CN216794630U - 一种10kV电力电子补偿变电站系统 - Google Patents

Abstract

本申请涉及配电线路领域，尤其为一种10kV电力电子补偿变电站系统，检验变送部连接到输电线路上，其包括电流电压过零检测模块和电参数检测模块；其中，所述电流电压过零检测模块用于电流和电压的过零检测，所述电参数检测模块用于检测交流电路中的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、频率以及正反向有功电量参数；控制装置用于接收检验变送部上传的数据，并控制继电器和投切电容器组之间的通路与断路；变压器并联到检验变送部上，并与负载连接。本申请，在10kV线路分布设置，可实现分段与整体相结合的改变线路阻抗值，从而实现将更大容量电能输送至更远的地方，同时系统具有较高的可靠性。

Description

一种10kV电力电子补偿变电站系统

技术领域

本申请涉及配电线路技术领域，具体为一种10kV电力电子补偿变电站系统。

背景技术

电力线路是将变、配电所与各电能用户或用电设备联接起来，由电源端(变、配电所)向负荷端(电能用户或用电设备)输送和分配电能的导体回路。目前，在10kV配电系统中，大功率冲击性负荷和不平衡负荷的影响日益严重，造成了系统电压波动，影响了其他电气设备的正常运行和用电的经济性。

实用新型内容

本申请的目的在于提供一种10kV电力电子补偿变电站系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种10kV电力电子补偿变电站系统，包括：

检验变送部，连接到输电线路上，其包括电流电压过零检测模块和电参数检测模块；

所述电流电压过零检测模块用于电流和电压的过零检测，所述电参数检测模块用于检测交流电路中的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、频率以及正反向有功电量参数；

控制装置，用于接收检验变送部上传的数据，并控制继电器和投切电容器组之间的通路与断路；

变压器，并联到检验变送部上，并与负载连接。

可选的，所述控制装置包括单片机，所述电流电压过零检测模块和电参数检测模块通过485转换器与单片机连接。

可选的，所述继电器与投切电容器组之间依次串接接触器以及滤波电抗器。

可选的，所述滤波电抗器与投切电容器组之间通过熔断器串接，所述投切电容器组上并联有放电线圈。

可选的，所述单片机通过驱动电路控制继电器。

可选的，所述检验变送部通过电流互感器和电压互感器组与输电线路并联的隔离开关连接。

可选的，所述单片机基于AT89C51，所述电参数检测模块基于 EDA9033K。

可选的，所述接触器采用真空接触器，所述继电器采用固态继电器。

可选的，还包括并联到输电线路上，用于供负载所需无功功率的补偿部。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.通过采用固定量的并联电容器作为投切电容器组，将用电设备中的一部分无功功率补偿掉。根据电网的需要，通过单片机控制待工作的电容器组投入电网，来补偿随机出现的感性无功，从而稳定地保持电网的无功消耗在一个预定的值上。通过一台并联变压器将10kV电压降低至400V，既为电压调节部分提供电源，又是电流调节部分的电流通道，电流调节部分和电压调节部分共用一个整流部分和直流部分，根据检测电流电压数据，计算出需要补偿的电流波形，并控制产生一个相应的电流波形，通过并联变压器注入线路中，从而完成电流调节功能。

2.通过检测的电压信号，控制电压调节部分，产生一个相应的电压，通过隔离变压器耦合至线路中，从而完成电压调节功能。所有电流、电压调节控制部分均在400V电压下完成，10kV主线路上无断点，电流、电压调节无停电现象，电压、电流调节可跳跃，反应时间不大于20ms，速度快，可实现线性及时调节。在10kV线路分布设置，可实现分段与整体相结合的改变线路阻抗值，从而实现将更大容量电能输送至更远的地方。

附图说明

图1为本申请结构原理示意图。

图2为本申请原理框图。

附图标记说明：1、输电线路；2、隔离开关；3、补偿部；4、检验变送部；5、变压器；6、控制装置；7、负载；8、电流互感器和电压互感器组；9、电流电压过零检测模块；10、电参数检测模块；11、485转换器； 12、单片机；13、驱动电路；14、继电器；15、接触器；16、滤波电抗器；17、熔断器；18、投切电容器组；19、放电线圈。

具体实施方式

下面将结合附图1-2，对本申请作进一步详细说明。

本申请公开一种10kV电力电子补偿变电站系统，参照图1和图2，一种10kV电力电子补偿变电站系统包括：

检验变送部4，连接到输电线路1上，其包括电流电压过零检测模块9 和电参数检测模块10；

其中，所述电流电压过零检测模块9用于电流和电压的过零检测，所述电参数检测模块10用于检测交流电路中的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、频率以及正反向有功电量参数；

控制装置6，用于接收检验变送部4上传的数据，并控制继电器14和投切电容器组18之间的通路与断路；

变压器5，并联到检验变送部4上，并与负载7连接。

具体的，所述控制装置6包括单片机12，所述电流电压过零检测模块 9和电参数检测模块10通过485转换器11与单片机12连接，所述单片机 12基于AT89C51，所述电参数检测模块10基于EDA9033K，所述检验变送部4通过电流互感器和电压互感器组8与输电线路1并联的隔离开关2连接，所述单片机12通过驱动电路13控制继电器14。

具体的，所述继电器14与投切电容器组18之间依次串接接触器15以及滤波电抗器16，所述接触器15采用真空接触器，所述继电器14采用固态继电器，还包括并联到输电线路1上，用于供负载7所需无功功率的补偿部3。

具体的，所述滤波电抗器16与投切电容器组18之间通过熔断器17串接，所述投切电容器组18上并联有放电线圈19。

本申请中，主回路硬件主要由EDA9033K作为电量采集模块、AT89C51 芯片、电流电压过零检测模块9、投切电容器组18等组成。通过一台并联变压器将10kV电压降低至400V，既为电压调节部分提供电源，又是电流调节部分的电流通道，电流调节部分和电压调节部分共用一个整流部分和直流部分，根据检测电流电压数据，计算出需要补偿的电流波形，控制IGBT 产生一个相应的电流波形，通过并联变压器5注入线路中，从而完成电流调节功能。

本申请中，EDA9033K可以同时测量交流电路中的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、频率、正反向有功电量等参数，并以数字信号的形式直接存放在模块指定的地址单元中。单片机12通过485转换器与模块进行串行通讯，直接从地址中读取相应的数据。系统AT89C51芯片控制，它具有体积小、重量轻、抗干扰性强、抗振动、可靠性高等优点。为了确保单片机12的安全，该系统的执行部分应用了中间继电器控制真空接触器开关的吸合，中间继电器可以实现一个点控制多个点，而且在不同的电压等级之间起隔离作用。

本申请中，采用固定量的并联电容器作为投切电容器组18，将用电设备中的一部分无功功率补偿掉。在电网运行过程中，用电设备随机出现各类冲击负荷(感性)，投切电容器组18提供的容性无功不能完全抵消电网产生的感性无功，根据电网的需要，通过单片机12控制待工作的电容器组投入电网，来补偿随机出现的感性无功，从而稳定地保持电网的无功消耗在一个预定的值上。采用电磁隔离和光电隔离技术，电压输入、电流输入、AC电源输入及通讯接口输出之间完全隔离。大大提高采集信号的精确度和可信度。

本申请中，采用检验变送部4对电压电流以及无功等电参数的测量，再由单片机12利用电压无功综合判据进行投切电容器组18的自动投切，对变电站的10KV母线侧进行无功补偿。EDA9033K模块采集电参数，以 AT89C51作为主控制器，使无功补偿的结构大大简化了，管理维修也比较方便同时性价比也得到了提高。同时也大大简化了传统的硬件结构。

如图1所示，检验变送部4还包含由反并联的晶闸管阀组和电抗器串联而成的TCR，补偿部3(FC)提供负载所需无功功率，同时FC还具有滤除谐波电流的作用。采样单元即电流电压过零检测模块9和电参数检测模块10将电流和电压信号变换成数字信号后送至计单片机12，经过无功功率计算后在电压的峰值和过零点之间产生触发脉冲，触发脉冲通过光纤送至触发监测系统触发晶闸管。触发时刻不同，电抗器中流过的无功电流不同，也就是TCR吸收的容性无功功率不同，当补偿部3补偿的容性无功功率出现过补偿时，TCR可以迅速吸收掉多余无功功率，达到稳定电压提高功率因数的目的。

如图2所示，在滤波电抗器16与投切电容器组18之间串接熔断器17 以及在投切电容器组18上并联有放电线圈19，目的是保护投切电容器组 18，滤波电抗器16用来吸收电网中产生的相应频率的谐波电流，减少谐波电流对放电线圈19和投切电容器组18产生的危害。本申请，还具有动态快速跟随负荷变化的特性，能有效提高电网的电能质量、功率因数并节约电能，同时具有极高的可靠性。

本申请中，可根据检测的电压信号，控制电压调节部分，产生一个相应的电压，通过隔离变压器耦合至线路中，从而完成电压调节功能。所有电流、电压调节控制部分均在400V电压下完成，10kV主线路上无断点，电流、电压调节无停电现象，电压、电流调节可跳跃，反应时间不大于20ms，速度快，可实现线性及时调节。在10kV线路分布设置，可实现分段与整体相结合的改变线路阻抗值，从而实现将更大容量电能输送至更远的地方。

以上均为本实用新型的较佳实施例，并非依此限制本实用新型的保护范围，故：凡依本实用新型的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种10kV电力电子补偿变电站系统，其特征在于，包括：检验变送部(4)，连接到输电线路(1)上，其包括电流电压过零检测模块(9)和电参数检测模块(10)；所述电流电压过零检测模块(9)用于电流和电压的过零检测，所述电参数检测模块(10)用于检测交流电路中的三相电流、三相电压、有功功率、无功功率、频率以及正反向有功电量参数；

控制装置(6)，用于接收检验变送部(4)上传的数据，并控制继电器(14)和投切电容器组(18)之间的通路与断路；

变压器(5)，并联到检验变送部(4)上，并与负载(7)连接。

2.根据权利要求1所述的10kV电力电子补偿变电站系统，其特征在于，所述控制装置(6)包括单片机(12)，所述电流电压过零检测模块(9)和电参数检测模块(10)通过485转换器(11)与单片机(12)连接。

3.根据权利要求1所述的10kV电力电子补偿变电站系统，其特征在于，所述继电器(14)与投切电容器组(18)之间依次串接接触器(15)以及滤波电抗器(16)。

4.根据权利要求3所述的10kV电力电子补偿变电站系统，其特征在于，所述滤波电抗器(16)与投切电容器组(18)之间通过熔断器(17)串接，所述投切电容器组(18)上并联有放电线圈(19)。

5.根据权利要求2所述的10kV电力电子补偿变电站系统，其特征在于，所述单片机(12)通过驱动电路(13)控制继电器(14)。

6.根据权利要求2所述的10kV电力电子补偿变电站系统，其特征在于，所述检验变送部(4)通过电流互感器和电压互感器组(8)与输电线路(1)并联的隔离开关(2)连接。

7.根据权利要求2所述的10kV电力电子补偿变电站系统，其特征在于，所述单片机(12)基于AT89C51，所述电参数检测模块(10)基于EDA9033K。

8.根据权利要求3所述的10kV电力电子补偿变电站系统，其特征在于，所述接触器(15)采用真空接触器，所述继电器(14)采用固态继电器。

9.根据权利要求1所述的10kV电力电子补偿变电站系统，其特征在于，还包括并联到输电线路(1)上，用于供负载(7)所需无功功率的补偿部(3)。

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