[發(fā)明專利]一種有源與無源結(jié)合用電負(fù)荷三相不平衡調(diào)節(jié)裝置

在審

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• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN107769230A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余伙慶;陳益栓;紀(jì)小勇;佘綱歆
• 申請（專利權(quán)）人: 廣東正誠電氣科技有限公司
• 主分類號(hào): H02J3/26
• 分類號(hào): H02J3/26;H02J3/18;H02J3/01
• 代理公司: 汕頭市南粵專利商標(biāo)事務(wù)所(特殊普通合伙)44301
• 代理人: 余建國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及配電網(wǎng)電能質(zhì)量治理研發(fā)領(lǐng)域，尤其涉及一種有源與無源結(jié)合用電負(fù)荷三相不平衡調(diào)節(jié)裝置。

背景技術(shù)

農(nóng)村電網(wǎng)經(jīng)過大規(guī)模農(nóng)網(wǎng)改造，已具備了一定的基礎(chǔ)，但由于歷史發(fā)展原因以及受服務(wù)對象為廣大農(nóng)村用戶這一客觀因素影響，目前我國農(nóng)村電網(wǎng)的發(fā)展還普遍存在著基礎(chǔ)設(shè)施投入不足、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)不甚合理，科技手段相對落后的特點(diǎn)，整體農(nóng)村低壓電網(wǎng)的發(fā)展存在瓶頸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)無法滿足其需求增長速度。

在此背景下，國家電網(wǎng)提出了建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)的目標(biāo)，而農(nóng)村電網(wǎng)是中國國家電網(wǎng)的重要組成部分，縣城及農(nóng)村用電量已占全社會(huì)用電量的50％以上，且發(fā)展速度迅猛，農(nóng)村電網(wǎng)智能化建設(shè)是智能國家電網(wǎng)建設(shè)不可缺少的重要環(huán)節(jié)，農(nóng)網(wǎng)智能化項(xiàng)目作為跨環(huán)節(jié)試點(diǎn)工程，主要是開展農(nóng)村智能配電臺(tái)區(qū)、農(nóng)網(wǎng)配電自動(dòng)化、農(nóng)村用電信息采集系統(tǒng)和農(nóng)網(wǎng)營配調(diào)管理模式優(yōu)化綜合試點(diǎn)建設(shè)。

為了全面貫徹建設(shè)智能電網(wǎng)“統(tǒng)籌規(guī)劃、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、試點(diǎn)先行、整體推進(jìn)”的工作方針，提升農(nóng)網(wǎng)智能配電臺(tái)區(qū)工程建設(shè)規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化水平，滿足農(nóng)網(wǎng)智能化發(fā)展需要和客戶對供電能力、供電質(zhì)量和供電服務(wù)的新要求，提高供電能力和供電可靠性，提升運(yùn)行管理水平和服務(wù)能力，農(nóng)網(wǎng)智能低壓配電臺(tái)區(qū)建設(shè)已是必然趨勢。

三相不平衡的危害性：在低壓配網(wǎng)系統(tǒng)中，一般采取三相四線制，用電終端多為單相負(fù)荷或單相和三相負(fù)荷混用，并且負(fù)荷大小不同、用電時(shí)間不固定。電網(wǎng)中廣泛存在著三相電流不平衡，并且不平衡狀況具有無規(guī)律性，它對配電和用電設(shè)備的主要危害如下：額外增加了線路的功率損耗，造成用戶不必要的電費(fèi)支出；增加了配電變壓器的銅損，減少其出力程度，影響其長期可靠運(yùn)行；降低了電動(dòng)機(jī)的輸出功率，使其繞組溫度升高，危機(jī)其安全運(yùn)行；可能進(jìn)一步造成三相電壓不平衡，致使電壓高的一相上掛載的用電設(shè)備燒壞，而電壓低的一相上掛載的用電設(shè)備無法正常使用。

傳統(tǒng)三相不平衡調(diào)節(jié)方式及其特點(diǎn)：

1)安裝電子換相開關(guān)

根據(jù)系統(tǒng)三相不平衡情況，通過電子開關(guān)，將單相負(fù)荷切換到合適的相。需要按照ABC三相，把所有的單相或兩相負(fù)荷分成若干組，每組用一個(gè)電子開關(guān)進(jìn)行換相控制。從一定程度上緩解了三相不平衡，但當(dāng)每組內(nèi)負(fù)荷發(fā)生動(dòng)態(tài)變化或分組不夠精確時(shí)，系統(tǒng)始終會(huì)存在三相不平衡。另外，在換相過程中，還存在電壓閃變和跌落。

2)投切相間和分相電容

根據(jù)王氏定理，投切分相電容器，調(diào)節(jié)每相無功電流，投切相間電容器，轉(zhuǎn)移相間有功電流。三相不平衡的具體調(diào)節(jié)效果，取決于相間電容器和分相電容器的分組數(shù)量和容量級(jí)差。在實(shí)際使用過程中，由于電容容量的離散性，系統(tǒng)仍然在一定程度上存在著不平衡，并且當(dāng)負(fù)荷快速變化時(shí)，電容往返投切頻繁，會(huì)加速其老化。另外，在一些應(yīng)用場合，無法同時(shí)兼顧無功補(bǔ)償和三相不平衡電流調(diào)節(jié)。

3)使用靜止無功補(bǔ)償裝置

最普遍使用的靜止無功補(bǔ)償裝置(SVC)，一般為固定電容器(FC)+ 晶閘管控制電抗器(TCR)。根據(jù)Steinmetz理論和瞬時(shí)無功算法，計(jì)算系統(tǒng)三相補(bǔ)償導(dǎo)納，控制TCR的每一相觸發(fā)角，調(diào)整分相和相間的無功功率，實(shí)現(xiàn)三相不平衡電流的平滑調(diào)節(jié)。在實(shí)際使用過程中，TCR本身會(huì)產(chǎn)生一些低次諧波電流，當(dāng)FC的濾波參數(shù)設(shè)計(jì)不合適時(shí)，還會(huì)造成諧波放大。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是為了克服上述缺點(diǎn)而提供一種智能化程度更高的有源與無源結(jié)合用電負(fù)荷三相不平衡調(diào)節(jié)裝置，它具有可實(shí)現(xiàn)三相不平衡的平滑調(diào)整；可兼顧無功補(bǔ)償和三相不平衡調(diào)節(jié)；響應(yīng)速度快，無電壓閃變和波動(dòng)；無諧波電流污染，安全性更高，可靠性更好等特點(diǎn)。

本發(fā)明的目的之一是提供一種較為安全以及可靠的智能配電網(wǎng)電能質(zhì)量治理

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種有源與無源結(jié)合用電負(fù)荷三相不平衡調(diào)節(jié)裝置，其特征在于：包括交流電網(wǎng)、非線性負(fù)載、電容補(bǔ)償分補(bǔ)電路、電容補(bǔ)償共補(bǔ)電路、IGBT補(bǔ)償電路、保護(hù)電路、電能質(zhì)量調(diào)節(jié)智能控制器，其特征在于：電容補(bǔ)償分補(bǔ)電路、電容補(bǔ)償共補(bǔ)電路、IGBT補(bǔ)償電路分別并聯(lián)接入交流電網(wǎng)，電能質(zhì)量調(diào)節(jié)智能控制器分別控制連接電容補(bǔ)償分補(bǔ)電路、電容補(bǔ)償共補(bǔ)電路、IGBT補(bǔ)償電路，在位于電容補(bǔ)償分補(bǔ)電路、電容補(bǔ)償共補(bǔ)電路、IGBT補(bǔ)償電路與交流電網(wǎng)之間分別對應(yīng)設(shè)置熔斷保護(hù)裝置。

進(jìn)一步的，上述的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)智能控制器包括：中央處理器、模擬量采集電路、控制輸出電路、顯示裝置、基波無功檢測電路，中央處理器分布與模擬量采集電路、控制輸出電路、顯示裝置、基波無功檢測電路電連接。