[發明專利]一種配電網電壓暫降實時在線式綜合補償裝置及其方法

有效

• 申請號: 201811253112.2
• 申請日: 2018-10-25
• 公開（公告）號: CN109390960B
• 公開（公告）日: 2020-06-30
• 發明（設計）人: 黃曉輝;袁景;李志國
• 申請（專利權）人: 南京赫曦電氣有限公司
• 主分類號: H02J3/32
• 分類號: H02J3/32;H02J3/12;H02J3/28;H02J3/18
• 代理公司: 北京華仁聯合知識產權代理有限公司 11588
• 代理人: 陳建

本發明公開了一種配電網電壓暫降實時在線式綜合補償裝置及其方法。本發明通過在配電變壓器高壓側或低壓側安裝設備，動態調節輸出電壓，能夠治理配電網的普遍存在的電壓暫降電能質量問題，有效保證敏感性負載用電可靠性，解決傳統電壓暫降補償設備補償深度不夠，維護困難等問題，能夠減少能耗、節約安裝空間和降低設備運行成本，具有很好的經濟效益。

技術領域

本發明涉及配電網領域，具體涉及一種配電網電壓暫降實時在線式綜合補償裝置及其方法。

背景技術

電壓暫降是工業領域最常見的電能質量問題，指電壓有效值突然下降，然后又迅速恢復的現象。電壓暫降多為偶然突發事件，發生頻率高，且事故原因不易查明，電壓暫降深度多在30％以內，且持續時間小于1秒鐘。隨著工廠自動化程度的提高和新型敏感負載的大量使用，設備因供電電壓擾動而停機，造成嚴重的停機和停產損失。

市面上傳統的電壓暫降治理設備主要采用兩種方式，實時在線串聯補償方式和離線并聯式逆變補償方法。采用實時在線串聯補償方式補償電壓，無需儲能裝置且耗能極低，成本也較低，可以應對頻繁電壓輕度跌落的工況，但在電壓為深度跌落或短時中斷的情況下，設備無法滿足補償要求。離線并聯式逆變補償方法含儲能裝置，通過逆變電壓方式，可以做到寬范圍深度補償，但受限于其儲能容量，不適合應對頻繁電壓跌落，且需面臨較高能耗和維護成本，投資成本高，推廣難度大。因此急需一種投資成本低同時又能完全滿足電壓暫降和短時中斷的電壓暫降治理裝置和方法。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種配電網電壓暫降實時在線式綜合補償裝置，該裝置包括串聯變換器單元SSC、并聯變換器單元PSC、直流儲能單元和注入式串聯變壓器，所述補償裝置串聯在系統電源與敏感負荷之間。其中所述串聯變換器SSC主要通過注入式串聯變壓器來實時產生電網電壓波動包括電壓暫降時的補償電壓，保證敏感負荷供電端的電壓穩定；并聯側變換器單元主要維持串聯變換器和并聯變換器單元公共直流母排的穩定，并同時可以提供負荷端無功電流、諧波電流的補償功能；直流儲能單元提供電網電壓深度暫降時的能量補償。

在電網出現頻繁輕度暫降時，串聯變換器單元通過注入式串聯變壓器來實時補償電壓，從電網獲取能量，不需要從直流儲能單元獲取能量；當三相電源系統發生電壓深度跌落時，可以從直流儲能單元獲取能量快速逆變電壓，精確快速補償電壓。這種方法綜合傳統電壓暫降補償裝置的優勢，同時彌補了各自的缺點，拓展了其補償能力，確保電壓敏感性負載安全運行，降低了投資成本。

優選的，所述綜合補償裝置還包括注入式串聯變壓器，所述注入式串聯變壓器的副邊串聯于配電變壓器輸出和負載之間，所述串聯變換器接到注入式串聯變壓器原邊，所述并聯變換器與負載側并聯或與電網側并聯。

優選的，所述直流儲能單元包括DC/DC變換單元和能量存儲體，直流儲能單元并聯在串聯變換器和并聯變換器的公共直流母排上，能量存儲體為超級電容組或帶充電功能的電池組。當電網電壓出現深度暫降(電壓幅值低于35％)時，直流儲能單元釋放出能量，維持電壓深度暫降期間負荷的有功功率需要；當電網電壓恢復時直流存儲單元將進行充電補充能量至浮充狀態。

本發明還提供了一種配電網電壓暫降實時在線式補償方法，該方法通過在配電變壓器高壓側或低壓側安裝設備，動態調節輸出電壓，其特征在于，所述方法是通過串聯變換器、并聯變換器、注入式串聯變壓器和直流儲能單元來實現的。電網電壓正常以及暫降時所述串聯變換器輸出的逆變電壓通過注入式串聯變壓器原邊實時補償電壓來維持負荷端供電電壓的穩定，并聯變換器維持直流母排的穩定和負荷無功電流、諧波電流的補償。直流儲能單元在電網正常或輕度暫降時通過DC/DC變換單元來進行能量存儲體的充電直至達到維持浮充狀態；當電網電壓出現深度暫降時，直流儲能單元通過DC/DC變換單元快速導通，為串聯變換器和并聯變換器提供能量來維持負荷有功功率的穩定，串聯變換器停止運行，并聯變換器轉換電壓逆變器為負載供電。