[实用新型]一种用于台区无功、电能质量及能效综合控制装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及智能电网建设中配电网低压侧智能建设及改造的智能台区控制设备技术领域，更具体的说，特别涉及一种用于台区无功、电能质量及能效综合控制装置。

背景技术

目前，配电网低压侧存在供电能力不足、线路设备功能分散且可靠性差、负荷变化大、电压波动大等问题。随着分布式太阳能、风能等可再生能源接入电网，电力电子元器件以逆变方式接入配电网，造成了配电网电压的波动、闪变、谐波量增加、功率因数下降等电能质量问题；随着智能电网建设的进一步深入，加大了配电网智能建设的投资力度，引进了很多新技术用以解决配电网低压侧存在的问题，增加了很多新设备，又造成了设备数量众多、设备功能单一或重叠，设备之间存在数据采集速率差异，通信规约不统一，信息交互能力差；无法对配电网低压侧电能质量进行有效的监测，且设备分布范围广，为设备的维护及检修带来了很大的困难；无功补偿方式无法及时根据电网中的负荷的变化自动调整补偿量，易造成欠补或过补情况，引发电压波动，无法满足实际需求；目前配电网普遍采用电容补偿方式，会造成电网中谐波放大，无法同时解决治理谐波与三相不平衡等电能质量问题；且电容器单元寿命一般为2-3年，元器件需要频繁更换。

无功发生器SVG产品随着电力电子技术的发展日趋成熟，生产成本逐步降低，SVG产品将广泛应用于台区内无功补偿设备的智能化改造；目前，国家电网公司颁布了新的企业标准，标准中对智能化台区装置的箱体大小做出了明确的规定，而采用SVG作为无功补偿/谐波治理设备的智能化台区一体装置仍采用旧有的以电力电容器作为无功补偿设备的设计思路进行设计。

如图1所示，为现有采用SVG作为无功补偿设备的智能台区基本布置方式，主要包括断路器1、塑壳开关2、测量用互感器3、互感器4、温湿度采样器5、箱内接地保护导体6、浪涌7、计量用互感器8、控制器9、熔断器10、电阻11、延时继电器12、电阻器13、接触器14、同步变压器15、接触器16、电抗器17和一次电路与计量表、电表集抄器预留位置18。在该台区装置中，设备种类繁多，挤占箱体内空间，箱体内各种设备之间电磁干扰明显，易对计量及测量数据的精准度造成影响；且目前一体化台区装置与后台系统通讯主要依靠GPRS作为通讯的主要手段，设备种类繁多使得数据信息重叠，需要传送的数据量庞大，容易发生数据丢失或传输通道拥堵等情况发生，导致台区设备无法及时收发数据及控制信号；同时台区装置中一次电路与二次控制电路处于同一操作空间，没有明显的分界或隔断，设备模块需要维护或更换时，极易造成一次电路误动作，给更换维护工作造成很大的生产安全隐患。

为此，研发出了一款采用TMS320F28335数字信号处理器(DSP)为核心器件的智能控制器，该控制器是利用电力电子技术、自动控制技术、数字信号处理技术，将配变监测、计量、集中抄表、电能质量监视、无功优化控制补偿、电能质量调节/谐波治理等功能有机地融合在一起，形成资源共享、数据共享，实现电能质量实时监测，综合治理，降低损耗等功能应用的综合智能控制器。同时，装置采用了数字信号处理器(DSP)为核心器件，实现三相电压、电流的实时采样，电能质量和谐波的实时分析，能耗的实时计算和分析，实施无功补偿的动态补偿控制；具有无线GPRS，以太网，RS485接口，可将实时数据及补偿控制过程信息传送到上级计算机，方便及时了解台区的负荷运行工况；而智能控制器的主要功能包括：

1)实时采集系统端三相电流、三相电压，负载端三相电流，以及储能电容直流电压数据。并可由操作人员设置和整定各通道转换系数，进行实时数据矫正处理等。

2)实时进行系统端有功功率、无功功率、功率因数、三相电流、三相电压，以及负载端的有功功率、无功功率、功率因数、三相电流等计算，并进行实时显示。

3)可分别监测配电系统端和负载端的三相电流、三相电压的实时波形曲线，并显示正序、负序、零序分量，以及电压和电流的不平衡度。

4)依据瞬时无功功率理论，采用d-q检测方法，进行基波无功电流和谐波电流的检测提取、处理、计算等，完成补偿指令电流的计算、调制、输出。