CN214204436U - 用于景区配电网应用的模块化治理装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于景区配电网应用的模块化治理装置,包括巷表分支箱和总表箱，上述巷表分支箱为两个以上，上述巷表分支箱接入总表箱，上述总表箱连接箱式变电站，上述巷表分支箱分布于用户端区域，用户端区域中至少设有一组治理补偿单元，上述治理补偿单元包括智能切换装置和SPC治理装置，上述智能切换装置的两端分别通过三相线路连接巷表分支箱，用于由智能切换装置分配负荷到两个巷表分支箱；上述SPC治理装置接入巷表分支箱输入端的三相线路，用于由SPC治理装置调节巷表分支箱的三相平衡，以期望优化现有景区因为商户用电时段性和人流迁动，出现配电台区负荷波动，三相不平衡、电压不稳定的问题。

Description

用于景区配电网应用的模块化治理装置

技术领域

本实用新型涉及电网区域治理，具体涉及一种用于景区配电网应用的模块化治理装置。

背景技术

随着时代进步，旅游出行作为人们是主要消遣模式，对于景区而言，景区阶段性的人流量和用电区间波动较大，而商户用电时段性、迁动变化性等，会导致出现配电台区负荷波动较大、三相不平衡严重、电压合格率低、功率因数低、变压器效率低的情况。

当前局部治理配网三相不平衡的形式，采用了均匀分布负荷、增加短路容量、电感与电容组合调整的方式，但造成了大量的人力浪费，而且针对某区域进行运行切改时，该区域需要较长的停电时间，且景区用电量波动较大，经常需要重新调整三相不平衡，从而无法有效的不能从根本上解决问题。

部分重要区域虽然可以直接使用稳压装置DVR与UPS，但是稳压装置价格高昂，对于景区的低压配电网而言，完全不具有普遍运用价值，导致景区大部分用户的电压不合格现象依旧无法得到有效改善。当景区用电需求成几何式增长时部分线路电流不平衡度越发严重，因此，如何全方位提升景区用电质量，降低变压器损耗，保证景区的供电可靠性，预防线路严重过载发生灾害是值得研究的。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种用于景区配电网应用的模块化治理装置，以期望优化现有景区因为商户用电时段性和人流迁动，出现配电台区负荷波动，三相不平衡、电压不稳定的问题。

为解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于景区配电网应用的模块化治理装置,包括巷表分支箱和总表箱，上述巷表分支箱为两个以上，上述巷表分支箱接入总表箱，上述总表箱连接箱式变电站，上述巷表分支箱分布于用户端区域，用户端区域中至少设有一组治理补偿单元，上述治理补偿单元包括智能切换装置和SPC治理装置，上述智能切换装置的两端分别通过三相线路连接巷表分支箱，用于由智能切换装置分配负荷到两个巷表分支箱；上述SPC治理装置接入巷表分支箱输入端的三相线路，用于由SPC治理装置调节巷表分支箱的三相平衡。

作为优选，上述箱式变电站与上述总表箱之间接入SPC治理装置。

作为优选，上述SPC治理装置包括H桥电平、IGBT驱动和控制器，上述H桥电平级联合成弦波电压波形，用于由H桥电平级联后输出三种电平至三相线路中调节三相平衡，上述IGBT驱动与控制器信号连接，用于由控制器向IGBT驱动输出补偿信号。

更进一步的技术方案是，上述SPC治理装置上配置电流互感器和逆变器，上述电流互感器接入三相线路，上述电流互感器与控制器信号连接，用于由电流互感器实时监测三相线路上的负载电流并将信号输出到控制器；上述IGBT驱动连接逆变器，用于由IGBT驱动控制逆变器产生无偿电流。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果至少是如下之一：

本实用新型通过治理补偿单元视线路实际负荷的情况，在回路间装设智能切换装置，并采用单相独立切换设计，可实现自动功能切换，切换前具有闭锁功能，在三项线路满足同相位和达到电流电压阈值时进行切换，使负荷较小的同相回路引入电流，保持电压稳定性，减少该回路电缆发热量。且本实用新型还可以搭配现有的预警管理平台，通过研究相应的算法、模型，平台根据实时运行数据，着眼于整个台区系统，综合研判。对异常情况进行预警，以达到及时处理电力故障，预防电力事故的目的。

本实用新型通过在箱式变电站出线侧安装一套SPC治理装置，对精细调节平衡箱式变电站侧电流，减小箱式变电站的变压器损耗。

本实用新型采用H桥级联的形式，以便于H桥电平可以作为一个模块来控制，达到三电平逆变器拓扑电路的效果，利用级联得到弦波电压波形，能够输出三种电平至三相线路中调节三相平衡。

附图说明

图1为智能切换装置的切换示意图。

图2为本实用新型的一个实施例示意图。

图3为本实用新型另一个实施例示意图。

图4为SPC治理装置工作原理图。

图5为本实用新型H桥电平级联示意图。

图6为现有的无功电流检测方法原理图。

附图标记说明：

1-巷表分支箱、2-总表箱、3-箱式变电站、4-智能切换装置、5-SPC治理装置。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

实施例1：

参考图1到图3所示，一种用于景区配电网应用的模块化治理装置,包括巷表分支箱1和总表箱2，其中巷表分支箱1为现有的低压电缆分支箱，其安全区域主要是用户端附近，为用户提供电力接入。上述巷表分支箱1为两个以上，以便于针对不同形式的用户进行搭配，一般电力线缆分为住户或商户，即为住户接入电力的巷表分支箱1比商户接入电力的巷表分支箱1其负荷更低。

上述巷表分支箱1接入总表箱2，由总表箱2作为巷表分支箱1的分配点和统计供电的节点，上述总表箱2连接箱式变电站3，箱式变电站3将恒定220V的电流分配到不同区域的总表箱2，再由总表箱2进行二次分配，将电流分配到两个以上的巷表分支箱1。

上述巷表分支箱1分布于用户端区域，其中用户端可以是住户或商户，也可以是商住两用，用户端区域中至少设有一组治理补偿单元，上述治理补偿单元包括智能切换装置4和SPC治理装置5，上述智能切换装置4的两端分别通过三相线路连接巷表分支箱1，用于由智能切换装置4分配负荷到两个巷表分支箱1。

其中，智能切换装置4可以是现有智能电表开关，智能切换装置4采用单相独立切换设计，以便于实现自动功能切换，切换前具有闭锁功能以防止误启。且智能切换装置4的切换时机一般需满足同相位条件，并在监测到超过阈值的电流和电压信息后，智能切换装置4两端接头自行吸合。必要时，智能切换装置4还设置有过负荷保护。

上述SPC治理装置5接入巷表分支箱1输入端的三相线路，用于由SPC治理装置5调节巷表分支箱1的三相平衡。巷表分支箱1通过SPC治理装置5调平三相电流，还可以通过现有的电网数据管理平台对电缆额定电流进行对比分析，当电流超过某个巷表分支箱1进线电缆的载流量，则形成过负荷运行，在此情况下通过将负荷较轻的另一个巷表分支箱1，将过负荷的巷表分支箱1的部分负荷分配到负荷较轻的另一个巷表分支箱1，以缓解过局部过负荷的情况。

当用户端整体负荷降低后，每个巷表分支箱1能满足供电时，可再切换到原来的运行方式。同时，智能切换装置4的过负荷保护，可以有效降低三相平衡后，用电负荷仍然超过线路额定负载而出现的电器灾害风险。

其中，总表箱2所有分出的巷表分支箱1均安装小容量SPC治理装置5，可使巷表分支箱1以上的线路均达到三相平衡，该方案设备投入多但具有治理范围广，补偿效果好，最大限度降低线损等优点。

该装置运用在当前低压配网中，改善了稳压装置DVR与UPS对无功和三相不平衡问题仅能解决单一的状态，避免配网区域因为技术影响和经济影响等因数而不能取得很好的效益，通过SPC治理装置5和智能切换装置4，补偿无功功率，消除三相不平衡，并且还能稳定整体的系统电压，从性能、功能双向性上都适用于不便大量安装稳压装置DVR与UPS的区域，由此，本实用新型在配网电能质量治理工程上具有良好的适应性。

实施例2：

基于上述实施例，参考图4所示，本实用新型的另一个实施例是，上述箱式变电站3与上述总表箱2之间接入SPC治理装置5，即在总表箱2前端设SPC治理装置5，改善总表箱2以上电源的三项平衡，从而能很好的平衡、治理系统前端主杆部分。

现有的箱式变电站3输出端，需要进行无功治理，以保证整体供电数据的精确度。无功治理主要是通过晶闸管控制电抗器TCR吸收感性的无功功率，以及利用晶闸管投切电容器TSC进行动态无功补偿。

其中，晶闸管控制电抗器TCR由两个反并联的晶闸管与一个电抗器相串联，而三相多采用三角形连接，同时与并联电容器配合使用，通过控制晶闸管触发延迟角的大小来控制补偿器吸收无功功率的大小。

其中，晶闸管投切电容器TSC的两个反并联晶闸管只是起将电容器并入电网或从电网断开的作用，而串联的小电感只是用来抑制电容器投入电网时可能造成的冲击电流的。在工程实际中，一般将电容器分成几组，每组都可由晶闸管投切。以便于根据电网的无功需求投切电容器，从而达到断续可调的吸收容性无功功率。

实施例3：

基于上述实施例，参考图5所示，本实用新型的另一个实施例是，上述SPC治理装置5包括H桥电平、IGBT驱动和控制器，上述H桥电平级联合成弦波电压波形，用于由H桥电平级联后输出三种电平至三相线路中调节三相平衡，上述IGBT驱动与控制器信号连接，用于由控制器向IGBT驱动输出补偿信号。

其中，每个H桥电平级联后能够输出+U、0、-U三种电平，通过控制每个H桥电平来最终组合成所期望正弦波电压波形，通常级联数量越高，输出电压波形与正弦波越接近，则电压中所含谐波量越少。

其中，H桥电平级联还便于提高输出电压，通过提高H桥电平数量，并保持调制波不变，增加相应载波数量即可。由此，在电路中配合使用低压的IGBT驱动，有利于减少投入成本，同时IGBT驱动和二极管箝位型和悬浮电容型相比，其开关频率更低，故开关损耗也更小。同时H桥电平级联后便于模块化设计。

进一步的，参考图6所示，上述SPC治理装置5上配置电流互感器和逆变器，因为H桥电平级联后便于对逆变器进行扩展或拆装，H桥电平级联后通常按照模块化的设计理念，控制策略可采用分层调制。

具体的说，每层所用功率器件决定了每层的功率等级，按照需求选择不同层H桥单元来满足所需的功率等级要求，每层H桥级联单元可以作为一个模块来控制。作为模块来说，对于逆变器每相只含一个H桥级联单元输出特性及控制要求，每个H桥有三种状态，其输出相电压电平数为3。逆变器可以看作是两个两电平逆变器的组合，三个左桥臂和三个右桥臂分别构成一个两电平逆变器。左桥臂的三个开关的状态确定左桥臂电压矢量；右桥臂的三个开关的状态确定右桥臂电压矢量。逆变器的电压矢量就等价于左、右桥臂电压矢量的差。

为了实时求出基波电流值，然后将补偿电流从原电流中分离出来，产生补偿信号，上述电流互感器接入三相线路，上述电流互感器与控制器信号连接，用于由电流互感器实时监测三相线路上的负载电流并将信号输出到控制器；上述IGBT驱动连接逆变器，用于由IGBT驱动控制逆变器产生无偿电流。

其控制器为现有商品，其控制器是基于瞬时无功功率的无功、谐波检测算法进行的，具体的说，根据瞬时功率的波动部分为无功、谐波电流和系统电压作用的结果这一特点来提取无功、谐波分量，再利用p-q算法或ip-iq算法进行确定参数。算法优选ip-iq算法，以便于在电网电压发生畸变的时候，不会影响无功、谐波的检测精度。

在本说明书中所谈到的“一个实施例”、“另一个实施例”、 “实施例”、“优选实施例”等，指的是结合该实施例描述的具体特征、结构或者特点包括在本申请概括性描述的至少一个实施例中。在说明书中多个地方出现同种表述不是一定指的是同一个实施例。进一步来说，结合任一实施例描述一个具体特征、结构或者特点时，所要主张的是结合其他实施例来实现这种特征、结构或者特点也落在本实用新型的范围内。

尽管这里参照本实用新型的多个解释性实施例对本实用新型进行了描述，但是，应该理解，本领域技术人员可以设计出很多其他的修改和实施方式，这些修改和实施方式将落在本申请公开的原则范围和精神之内。更具体地说，在本申请公开、附图和权利要求的范围内，可以对主题组合布局的组成部件和/或布局进行多种变型和改进。除了对组成部件和/或布局进行的变形和改进外，对于本领域技术人员来说，其他的用途也将是明显的。

Claims (4)

1.一种用于景区配电网应用的模块化治理装置,包括巷表分支箱（1）和总表箱（2），所述巷表分支箱（1）为两个以上，所述巷表分支箱（1）接入总表箱（2），所述总表箱（2）连接箱式变电站（3），所述巷表分支箱（1）分布于用户端区域，其特征在于：用户端区域中至少设有一组治理补偿单元，所述治理补偿单元包括智能切换装置（4）和SPC治理装置（5），所述智能切换装置（4）的两端分别通过三相线路连接巷表分支箱（1），用于由智能切换装置（4）分配负荷到两个巷表分支箱（1）；所述SPC治理装置（5）接入巷表分支箱（1）输入端的三相线路，用于由SPC治理装置（5）调节巷表分支箱（1）的三相平衡。

2.根据权利要求1所述的用于景区配电网应用的模块化治理装置，其特征在于：所述箱式变电站（3）与所述总表箱（2）之间接入SPC治理装置（5）。

3.根据权利要求1所述的用于景区配电网应用的模块化治理装置，其特征在于：所述SPC治理装置（5）包括H桥电平、IGBT驱动和控制器，所述H桥电平级联合成弦波电压波形，用于由H桥电平级联后输出三种电平至三相线路中调节三相平衡，所述IGBT驱动与控制器信号连接，用于由控制器向IGBT驱动输出补偿信号。

4.根据权利要求3所述的用于景区配电网应用的模块化治理装置，其特征在于：所述SPC治理装置（5）上配置电流互感器和逆变器，所述电流互感器接入三相线路，所述电流互感器与控制器信号连接，用于由电流互感器实时监测三相线路上的负载电流并将信号输出到控制器；所述IGBT驱动连接逆变器，用于由IGBT驱动控制逆变器产生无偿电流。

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