[发明专利]一种有源与无源结合用电负荷三相不平衡调节装置

说明书

技术领域

本发明涉及配电网电能质量治理研发领域，尤其涉及一种有源与无源结合用电负荷三相不平衡调节装置。

背景技术

农村电网经过大规模农网改造，已具备了一定的基础，但由于历史发展原因以及受服务对象为广大农村用户这一客观因素影响，目前我国农村电网的发展还普遍存在着基础设施投入不足、网架结构不甚合理，科技手段相对落后的特点，整体农村低压电网的发展存在瓶颈，远远无法满足其需求增长速度。

在此背景下，国家电网提出了建设坚强智能电网的目标，而农村电网是中国国家电网的重要组成部分，县城及农村用电量已占全社会用电量的50％以上，且发展速度迅猛，农村电网智能化建设是智能国家电网建设不可缺少的重要环节，农网智能化项目作为跨环节试点工程，主要是开展农村智能配电台区、农网配电自动化、农村用电信息采集系统和农网营配调管理模式优化综合试点建设。

为了全面贯彻建设智能电网“统筹规划、统一标准、试点先行、整体推进”的工作方针，提升农网智能配电台区工程建设规范化和标准化水平，满足农网智能化发展需要和客户对供电能力、供电质量和供电服务的新要求，提高供电能力和供电可靠性，提升运行管理水平和服务能力，农网智能低压配电台区建设已是必然趋势。

三相不平衡的危害性：在低压配网系统中，一般采取三相四线制，用电终端多为单相负荷或单相和三相负荷混用，并且负荷大小不同、用电时间不固定。电网中广泛存在着三相电流不平衡，并且不平衡状况具有无规律性，它对配电和用电设备的主要危害如下：额外增加了线路的功率损耗，造成用户不必要的电费支出；增加了配电变压器的铜损，减少其出力程度，影响其长期可靠运行；降低了电动机的输出功率，使其绕组温度升高，危机其安全运行；可能进一步造成三相电压不平衡，致使电压高的一相上挂载的用电设备烧坏，而电压低的一相上挂载的用电设备无法正常使用。

传统三相不平衡调节方式及其特点：

1)安装电子换相开关

根据系统三相不平衡情况，通过电子开关，将单相负荷切换到合适的相。需要按照ABC三相，把所有的单相或两相负荷分成若干组，每组用一个电子开关进行换相控制。从一定程度上缓解了三相不平衡，但当每组内负荷发生动态变化或分组不够精确时，系统始终会存在三相不平衡。另外，在换相过程中，还存在电压闪变和跌落。

2)投切相间和分相电容

根据王氏定理，投切分相电容器，调节每相无功电流，投切相间电容器，转移相间有功电流。三相不平衡的具体调节效果，取决于相间电容器和分相电容器的分组数量和容量级差。在实际使用过程中，由于电容容量的离散性，系统仍然在一定程度上存在着不平衡，并且当负荷快速变化时，电容往返投切频繁，会加速其老化。另外，在一些应用场合，无法同时兼顾无功补偿和三相不平衡电流调节。

3)使用静止无功补偿装置

最普遍使用的静止无功补偿装置(SVC)，一般为固定电容器(FC)+ 晶闸管控制电抗器(TCR)。根据Steinmetz理论和瞬时无功算法，计算系统三相补偿导纳，控制TCR的每一相触发角，调整分相和相间的无功功率，实现三相不平衡电流的平滑调节。在实际使用过程中，TCR本身会产生一些低次谐波电流，当FC的滤波参数设计不合适时，还会造成谐波放大。

发明内容

本发明的目的是为了克服上述缺点而提供一种智能化程度更高的有源与无源结合用电负荷三相不平衡调节装置，它具有可实现三相不平衡的平滑调整；可兼顾无功补偿和三相不平衡调节；响应速度快，无电压闪变和波动；无谐波电流污染，安全性更高，可靠性更好等特点。

本发明的目的之一是提供一种较为安全以及可靠的智能配电网电能质量治理

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：一种有源与无源结合用电负荷三相不平衡调节装置，其特征在于：包括交流电网、非线性负载、电容补偿分补电路、电容补偿共补电路、IGBT补偿电路、保护电路、电能质量调节智能控制器，其特征在于：电容补偿分补电路、电容补偿共补电路、IGBT补偿电路分别并联接入交流电网，电能质量调节智能控制器分别控制连接电容补偿分补电路、电容补偿共补电路、IGBT补偿电路，在位于电容补偿分补电路、电容补偿共补电路、IGBT补偿电路与交流电网之间分别对应设置熔断保护装置。

进一步的，上述的电能质量调节智能控制器包括：中央处理器、模拟量采集电路、控制输出电路、显示装置、基波无功检测电路，中央处理器分布与模拟量采集电路、控制输出电路、显示装置、基波无功检测电路电连接。