一種基于svg的線電壓補償系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于SVG的線電壓補償系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：(1)可以基于實時獲取的配電線的多個節(jié)點的電壓電流信息，實時無級可調(diào)的進行電壓和無功補償。(2)軟啟動模塊使得SVG啟動時，降低SVG對電網(wǎng)的沖擊。(3)具有良好的人機交互性能，可人為的實時干預SVG的補償策略。
【專利說明】-種基于SVG的線電壓補償系統(tǒng) 所屬【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉一種基于SVG的線電壓補償系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 我國目前城鄉(xiāng)10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)，存在著供電半徑大、季節(jié)性負荷變動大、線路無 功損耗大、功率因數(shù)低、無功功率不能就地平衡等問題，特別是由于工業(yè)生產(chǎn)中大量的非線 性、沖擊性和波動性負荷的存在給電網(wǎng)帶來了日益嚴重的電能質(zhì)量問題，嚴重的影響了電 網(wǎng)的電壓穩(wěn)定，威脅電力系統(tǒng)和用戶設備的正常運行。解決這些問題，對于節(jié)能降損、提高 配電網(wǎng)供電質(zhì)量和供電企業(yè)的經(jīng)濟效益等方面，將取得明顯的實際效果。
[0003] 為補償無功，保持配電網(wǎng)的線電壓穩(wěn)定，無功補償技術一直以來都是電氣工程領 域內(nèi)的研究熱點，與SVC動態(tài)無功補償器相比，靜止無功發(fā)生器具有補償時間快、可連續(xù)補 償、不易產(chǎn)生諧振、可以補償一定次的諧波等優(yōu)點。因此，低壓SVG是目前解決上述用戶端 電能質(zhì)量問題的一種較佳途徑。
[0004] SVG現(xiàn)有技術投切判斷策略，按控制物理量分為功率因數(shù)控制方式、電壓控制方 式、無功電流控制方式、無功功率控制方式和復合控制方式。所述復合控制方式又包括電壓 和無功功率復合控制方式，無功功率和功率因數(shù)復合控制方式，以及電壓和功率因數(shù)復合 控制方式。
[0005] 配電網(wǎng)中的SVG基本上都是采用全控型器件（如IGBT)和PWM控制。在低壓SVG的 啟動過程中，由于逆變側(cè)和網(wǎng)側(cè)之間連接電抗器的電感值較小，直流側(cè)有較大電容，如果不 加控制直接啟動SVG則會產(chǎn)生很大的啟動沖擊電流，該啟動沖擊電流所引起的電氣和機械 沖擊將會導致啟動失敗，甚至會威脅到設備安全。軟啟動是抑制啟動過程中的電流沖擊和 直流側(cè)電壓過充等不利因素，保證SVG能夠安全平穩(wěn)的啟動并順利投入工作的關鍵技術。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于SVG的線電壓補償系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)，可以 即時檢測負荷的無功及電壓的波動情況，進行自適應地投切，實時無級可調(diào)對線電壓進行 補償，維持配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定。該系統(tǒng)在投切時，采用無沖擊軟啟動的方式，能降低對電網(wǎng) 的沖擊。
[0007] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于SVG的線電壓補償系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：
[0008] 第一電壓采樣模塊，用于實時采集配電網(wǎng)的供電線路的多點的電壓信息；
[0009] 第一電流采樣模塊，用于實時采集配電網(wǎng)的供電線路的多點的電壓信息；
[0010] 電容器組，用于為配電網(wǎng)提供容性無功；
[0011] 主接觸器，同于將SVG系統(tǒng)與配電線可關斷的連接；
[0012] 軟啟動t吳塊，用于輔助實現(xiàn)SVG系統(tǒng)的軟啟動；
[0013] 三相橋式逆變電路，一端和上述電容器組連接，另一端連接軟啟動模塊；
[0014] 所述軟啟動模塊一端和三相橋式逆變電路相連，另一端和祝接觸器相連；
[0015] 逆變電路控制器，用于控制三相橋式逆變電路的電子開關的關斷，從而控制無功 的補償量；
[0016] 中控模塊，用于控制該SVG系統(tǒng)各個部件的協(xié)同工作，該中控模塊包括：
[0017] 運算單元，用于將來自第一電壓采集模塊和第一電流采集模塊收到電壓電流信息 進行存儲，并將存儲的數(shù)據(jù)定時進行分析運算，形成平均功率因數(shù)數(shù)據(jù)；
[0018] 邏輯分析單元，將上述平均功率因數(shù)進行邏輯分析，并根據(jù)分析的結(jié)果分別啟動 不同的SVG無功補償補償控制策略，進行無功補償；
[0019] 反饋單元，將無功補償后的平均功率因數(shù)與邏輯分析模塊做出的無功補償前的平 均功率因數(shù)進行比較，修正邏輯分析單元的對無功補償器的控制策略。
[0020] 優(yōu)選的，所述中控模塊還包括人機交互單元，用于將邏輯分析單元做出的SVG的 控制策略進行顯示，如果監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)控制策略出現(xiàn)錯誤，通過人機交互模塊手動修正對 SVG的控制策略。
[0021] 優(yōu)選的，所述軟啟動模塊包括：軟啟動電阻和軟啟動接觸器，所述的軟啟動電阻兩 端并聯(lián)連接所述軟啟動接觸器，該軟啟動接觸器用于在軟啟動過程結(jié)束之后將軟啟動電阻 芳路。
[0022] 優(yōu)選的，所述電壓電流信息包括：電壓幅值、頻率、電流幅值、電壓和電流相位差。
[0023] 優(yōu)選的，所述三相橋式逆變電路采用IGCT三相逆變橋。
[0024] 優(yōu)選的，所述系統(tǒng)還包括用于采集電容器組的電壓和電流信息的第二電壓采集模 塊和第二電流采集模塊。
[0025] 本發(fā)明提供的基于SVG的線電壓補償系統(tǒng)具有如下優(yōu)點：（1)可以基于實時獲取 的配電線的多個節(jié)點的電壓電流信息，實時無級可調(diào)的進行電壓和無功補償。（2)軟啟動模 塊使得SVG啟動時，降低SVG對電網(wǎng)的沖擊。（3)具有良好的人機交互性能，可人為的實時 干預SVG的補償策略。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1示出了本發(fā)明的一種基于SVG的線電壓補償系統(tǒng)的框圖；
[0027] 圖2示出了圖1中系統(tǒng)中的中控模塊的具體組成。
【具體實施方式】
[0028] 圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的框圖，為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于SVG的 線電壓補償系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括中控模塊6、軟啟動模塊5、主接觸器12、三相橋式逆變電路4、 逆變電路控制器7、電容器組3、第一電壓采樣模塊8、第一電流采樣模塊9、第二電流采集模 塊10和第二電壓采集模塊11。
[0029] 第一電壓采樣模塊9,用于實時采集配電網(wǎng)的供電線路的多點的電壓信息，比如采 集多個負載1-n連接處的電壓信息，并將這些電壓信息進行平均處理。第一電流采樣模塊 10,用于實時采集配電網(wǎng)的供電線路的多點的電壓信息，采集多個負載1-n連接處的電流 信息，并將這些電流信息進行平均處理。這些電壓電流信息可包括但不限于：電壓幅值、頻 率、電流幅值、電壓和電流相位差。
[0030] 電容器組3，用于為配電網(wǎng)提供容性無功，可由多個直流電容串聯(lián)組成。
[0031] 主接觸器12,同于將SVG系統(tǒng)與配電線1可關斷的連接。
[0032] 軟啟動模塊5,用于輔助實現(xiàn)SVG系統(tǒng)的軟啟動。所述軟啟動模塊一端和三相橋式 逆變電路相連，另一端和祝接觸器相連。所述軟啟動模塊包括：軟啟動電阻51和軟啟動接 觸器52,所述的軟啟動電阻51兩端并聯(lián)連接所述軟啟動接觸器52,該軟啟動接觸器52用 于在軟啟動過程結(jié)束之后將軟啟動電阻51旁路。
[0033] 三相橋式逆變電路4, 一端和電容器組3連接，另一端連接軟啟動模塊5,該三相橋 式逆變電路優(yōu)選由IGCT期間組成。
[0034] 逆變電路控制器7,用于控制三相橋式逆變電路的電子開關的關斷，從而控制無功 的補償量，該控制器7可采用本領域同樣的IGCT控制器。
[0035] 第二電壓采集模塊10和第二電流采集模塊11，采集電容器組3的電壓和電流信 肩、。
[0036] 中控模塊6,用于控制該SVG系統(tǒng)各個部件的協(xié)同工作，該中控模塊6包括：
[0037] 運算單元61，用于將來自第一電壓采集模塊8和第一電流采集模塊9收到電壓電 流信息進行存儲，并將存儲的數(shù)據(jù)定時進行分析運算，形成平均功率因數(shù)數(shù)據(jù)。
[0038] 邏輯分析單元62,將上述平均功率因數(shù)進行邏輯分析，并根據(jù)分析的結(jié)果分別啟 動不同的SVG無功補償補償控制策略，進行無功補償。
[0039] 反饋單元63,將無功補償后的平均功率因數(shù)與邏輯分析模塊62做出的無功補償 前的平均功率因數(shù)進行比較，修正邏輯分析單元62的對無功補償器的控制策略。
[0040] 所述中控模塊還包括人機交互單元64,用于將邏輯分析單元62做出的SVG的控 制策略進行顯示，如果監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)控制策略出現(xiàn)錯誤，通過人機交互模塊手動修正對SVG 的控制策略。
[0041] 采用本系統(tǒng)進行線電壓及無功補償?shù)木唧w步驟如下：
[0042] (1)第一電壓米樣模塊8和第一電流米樣模塊9實時收集配電線1的監(jiān)測點的電 壓和電流信息，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街锌啬K6的運算單元61 ;
[0043] (2)運算單元61將收到的電壓電流信息進行存儲，并將存儲的信息定時進行分析 運算，形成平均功率因數(shù)數(shù)據(jù)；
[0044] (3)邏輯分析單元62將上述平均功率因數(shù)進行邏輯分析，并根據(jù)分析結(jié)果結(jié)果分 別啟動不同的無功補償策略進行無功補償；
[0045] (4)反饋單元將無功補償后的平均功率因數(shù)與步驟（3)中邏輯分析單元得到的無 功補償前的平均功率因數(shù)進行比較分析，修正邏輯分析模塊的對SVG的控制策略；
[0046] (5)人機交互單元將步驟（3)與步驟（4)中邏輯分析單元做出的分類結(jié)果和對 SVG的控制策略進行顯示，如果監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)控制策略出現(xiàn)錯誤，通過人機交互模塊手動修 正對無功補償器的控制策略。
[0047] 步驟（2)中，運算單元每2-5分鐘對儲存的信息進行一次運算分析，得出一個平均 功率因數(shù)數(shù)據(jù)。
[0048] 步驟（3)中，邏輯分析單元對平均功率因數(shù)進行邏輯分析包括以下步驟：
[0049] (31)將來源于多個監(jiān)測點的平均功率因數(shù)定義為用戶終端級平均功率因數(shù)；
[0050] (32)將每個負載終端容量與其所在配電線路容量的比值定義為該用戶終端的加 權因子，同配電線下所有的加權因子相加之和等于1，將來源于同配電線路的負載終端級平 均功率因數(shù)乘以其加權因子之后的平均值定義為配電線路的平均功率因數(shù)。
[0051] 本系統(tǒng)的軟啟動步驟如下：
[0052] (1)中控模塊6判斷配電線1的電壓值和頻率值是否正常；
[0053] (2)待配電線電壓值和頻率值正常時，閉合主接觸器12,將SVG系統(tǒng)與電網(wǎng)連接， 進入預充電階段；
[0054] (3)所述預充電階段結(jié)束后，中控模塊6對采集的配電線1三相電壓信號進行dq 坐標變換和鎖相，獲得配電線的電壓頻率和相位信息；
[0055] (4)中控模塊6利用獲得的電網(wǎng)電壓頻率和相位信息，通過運算產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓 同步的正弦PWM波信號，通過逆變器電路控制器輸出至三相逆變橋；
[0056] (5)采用開環(huán)控制方式逐步降低所述正弦PWM波的調(diào)制比，直至電容器組3的直流 側(cè)電壓達到額定電壓值，停止輸出正弦PWM波并閉合軟啟動接觸器52,切除軟啟動電阻51， 低壓SVG的無沖擊軟啟動過程結(jié)束，進入后續(xù)運行階段。
[0057] 更進一步地，步驟（2)所述的預充電過程，電網(wǎng)通過IGCT三相逆變橋中的反并聯(lián) 二極管構(gòu)成三相不控整流電路對直流側(cè)電容器充電，第二電壓采樣模塊11和第二電流采 樣模塊12,檢測電容器組3的電壓和充電電流值，待直流側(cè)電容器電壓值穩(wěn)定且充電電流 為零時，預充電階段結(jié)束。
[0058] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定 本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術領域】的普通技術人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應當 視為屬于本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種基于SVG的線電壓補償系統(tǒng)，其特征在于，該系統(tǒng)包括： 第一電壓采樣模塊，用于實時采集配電網(wǎng)的供電線路的多點的電壓信息； 第一電流采樣模塊，用于實時采集配電網(wǎng)的供電線路的多點的電壓信息； 電容器組，用于為配電網(wǎng)提供容性無功； 主接觸器，同于將SVG系統(tǒng)與配電線可關斷的連接； 軟啟動模塊，用于輔助實現(xiàn)SVG系統(tǒng)的軟啟動； 三相橋式逆變電路，一端和上述電容器組連接，另一端連接軟啟動模塊； 所述軟啟動模塊一端和三相橋式逆變電路相連，另一端和祝接觸器相連； 逆變電路控制器，用于控制三相橋式逆變電路的電子開關的關斷，從而控制無功的補 償量； 中控模塊，用于控制該SVG系統(tǒng)各個部件的協(xié)同工作，該中控模塊包括： 運算單元，用于將來自第一電壓采集模塊和第一電流采集模塊收到電壓電流信息進行 存儲，并將存儲的數(shù)據(jù)定時進行分析運算，形成平均功率因數(shù)數(shù)據(jù)； 邏輯分析單元，將上述平均功率因數(shù)進行邏輯分析，并根據(jù)分析的結(jié)果分別啟動不同 的SVG無功補償補償控制策略，進行無功補償； 反饋單元，將無功補償后的平均功率因數(shù)與邏輯分析模塊做出的無功補償前的平均功 率因數(shù)進行比較，修正邏輯分析單元的對無功補償器的控制策略。
2. 如權利要求1所述的補償系統(tǒng)，其特征在于，所述中控模塊還包括人機交互單元， 用于將邏輯分析單元做出的SVG的控制策略進行顯示，如果監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)控制策略出現(xiàn)錯 誤，通過人機交互模塊手動修正對SVG的控制策略。
3. 如權利要求1或2所述的補償系統(tǒng)，其特征在于，所述軟啟動模塊包括：軟啟動電阻 和軟啟動接觸器，所述的軟啟動電阻兩端并聯(lián)連接所述軟啟動接觸器，該軟啟動接觸器用 于在軟啟動過程結(jié)束之后將軟啟動電阻芳路。
4. 如權利要求3所述的補償系統(tǒng)，其特征在于，所述電壓電流信息包括：電壓幅值、頻 率、電流幅值、電壓和電流相位差。
5. 如權利要求4所述的補償系統(tǒng)，其特征在于，所述三相橋式逆變電路采用IGCT三相 逆變橋。
6. 如權利要求5所述的補償系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括用于采集電容器組的 電壓和電流信息的第二電壓采集模塊和第二電流采集模塊。
【文檔編號】H02J3/16GK104158196SQ201410416392
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權日:2014年8月22日
【發(fā)明者】劉成, 羅建, 陳國聯(lián) 申請人:成都邁碩電氣有限公司