部设备发送的指令、设置信息等。
在其中一个实施例中，为了方便安装以及方便整套系统的配合使用，所述静止无功发生器及所述控制监测装置集成在配电台区设置有防雷开关的配电箱中。例如，所述静止无功发生器及所述控制监测装置的集成结构如图5所示，除了防雷开关51之外，配电箱内还包括端子排52和微型断路器53，其中散热风扇137集成在配电箱上部的两侧，防雷开关51、端子排52及微型断路器53集成在配电箱内的上半部，SVG11集成在配电箱内部，控制监测装置的显示器133设置于配电箱内的左侧中部，或者设置于配电箱内其他未被占用的地方，其中配电箱的外壳上开有进线口54。
本实用新型实施例还提供了一种配电台区，其包括上述任一实施例所述的无功补偿系统，所述配电台区中电流互感器的初级线圈分别与所述无功补偿系统中的电容补偿装置、数字信号处理器和逆变器连接。
上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种配电台区的无功补偿系统，其特征在于，包括静止无功发生器、电容补偿装置及控制监测装置，所述控制监测装置分别连接所述静止无功发生器及所述电容补偿装置，所述静止无功发生器和所述电容补偿装置分别用于与配电台区中电流互感器的初级线圈连接，其中所述静止无功发生器包括依次连接的数字信号处理器、控制器、IGBT驱动器及逆变器，所述数字信号处理器和所述逆变器还分别用于连接所述电流互感器的初级线圈，所述数字信号处理器还连接所述控制监测装置。
2.如权利要求1所述的无功补偿系统，其特征在于，所述控制监测装置包括串行通信接口及触点输出端口，所述串行通信接口连接所述数字信号处理器，所述触点输出端口连接所述电容补偿装置的接触器。
3.如权利要求2所述的无功补偿系统，其特征在于，所述控制监测装置还包括显示器，所述显示器通过所述串行通信接口连接所述数字信号处理器。
4.如权利要求2所述的无功补偿系统，其特征在于，所述控制监测装置还包括温度传感器、散热风扇及控制电路，其中所述控制电路分别连接所述串行通信接口、所述散热风扇及所述温度传感器，所述温度传感器还连接所述数字信号处理器。
5.如权利要求2所述的无功补偿系统，其特征在于，所述控制监测装置还包括USB接口，所述USB接口连接所述数字信号处理器。
6.如权利要求2所述的无功补偿系统，其特征在于，所述控制监测装置还包括网络接口，所述网络接口连接所述数字信号处理器。
7.如权利要求2所述的无功补偿系统，其特征在于，所述控制监测装置还包括无线通讯模块，所述无线通讯模块连接所述数字信号处理器。
8.如权利要求1所述的无功补偿系统，其特征在于，所述控制监测装置还包括存储器，所述存储器连接所述数字信号处理器。
9.如权利要求1所述的无功补偿系统，其特征在于，所述静止无功发生器及所述控制监测装置用于集成在配电台区设置有防雷开关的配电箱中。
10.一种配电台区，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述无功补偿系统，所述配电台区中电流互感器的初级线圈分别与所述电容补偿装置、所述数字信号处理器和所述逆变器连接。
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