[發(fā)明專利]一種負載不平衡補償系統(tǒng)

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310224032.5
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103269071A
• 公開（公告）日: 2013-08-28
• 發(fā)明（設計）人: 劉靜;鄭建平;陳喆;張臻元;季旻;趙艷敏;李亮;沈祎;鐘筱怡;楊蕙;鄭剛;金銘;顧志浩
• 申請（專利權）人: 國家電網(wǎng)公司;上海市電力公司
• 主分類號: H02J3/00
• 分類號: H02J3/00
• 代理公司: 上海兆豐知識產(chǎn)權代理事務所(有限合伙) 31241
• 代理人: 章蔚強

技術領域

本發(fā)明涉及一種負載不平衡補償系統(tǒng)，屬于電力低壓配網(wǎng)技術領域。

背景技術

低壓電網(wǎng)的配電變壓器的負荷一般由三相負荷與單相負荷混合組成，居民用電均為單相負荷，隨著社會經(jīng)濟發(fā)展，人民生活水平的不斷提高,大量大功率家用電器如空調、電熱水器、電飯煲、微波爐、烤箱等進入家庭。由于三相四線制供電系統(tǒng)中三相負荷的分配不均勻,再加上負荷的使用不同步、隨機性大，造成了配電變壓器時刻處在三相負載不平衡運行狀態(tài)。這不僅增加線路損耗和配變損耗，還會造成線路三相電壓的不平衡，而三相負載不平衡運行對低壓電網(wǎng)有很大影響，對電能質量和供電質量有著嚴重的影響，同時也會加快配變的老化，減少配電變壓器的出力情況。

對變壓器的危害：三相負荷不平衡將使得變壓器處于不對稱運行狀態(tài)，從而造成變壓器的損耗增大。根據(jù)變壓器運行規(guī)程規(guī)定，在運行中的變壓器中性線電流不能超過變壓器低壓側額定電流的25％。此外，三相負荷不平衡會造成變壓器零序電流過大，部分金屬件升溫增加，甚至導致變壓器燒毀。

中性線和中性點電壓問題：中性線零序電流過大，引起中性線燒毀，造成中性點電壓偏移過大等問題。

對用電設備的危害：三相電壓不平衡將使得電動機中逆扭矩增加，從而導致電動機升溫，效率下降，能耗增加等現(xiàn)象。因此三相電壓的不平衡會導致用電設備使用壽命縮短，加速設備部件更換頻率，增加設備維護成本。

目前市場上補償效果最好的分相無功補償系統(tǒng)對負荷進行補償，也只能將電網(wǎng)系統(tǒng)中的無功電流部分補掉，而對于不對稱的有功電流部分卻無能為力，有時無功補償后卻使電流的不平衡度有可能更大，因此電業(yè)供電部門只能采用人工分線的方式進行負荷調整。

由上述可知，用電系統(tǒng)的三相不平衡對變壓器、電氣設備以及用電系統(tǒng)的危害和影響是十分嚴重的，尤其是對電力能源的充分有效利用構成極大的障礙。在電力供應緊缺的今天，解決用電系統(tǒng)的三相不平衡問題已經(jīng)是迫在眉睫的任務了。如何采用合理的設備解決低壓電網(wǎng)三相負載不平衡的問題，是提高電網(wǎng)運行安全性和降低損耗的重要發(fā)展方向之一。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術的缺陷而提供種一種負載不平衡補償系統(tǒng)，適合于以單相負載為主要負荷的三相四線制供電網(wǎng)，能有效改善三相負荷不能均分所引起的電能損耗和設備損害，反應速度快，精度高，可以得到穩(wěn)定快速的三相平衡控制效果，消除低壓配電系統(tǒng)中性線電流，實現(xiàn)系統(tǒng)無功功率和負序分量的綜合補償。

實現(xiàn)上述目的的技術方案是：一種負載不平衡補償系統(tǒng)包括電流傳感器、電壓傳感器、低通濾波器、第一DSP（Digital?Signal?Processor，數(shù)字信號處理）芯片、觸摸屏、第二DSP芯片、FPGA（Field?Programmable?Gate?Array，現(xiàn)場可編程門陣列）芯片、通信接口和逆變器，所述電流傳感器和電壓傳感器均與所述低通濾波器的輸入端相連，所述低通濾波器的輸出端、第一DSP芯片、FPGA芯片和逆變器依次相連，所述觸摸屏和第二DSP芯片均與所述第一DSP芯片相連，所述通信接口與所述第二DSP芯片相連，其中：

所述電流傳感器和電壓傳感器分別采集負載電路的電流信號和電壓信號，并把采集的電流信號和電壓信號傳給所述低通濾波器；

所述低通濾波器對接收的電流信號和電壓信號進行濾波處理，并把經(jīng)過濾波處理的電流信號和電壓信號輸送至第一DSP芯片；

所述第一DSP芯片對接收的經(jīng)過濾波處理的電流信號和電壓信號進行分析計算，得到需要補償?shù)碾娏餍盘枺研枰a償?shù)碾娏餍盘柊l(fā)送給所述FPGA芯片；

所述FPGA芯片根據(jù)第一DSP芯片發(fā)送的需要補償?shù)碾娏餍盘柈a(chǎn)生PWM脈沖信號，并把PWM（Pulse?Width?Modulation，脈沖寬度調制）脈沖信號輸送給所述逆變器；

所述逆變器根據(jù)PWM脈沖信號輸出各相需補償?shù)碾娏鳌?/p>

上述的一種負載不平衡補償系統(tǒng)中，所述逆變器包括三相四橋臂逆變電路、四個電感和一個電容，所述三相四橋臂逆變電路由相互并聯(lián)的四個橋臂組成，每個橋臂由兩個開關管同向串聯(lián)組成，串聯(lián)中間連接點為各橋輸出端，四個橋臂并聯(lián)的兩個相接端分別接所述三相四橋臂逆變電路的輸入端；所述四個電感的輸入端分別與所述三相四橋臂逆變電路的各橋輸出端相連，所述四個電感的輸出端與負載相連；所述電容與所述三相四橋臂逆變電路的各橋臂并聯(lián)，且與三相四橋臂逆變電路的輸入端相連。

上述的一種負載不平衡補償系統(tǒng)中，所述開關管為帶反并聯(lián)二極管的IGBT。