智能型電能質(zhì)量綜合控制成套裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及電能質(zhì)量的綜合性整體治理、自動控制和智能化管理的成套裝置，具體是智能型電能質(zhì)量綜合控制成套裝置，屬于電網(wǎng)及用電設(shè)備電能質(zhì)量控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著社會經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代工業(yè)、服務(wù)業(yè)和居民用電設(shè)備，如計算機(jī)、互聯(lián)網(wǎng)和通訊設(shè)備、彩電和變頻空調(diào)的大量使用。尤其是現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)中各種電子儀器或電子設(shè)備的應(yīng)用，如各種自動化生產(chǎn)線、自動控制系統(tǒng)、變頻調(diào)速設(shè)備、精密測量儀表設(shè)備等的廣泛應(yīng)用，對電能質(zhì)量的要求越來越高。但是，這些自動化生產(chǎn)線或自動控制系統(tǒng)內(nèi)部都含有大量的整流逆變器件或裝置，如開關(guān)電源、變頻器以及熒光燈等，產(chǎn)生大量的諧波。諧波電壓和諧波電流引起電源波形嚴(yán)重畸變，加上電網(wǎng)和用電系統(tǒng)中其他非線性負(fù)荷、沖擊性負(fù)荷、干擾性負(fù)荷日益增加，也不斷地惡化用電環(huán)境，使得電網(wǎng)和用電系統(tǒng)的非線性、非對稱性、波動性問題日益嚴(yán)重。這些負(fù)荷在運(yùn)行中，不僅會產(chǎn)生大量的無功功率使功率因數(shù)降低造成用電效率低、產(chǎn)生大量的諧波給電網(wǎng)和設(shè)備造成危害，而且會產(chǎn)生電壓波動、電壓閃變以及三相不平衡等多種電能質(zhì)量問題。這些電能質(zhì)量問題，不僅給工業(yè)生產(chǎn)造成停工、損壞設(shè)備、產(chǎn)品質(zhì)量下降、產(chǎn)品報廢等經(jīng)濟(jì)損失，對其他產(chǎn)業(yè)如科研、教學(xué)、商業(yè)、醫(yī)療、樓宇、居民小區(qū)等城市供用電帶來危害，影響廣大居民的日常生活；降低了用電設(shè)備的安全可靠性，造成安全事故的發(fā)生；嚴(yán)重威脅電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行，甚至?xí)鹣到y(tǒng)頻率波動，大量地浪費(fèi)電能。
[0003]目前，解決無功、諧波、電壓波動和閃變以及三相不平衡等電能質(zhì)量問題，主要是針對某一個具體的電能質(zhì)量問題采取獨(dú)立治理的方法。比如:針對無功問題，采用靜態(tài)或動態(tài)的無功功率補(bǔ)償，使功率因數(shù)提高并穩(wěn)定；針對諧波問題，采用無源或有源濾波器，濾除特征諧波；針對電壓波動問題，采用穩(wěn)壓器或不間斷電源(UPS)實(shí)現(xiàn)電壓穩(wěn)定。也有將無功補(bǔ)償支路設(shè)計成某一個特征諧波的低阻抗通道，使該支路在實(shí)現(xiàn)無功功率補(bǔ)償?shù)耐瑫r具有無源濾波功能。上述技術(shù)方法，存在著設(shè)備相互獨(dú)立，功能單一，控制隨機(jī)化，元器件重復(fù)安裝(比如每套都需要測量、控制、保護(hù)系統(tǒng)等)，精度低效果差(比如靜態(tài)無功補(bǔ)償和無源濾波)、容量小(比如穩(wěn)壓器、不間斷電源和有源濾波器)、費(fèi)用高(比如有源濾波器)。
[0004]由于電能質(zhì)量指標(biāo)中各參數(shù)在物理或者數(shù)學(xué)上有理論變換關(guān)系，在電網(wǎng)中相互影響或者相互轉(zhuǎn)化。供電網(wǎng)安全運(yùn)行和用戶安全用電要求具備系統(tǒng)性、整體性、綜合性的全面的電能質(zhì)量控制，任何一個電能質(zhì)量問題，都會影響或危害供用電安全，造成損失和浪費(fèi)。獨(dú)立解決某一個或某一方面具體的電能質(zhì)量問題，具有片面性。所安裝的設(shè)備或儀器因?yàn)槠渌娔苜|(zhì)量問題的存在，其精度和可靠性受影響。
[0005]因此，針對電能質(zhì)量問題，需要全面分析、綜合治理、整體解決。在功能上希望能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)無級平滑調(diào)節(jié)、動態(tài)跟蹤反饋、自動控制；在效果方面，希望能夠達(dá)到連續(xù)平滑的動態(tài)無功功率補(bǔ)償、有源濾波或混合有源濾波效果、穩(wěn)壓器的穩(wěn)壓水平、實(shí)現(xiàn)三相負(fù)荷或電流平衡；在費(fèi)用方面，希望能夠按照常規(guī)設(shè)備和成熟元器件配置，能夠短期收回；希望能夠結(jié)合智能電網(wǎng)和數(shù)字化綜合變電站要求，實(shí)現(xiàn)綜合性自動控制和保護(hù)，實(shí)現(xiàn)智能化管理。【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0006]本實(shí)用新型的目的是提供智能型電能質(zhì)量綜合控制成套裝置，其結(jié)構(gòu)是由電源模塊、電能參數(shù)采集模塊、電能質(zhì)量分析模塊、電能質(zhì)量控制模塊、磁控電抗器成套裝置模塊、電容器成套裝置模塊、智能控制模塊、通信模塊和數(shù)據(jù)存儲模塊組成。其中:所述電源模塊為模塊提供直流電源；
[0007]所述電能參數(shù)采集模塊與所述電源模塊、電能質(zhì)量分析模塊及數(shù)據(jù)存儲模塊電連接，用于全面采集電網(wǎng)參數(shù)；
[0008]所述電能質(zhì)量分析模塊與所述電能參數(shù)采集模塊、電能質(zhì)量控制模塊、智能控制模塊及數(shù)據(jù)存儲模塊電連接，用于接收所述電能參數(shù)采集模塊采集到的參數(shù)，綜合分析判斷出各項電能質(zhì)量的結(jié)果，提出整體治理和配置方案；
[0009]所述電能質(zhì)量控制模塊與所述電能質(zhì)量分析模塊、磁控電抗器模塊、電容器模塊、智能控制模塊及數(shù)據(jù)存儲模塊電連接，用于根據(jù)接收到電能質(zhì)量分析模塊給出的綜合性整體治理各項技術(shù)方案編制出不同的控制策略，設(shè)定各項控制目標(biāo)的限制，實(shí)施綜合控制；
[0010]所述磁控電抗器模塊和電容器模塊的輸入端皆與所述電能質(zhì)量控制模塊連接，輸出端與所述智能控制模塊連接，連續(xù)無級調(diào)節(jié)感性無功功率使系統(tǒng)的功率因數(shù)提高并穩(wěn)定，連續(xù)平滑調(diào)節(jié)線路阻抗使系統(tǒng)或設(shè)備的電壓穩(wěn)定以避免電壓波動與閃變，連續(xù)平滑調(diào)節(jié)磁控電抗器電感量使濾波支路阻抗接近于零實(shí)現(xiàn)動態(tài)諧波治理，連續(xù)平滑調(diào)節(jié)設(shè)備阻抗使三相負(fù)荷和變壓器三相輸出電流平衡；
[0011]所述智能控制模塊與所述磁控電抗器模塊、電容器模塊、電能質(zhì)量分析模塊、電能質(zhì)量控制模塊及通信模塊電連接，所述通信模塊與所述數(shù)據(jù)存儲模塊電連接，實(shí)現(xiàn)綜合自動化控制和智能化管理；所述通信模塊實(shí)現(xiàn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊和無線網(wǎng)絡(luò)通信；所述數(shù)據(jù)存儲模塊實(shí)現(xiàn)超大容量的數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)資源共享。
[0012]利用電源模塊為各模塊提供直流電源；利用電能參數(shù)采集模塊全面采集電網(wǎng)的參數(shù)；利用電能質(zhì)量分析模塊綜合分析各項電能質(zhì)量，提出綜合性整體治理方案；利用電能質(zhì)量控制自動調(diào)節(jié)磁控電抗器的輸出和動態(tài)跟蹤反饋；利用磁控電抗器成套裝置和電容器成套裝置，連續(xù)無級調(diào)節(jié)感性無功功率使系統(tǒng)的功率因數(shù)提高并穩(wěn)定、連續(xù)平滑調(diào)節(jié)線路阻抗使系統(tǒng)或設(shè)備的電壓穩(wěn)定以避免電壓波動與閃變連、續(xù)平滑調(diào)節(jié)磁控電抗器電感量使濾波支路阻抗接近于零實(shí)現(xiàn)動態(tài)諧波治理、連續(xù)平滑調(diào)節(jié)線路阻抗使三相負(fù)荷和變壓器三相輸出電流平衡；利用智能控制模塊實(shí)現(xiàn)綜合自動化控制和智能化管理；利用通信模塊實(shí)現(xiàn)計算機(jī)網(wǎng)絡(luò)通訊和無線網(wǎng)絡(luò)通信；利用數(shù)據(jù)存儲模塊實(shí)現(xiàn)超大容量的數(shù)據(jù)存儲和數(shù)據(jù)資源共享。有效解決目前電能質(zhì)量控制裝置功能單一、設(shè)備相互獨(dú)立、元器件重復(fù)安裝、精度低效果差、容量小費(fèi)用高等問題。
[0013]電源模塊通過A/D轉(zhuǎn)換，為裝置中各模塊提供直流電源。
[0014]電能質(zhì)量數(shù)據(jù)采集模塊通過電壓互感器、電流互感器和傳感器，采集電網(wǎng)或用電設(shè)備的電壓、電流、有功功率、無功功率、諧波電壓、諧波電流和耗電量等電能參數(shù)，自動生成相關(guān)的圖表，繪制出電壓變化曲線、電流變化曲線、有功功率變化曲線、無功功率變化曲線、功率因數(shù)變化曲線、諧波電壓變化曲線和諧波電流頻譜圖，表格列出各電能參數(shù)的最大值、最小值、平均值、5%概率和95%概率等，將所采集數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成脈沖同步信號輸出。
[0015]電能質(zhì)量分析模塊接收采集模塊給出的參數(shù)，計算出平均功率因數(shù)、電壓波動范圍、諧波電流含量、諧波電壓畸變量，統(tǒng)計電壓暫跌和暫升狀況、系統(tǒng)三相負(fù)荷和變壓器三相輸出電流平衡狀況，繪制功率因數(shù)變化曲線、三相負(fù)荷不平衡曲線。通過與標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)要求或設(shè)定目標(biāo)限值的對比，綜合分析判斷出各項電能質(zhì)量存在的問題，提出綜合性整體治理技術(shù)方案，包括:動態(tài)無功功率補(bǔ)償方案、動態(tài)諧波治理方案、系統(tǒng)電壓和設(shè)備電壓調(diào)整方案、三相負(fù)荷平衡和零序電流補(bǔ)償方案，以及整體控制和保護(hù)方案、系統(tǒng)或設(shè)備配置方案、系統(tǒng)或設(shè)備分布和布置要求、輸出參數(shù)和通信要求等。
[0016]電能質(zhì)量控制模塊接收電能質(zhì)量分析模塊給出的綜合性整體治理各項技術(shù)方案后，DSCCPU主機(jī)根據(jù)各項技術(shù)方案編制出不同的控制策略，設(shè)定各項控制目標(biāo)的限制，實(shí)施綜合控制。通過改變磁控電抗器晶閘管的導(dǎo)通角，連續(xù)平滑調(diào)節(jié)磁控電抗器的電感量和輸出的感性無功功率；通過自動