[发明专利]一种配电变压器负序电流治理装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及配电变压器三相不平衡电流治理领域，特别涉及谐波及基波不平衡电流引起的负序电流治理方法的实现。

背景技术

随着国民经济与生产技术的迅速发展，电力系统中负荷情况日趋多样化与复杂化，电网中三相负载长期处于不平衡状态，由此会产生较大的负序电流，特别是一些动态的非线性不平衡负荷（如电弧炉、电气化铁路、电焊机等）的使用，在其近区电网中也会出现较高的负序和谐波（电压和电流）水平。在负序和谐波的共同作用下，就会造成以负序滤过器为起动元件的继电保护和自动装置误动作（也就是非故障起动）。但电力系统的发展，大容量和长距离重负荷线路的出现，对继电保护装置相序和自动装置提出了愈来愈高的要求，因此有必要研制一种针对谐波及三相不平衡电流联合治理装置及方法对负序电流进行有效治理，这对提高供电可靠性，保证电网的安全运行具有重要的意义。

现有电力电子装置就近吸收无功和谐波源产生的谐波电流，是抑制负序电流和谐波电流、以及提高功率因数的有效措施。其中，TCR型SVC是目前公认的治理负序电流和谐波电流最为有效地治理装置，可以快速的解决电压波动问题，且还可通过分相调节对三相不对称负载进行平衡化补偿来消除负序分量，并可通过在并联电容器上串联小的调谐电抗器形成单调谐无源滤波器。在提供容性无功的同时滤除固定次数的谐波。但SVC本身也是个谐波源，谐波次数随负载的变化而变化，给每次谐波都安装滤波支路则会造成整个装置体积庞大，且滤波性能受系统参数影响大，因此不可避免地存在与电网等效阻抗发生串并联谐振的可能。

发明内容

本发明目的是针对配电变压器三相负载不平衡和谐波电流引起负序电流过大，提出了一种配电变压器负序电流治理装置及方法。

本发明通过以下技术方法实现：一种配电变压器负序电流治理装置包括安装在电网的前端（靠近配电变压器）的有源滤波器和/或安装在电网的后端（即负载端）的动态全容性无功补偿器；其中所述有源滤波器包括谐波检测单元、PWM触发脉冲生成电路单元和PWM逆变器主电路单元，谐波检测单元将电压和电流互感器采集到的电网中的三相电压、电流及中线电流信号进行处理，得到谐波电流，然后将谐波电流输入PWM触发脉冲生成电路单元进行电流控制并产生PWM触发脉冲，所述PWM触发脉冲触发PWM逆变器主电路单元的IGBT通断，调制出与电网中负荷产生的谐波电流大小相等、极性相反的输出电流，且输入电网中。

所述动态全容性无功补偿器包括数据采集单元、中央信息处理器单元、电容补偿柜、GPRS无线通讯单元和计算机，数据采集单元接收电压和电流互感器采集到的电网中的三相电压、电流及中线电流信号进行处理，将处理获得的电压、电流及中线电流有效值传送至中央信息处理器单元，中央信息处理器单元进行相间和相对地的无功补偿量的计算，然后输出计算控制结果到电容补偿柜，控制电容补偿柜中负荷开关的开合来控制相间和相与地间电容器组的动态投切，中央信息处理器单元通过GPRS无线通讯单元与计算机通讯，将无功补偿前后的电参量在计算机上显示。

利用上述配电变压器负序电流治理装置进行负序电流治理的方法，包括以下步骤：

1）、有源滤波器的初始化：主要包括设置系统参数、中断控制、配置引脚功能以及A/D和PWM参数。

2）、定时采集配电变压器的电压和电流信号：当达到采集时间时，有源滤波器的谐波检测单元将电压和电流互感器采集到的三相电压、电流及中线电流模拟信号进行信号调理后，经过谐波分离算法处理并进行A/D转换后得到谐波电流。

3）、有源滤波器中PWM触发脉冲生成电路单元接收到谐波检测单元的谐波电流，经过三角载波控制方式和闭环控制方式对谐波电流进行处理获得PWM触发脉冲。

4）、当有源滤波器中PWM逆变器主电路单元接收到PWM触发脉冲生成电路单元的PWM触发脉冲，控制IGBT的通断，采用脉宽调制控制方式，调制出与电网中负荷产生的谐波电流大小相等、极性相反的输出电流，且输入电网中使该输出电流与电网中负荷产生的谐波电流相对消，减小谐波电流对负序电流的影响。

5）、动态全容性无功补偿器进行初始化，包括设置中央信息处理器单元中单片机的时钟，寄存器、串口、定时器和模/数转换器。

6）、动态全容性无功补偿器的数据采集单元接收由电压和电流互感器采集到的三相电压、电流及中线电流模拟信号，处理获得电压、电流及中线电流有效值，然后经过A/D转换过后，得到电压、电流及中线电流有效值的数字量。