CN207265664U - 一种模块化低压电能质量综合控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种模块化低压电能质量综合控制器，其技术特点是：包括有源补偿器模块、有源电力滤波器模块、晶闸管投切电容器模块和四个电流互感器；有源补偿器模块、有源电力滤波器模块以及晶闸管投切电容器模块相互并联经三相断路器接入电网；三相断路器设置在电流互感器与负载之间；四个电流互感器的二次侧输出电流接入有源补偿器模块后再串联接入有源电力滤波器模块；有源补偿器模块与晶闸管投切电容器模块连接；有源电力滤波器模块和有源补偿器模块与人机界面连接。本实用新型能够对低压电网的谐波电流、零线电流、三相无功、单相无功、三相不平衡等电能质量问题进行综合治理，可有效解决谐波滤除、功率因数补偿等影响，提高了电能质量。

Description

一种模块化低压电能质量综合控制器

技术领域

本实用新型属于电能质量治理技术领域，尤其是一种模块化低压电能质量综合控制器。

背景技术

针对低压配电系统中的电能质量问题，目前有源电力滤波器 (APF)、有源补偿器(SVG)及晶闸管投切电容器(TSC)可用于解决诸如谐波滤除、功率因数补偿等具体问题。但这些设备各自独立运行，缺乏统一的协调控制，容易出现过补偿或欠补偿，还有可能出现无功电流在有源设备和无源设备之间的流动。

发明内容

本实用新型的目地在于克服现有技术的不足，提出一种设计合理且能够对低压配电网谐波、功率因数、零线电流进行综合治理的模块化低压电能质量综合控制器。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种模块化低压电能质量综合控制器，包括有源补偿器模块、有源电力滤波器模块、晶闸管投切电容器模块以及安装在电网与负载之间三相线路和零线线路上的四个电流互感器；所述有源补偿器模块、有源电力滤波器模块以及晶闸管投切电容器模块相互并联经三相断路器接入电网；所述三相断路器与电网的连接点位于三相线路上相应的电流互感器与负载之间；四个电流互感器的二次侧输出电流接入有源补偿器模块后再串联接入有源电力滤波器模块；所述有源补偿器模块具备开关量控制和检测接口并与晶闸管投切电容器模块连接；所述有源电力滤波器模块和有源补偿器模块与人机界面连接。

所述晶闸管投切电容器模块为多个且并联在一起，所述有源补偿器模块设有多路开关量控制接口并与多个晶闸管投切电容器模块相连接。

所述有源电力滤波器模块通过RS485数据通信接口与人机界面相连接；所述有源补偿器通过RS485数据通信接口与人机界面相连接。

所述有源电力滤波器模块容量为100A；有源补偿器模块容量为 50kvar；晶闸管投切电容器模块容量为50kvar。

所述人机界面由显示屏、操作按钮及指示灯构成。

所述有源电力滤波器模块、有源补偿器模块和晶闸管投切电容器模块的外形尺寸相同并安装在机柜内，其与机柜的机械连接方式相同。

本实用新型的优点和积极效果是：

本实用新型采用模块化设计，通过有源电力滤波器(APF)模块、有源补偿器(SVG)模块及晶闸管投切电容器(TSC)模块的组合应用及协调控制，即可对低压电网的谐波电流、零线电流、三相无功、单相无功、三相不平衡等电能质量问题进行综合治理，可有效解决谐波滤除、功率因数补偿等影响，提高了电能质量。

附图说明

图1是本实用新型的电路原理图；

图中，1-第一电流互感器，2-第二电流互感器，3-第三电流互感器，4-第四电流互感器，5-三相断路器，6有源电力滤波器(APF) 模块，7-有源补偿器(SVG)模块，8-晶闸管投切电容器(TSC)模块， 9-晶闸管投切电容器(TSC)模块，10-人机界面。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述。

一种模块化低压电能质量综合控制器，如图1所示，包括第一电流互感器1、第二电流互感器2、第三电流互感器3、第四电流互感器4、三相断路器5、有源电力滤波器(APF)模块6、有源补偿器(SVG) 模块7、晶闸管投切电容器(TSC)模块8、晶闸管投切电容器(TSC) 模块9和人机界面10。

第一电流互感器1，设于电网与负载连接的A相线路上，用于测量电网与负载连接的A相线路电流；

第二电流互感器2，设于电网与负载连接的B相线路上，用于测量电网与负载连接的B相线路电流；

第三电流互感器3，设于电网与负载连接的C相线路上，用于测量电网与负载连接的C相线路电流；

第四电流互感器4，设于电网与负载连接的零线线路上，用于测量电网与负载连接的零线线路电流；

第一至第四电流互感器(1～4)的二次侧输出电流与所述有源补偿器(SVG)模块、所述有源电力滤波器(APF)模块连接，其首先接入有源补偿器(SVG)模块7，再串联接入有源电力滤波器(APF)模块6。

所述有源电力滤波器(APF)模块6、有源补偿器(SVG)模块7、以及晶闸管投切电容器(TSC)模块8相互并联经三相断路器5接入电网，该三相断路器5用于接通或切断与低压电网的电路连接；按照电流流动方向，在三相断路器5后最多可以并联12个相同的晶闸管投切电容器(TSC)模块(8、9)。

所述有源电力滤波器(APF)模块6设有用于测量电网侧电流的三相电流采样接口、用于测量电网电压的三相电压采样接口和用于与所述人机界面的通信的RS485数据通信接口。所述有源电力滤波器 (APF)模块6通过RS485接口与人机界面10连接。人机界面10经过RS485接口发送查询指令或设置指令到有源电力滤波器(APF)模块6，有源电力滤波器(APF)模块6收到指令后进行CRC校验无误后，按照设置指令进行工作模式调节或回复自身工作状态和运行数据，人机界面10对上述数据进行CRC校验无误后显示有源电力滤波器 (APF)模块6运行状态和运行参数。所述有源电力滤波器(APF)模块6具有谐波电流滤波能力。

所述有源补偿器(SVG)模块7通过RS485接口与人机界面10连接。人机界面10经过RS485接口发送查询指令或设置指令到有源补偿器(SVG)模块7，有源补偿器(SVG)模块7收到指令后进行CRC 校验无误后，按照设置指令进行工作模式调节或回复自身工作状态和运行数据，人机界面10对上述数据进行CRC校验无误后显示有源补偿器(SVG)模块7运行状态和运行参数。有源补偿器(SVG)模块7 还可响应人机界面10的操作和查询指令，回复电网侧当前电压、电流、功率因数、总谐波电流含量、各次谐波电流含量等电能质量数据及各晶闸管投切电容器(TSC)模块的工作状态。

所述有源补偿器(SVG)模块7设有用于测量电网侧电流的三相电流采样接口、用于测量电网电压的三相电压采样接口和用于与所述人机界面的通信RS485数据通信接口和可控制12个晶闸管投切电容器(TSC)模块的投入和切除的12路开关量控制接口。有源补偿器(SVG) 模块7的12路开关量控制接口及开关量反馈接口通过电缆与一个晶闸管投切电容器(TSC)模块8连接，用于控制晶闸管投切电容器(TSC) 模块8的投入和切除、并检测晶闸管投切电容器(TSC)模块8的状态。所述有源补偿器(SVG)模块8为三相四线制接线，具有零线电流补偿回路，通过使用所述有源补偿器(SVG)模块也具有了零线电流补偿能力。

电网需要补偿的无功量小于有源补偿器(SVG)模块7的额定容量时，晶闸管投切电容器(TSC)模块不投入运行，否则由有源补偿器(SVG)模块7控制晶闸管投切电容器(TSC)模块投入运行，向电网提供无功电流。有源补偿器(SVG)模块7按照如下步骤对晶闸管投切电容器(TSC)模块的投切进行控制：

(1)有源补偿器(SVG)模块7对三相无功电流进行补偿；

(2)当需要输出的容性无功容量超过有源补偿器(SVG)模块7 额定容量时，控制一个未运行的晶闸管投切电容器(TSC)模块投入，同时有源补偿器(SVG)模块7输出容量减小到零，实现晶闸管投切电容器(TSC)模块对电网的无冲击投入。

(3)当需要的容性补偿容量更多时，重复前述步骤(1)到步骤 (3)；

(4)当需要的容性补偿容量减小时，有源补偿器(SVG)模块7 输出容量根据补偿容量的减小而减小；

(5)当需要减小的容性补偿容量超过一个晶闸管投切电容器 (TSC)模块的额定容量时，有源补偿器(SVG)模块7控制一个正在运行的晶闸管投切电容器(TSC)模块切除，同时有源补偿器(SVG) 模块7输出容量增加到额定，实现晶闸管投切电容器(TSC)模块对电网的无冲击切除。

(6)当需要的容性补偿容量更小时，重复前述步骤(4)到步骤 (6)。

以上过程不涉及电力滤波器(APF)——是因为“所述有源电力滤波器(APF)模块对谐波电流自动进行滤波处理”，三相断路器闭合时有源电力滤波器(APF)模块自动检测谐波电流并进行补偿。

在本实施例中，所述有源电力滤波器(APF)模块6的容量为100A；有源补偿器(SVG)模块7的容量为50kvar；晶闸管投切电容器(TSC) 模块8容量为50kvar。对于不同容量要求的整机，可以通过配置不同数量的模块实现。典型的配置方式为一个有源电力滤波器(APF)模块、一个有源补偿器(SVG)模块和12个以内的晶闸管投切电容器 (TSC)模块。其他类似的配置方式包括不限数量的有源电力滤波器 (APF模块)、不限数量的有源补偿器(SVG)模块和数量最多不超过 12倍有源补偿器(SVG)模块的晶闸管投切电容器(TSC)模块。

所述有源电力滤波器(APF)模块、有源补偿器(SVG)模块及晶闸管投切电容器(TSC)模块尺寸相同并安装在19寸机柜内，上述模块在机柜中的固定方式相同，同一安装位置可以安装上述三种模块的任何一个。

所述人机界面由显示屏、操作按钮及指示灯构成。显示屏采用7 寸触摸式带有操作系统的彩色屏幕，运行有控制程序，可以显示模块化低压电能质量综合控制器的运行状态(包括但不限于各模块的运行状态、停机状态、故障状态)，运行参数(包括但不限于电网电压、电网电流、功率因数、总谐波含量和谐波电流、各次谐波含量和谐波电流、各模块的累积运行时间)，控制按钮(包括但不限于手动/自动运行切换按钮、启动/停机操作按钮)，参数设计(功率因数目标值、谐波含量目标值、零线电流目标值)。

本实施例进一步说明的是：有源电力滤波器(APF)模块6和有源补偿器(SVG)模块7均具有零线电流补偿能力，其零线端子与低压电网零线直接连接实现零线补偿功能。

晶闸管投切电容器(TSC)模块在发生故障时将自动退出运行，并通过反馈线将故障信号传送到有源补偿器(SVG)模块7，有源补偿器(SVG)模块7将不再使该故障晶闸管投切电容器(TSC)模块投入运行，并发送故障信息到人机界面10进行显示。

有源补偿器(SVG)模块7可以自动记录各晶闸管投切电容器(TSC) 模块的累积运行时间，将累积运行时间少的晶闸管投切电容器(TSC) 模块优先投入运行，使各晶闸管投切电容器(TSC)模块的剩余寿命差异最小。

晶闸管投切电容器(TSC)模块可以实现三相共补，所述有源补偿器(SVG)模块除可以进行三相共补外还可实现分相补偿。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (6)

1.一种模块化低压电能质量综合控制器，其特征在于：包括有源补偿器模块、有源电力滤波器模块、晶闸管投切电容器模块以及安装在电网与负载之间三相线路和零线线路上的四个电流互感器；所述有源补偿器模块、有源电力滤波器模块以及晶闸管投切电容器模块相互并联经三相断路器接入电网；所述三相断路器与电网的连接点位于三相线路上相应的电流互感器与负载之间；四个电流互感器的二次侧输出电流接入有源补偿器模块后再串联接入有源电力滤波器模块；所述有源补偿器模块具备开关量控制和检测接口并与晶闸管投切电容器模块连接；所述有源电力滤波器模块和有源补偿器模块与人机界面连接。

2.根据权利要求1所述的一种模块化低压电能质量综合控制器，其特征在于：所述晶闸管投切电容器模块为多个且并联在一起，所述有源补偿器模块设有多路开关量控制接口并与多个晶闸管投切电容器模块相连接。

3.根据权利要求1所述的一种模块化低压电能质量综合控制器，其特征在于：所述有源电力滤波器模块通过RS485数据通信接口与人机界面相连接；所述有源补偿器通过RS485数据通信接口与人机界面相连接。

4.根据权利要求1所述的一种模块化低压电能质量综合控制器，其特征在于：所述有源电力滤波器模块容量为100A；有源补偿器模块容量为50kvar；晶闸管投切电容器模块容量为50kvar。

5.根据权利要求1所述的一种模块化低压电能质量综合控制器，其特征在于：所述人机界面由显示屏、操作按钮及指示灯构成。

6.根据权利要求1至5任一项所述的一种模块化低压电能质量综合控制器，其特征在于：所述有源电力滤波器模块、有源补偿器模块和晶闸管投切电容器模块的外形尺寸相同并安装在机柜内，其与机柜的机械连接方式相同。