[发明专利]一种配电网电压暂降实时在线式综合补偿装置及其方法

说明书

本发明公开了一种配电网电压暂降实时在线式综合补偿装置及其方法。本发明通过在配电变压器高压侧或低压侧安装设备，动态调节输出电压，能够治理配电网的普遍存在的电压暂降电能质量问题，有效保证敏感性负载用电可靠性，解决传统电压暂降补偿设备补偿深度不够，维护困难等问题，能够减少能耗、节约安装空间和降低设备运行成本，具有很好的经济效益。

技术领域

本发明涉及配电网领域，具体涉及一种配电网电压暂降实时在线式综合补偿装置及其方法。

背景技术

电压暂降是工业领域最常见的电能质量问题，指电压有效值突然下降，然后又迅速恢复的现象。电压暂降多为偶然突发事件，发生频率高，且事故原因不易查明，电压暂降深度多在30％以内，且持续时间小于1秒钟。随着工厂自动化程度的提高和新型敏感负载的大量使用，设备因供电电压扰动而停机，造成严重的停机和停产损失。

市面上传统的电压暂降治理设备主要采用两种方式，实时在线串联补偿方式和离线并联式逆变补偿方法。采用实时在线串联补偿方式补偿电压，无需储能装置且耗能极低，成本也较低，可以应对频繁电压轻度跌落的工况，但在电压为深度跌落或短时中断的情况下，设备无法满足补偿要求。离线并联式逆变补偿方法含储能装置，通过逆变电压方式，可以做到宽范围深度补偿，但受限于其储能容量，不适合应对频繁电压跌落，且需面临较高能耗和维护成本，投资成本高，推广难度大。因此急需一种投资成本低同时又能完全满足电压暂降和短时中断的电压暂降治理装置和方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种配电网电压暂降实时在线式综合补偿装置，该装置包括串联变换器单元SSC、并联变换器单元PSC、直流储能单元和注入式串联变压器，所述补偿装置串联在系统电源与敏感负荷之间。其中所述串联变换器SSC主要通过注入式串联变压器来实时产生电网电压波动包括电压暂降时的补偿电压，保证敏感负荷供电端的电压稳定；并联侧变换器单元主要维持串联变换器和并联变换器单元公共直流母排的稳定，并同时可以提供负荷端无功电流、谐波电流的补偿功能；直流储能单元提供电网电压深度暂降时的能量补偿。

在电网出现频繁轻度暂降时，串联变换器单元通过注入式串联变压器来实时补偿电压，从电网获取能量，不需要从直流储能单元获取能量；当三相电源系统发生电压深度跌落时，可以从直流储能单元获取能量快速逆变电压，精确快速补偿电压。这种方法综合传统电压暂降补偿装置的优势，同时弥补了各自的缺点，拓展了其补偿能力，确保电压敏感性负载安全运行，降低了投资成本。

优选的，所述综合补偿装置还包括注入式串联变压器，所述注入式串联变压器的副边串联于配电变压器输出和负载之间，所述串联变换器接到注入式串联变压器原边，所述并联变换器与负载侧并联或与电网侧并联。

优选的，所述直流储能单元包括DC/DC变换单元和能量存储体，直流储能单元并联在串联变换器和并联变换器的公共直流母排上，能量存储体为超级电容组或带充电功能的电池组。当电网电压出现深度暂降(电压幅值低于35％)时，直流储能单元释放出能量，维持电压深度暂降期间负荷的有功功率需要；当电网电压恢复时直流存储单元将进行充电补充能量至浮充状态。

本发明还提供了一种配电网电压暂降实时在线式补偿方法，该方法通过在配电变压器高压侧或低压侧安装设备，动态调节输出电压，其特征在于，所述方法是通过串联变换器、并联变换器、注入式串联变压器和直流储能单元来实现的。电网电压正常以及暂降时所述串联变换器输出的逆变电压通过注入式串联变压器原边实时补偿电压来维持负荷端供电电压的稳定，并联变换器维持直流母排的稳定和负荷无功电流、谐波电流的补偿。直流储能单元在电网正常或轻度暂降时通过DC/DC变换单元来进行能量存储体的充电直至达到维持浮充状态；当电网电压出现深度暂降时，直流储能单元通过DC/DC变换单元快速导通，为串联变换器和并联变换器提供能量来维持负荷有功功率的稳定，串联变换器停止运行，并联变换器转换电压逆变器为负载供电。