CN210957801U - 一种低压配电网线路低电压治理装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低压配电网线路低电压治理装置，它包括：电能质量优化控制器和电流信号采样单元，电能质量优化控制器分散并联连接于低压配电网络；电流信号采样单元为分别安装在A、B、C三相的电流互感器构成，电流互感器安装于负荷侧或电网侧；所述电能质量优化控制器包括功率变换单元、采样调理单元、控制运算单元和驱动触发单元；所述采样调理单元与控制运算单元输入端连接；电流信号采样单元与采样调理单元连接；解决了集中式治理方法不能有效解决低电压问题。本实用新型所提系统，通过分散式治理，极大降低电能质量扰动在低压线路上造成的电压降落等技术问题。
Description
技术领域
本实用新型属于低压配电网电能质量治理技术，尤其涉及一种低压配电网线路低电压治理装置。
背景技术
在低压配电网，用电负荷的多样性以及复杂性造成低压配电网电能质量问题越来越突出，低压配电网用电负荷多为单相负荷，用电时间差异性等因素影响，三相不平衡问题客观实时存在，三相不平衡问题严重制约变压器出力以及电压质量问题，同时造成低压配电线路损耗的增大；而且随着经济发展，非线性负荷越来越多，谐波以及无功问题也越来越突出；电力电子技术对于低压配电网电能质量问题治理，具有技术优势，但是基于电力电子技术的电能质量优化治理装置损耗大，在优化低压配电网电能质量问题的同时，造成了低压配网系统损耗率的增大，本专利利用损耗更低的sic-mosfet，降低了开关管的管压降，降低了系统损耗，提高了系统效率。
中国专利申请号201610921037.4提出一种通过检测安装位置电网电压，运算比较单元输出电机驱动信号控制电机动作，使分接开关移动，通过对三相自耦变压器低压绕组匝数改变，实现电压调节的作用，调节范围为额定电压±20％；该方法存在以下缺陷：分接头带载切换，分接头容易打火，长期调节分接头有可能烧损，而且电压调节范围较小；另外更多的出现低电压的配电台区，三相电压偏差较大，主要是由于三相负荷的不均衡以及无功等电能质量问题造成了电压的不平衡，所以采用三相自耦变压器较难有效均衡解决各相电压问题，所以应用该场景存在一定的局限性。
中国专利申请号201510703332.0提出一种基于UPQC的串联部分以及并联部分相结合的方式，有效调节治理低压配电台区的低电压问题，并联部分有效补偿无功以及滤除谐波，串联部分稳定电压，但该方式缺乏由于三相不平衡所造成的电压偏差，出现的低电压问题，在低压配电网三相不平衡所造成的低电压问题找有较大的比例，另外全补偿容量基于UPQC，不仅损耗大而且费用高，不利于在低压配电网应用推广。
中国专利申请号201611008737.3提出一种SVR自动馈线调压器，通过检测变压器原副边电压，确定是高压侧还是低压侧存在低电压，调整调压器的原副边的变比，以实现电压调节的目的；但该方法存在局限性，低压配电网变压器出口电压是不低的，但是在线路的中后端存在低电压，采用该方式调节无法有效解决线路低电压问题，而且可能或者产生新的问题。存在与上述专利申请号201610921037.4类似问题，由于各相负荷功率的差异性以及无功不均衡等问题，造成电压较大的不平衡所产生的低电压，难以有效均衡各相的电压。
实用新型内容：
本实用新型要解决的技术问题是：提供一种低压配电网线路低电压治理装置，以解决现有技术由于电能质量问题造成的低电压问题，而且传统的集中式治理的电能质量系统自身损耗较大，所以集中式治理方法不能有效解决低电压问题。本实用新型所提系统，通过分散式治理，极大降低电能质量扰动在低压线路上造成的电压降落等技术问题。
本实用新型技术方案：
一种低压配电网线路低电压治理装置，它包括：电能质量优化控制器和电流信号采样单元，电能质量优化控制器分散并联连接于低压配电网络；电流信号采样单元为分别安装在A、B、C三相的电流互感器构成，电流互感器安装于负荷侧或电网侧；所述电能质量优化控制器包括功率变换单元、采样调理单元、控制运算单元和驱动触发单元；所述采样调理单元与控制运算单元输入端连接；电流信号采样单元与采样调理单元连接。
所述采样调理单元包括电压信号采样和电流信号采样；电压信号采样采用电阻直接分压方式或者采用互感器；电流信号采样采用电流互感器转换成5A或1A电流信号，再通过二级互感器转换最后通过电阻采样得到电流信号。
所述功率变换单元采用三相桥式功率变换结构，采用全控型的sic-mosfet作为功率开关器件，构成二极管钳位型三电平三相桥式变换结构，直流侧由电容器串联或者并联构成，支撑直流电压，交流侧采用LCL型无源滤波网络，用以滤除开关次纹波电流，滤波电容器公共点与中性线连接，同时与直流支撑电容母线电压的中点连接、三个钳位二极管中点相连接。
所述控制运算单元由DSP+FPGA构成的控制运算单元构成的核心算法处理，根据负荷或网侧电流信号提取出谐波、正序无功以及负序和零序，进行动态实时补偿治理。
驱动触发单元将运算控制单元输出的驱动信号3.3V信号放大到10～20V，同时实现各驱动信号之间的电气隔离。
所述的一种低压配电网线路低电压治理装置的治理方法，它包括：
依据低压配电线路台区用电数据，确定该低压配电线路需求治理容量：
Sq为无功需求容量；Sh为谐波需求容量；Sb为不平衡需求容量；
Sd为sic-mosfet电能质量优化控制器容量；
Sq：根据低压计量仪表直接获取；
Sh的计算方法为：根据低压计量仪表得到谐波畸变率Ih、系统电压U、和系统电流I；
Sb依据三相电流ia、ib、ic运算得到：
Ib＝max(|ia-iavg|，|ib-iavg|，|ic-iavg|)不平衡电流；
依据各线路的负荷数据，采用以上容量计算方法确定治理系统的安装布点。
所述安装布点的确定方法包括：
获得低压台区首端数据，依据首端数据，确定整个低压台区需要安装的设备数量；根据低压台区的低压用户数量N以及安装设备数量n，确定台区每台设备对应的覆盖用户数λ
按照线路号由大到小的原则，按照每λ用户数确定安装线路位置；以此类推，最终确定设备的安装位置。
本实用新型的有益效果：
本实用新型所提系统，通过分散式治理，极大降低电能质量扰动在低压线路上造成的电压降落，有效解决低压线路低电压问题；解决了现有技术由于电能质量问题造成的低电压问题，而且传统的集中式治理的电能质量系统自身损耗较大，所以集中式治理方法不能有效解决低电压问题。本实用新型所提系统，通过分散式治理，极大降低电能质量扰动在低压线路上造成的电压降落等技术问题。
附图说明
图1为本实用新型安装结构示意图；
图2为本实用新型功率变换单元结构示意图；
图3为电压采样示意图；
图4为电流采样示意图；
图5为控制运算单元示意图。
具体实施方式：
本实用新型的目的是提供一种能够有效解决低压配电线路低电压的系统解决方案，针对低压配电网改造实施后，低压配电网低电压问题，更多是由于电能质量扰动产生的，基于系统化考虑，提出一种针对低压配电网分散化就近电能质量优化治理。在低压配电网，出现低电压主要有以下因素：1、三相不平衡；2、无功消耗大，功率因数低；3、非线性用电设备使用，谐波问题；提出一种基于sic-mosfet高功率密度、小容量、多功能，就近分散式应用系统；低压配电线路一般存在多种电能质量问题，而且各低压线路存在较大差异性；传统治理系统多采用在低压线路首端集中式治理，虽然较好的解决了存在的电能质量问题，但是并未解决由于电能质量问题造成的低电压问题，而且传统的集中式治理的电能质量系统自身损耗较大，所以集中式治理方法不能有效解决低电压问题。本实用新型所提系统，通过分散式治理，极大降低电能质量扰动在低压线路上造成的电压降落，有效解决低压线路低电压问题
分散式就近治理装置接入系统容量以及布置安装位置策略如下：
依据低压配电线路台区用电数据，确定该低压配电线路需求治理容量：
Sq：无功需求容量；Sh：谐波需求容量；Sb：不平衡需求容量；Sd：sic-mosfet电能质量优化控制器容量；
Sq：根据低压计量仪表直接获取；
Sh：低压计量仪表可以得到谐波畸变率Ih，系统电压U，电流I，根据该数据进一步获得谐波容量；
Sb：不平衡容量，依据三相电流ia、ib、ic运算得到需求容量；
Ib＝max(|ia-iavg|，|ib-iavg|，|ic-iavg|)不平衡电流
配网低压网络各线路负荷数据具备，依据各线路的负荷数据，以上容量计算方法，确定分布式治理设备的安装布点；
1)一般仅可获得低压台区首端数据，分布式治理安装布点宜采用如下方法：
依据首端数据，确定整个低压台区需要安装的设备数量；
2)根据低压台区的低压用户数量N以及安装设备数量n，确定台区每台设备对应的覆盖用户数λ
按照线路号由大到小的原则，按照每λ用户数确定其安装线路位置；
3)以此类推，确定设备的安装位置。
为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：具体涉及一种低压配电线路低电压治理系统及方法，包括电能质量优化控制器、电流信号采样单元、分散就近应用策略；其中电能质量优化控制器包含：功率变换单元、采样调理电源、控制运算单元、驱动触发单元。
所述电能质量优化控制器并联连接于低压配电网络，根据低压配电网络结构及负荷电能质量特性进行就近分散式优化治理原则，提高治理效率和供电质量；电能质量优化控制器由功率变换单元、采样调理单元、控制运算单元、驱动触发单元；
所述电流信号采样单元，A、B、C三相各安装一只电流互感器，电流互感器既可以安装于负荷侧也可安装于电网侧；
所述分散就近应用策略，根据低压配电线路结构和负荷运行数据，制定最优化的应用策略，设备安装容量和布置位置。
电能质量优化控制器功率变换单元，采用三相桥式功率变换结构，采用全控型的sic-mosfet作为功率开关器件，构成二极管钳位型三电平三相桥式变换结构，直流侧由电容器串联或者并联构成，支撑直流电压，交流侧采用LCL型无源滤波网络，用以滤除开关次纹波电流，滤波电容器公共点与中性线连接，同时与直流支撑电容母线电压的中点连接、三个钳位二极管中点相连接；上电采用缓启动(由固态继电器跟电阻构成，避免电容电压过压损坏)。
采样调理单元：包括电压信号采样、电流信号采样。电压信号采样采用电阻直接分压方式或者采用互感器；电流信号采样采用电流互感器转换成5A/1A电流信号，再通过二级互感器转换成小信号，最后通过电阻采样得到电流信号；
控制运算单元由DSP+FPGA构成的控制运算单元构成的核心算法处理，根据负荷/网侧电流信号，提取出谐波、正序无功以及负序、零序，进行动态实时补偿治理。
驱动触发单元将运算控制单元输出的驱动信号3.3V信号放大到10～20V，同时实现各驱动信号之间的电气隔离。
Claims (4)
1.一种低压配电网线路低电压治理装置，它包括：电能质量优化控制器和电流信号采样单元，其特征在于：电能质量优化控制器分散并联连接于低压配电网络；电流信号采样单元为分别安装在A、B、C三相的电流互感器构成，电流互感器安装于负荷侧或电网侧；所述电能质量优化控制器包括功率变换单元、采样调理单元、控制运算单元和驱动触发单元；所述采样调理单元与控制运算单元输入端连接；电流信号采样单元与采样调理单元连接；控制运算单元与驱动触发单元连接；驱动触发单元与功率变换单元连接。
2.根据权利要求1所述的一种低压配电网线路低电压治理装置，其特征在于：所述采样调理单元包括电压信号采样和电流信号采样；电压信号采样采用电阻直接分压方式或者采用互感器；电流信号采样采用电流互感器转换成5A或1A电流信号，再通过二级互感器转换最后通过电阻采样得到电流信号。
3.根据权利要求1所述的一种低压配电网线路低电压治理装置，其特征在于：所述功率变换单元采用三相桥式功率变换结构，采用全控型的sic-mosfet作为功率开关器件，构成二极管钳位型三电平三相桥式变换结构，直流侧由电容器串联或者并联构成，交流侧采用LCL型无源滤波网络，滤波电容器公共点与中性线连接，同时与直流支撑电容母线电压的中点连接、三个钳位二极管中点相连接。
4.根据权利要求1所述的一种低压配电网线路低电压治理装置，其特征在于：所述控制运算单元由DSP+FPGA构成的控制运算单元构成。
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| CN201921802633.9U CN210957801U (zh) | 2019-10-25 | 2019-10-25 | 一种低压配电网线路低电压治理装置 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110739701A (zh) * | 2019-10-25 | 2020-01-31 | 贵州电网有限责任公司 | 一种低压配电网线路低电压治理系统及治理方法 |
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2019
- 2019-10-25 CN CN201921802633.9U patent/CN210957801U/zh active Active
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