CN209748202U - 一种输配电调节装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型公开了一种输配电调节装置，包括断路器、低通滤波器、三相电磁平衡校正器、三相磁通调节器和输配电调节与计量控制器；低通滤波器包括第一交流滤波电抗和第一交流滤波电容；三相电磁平衡校正器包括三相自感线圈、三相交换平衡线圈和第一三相补偿线圈，三相自感线圈、三相交换平衡线圈、第一三相补偿线圈串联；三相磁通调节器包括第二三相补偿线圈、第二交流滤波电抗、第二交流滤波电容、四个半导体开关和直流支撑电容；第一三相补偿线圈和第二三相补偿线圈磁通耦合；输配电调节与计量控制器控制断路器、三相电磁平衡校正器和三相磁通调节器，实现配电和用电网络三相阻抗平衡，实现电压平衡和电流平衡，调节并降低零序分量和负序分量。

Description

一种输配电调节装置
技术领域
本实用新型涉及输配电设备领域，特别是涉及一种输配电调节装置。
背景技术
随着工业的发展，各行各业都存在对输配电与电力传动的需求，同时，全球都对环境提出更高的要求，需要更加环保、更加降低能耗，从而提出对降低能耗与不同输配电制式转换的需求。输变电、轨道交通、舰船和矿产开采相关的独立电站输配电、金属冶炼、水利、建筑施工、智能楼宇、化工、机场港口动力输配电、制造装备、军事等领域都需要电力变换的支持，尤其是需要功率变换的支持，这当中涉及高性能电力电子变换器的研究、设计、制造，电力交换变流直接关系到输配电系统的节电性能、可靠性的提高，更是降低成本的要求。
由于用电环境非常复杂，根据电网供电和设备用电的要求，需要对不同输配电系统中的单相电、三相电中的电压、电压、频率、功率因数和谐波进行调节控制。
申请公布号为CN105552944A的中国实用新型专利公开了一种包含储能和能量路由器的网络系统及能量调节方法，其属于可再生能源能量控制装置应用设计及其在可再生能源电力网络中的并网技术应用领域，仅仅考虑可再生能源电力网络中的并网技术和储能技术，并未考虑电力能量路由中不同制式电能之间的互联互通，而电能制式包含单相、三相、电压、电流、功率、功率因数、频率、谐波和电能转换效率。
申请公布号为CN105610190A的中国实用新型专利公开了一种轨道交通车辆再生能源回馈综合利用装置及系统，其提供了动力回馈电能变换成直流，并在直流侧储能，也没有涉及电力能量路由中不同制式电能之间的互联互通，无法实现输配电调节的功能。
申请公布号为CN105264732A的中国实用新型专利公开了电力分组生成装置、电力路由器以及电力网络，其是根据用电设备的目标电压，通过选择开关来选择复合目标电压的供电网络中电源，是一种电压路由选择装置，不能满足不同复杂电能制式的变换，也不能达到回馈电能的吸收和调度，即不能达到降低能耗的目的。
实用新型内容
基于此，本实用新型的目的在于，提供一种输配电调节装置。
本实用新型的输配电调节装置，所述输配电调节装置与供电变压器低压侧三相并联连接；
所述输配电调节装置包括断路器、低通滤波器、三相电磁平衡校正器、三相磁通调节器和输配电调节与计量控制器；所述断路器、所述低通滤波器与所述三相电磁平衡校正器串联连接，所述三相磁通调节器与所述三相电磁平衡校正器通过磁通耦合；
所述低通滤波器包括连接成低通滤波结构的第一交流滤波电抗和第一交流滤波电容；
所述三相电磁平衡校正器包括三相自感线圈、三相交换平衡线圈和第一三相补偿线圈，所述三相自感线圈、所述三相交换平衡线圈、第一三相补偿线圈串联连接；
所述三相磁通调节器包括第二三相补偿线圈、第二交流滤波电抗、第二交流滤波电容、四个半导体开关和直流支撑电容；所述第一三相补偿线圈和所述第二三相补偿线圈磁通耦合；四个所述半导体开关连接成H桥结构，所述H桥结构与所述第二交流滤波电抗、所述第二交流滤波电容连接；所述直流支撑电容与所述H桥结构并联；
所述输配电调节与计量控制器控制所述断路器、所述三相电磁平衡校正器和所述三相磁通调节器。
本实用新型的输配电调节装置的三相电磁平衡校正器可以根据用电负荷的不同，通过交换三相用电系统中的三相磁路获得三相磁势耦合，实现三相电磁平衡；可以通过所述第一三相补偿线圈注入补偿电流，实现磁通调节，达到实时动态调节配电和用电网络的三相阻抗平衡；所述三相磁通调节器调节每相线圈的磁通，补偿平衡用电负荷侧的阻抗，实现配电侧的三相电的电压平衡和电流平衡，实现调节并降低配电侧的零序分量和负序分量，补偿并再分配用电网络的三相无功功率，获得最优的降低能耗效果；四个所述半导体开关连接成H桥结构，可以使用脉宽调制控制交流，将交流整流成直流连接到所述直流支撑电容上，同时将直流变换成交流通过所述低通滤波器，输出至所述第二三相补偿线圈，实现实时主动有源调节磁通，对输配电网络的阻抗进行再分配，达到动态降低能耗的效果。
进一步优选地，所述第一交流滤波电抗、所述三相自感线圈、所述三相交换平衡线圈、所述第一三相补偿线圈、所述第二三相补偿线圈和所述第二交流滤波电抗的铁芯均为激光刻痕硅钢片、铁基非晶铁芯、钴基非晶铁芯的一种或多种制作而成。
本实用新型的输配电调节装置的有益效果：
(1)本实用新型的输配电调节装置可以对用电网络三相阻抗匹配及三相电磁耦合平衡，提供主动调度调节电能供需平衡，提高电力能源的使用效率和调度效果，达到降低能耗的目的，根据不同的应用场景，其节电率可以达到8-30％。
(2)本实用新型的输配电调节装置可以对不同输配电制式的电力系统进行路由变换，沟通不同制式电力系统和用电设备之间的电能交互转换，实现了电力系统稳定运行，降低单个电力供电系统输送电能容量。
(3)本实用新型的输配电调节装置提高了供电系统与用电系统的稳定性和可靠性。
为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本实用新型。
附图说明
图1是本实用新型的输配电调节装置优选结构的结构连接示意图。
图2是低通滤波器优选结构的结构连接示意图。
图3是三相电磁平衡校正器与三相磁通调节器优选结构的结构连接示意图。
图4是三相磁通调节器优选结构的结构连接示意图。
具体实施方式
在本说明书中提到或者可能提到的上、下、左、右、前、后、正面、背面、顶部、底部等方位用语是相对于各附图中所示的构造进行定义的，它们是相对的概念。因此，有可能会根据其所处不同位置、不同使用状态而进行相应地变化。所以，也不应当将这些或者其他的方位用语解释为限制性用语。
以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的方法的例子。
在本公开使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本公开。在本公开和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
请参阅图1-图4。图1是本实用新型的输配电调节装置优选结构的结构连接示意图。图2是低通滤波器优选结构的结构连接示意图。图3是三相电磁平衡校正器与三相磁通调节器优选结构的结构连接示意图。图4是三相磁通调节器优选结构的结构连接示意图。
本实用新型的输配电调节装置，所述输配电调节装置与供电变压器低压侧三相并联连接。图1中a为变压器低压配电断路器。
所述输配电调节装置包括断路器1、低通滤波器2、三相电磁平衡校正器3、三相磁通调节器4和输配电调节与计量控制器；所述断路器1、所述低通滤波器2与所述三相电磁平衡校正器3串联连接，所述三相磁通调节器4与所述三相电磁平衡校正器3通过磁通耦合。
所述低通滤波器2包括连接成低通滤波结构的第一交流滤波电抗21和第一交流滤波电容22。
所述三相电磁平衡校正器3包括三相自感线圈31、三相交换平衡线圈32和第一三相补偿线圈33，所述三相自感线圈31、所述三相交换平衡线圈32、第一三相补偿线圈33串联连接。
所述三相磁通调节器4包括第二三相补偿线圈41、第二交流滤波电抗42、第二交流滤波电容43、四个半导体开关44和直流支撑电容45；所述第一三相补偿线圈33和所述第二三相补偿线圈41磁通耦合；四个所述半导体开关44连接成H桥结构，所述H桥结构与所述第二交流滤波电抗42、所述第二交流滤波电容43连接；所述直流支撑电容45与所述H桥结构并联。
所述输配电调节与计量控制器控制所述断路器1、所述三相电磁平衡校正器3和所述三相磁通调节器4，实现配电和用电网络的三相阻抗平衡，并实现配电侧的三相电的电压平衡和电流平衡，调节并降低配电侧的零序分量和负序分量。
本实用新型的输配电调节装置的三相电磁平衡校正器3可以根据用电负荷的不同，通过交换三相用电系统中的三相磁路获得三相磁势耦合，实现三相电磁平衡；可以通过所述第一三相补偿线圈33注入补偿电流，实现磁通调节，达到实时动态调节配电和用电网络的三相阻抗平衡；所述三相磁通调节器4调节每相线圈的磁通，补偿平衡用电负荷侧的阻抗，实现配电侧的三相电的电压平衡和电流平衡，实现调节并降低配电侧的零序分量和负序分量，补偿并再分配用电网络的三相无功功率，获得最优的降低能耗效果；四个所述半导体开关44连接成H桥结构，可以使用脉宽调制控制交流，将交流整流成直流连接到所述直流支撑电容45上，同时将直流变换成交流通过所述低通滤波器2，输出至所述第二三相补偿线圈41，实现实时主动有源调节磁通，对输配电网络的阻抗进行再分配，达到动态降低能耗的效果。
本实施例的所述第一交流滤波电抗21、所述三相自感线圈31、所述三相交换平衡线圈32、所述第一三相补偿线圈33、所述第二三相补偿线圈41和所述第二交流滤波电抗42的铁芯均为激光刻痕硅钢片、铁基非晶铁芯、钴基非晶铁芯的一种或多种制作而成。
优选地，所述三相交换平衡线圈32和所述第一三相补偿线圈33的参数根据供电变压器容量、阻抗特征、用电负荷波动范围和三相不平衡范围作为窗口选定。
本实用新型的输配电调节装置的计量方法，包括：
步骤101，在输配电调节装置投入使用前，利用输配电调节与计量控制器采集不同用电负荷下输配电网络的特征参数，通过参数估计方法计算不同用电负荷下用电网络的阻抗特征，建立阻抗特征和对应供电变压器高压侧的电能计量数据库。
其中，所述特征参数包括各相电流、各相电压、各相电流和电压的相差、各相的电流谐波分布、功率因数及计算得到的电流和电压不平衡程度和谐波分布。
步骤102，在输配电调节装置投入使用后，将测量供电变压器高压侧的电能计量与输配电调节装置投入使用前的阻抗特征和电能计量数据库进行对照，计算降低的能耗。
本实用新型的输配电调节装置的控制方法，包括：
S1.离线测量计算不同用电负荷下用电网络的阻抗特征。
优选地，所述S1包括：在离线状态下，利用输配电调节与计量控制器采集不同用电负荷下输配电网络的特征参数，通过参数估计方法计算不同用电负荷下用电网络的阻抗特征，建立阻抗特征和对应供电变压器高压侧的电能计量数据库，其中，所述特征参数包括各相电流、各相电压、各相电流和电压的相差、各相的电流谐波分布、功率因数及计算得到的电流和电压不平衡程度和谐波分布。
S2.配置三相交换平衡线圈32路径。
优选地，所述S2包括：根据S1中测量的电流和电压不平衡程度和谐波分布以及不同用电负荷下用电网络的阻抗特征，配置三相电磁平衡校正器3的线圈，对用电负荷的阻抗进行初级再匹配，利用输配电调节与计量控制器选择配置三相电磁平衡校正器3中的三相交换平衡线圈32路径。
S3.合闸断路器1。
S4.动态完全主动调节，补偿用电网络中的阻抗，实现三相完全平衡供电。
优选地，所述S4包括：利用输配电调节与计量控制器在线控制三相磁通调节器4，将S2中三相电磁平衡校正器3未能完全三相平衡补偿校正的阻抗通过主动有源调节三相磁通调节器4中第二三相补偿线圈41的磁通，形成阻抗反馈调节，对用电网络的三相阻抗实现完全补偿校正，达到三相完全平衡供电。
S5.根据故障状态切除设定或者输配电调节装置。
优选地，所述S5包括：根据设定或者故障状态，先关闭三相磁通调节器4，然后恢复三相电磁平衡校正器3的线圈路径初始状态。
S6.将断路器1切断，关闭输配电调节装置。
本实用新型的输配电调节装置的计量方法、控制方法实现了主动和被动反馈的实时调节，获得了最优的降低能耗的效果，计量方法通过模式识别和参数估计方法对用电网络参数进行估计，实现了实时降低能耗的效果评估和经济效益的评估。
本实用新型的输配电调节装置的有益效果：
(1)本实用新型的输配电调节装置可以对用电网络三相阻抗匹配及三相电磁耦合平衡，提供主动调度调节电能供需平衡，提高电力能源的使用效率和调度效果，达到降低能耗的目的，根据不同的应用场景，其节电率可以达到8-30％。
(2)本实用新型的输配电调节装置可以对不同输配电制式的电力系统进行路由变换，沟通不同制式电力系统和用电设备之间的电能交互转换，实现了电力系统稳定运行，降低单个电力供电系统输送电能容量。
(3)本实用新型的输配电调节装置提高了供电系统与用电系统的稳定性和可靠性。
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。

Claims (2)

1.一种输配电调节装置，其特征在于：所述输配电调节装置与供电变压器低压侧三相并联连接；
所述输配电调节装置包括断路器、低通滤波器、三相电磁平衡校正器、三相磁通调节器和输配电调节与计量控制器；所述断路器、所述低通滤波器与所述三相电磁平衡校正器串联连接，所述三相磁通调节器与所述三相电磁平衡校正器通过磁通耦合；
所述低通滤波器包括连接成低通滤波结构的第一交流滤波电抗和第一交流滤波电容；
所述三相电磁平衡校正器包括三相自感线圈、三相交换平衡线圈和第一三相补偿线圈，所述三相自感线圈、所述三相交换平衡线圈、第一三相补偿线圈串联连接；
所述三相磁通调节器包括第二三相补偿线圈、第二交流滤波电抗、第二交流滤波电容、四个半导体开关和直流支撑电容；所述第一三相补偿线圈和所述第二三相补偿线圈磁通耦合；四个所述半导体开关连接成H桥结构，所述H桥结构与所述第二交流滤波电抗、所述第二交流滤波电容连接；所述直流支撑电容与所述H桥结构并联；
所述输配电调节与计量控制器控制所述断路器、所述三相电磁平衡校正器和所述三相磁通调节器。
2.根据权利要求1所述的输配电调节装置，其特征在于：所述第一交流滤波电抗、所述三相自感线圈、所述三相交换平衡线圈、所述第一三相补偿线圈、所述第二三相补偿线圈和所述第二交流滤波电抗的铁芯均为激光刻痕硅钢片、铁基非晶铁芯、钴基非晶铁芯的一种或多种制作而成。
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