电能优化及限流系统技术方案

本发明专利技术公开了一种电能优化及限流系统，包括：三个单相变压支路，每一个单相变压支路包括第一变压器、第二变压器、第一APF组、第二APF组、共享电容、第一电感、第二电感、第一选通开关、第二选通开关；其中，每一个APF组均包括两个与共享电容并联的IGBT桥臂，第一变压器的次级线圈与第一电感串联后的电路与第一选通开关并联在第一APF组中两个IGBT桥臂的中点之间，第二变压器的次级线圈与第二电感串联后的电路与第二选通开关并联在第二APF组中两个IGBT桥臂的中点之间；所述第一变压器的初级线圈串联在对应的单相高电压输电线中；所述第二变压器的初级线圈的一端接地，另一端连接对应的单相负载输电线。本发明专利技术提供的电能优化及限流系统可以具有较小的限流电抗。

【技术实现步骤摘要】
电能优化及限流系统
本专利技术属于电力
，尤其涉及一种电能优化及限流系统。
技术介绍
电能是现代工业社会的骨干能源，电能的质量和安全可靠性关系到工业产品质量 和科学实验正常进行，还是社会的经济发展和人民群众的生活质量的重要保障。近年来随 着电网规模的不断扩大和微电网的迅猛发展，系统的容量不断提高，势必导致电力系统短 路电流的不断增大，一旦短路故障发生不仅对电网和负荷造成严重影响，还会扩散到微网， 造成大量电气设备烧毁，甚至引发火灾，严重影响系统安全稳定运行。同时，电网中电力电 子装置和各种非线性负荷的不断增加，导致了系统中电压波动、电压电流谐波等电能质量 问题日益严重，严重影响电网的可靠稳定运行和负荷的正常运转。现有技术中引入了 DVR 对电网中的电压波动补偿，同时为了限制短路故障电流，现有技术中在串联变压器侧引入 限流支路用于限流。这样的方式存在以下缺点如下：不能抑制电压和电流谐波，限流电抗容 量大，造价高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够使用具有较小容量限流电抗进行有效的限流且能 够抑制电压和电流谐波的系统。 一种电能优化及限流系统，包括三个单相变压支路，每一个单相变压支路包括第 一变压器、第二变压器、第一 APF组、第二APF组、共享电容、第一电感、第二电感、第一选通 开关、第二选通开关；其中，每一个APF组均包括两个与共享电容并联的IGBT桥臂，第一变 压器的次级线圈与第一电感串联后的电路与第一选通开关并联在第一 APF组中两个IGBT 桥臂的中点之间，第二变压器的次级线圈与第二电感串联后的电路与第二选通开关并联在 第二APF组中两个IGBT桥臂的中点之间；所述第一变压器的初级线圈串联在对应的单相高 电压输电线中；所述第二变压器的初级线圈的一端接地，另一端连接对应的单相负载输电 线。 进一步的，还包括三个电流检测器和三个故障检测单元，每一个电流检测器用于 检测一个单相负载输电线的电流；每一个故障检测单元与一个电流检测器相连，并连接相 应单相变压支路中的第一选通开关和第二选通开关，用于根据电流检测器检测到的电流值 确定是否存在短路，并在检测到故障时控制所连接的第一选通开关和/或第二选通开关导 通。 进一步的，所述故障检测单元还用于在检测到短路时，闭锁发生短路的单相变压 支路中的第一 APF组和/或第二APF组。 进一步的，还包括：第一 APF组控制电路，所述第一 APF组控制电路包括三个电压 补偿电路；每一个电压补偿电路包括一个补偿电压计算单元、一个与门单元和一个闭锁单 元；补偿电压计算单元的输入端连接一个电流检测器，输出端连接与门的一个输入端，用于 计算相应相的补偿谐波电压和电压波动信号并输入到与门的输入端；与门的另一个输入端 连接相对应的闭锁单元，输出端连接对应的单相变压支路的第一 APF组的控制端； 所述故障检测单元，用于在检测到短路时控制发生短路的单相变压支路中的各个 闭锁单元将对应的与门闭锁。 进一步的，所述第一 APF组控制电路还包括一个驱动放大器，各个与门具体经过 所述驱动放大器连接到相应第一 APF组的控制端。 进一步的，还包括第二APF组控制电路，所述第二APF组控制电路包括三个电流补 偿电路；每一个电流补偿电路包括一个补偿电流计算单元、一个与门单元和一个闭锁单元； 补偿电流计算单元的输入端连接一个电流检测器，输出端连接与门的一个输入端，用于计 算相应相的补偿谐波电流并输入到与门的输入端；与门的另一个输入端连接相对应的闭锁 单元，输出端连接对应的单相变压支路的第二APF组的控制端； 所述故障检测单元，用于在检测到短路时控制发生短路的单相变压支路各个闭锁 单元将对应的与门闭锁。 进一步的，所述第二APF组控制电路还包括一个驱动放大器，各个与门具体经过 所述驱动放大器连接到相应第二APF组的控制端。 进一步的，所述故障检测单元进一步用于根据短路电流的大小确定短路等级，当 短路等级高于预设值时，将所述第一选通开关和第二选通开关导通，当短路等级低于预设 值时，将所述第一选通开关，并维持第二选通开关关闭。 进一步的，所述故障检测单元在检测到单相对地短路时，维持各个选通开关关闭， 并维持各个与门处于非闭锁状态。 本专利技术提供的电能优化及限流系统中，在每一个单相变压支路中的高压侧和负载 侧均设置一个选通开关，这样当线路发生故障需要进行较大幅度的限流时，可以将两个选 通开关均导通，使位于负载侧的电感与负载并联从而将短路电流接地，即使电能优化及限 流系统具有较小的限流电抗也能对线路中的短路电流进行有效分流。本专利技术提供的电能优 化及限流系统可以具有较小的限流电抗，组网成本低。 【附图说明】 图1是本专利技术实施例提供的电能优化及限流系统的结构示意图； 图2是本专利技术实施例提供的电能优化及限流系统中的第一 APF组控制电路的结构 示意图； 图3是本专利技术实施例提供的电能优化及限流系统中的第二APF组控制电路的结构 示意图； 图4是本专利技术实施例提供的电能优化及限流系统中的故障检测单元在不同在检 测到不同故障时的工作流程图。 【具体实施方式】 为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术 进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于 限定本专利技术。 本专利技术提供了一种电能优化及限流，如图1所示，该系统包括：三个单相变压支路 (假设为a相、b相和c相支路），每一个单相变压支路包括第一变压器T1、第二变压器T2、 第一 APF组APF1、第二APF组APF2、共享电容C、第一电感L1、第二电感L2、第一选通开关 S1、第二选通开关S2 ;其中，每一个APF组均包括两个与共享电容C并联的IGBT桥臂，第一 变压器T1的次级线圈与第一电感L1串联后的电路与第一选通开关S1并联在第一 APF组 中两个IGBT桥臂的中点之间，第二变压器T2的次级线圈与第二电感L2串联后的电路与第 二选通开关S2并联在第二APF组中两个IGBT桥臂的中点之间；所述第一变压器T1的初级 线圈串联在对应的单相高电压输电线中；所述第二变压器T2的初级线圈的一端接地，另一 端连接对应的单相负载输电线。 在具体实施时，各个单相高电压输电线的电压为10KV。三个第二APF组通过相应 的共享电容为对应的第一 APF组和自身逆变输出供给能量，各个选通开关可以具体为晶闸 管限流支路，位于高压侧的晶闸管限流支路为主限流支路，位于负载侧的晶闸管限流支路 为次限流支路，次限流支路导通时可以将L2通过变压器T2连接在电网和大地之间进行分 流。 第二APF组不仅对共用共享电容充能，还为第一 APF组供给能量，同时自身逆变输 出电流抑制线路谐波电流；每一个第一 APF组通过检测对应单相负载输电线的相电压实现 对各相的电压谐波及波动进行补偿，使相电压稳定在期望的值；主限流支路，用于短路第一 APF组的输出电感L1，当短路故障发生时相当于在输电线串入电感抑制短路电流；次限流 支路，通过短路第二APF组的输出滤波电感L2,将电感L2接地并与负荷并联以实现分流，将 负荷电本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电能优化及限流系统，其特征在于，包括三个单相变压支路，每一个单相变压支路包括第一变压器、第二变压器、第一APF组、第二APF组、共享电容、第一电感、第二电感、第一选通开关、第二选通开关；其中，每一个APF组均包括两个与共享电容并联的IGBT桥臂，第一变压器的次级线圈与第一电感串联后的电路与第一选通开关并联在第一APF组中两个IGBT桥臂的中点之间，第二变压器的次级线圈与第二电感串联后的电路与第二选通开关并联在第二APF组中两个IGBT桥臂的中点之间；所述第一变压器的初级线圈串联在对应的单相高电压输电线中；所述第二变压器的初级线圈的一端接地，另一端连接对应的单相负载输电线。

【技术特征摘要】
1. 一种电能优化及限流系统，其特征在于，包括三个单相变压支路，每一个单相变压支 路包括第一变压器、第二变压器、第一APF组、第二APF组、共享电容、第一电感、第二电感、 第一选通开关、第二选通开关；其中，每一个APF组均包括两个与共享电容并联的IGBT桥 臂，第一变压器的次级线圈与第一电感串联后的电路与第一选通开关并联在第一APF组中 两个IGBT桥臂的中点之间，第二变压器的次级线圈与第二电感串联后的电路与第二选通 开关并联在第二APF组中两个IGBT桥臂的中点之间；所述第一变压器的初级线圈串联在对 应的单相高电压输电线中；所述第二变压器的初级线圈的一端接地，另一端连接对应的单 相负载输电线。2. 如权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括三个电流检测器和三个故障检测单 元，每一个电流检测器用于检测一个单相负载输电线的电流；每一个故障检测单元与一个 电流检测器相连，并连接相应单相变压支路中的第一选通开关和第二选通开关，用于根据 电流检测器检测到的电流值确定是否存在短路，并在检测到故障时控制所连接的第一选通 开关和/或第二选通开关导通。3. 如权利要求2所述的系统，其特征在于，所述故障检测单元还用于在检测到短路时， 闭锁发生短路的单相变压支路中的第一APF组和/或第二APF组。4. 如权利要求3所述的系统，其特征在于，还包括：第一APF组控制电路，所述第一APF 组控制电路包括三个电压补偿电路；每一个电压补偿电路包括一个补偿电压计算单元、一 个与门单元和一个闭锁单元；补偿电压计算单元的输入端连接一个电流检测器，输出端连 接与门的一个输入端，用于计算相应相的补偿谐波电压和电压波动信号并...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅智康，邹福筱，涂春鸣，盘宏斌，姜飞，庄士成，杨健，
申请(专利权)人：湖南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43