CN209571832U - 低电压治理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种低电压治理装置，包括依次相连的高精度电压传感器、控制系统、调压模块、无功补偿模块；高精度电压传感器，实时监测电网系统中负荷电压情况；控制系统，用于监测电网系统电流/电压信息并进行处理分析，同时计算出达到电压正常状态时所需的补偿电压值；调压模块，用于调节装置输出电压，提高线路电压合格率；无功补偿模块，补偿线路无功功率，降低线路损耗。所述低电压治理装置具有响应时间短不产生谐波，不造成二次电网污染，进行无功补偿，提升电压质量，并能达到IP44防护等级。

Description

低电压治理装置

技术领域

本实用新型属于电力系统中，具体涉及一种低电压治理装置。

背景技术

电压是电能主要质量指标之一。电压质量对电网稳定及电力设备安全运行、线路损失、工农业安全生产和人民生活用电都有直接影响。而实际上，总有一些输电线路过长，线路无功补偿正常功率因数正常的情况下还是会出现末端低电压的情况，因此在线路的中段或者末端，采用电压调节装置就成为必须。

低压线路供电半径过长。在农村电网中，由于部分台区供电半径大，低压线路线径细、下户线设计标准低，且设计电压等级220伏偏多。随着家电下乡和农村经济的发展，农村生产生活用电负荷增加，致使用电高峰期变压器不堪重负，线路过流导致压降增大，形成末端用户的电压偏低。电网负荷增长太快变压器重载、过载。配变超载现象严重，导致电压质量下降、供电范围内的配变负载率大。电网无功功率补偿不足。电压、无功监测管理相对较弱，对局部重载地区、偏远地区，电压监测装置安装、监测分析和“低电压”预控不力。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型提供一种低电压治理装置。具有响应时间短不产生谐波，不造成二次电网污染，进行无功补偿，提升电压质量，并能达到IP44防护等级。

本实用新型的目的是采用下述技术方案实现的：

一种低电压治理装置，其特征在于，包括依次相连的高精度电压传感器、控制系统、无功补偿模块和调压模块；高精度电压传感器，实时监测电网系统中负荷电压情况，并将电网系统负荷电压实时传递到控制系统中，以供控制系统计算、决策；控制系统，用于监测电网系统的电流/电压信息并进行处理分析，同时计算出达到平衡状态时各相所需的补偿电压值，然后将控制信号发送给调压模块，使得调压模块变换输出电网系统负荷所需电压值；无功补偿模块，自动测量相电压和相电流的相位差，实时提高功率因数，减少供电损耗，提高用户用电质量；调压模块，当输入电压较低时，自耦式调压电路进入升压工作状态；当输入电压接近额定电压值时，自耦式调压电路退出升压工作状态，进入直通工作状态。

控制系统负责整个装置的数据采集、计算、判断、控制并发送脉冲宽度调制波PWM。

还包括交流断路器，交流断路器是一种保护装置，实现装置和电网系统机械接触和隔离功能，同时具备热磁脱扣功能，当发生长时间过载或短路时，能迅速脱扣，实现装置和电网脱离。

系统电流信息通过外界电压互感器实时监测，并将系统电压信息发送给控制系统。

控制系统通过计算比较，判断电网系统是否处于低电压状态，若判断出配电网系统处于低电压状态，会再次计算出配电网系统达到正常电压状态时各相所需补偿的电压值，最后将控制信号发送给调压模块，驱动自耦式调压器，实现电压变比调整，最后达到电压平衡稳定输出，最终实现低电压治理的功能。

通过低电压治理装置自身对配电网电压状态信息进行实时采样、滤波、计算，然后将配电网电压信息传递给控制系统。

控制系统首先采样输入点电压，与基准电压比较后，控制自耦式调压电路的工作状态。当输入电压较低时，自耦式调压电路进入升压工作状态；当输入电压接近额定电压值时，自耦式调压电路退出升压工作状态，进入直通工作状态。

通过控制系统高速计算分析配电网的无功含量，然后通过控制系统控制无功补偿模块，来实现控制向配电网系统发出无功功率，从而实现装置产生满足配电网实际需求的无功补偿电流。

低电压治理装置安装在配电台区配电变压器的低压侧，即介于电网变压器与用户负荷之间。

与现有技术比，本实用新型的有益效果为：

1.功能强大：配电网电压动态实时提升功能。

2.四象限全时域无功补偿：-1～1无功动态全时域补偿功能。

3.电压支撑功能；容性、感性无功补偿功能。

4.支持远程数据传输功能。

5.优异补偿效果：实时补偿，响应时间小于100ms；低电压治理装置是采用最新一代电力电子器件IGBT构成电源型装置，从机理上避免了由传统电容元器件带来的谐振现象，更稳定、安全；不产生谐波，不造成二次电网污染。

7.全控型设备，免维护、节省人力成本：采用高速数据处理技术，自动检测电网系统中电压的变化，实时计算并进行电压调整；整个过程由设备自动完成，无需人为操作，大大节省了由于操作传统设备而消耗掉的人力成本。

8.多重保护，适应各种恶劣环境：内芯设备具备各种保护功能：过压保护、欠压保护、短路保护等；柜体具备保护功能：低压防雷、漏电保护；IP防护等级：IP44。

附图说明

图1为低电压治理装置安装示意图。

图2为单相低电压治理装置原理和结构图。

图3为三相低电压治理装置原理和结构图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步的详细说明。

如图1所示，低电压治理装置安装在配电台区配电变压器的低压侧，即介于电网变压器与用户负荷之间。

如图2示意了单相低电压治理装置的结构，低电压治理装置，主要包括：包括依次相连的高精度电压传感器(6)、控制系统(3)、无功补偿模块(2)和调压模块(1)；此外还包括浪涌保护器(4)、直通电路(5)，其中高精度电压传感器(6)一端串接在电网系统，一端输入信号到控制系统(3)，为控制系统提供电网电能质量状态信息；控制系统(3)和无功补偿模块(2)直接相连，控制系统会根据电压传感器传送回来的电网电能质量情况，通过内部高速计算、向无功补偿模块发送驱动指令；无功补偿模块(2)直接和调压模块(1)内所有IGBT 相连，直接驱动调压模块内IGBT的开通和关断；直通电路(5)有三端，分别与输入电路、输出电路和控制系统(3)相连，接受控制系统的控制信号以执行导通和短路操作。

调压模块(1)，其主电路为自耦变压器的，可实现三相分调。采用可控硅模块切换抽头调压，无触点调压无需机械触点的切换，响应速度快，不产生电弧。

无功补偿模块(2)，包括三个子单元，每个IGBT驱动子单元分别驱动对应某一桥臂上的两个IGBT，用于接收控制信号发出的脉冲宽度调制波，分时高速驱动IGBT单元，同时也实时监测IGBT状态，并将状态信息反馈给控制系统。无功补偿模块自身带有IGBT过热保护、IGBT短路保护、IGBT过压保护功能。

控制系统(3)，用于监测电网系统电流/电压信息并进行处理分析，同时计算出达到平衡状态时各相所需的补偿电压值，然后将控制信号发送给调压模块，驱动IGBT进行高频通断、变换，使得调压模块变换输出电网系统负荷所需电流值。

高精度电压传感器(6)为控制系统(3)实时监测电网系统中负荷电压情况，并将电网系统负荷电压实时传递到控制系统中，以供控制系统计算、决策。

浪涌保护器(4)，当电源系统出现浪涌过压时，电源浪涌保护器立即在纳秒级的时间内导通，将过电压的幅值限值在设备的安全工作范围内，同时将浪涌能量入地释放掉。随后，浪涌保护器又迅速变为高阻状态，从而不影响正常供电。

直通电路(5)旁路直通功能，可保证装置输出永不断电。当输入电压过低时，装置进入升压工作状态，经过输出电路输出，当输入电压接近额定电压值时，调压电路退出升压工作状态，进入直通工作状态。

图2示意了单相低电压治理实施方式。该低电压治理装置安装在三相四线制电网的单相供电线路与低电压负载之间。通过外接电压互感器(PT)实时对电网负荷进行监测，并将系统负荷信息发送给低电压治理装置的控制系统(3)。控制系统通过计算比较，判断电网系统是否处于低电压状态，若判断出配电网系统处于低电压状态，会再次计算出配电网系统达到平衡状态时各相所需提升的电压值，最后将控制信号发送给调压模块，驱动调压模块提升输出电压，最终实现电压稳定正常的功能。

如图3所示，示意了三相低电压治理实施方式。该低电压治理装置安装在三相四线制电网与低电压负载之间。通过外接电压互感器(PT)实时对电网负荷进行监测，并将系统负荷信息发送给低电压治理装置的控制系统(3)。控制系统通过计算比较，判断电网系统是否处于低电压状态，若判断出配电网系统处于低电压状态，会再次计算出配电网系统达到平衡状态时各相所需提升的电压值，最后将控制信号发送给调压模块，驱动调压模块提升输出电压，最终实现电压稳定正常的功能。最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种低电压治理装置，其特征在于，包括依次相连的高精度电压传感器、控制系统、无功补偿模块和调压模块；

高精度电压传感器，实时监测电网系统中负荷电压情况，并将电网系统负荷电压实时传递到控制系统中，以供控制系统计算、决策；

控制系统，用于监测电网系统的电流/电压信息并进行处理分析，同时计算出达到平衡状态时三相中每相所需的补偿电压值，然后将控制信号发送给调压模块，使得调压模块变换输出电网系统负荷所需电压值；

无功补偿模块，自动测量相电压和相电流的相位差，实时提高功率因数；

调压模块，当输入电压较低时，自耦式调压电路进入升压工作状态；当输入电压接近额定电压值时，自耦式调压电路退出升压工作状态，进入直通工作状态。

2.如权利要求1所述的低电压治理装置，其特征在于，调压模块包括自耦变压器、继电器、交流接触器，通过交流接触器切换抽头达到无触点自动调压。

3.如权利要求1所述的低电压治理装置，其特征在于，无功补偿模块包括投切控制开关、电抗器、电容器、监测装置，其中投切控制开关采用复合开关技术。

4.如权利要求3所述的低电压治理装置，其特征在于，控制系统负责整个装置的数据采集、计算、判断、控制并发送脉冲宽度调制波PWM。

5.如权利要求4所述的低电压治理装置，其特征在于，还包括交流断路器，交流断路器是一种保护装置，实现装置和电网系统机械接触和隔离功能，同时具备热磁脱扣功能，当发生长时间过载或短路时，能迅速脱扣，实现装置和电网脱离。

6.如权利要求1-5任一项所述的低电压治理装置，其特征在于，通过外接的电压传感器，实时对电网电压进行监测，并将配电网电能状态信息发送给控制系统。

7.如权利要求6所述的低电压治理装置，其特征在于，通过控制系统高速计算分析配电网的无功含量，然后通过控制输出电流和电网电压的相位角，来实现控制向配电网系统发出无功功率，最后通过控制系统发出的脉冲宽度调制信号的占空比来实现无功功率大小的调节，发出控制信号给无功补偿模块驱动IGBT单元使逆变器产生满足要求的无功补偿电流，从而实现装置产生满足配电网实际需求的无功补偿电流。

8.如权利要求1-5、7任一项所述的低电压治理装置，其特征在于，低电压治理装置安装在配电台区配电变压器的低压侧，即介于电网变压器与用户负荷之间。