CN207910483U - 一种三相不平衡补偿装置及系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种三相不平衡补偿装置及系统，其中，该三相不平衡补偿装置，包括：静止无功发生器SVG单元和静止无功补偿单元；SVG单元和静止无功补偿单元均接入电网网络，且SVG单元和静止无功补偿单元电连接；SVG单元，用于实时采集电网网络输出的三路相电流信号，输出对三路相电流信号进行无功分析后的投切信号至静止无功补偿单元；静止无功补偿单元，用于接收SVG单元发送的投切信号，并根据投切信号进行投切，以对电网网络的三路相电流同时进行无功补偿。通过本实用新型提供的三相不平衡补偿装置及系统，能够结合SVG单元和静止无功补偿单元实现对电网网络的无功补偿，实用性更佳。

Description

一种三相不平衡补偿装置及系统

技术领域

本实用新型涉及三相不平衡治理技术领域，具体而言，涉及一种三相不平衡补偿装置及系统。

背景技术

在电力系统中三相电流或电压幅值的不一致，且幅值差超过规定范围，称为三相不平衡。低压配电网是指经过配电电压器降压供电的电压网络，由于配电网是三相与单相用户混合用电网，因此电压配电网经常采用三相四线制线路供电。当三相中的单相负载不相等时，配电变压器输出就会产生三相不平衡现象。

农村电网作为国家电力供应服务体系的重要组成部分，是关系农村经济社会发展的重要基础设施，由于农网供电线路长，供电网络中既存在三相生产用电，又存在单相生活用电，同时，随着电力电子技术的发展，各种变频调速装置及单相开关电源装置被广泛应用于农网中，三相不平衡问题在农村电网中更为日趋严重，这直接导致农网电能质量恶化，严重影响居民的生活水平。

可见，亟需一种三相不平衡补偿方案以解决农网三相不平衡的问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种三相不平衡补偿装置及系统，结合SV单元和静止无功补偿单元实现对电网网络的无功补偿，实用性更佳。

第一方面，本实用新型提供了一种三相不平衡补偿装置，包括：静止无功发生器SVG单元和静止无功补偿单元；所述SVG单元和所述静止无功补偿单元均接入电网网络，且所述SVG单元和所述静止无功补偿单元电连接；

所述SVG单元，用于实时采集所述电网网络输出的三路相电流信号，输出对所述三路相电流信号进行无功分析后的投切信号至所述静止无功补偿单元；

所述静止无功补偿单元，用于接收所述SVG单元发送的投切信号，并根据所述投切信号进行投切，以对所述电网网络的三路相电流同时进行无功补偿。

结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述静止无功补偿单元包括：电容器和复合开关，所述电容器和所述复合开关串联；

所述复合开关，用于接收所述SVG单元发送的投切信号，并根据所述投切信号进行投切，以控制与该复合开关连接的电容器对所述电网网络的三路相电流同时进行无功补偿。

结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述SVG单元包括：相电流采集电路、控制电路以及输出电路，其中，

所述相电流采集电路，用于实时采集所述电网网络输出的三路相电流信号，输出至所述控制电路；

所述控制电路，用于接收所述三路相电流信号，输出依据所述三路相电流信号进行无功分析后生成的投切信号；

所述输出电路，用于将所述投切信号输出至所述静止无功补偿单元。

结合第一方面的第二种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述静止无功补偿单元为多个；

控制电路，用于接收所述三路相电流信号，向一个或多个静止无功补偿单元输出投切信号，所述一个或多个静止无功补偿单元的无功补偿功率的和值与所述三路相电流信号对应的最小无功功率的差值最小。

结合第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式至第三种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述装置还包括：单路静止无功补偿单元，

控制电路，还用于依据进行无功补偿后相电流信号对应的无功功率，若所述无功功率大于预设无功阈值，向与所述无功功率相匹配的单路静止无功补偿单元输出投切信号。

结合第一方面的第四种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第五种可能的实施方式，其中，所述控制电路，还用于若所述无功功率不大于预设无功阈值，根据所述无功功率对所述无功功率对应的相电流进行无功补偿。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第六种可能的实施方式，其中，所述电容器为相间补偿电容器；所述相间补偿电容器为三支；

每支相间补偿电容器内部为三路单向电容器，所述三路单向电容器分别搭接在三相电线对应的三个两相电线之间，且每支相间补偿电容器均串联一个三路复合开关，并在所述复合开关的任意支路闭合时，将所述相间补偿电容器接入相应的两相电线中。

结合第一方面的第一种可能的实施方式，本实用新型提供了第一方面的第七种可能的实施方式，其中，所述电容器为分补补偿电容器；

所述分补补偿电容器包括三个单相电容，三个单相电容之间采用并列形接法，且在与该分补补偿电容器对应的复合开关闭合时，该并列形接法的各个接出点与三相电线的各相相连。

结合第一方面，本实用新型提供了第一方面的第八种可能的实施方式，其中，还包括IO板；

所述SVG单元通过所述IO板与所述静止无功补偿单元连接。

第二方面，本实用新型还提供了一种三相不平衡补偿系统，包括第一方面、第一方面的第一种可能的实施方式至第八种可能的实施方式中任一种可能的实施方式所述的三相不平衡补偿装置，还包括：电网网络；

所述电网网络，用于输出三路相电流信号；

所述三相不平衡补偿装置，用于实时采集所述电网网络输出的三路相电流信号，根据对三路相电流信号进行无功分析后的投切信号对所述电网网络的三路相电流同时进行无功补偿。

本实用新型提供的三相不平衡补偿装置，包括：静止无功发生器SVG单元和静止无功补偿单元；SVG单元和静止无功补偿单元均接入电网网络，且SVG单元和静止无功补偿单元电连接；SVG单元，用于实时采集电网网络输出的三路相电流信号，输出对三路相电流信号进行无功分析后的投切信号至静止无功补偿单元；静止无功补偿单元，用于接收SVG单元发送的投切信号，并根据投切信号进行投切，以对电网网络的三路相电流同时进行无功补偿。通过本实用新型提供的三相不平衡补偿装置及系统，能够结合SVG单元和静止无功补偿单元实现对电网网络的无功补偿，实用性更佳。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例所提供的一种三相不平衡补偿装置的结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例所提供的一种三相不平衡补偿装置中SVG单元的结构示意图；

图3示出了本实用新型实施例所提供的一种三相不平衡补偿装置的应用结构示意图；

图4-图9为本实用新型实施例提供的一种三相不平衡补偿装置中各个功能器件之间的接线图；

图10-图14为投入本实用新型实施例提供的三相不平衡补偿装置前后的实验结果图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

考虑到相关技术亟需一种三相不平衡补偿方案以解决农网三相不平衡的问题。有鉴于此，本实用新型实施例提供了一种三相不平衡补偿装置及系统，结合SVG单元和静止无功补偿单元实现对电网网络的无功补偿，实用性更佳。

本实用新型实施例提供的三相不平衡补偿装置的具体结构如下：

参见图1，本实用新型实施例提供了一种三相不平衡补偿装置，该装置具体包括：静止无功发生器SVG单元11和静止无功补偿单元22；SVG单元11和静止无功补偿单元22均接入电网网络33，且SVG单元11和静止无功补偿单元22电连接；

SVG单元11，用于实时采集电网网络33输出的三路相电流信号，输出对三路相电流信号进行无功分析后的投切信号至静止无功补偿单元22；

静止无功补偿单元22，用于接收SVG单元11发送的投切信号，并根据投切信号进行投切，以对电网网络33的三路相电流同时进行无功补偿。

本实用新型实施例提供的三相不平衡补偿装置，包括：静止无功发生器SVG单元11和静止无功补偿单元22；SVG单元11和静止无功补偿单元22均接入电网网络33，且SVG单元11和静止无功补偿单元22电连接；SVG单元11，用于实时采集电网网络33输出的三路相电流信号，输出对三路相电流信号进行无功分析后的投切信号至静止无功补偿单元22；静止无功补偿单元22，用于接收SVG单元11发送的投切信号，并根据投切信号进行投切，以对电网网络33的三路相电流同时进行无功补偿。通过本实用新型提供的三相不平衡补偿装置，能够结合SVG单元11和静止无功补偿单元22实现对电网网络33的无功补偿，实用性更佳。

具体的，本实用新型实施例结合SVG单元11和静止无功补偿单元22，采用SVG内置控制器对静止无功补偿单元22进行协调控制以控制静止无功补偿单元22中电容器的自动投切，从而实现对电网网络33的三路相电流进行无功补偿。

其中，上述静止无功补偿单元22包括：电容器和复合开关，电容器和复合开关串联；

复合开关，用于接收SVG单元11发送的投切信号，并根据投切信号进行投切，以控制与该复合开关连接的电容器对电网网络33的三路相电流同时进行无功补偿。

为了便于通过电容器对三路相电流进行无功补偿，参见图2，本实用新型实施例中的SVG单元11包括：相电流采集电路111、控制电路112以及输出电路113，其中，

相电流采集电路111，用于实时采集电网网络33输出的三路相电流信号，输出至控制电路112；

控制电路112，用于接收三路相电流信号，输出依据三路相电流信号进行无功分析后生成的投切信号；

输出电路113，用于将投切信号输出至静止无功补偿单元22。

具体的，本实用新型实施例通过SVG单元11中的相电流采集电路111实现对三路相电流信号的采集，通过控制电路112对上述三路相电流信号进行无功分析，以根据生成的投切信号控制上述静止无功补偿单元22中复合开关的投切。

本实用新型实施例提供的三相不平衡补偿装置中的SVG单元11不仅可以控制静止无功补偿单元22对三路相电流进行无功补偿，还可以采用SVG单元11内置控制器控制SVG单元的补偿电流输出。在调节设备无功输出时，采用电容器粗调结合SVG单元11微调的方式，不仅可补偿无功，而且可以实现有功的相间转移，实现系统三相功率因数实时为1，同时，作为一种有源型补偿产品，该装置还具有平衡三相电流、谐波滤除及电压支撑的功能。接下来进一步对本实用新型实施例提供的粗调和微调进行详细说明。

本实用新型实施例中，静止无功补偿单元22为多个；控制电路112，用于接收三路相电流信号，分别进行无功分析，得到三路相电流信号对应的最小无功功率，与多个静止无功补偿单元22进行匹配，获取与最小无功功率相匹配的一个或多个静止无功补偿单元22，向相匹配的一个或多个静止无功补偿单元22输出投切信号，相匹配的一个或多个静止无功补偿单元22的无功补偿功率的和值与最小无功功率的差值最小。也即，通过多个静止无功补偿单元22的结合，可以使得补偿之后的无功功率的和值最接近最小无功功率，若上述补偿后的无功功率大于预设无功阈值，则需要采用单路静止无功补偿单元22进行单相电流的无功补偿，若上述补偿后的无功功率不大于预设无功阈值，则需要采用SVG单元11根据无功功率对无功功率对应的相电流进行无功补偿。

其中，对于采用单路静止无功补偿单元22而言，上述控制电路112，用于进行无功补偿后相电流信号对应的无功功率，若无功功率大于预设无功阈值，从多个单路静止无功补偿单元22中，选取与无功功率相匹配的单路静止无功补偿单元22，向相匹配的单路静止无功补偿单元22输出投切信号，以使相匹配的单路静止无功补偿单元22对无功功率对应的相电流进行无功补偿。

本实用新型实施例的电容器可以是相间补偿电容器以实现对三路相电流的相间有功转移及补偿，该相间补偿电容器的个数可以为多个，且可以根据不同的电网网络33需求选择不同容量的相间补偿电容器，类似的，本实用新型实施例中的电容器还可以是分补补偿电容器以实现对三路相电流中的任一相的无功补偿，该分补补偿电容器的个数可以为多个，且可以根据不同的电网网络33需求选择不同容量的分补补偿电容器。

其中，上述相间补偿电容器为三支；每支相间补偿电容器内部为三路单向电容器，三路单向电容器分别搭接在三相电线对应的三个两相电线之间，且每支相间补偿电容器均串联一个三路复合开关，并在复合开关的任意支路闭合时，将相间补偿电容器接入相应的两相电线中；上述分补补偿电容器包括三个单相电容，三个单相电容之间采用并列形接法，且在与该分补补偿电容器对应的复合开关闭合时，该并列形接法的各个接出点与三相电线的各相相连。

本实用新型实施例提供的三相不平衡补偿装置还包括IO板，SVG单元11则通过IO板与静止无功补偿单元22连接。

本实用新型实施例提供的三相不平衡补偿装置，包括：静止无功发生器SVG单元11和静止无功补偿单元22；SVG单元11和静止无功补偿单元22均接入电网网络33，且SVG单元11和静止无功补偿单元22电连接；SVG单元11，用于实时采集电网网络33输出的三路相电流信号，输出对三路相电流信号进行无功分析后的投切信号至静止无功补偿单元22；静止无功补偿单元22，用于接收SVG单元11发送的投切信号，并根据投切信号进行投切，以对电网网络33的三路相电流同时进行无功补偿。通过本实用新型提供的三相不平衡补偿装置，能够结合SVG单元11和静止无功补偿单元22实现对电网网络33的无功补偿，实用性更佳。

基于本实用新型实施例提供的三相不平衡补偿装置，本实用新型实施例还提供了一种三相不平衡补偿系统，该系统还包括电网网络33；

电网网络33，用于输出三路相电流信号；

三相不平衡补偿装置，用于实时采集电网网络33输出的三路相电流信号，根据对三路相电流信号进行无功分析后的投切信号对电网网络33的三路相电流同时进行无功补偿。

本实用新型实施例提供的三相不平衡补偿系统，能够结合SVG单元11和静止无功补偿单元22实现对电网网络33的无功补偿，实用性更佳。

为了便于对实用新型实施例提供的三相不平衡补偿装置及系统的进一步理解，接下来结合一个具体示例进行说明。

结合图3，首先对本实用新型实施例提供的三相不平衡补偿装置中涉及的功能器件进行简单说明。

QF：断路器；

I-TAa：装置A相电流采样互感器；

I-TBb：装置B相电流采样互感器(图3中未标出)；

I-TCc：装置C相电流采样互感器(图3中未标出)；

SPD：浪涌保护器；

U1：静止无功发生器SVG单元；

SVC单元1～4：静止无功补偿单元；

其中，SVC单元1包含：相间补偿复合开关K1、相间跨接电容器1C1；

SVC单元2包含：相间补偿复合开关K2、相间跨接电容器2C1；

SVC单元3包含：相间补偿复合开关K3、相间跨接电容器3C1；

SVC单元4包含：分相补偿复合开关K4、分补电容器4C1；

IOBord：IO板；

VD1：直流12V电源；

ACFAN1～2：散热风机；

FU1：控制保险；

WK：温度开关。

具体接线见图4～图9所示。

其中，图4为电流采样接线图；图5为SVG单元与IO板供电以及通讯接线图；图6为IO板与复合开关控制接线图；图7为直流12V电源接线图；图8为风机控制接线图；图9为SVG单元对外端子示意图。

上述各个功能器件的配置如下表所示：

图10为本实用新型实施例提供的三相不平衡补偿装置投入至前台区(也即电网网络)的三相电流图，从图中可以看出补偿前三相电流存在不平衡，A相电流为357A，B相电流为320A，C相电流为436A；图11为上述装置投入后的三相电流图，从图中可以看出补偿后的三相电流达到平衡，A相电流为375A，B相电流为374A，C相电流为375A，三相电流平衡；图12为上述装置投入前后N相电流曲线趋势图，从数据中可以看出投入前N相电流达96A，零线电流明显过大；装置投入后，N线电流明显降低，N线电流仅为3A，说明装置投入后起到了调节三相不平衡的作用；图13为装置投入前功率因数曲线趋势图，从数据中可以看出装置投运前三相有功功率不平衡，功率因数波动较大，功率因数低于0.95；图14为装置投入后功率因数曲线趋势图，从数据中可以看出装置投运后三相有功功率平衡，功率因数波动较小，功率因数保持在0.98。

综上，本实用新型实施例提供的三相不平衡补偿装置及系统还能够带来如下技术效果：

1.SVG单元直接对电容器进行控制，真正达到线性补偿的效果；

2.控制策略多样化，可配置共补电容器、分补电容器及相间跨接电容器等；

3.不平衡模式下，采用先相间跨接补偿电容器粗调，后SVG单元微调的方式，实现了整机最小功耗输出；

4.采用循环投切电容器的控制策略，延长电容器的使用寿命；

5.相对于纯SVG补偿模式，同等容量下：SVG和电容器的结合模式性价比高；

6.多目标参数协调控制，以电压、功率因数、无功补偿等参数为综合判定依据，无投切震荡、无补偿呆滞区间；

7.该装置尺寸小，可以安装在标准的JP柜补偿室内，节约客户的投资成本。

在本实用新型所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和系统，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本实用新型提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本实用新型的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本实用新型各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本实用新型的具体实施方式，用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制，本实用新型的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种三相不平衡补偿装置，其特征在于，包括：静止无功发生器SVG单元和静止无功补偿单元；所述SVG单元和所述静止无功补偿单元均接入电网网络，且所述SVG单元和所述静止无功补偿单元电连接；

所述SVG单元，用于实时采集所述电网网络输出的三路相电流信号，输出对所述三路相电流信号进行无功分析后的投切信号至所述静止无功补偿单元；

所述静止无功补偿单元，用于接收所述SVG单元发送的投切信号，并根据所述投切信号进行投切，以对所述电网网络的三路相电流同时进行无功补偿。

2.根据权利要求1所述的三相不平衡补偿装置，其特征在于，所述静止无功补偿单元包括：电容器和复合开关，所述电容器和所述复合开关串联；

所述复合开关，用于接收所述SVG单元发送的投切信号，并根据所述投切信号进行投切，以控制与该复合开关连接的电容器对所述电网网络的三路相电流同时进行无功补偿。

3.根据权利要求1所述的三相不平衡补偿装置，其特征在于，所述SVG单元包括：相电流采集电路、控制电路以及输出电路，其中，

所述相电流采集电路，用于实时采集所述电网网络输出的三路相电流信号，输出至所述控制电路；

所述控制电路，用于接收所述三路相电流信号，输出依据所述三路相电流信号进行无功分析后生成的投切信号；

所述输出电路，用于将所述投切信号输出至所述静止无功补偿单元。

4.根据权利要求3所述的三相不平衡补偿装置，其特征在于，所述静止无功补偿单元为多个；

控制电路，用于接收所述三路相电流信号，向一个或多个静止无功补偿单元输出投切信号，所述一个或多个静止无功补偿单元的无功补偿功率的和值与所述三路相电流信号对应的最小无功功率的差值最小。

5.根据权利要求1至4任一项所述的三相不平衡补偿装置，其特征在于，所述装置还包括：单路静止无功补偿单元，

控制电路，还用于依据进行无功补偿后相电流信号对应的无功功率，若所述无功功率大于预设无功阈值，向与所述无功功率相匹配的单路静止无功补偿单元输出投切信号。

6.根据权利要求5所述的三相不平衡补偿装置，其特征在于，所述控制电路，还用于若所述无功功率不大于预设无功阈值，根据所述无功功率对所述无功功率对应的相电流进行无功补偿。

7.根据权利要求2所述的三相不平衡补偿装置，其特征在于，所述电容器为相间补偿电容器；所述相间补偿电容器为三支；

每支相间补偿电容器内部为三路单向电容器，所述三路单向电容器分别搭接在三相电线对应的三个两相电线之间，且每支相间补偿电容器均串联一个三路复合开关，并在所述复合开关的任意支路闭合时，将所述相间补偿电容器接入相应的两相电线中。

8.根据权利要求2所述的三相不平衡补偿装置，其特征在于，所述电容器为分补补偿电容器；

所述分补补偿电容器包括三个单相电容，三个单相电容之间采用并列形接法，且在与该分补补偿电容器对应的复合开关闭合时，该并列形接法的各个接出点与三相电线的各相相连。

9.根据权利要求1所述的三相不平衡补偿装置，其特征在于，还包括IO板；

所述SVG单元通过所述IO板与所述静止无功补偿单元连接。

10.一种三相不平衡补偿系统，包括权利要求1至9中任一项所述的三相不平衡补偿装置，其特征在于，还包括：电网网络；

所述电网网络，用于输出三路相电流信号；

所述三相不平衡补偿装置，用于实时采集所述电网网络输出的三路相电流信号，根据对三路相电流信号进行无功分析后的投切信号对所述电网网络的三路相电流同时进行无功补偿。