[實用新型]一種功率可回饋的有源全諧波補償消弧裝置

有效

• 申請號: 201521142407.4
• 申請日: 2015-12-31
• 公開（公告）號: CN205355815U
• 公開（公告）日: 2016-06-29
• 發明（設計）人: 李瑜;尹陸軍
• 申請（專利權）人: 安徽一天電能質量技術有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/01;H02J3/38;H02H9/08
• 代理公司: 安徽匯樸律師事務所 34116
• 代理人: 洪玲

技術領域

本實用新型涉及一種用于解決電網接地故障的消弧裝置，尤其涉及的是一種功率可回饋的有源全諧波補償消弧裝置。

背景技術

眾所周知，中國電網是世界上規模最大、最復雜的電網，隨著城市化進程加速，近年來配電網絡普遍向大容量、多出線方向發展。城市電纜網絡的廣泛應用更加加劇了這種容量擴展的趨勢。與此同時，不斷進步的社會對供電可靠性也提出了越來越高的要求，供電可靠性成為衡量供電企業成功與否的重要標準。在這種大背景下，配電網主要采用中性點經消弧線圈接地方式。傳統的中性點諧振接地的電網如圖1所示，當發生單相接地故障時，消弧線圈的電感電流IL₀補償了系統對地電容電流IC₀，能有效地減少接地電流，大大提高了供電的可靠性。但當發生接地故障時，電力系統中除了由于電纜的分布電容帶來的對地電容電流IC₀以外，還包含很大成分的諧波電流I_h，以及有功電流，其中，有功電流分量主要是電力設備的泄漏電流、零序回路中的有功損耗、電暈損耗和消弧線圈的有功損耗等引起的。高次諧波的重要來源是電力系統中含有鐵芯及整流元件的非線性負載。而通常采用消弧線圈，均系無源工頻無功電流補償裝置，顧名思義，即只補償接地故障電流中的工頻無功電容電流分量，而對電阻性電流和高頻電流，只輸出感性電流的消弧線圈則無能為力，這是目前的消弧線圈在原理上存在的一個不足。隨著工業化的不斷發展，配電網絡的不斷擴大，電力電子變電設備尤其是新能源并網設備的增加，此部分電流越來越不容忽視這些因素帶來的污染正日益加劇，傳統的消弧裝置對此部分電流沒有補償能力，所以很容易造成補償失敗而造成電弧重燃，造成諸如跳閘或火災等安全事故。

通過以上分析可知，接地故障時，電流中的有功分量和諧波分量造成的危害是不容忽視的。為了消除它們，實現真正意義上的全補償，提高電網的供電可靠性，就要求采用接地故障電流的全補償技術，補償包括有功電流和諧波電流在內的殘余電流。對接地電流的全補償要求將有功分量、無功分量和諧波分量一并補償，顯然只依靠消弧線圈是不能滿足要求的。而有源逆變技術是一種廣泛應用于諧波抑制、無功功率補償、交直流混合輸電、新能源并網等領域的電力電子技術。有源逆變器的特點是可以通過檢測工作系統的狀態生成控制指令，通過控制電子開關生成補償波形。它克服了無源補償技術只能補償固定頻率和幅值的波形的缺點，可以對頻率和幅值都變化的波形進行跟蹤補償。由于自身具有狀態跟蹤、檢測和控制算法，可以根據要求任意補償無功和諧波成分，而且可以實現有功功率的重新并網，從而真正實現全補償。

實用新型內容

本實用新型的目的在于克服現有技術的不足，提供了一種功率可回饋的有源全諧波補償消弧裝置，以解決電網接地故障時，電流中的有功分量和諧波分量造成的危害。

本實用新型是通過以下技術方案實現的：

一種功率可回饋的有源全諧波補償消弧裝置，包括控制器，及與其連接的電網側功率補償電路、故障電流采樣電路、并網電流采樣電路和直流電壓采樣電路，其中：

所述電網側功率補償電路包括依次連接的三相整流橋電路和單向逆變橋電路，所述三相整流橋電路的輸入端通過電抗連接至三相電網，其控制信號輸入端連接至控制器的整流脈沖信號輸出端，所述單向逆變橋電路的輸出端通過補償變壓器與三相電網的消弧線圈串聯，其控制信號輸入端連接至控制器的逆變脈沖信號輸出端；

所述故障電流采樣電路的信號采集端連接至三相電網的消弧線圈，其信號輸出端連接至控制器，用于采集三相電網的諧波電流信號；

所述并網電流采樣電路的信號采集端連接至三相電網，其信號輸出端連接至控制器，用于采集三相電網的并網電流信號；

所述直流電壓采樣電路的信號采集端連接至三相整流橋電路的輸出端，其信號輸出端連接至控制器，用于采集三相整流橋電路的直流電壓信號。

所述控制器包括至少兩組具有PWM功能的端口，其一組具有PWM功能的端口通過依次連接的一功率驅動電路和一光纖收發電路與三相整流橋電路的控制信號輸入端連接，將整流脈沖信號輸出給三相整流橋電路，其另一組具有PWM功能的端口通過依次連接的另一功率驅動電路和另一光纖收發電路與單向逆變橋電路的控制信號輸入端連接，將逆變脈沖信號輸出給單向逆變橋電路。

所述故障電流采樣電路包括依次連接的故障電流采樣傳感器CT1和差分放大電路，所述故障電流采樣傳感器CT1的信號采集端連接至三相電網的消弧線圈，其諧波信號輸出端通過差分放大電路連接至控制器的一具有A/D轉換功能的端口。