一种电能质量综合治理装置及其方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电能质量综合治理装置及其方法，根据采集的低压电网的电网参数确定当前目标补偿任务，进而根据当前目标补偿任务来生成四个相应的脉冲控制信号，分别控制第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块进行静止无功补偿、有源滤波、三相不平衡电流补偿以及无级电压补偿。本发明专利技术能够同时进行静止无功补偿、有源滤波、三相不平衡电流补偿以及无级电压补偿，补偿内容全面，对低压电网的治理效果好，且本发明专利技术采用IGBT逆变模块进行无功补偿、有源滤波以及三相不平衡电流补偿，体积小，损耗小，成本低，响应速度快，实时性和动态性好，且IGBT为全控型电子电力器件，相比其他电力电子器件来说，控制精度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低压电网质量管理
，特别是涉及一种电能质量综合治理装置及其方法。
技术介绍
随着建设社会主义新农村的进一步深入，电能质量日益受到供电企业和电力用户的极大关注和重视。农村低压电网中的电能质量问题主要体现在如下几个方面：无功补偿不足。随着农村地区经济的发展，越来越多的农户拥有了农用机械设备，如电焊机、电抗器、整流器等，不但要消耗较大的有功功率，而且还要消耗大量的无功功率。三相不平衡。在三相四线制农村低压配电网中，用户多为单相负荷或单、三相负荷混用，由于负载的不均衡和系统元件参数的不对称，三相间的不平衡电流客观普遍存在；同时用户负荷不平衡状况的无规律性和不可预知性，导致低压电网三相电流长期的不平衡。谐波含量大。电压不合格。电压不合格的情况分为电压偏低和电压偏高两种情况。低压配网的电能质量问题主要体现为电压偏低问题，它是各种电能质量问题的综合体现。基于低压电网所存在的上述各种电能质量问题，目前的解决方法主要为在变压器二次侧或者线路末端安装电能质量治理装置，该电能质量治理装置包括电容器静态无功补偿装置、滤波装置等。但是，在变压器二次侧或者线路末端安装电能质量治理装置，通常都只针对某一种电能质量问题进行解决，且采用传统的无功补偿电容和滤波电抗器的方式，使得整个电能质量治理装置的体积通常都比较大，成本较高，寿命有限，而且调节精度较差。因此，如何提供一种能够解决上述问题的电能质量综合治理装置及其方法是本领域技术人员目前需要解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种电能质量综合治理装置及其方法，能够同时进行静止无功补偿、有源滤波、三相不平衡电流补偿以及无级电压补偿，补偿内容全面，补偿效率高，对低压电网的治理效果好，且进行上述补偿所采用的元器件体积小，成本低，控制精度高。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种电能质量综合治理装置，包括：初始控制模块，用于确定低压电网的参数阈值，采集所述低压电网的电网参数，依据所述参数阈值以及所述电网参数生成初始控制信号并发送至多目标控制模块；所述多目标控制模块，用于根据所述初始控制信号确定当前目标补偿任务，针对所述当前目标补偿任务，生成四个相应的脉冲控制信号，并分别发送至第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块；所述第一IGBT逆变模块，用于依据接收到的第一脉冲控制信号对所述低压电网进行静止无功补偿；所述第二IGBT逆变模块，用于依据接收到的第二脉冲控制信号对所述低压电网进行有源滤波；所述第三IGBT逆变模块，用于依据接收到的第三脉冲控制信号对所述低压电网进行三相不平衡电流补偿；所述高频无级调压模块，用于依据接收到的第四脉冲控制信号对所述低压电网进行无级电压补偿。优选地，所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块以及所述第三IGBT逆变模块结构相同；所述高频无级调压模块的结构包括与所述第一IGBT逆变模块相同结构的IGBT逆变模块以及隔离变压器，所述IGBT逆变模块每相与所述低压电网之间均连接有所述隔离变压器。优选地，所述初始控制模块具体用于：确定所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块的安全容量约束阈值以及相电压合格阈
值、谐波畸变率阈值、功率因数阈值、三相不平衡度阈值；采集并依据所述低压电网的电网参数计算得到相电压值、功率因数、谐波畸变率以及三相不平衡度；生成所述初始控制信号并发送至所述多目标控制模块，所述初始控制信号内包括各个模块的所述安全容量约束阈值、所述相电压合格阈值、所述谐波畸变率阈值、所述功率因数阈值、所述三相不平衡度阈值、所述相电压值、所述功率因数、所述谐波畸变率以及所述三相不平衡度。优选地，所述多目标控制模块具体包括：相电压判断单元，用于判断所述相电压值是否满足所述相电压合格阈值，如果是，令相电压补偿系数为0，触发功率因数判断单元；否则，直接触发所述功率因数判断单元；所述功率因数判断单元，用于判断所述功率因数是否大于所述功率因数阈值，如果是，令功率因数补偿系数为0，触发三相不平衡度判断单元，否则，直接触发所述三相不平衡度判断单元；所述三相不平衡度判断单元，用于判断所述三相不平衡度是否小于三相不平衡度阈值，如果是，令三相平衡补偿系数为0，触发谐波畸变率判断单元，否则，直接触发所述谐波畸变率判断单元；所述谐波畸变率判断单元，用于判断所述谐波畸变率是否小于所述谐波畸变率阈值，如果是，令谐波补偿系数为0，触发任务确定单元；否则，直接触发所述任务确定单元；所述任务确定单元，用于根据各个补偿系数是否为0来确定所述当前目标补偿任务并发送至补偿系数生成单元；所述补偿系数生成单元，用于根据所述当前目标补偿任务，在各个模块的所述安全容量约束阈值内计算得到分别对应于所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块的补偿系数；脉冲控制信号生成单元，用于根据所述补偿系数生成四个相应的所述脉冲控制信号，并分别发送至所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块。为解决上述技术问题，本专利技术还提供了一种电能质量综合治理方法，包括：步骤s101：确定低压电网的参数阈值，采集所述低压电网的电网参数，并依据所述参数阈值以及所述电网参数生成初始控制信号；步骤s102：根据所述初始控制信号确定当前目标补偿任务，针对所述当前目标补偿任务，生成四个相应的脉冲控制信号，并分别发送至第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块；步骤s103：所述第一IGBT逆变模块依据接收到的第一脉冲控制信号对所述低压电网进行静止无功补偿；步骤s104：所述第二IGBT逆变模块依据接收到的第二脉冲控制信号对所述低压电网进行有源滤波；步骤s105：所述第三IGBT逆变模块依据接收到的第三脉冲控制信号对所述低压电网进行三相不平衡电流补偿；步骤s106：所述高频无级调压模块依据接收到的第四脉冲控制信号对所述低压电网进行无级电压补偿。优选地，所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块以及所述第三IGBT逆变模块结构相同；所述高频无级调压模块的结构包括与所述第一IGBT逆变模块相同结构的IGBT逆变模块以及隔离变压器，所述IGBT逆变模块每相与所述低压电网之间均连接有所述隔离变压器。优选地，所述步骤s101的过程具体为：确定所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块的安全容量约束阈值以及相电压合格阈值、谐波畸变率阈值、功率因数阈值、三相不平衡度阈值；采集并依据所述低压电网的电网参数计算得到相电压值、功率因数、谐波畸变率以及三相不平衡度；生成所述初始控制信号，所述初始控制信号内包括各个模块的所述安全容量约束阈值、所述相电压合格阈值、所述谐波畸变率阈值、所述功率因数阈值、所述三相不平衡度阈值、所述相电压值、所述功率因数、所述谐波畸变率以及所述三相不平衡度。优选地，所述步骤s102的过程具体为：步骤s201：判断所述相电压值是否满足所述相电压合格阈值，如果是，
令相电压补偿系数为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电能质量综合治理装置，其特征在于，包括：初始控制模块，用于确定低压电网的参数阈值，采集所述低压电网的电网参数，依据所述参数阈值以及所述电网参数生成初始控制信号并发送至多目标控制模块；所述多目标控制模块，用于根据所述初始控制信号确定当前目标补偿任务，针对所述当前目标补偿任务，生成四个相应的脉冲控制信号，并分别发送至第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块；所述第一IGBT逆变模块，用于依据接收到的第一脉冲控制信号对所述低压电网进行静止无功补偿；所述第二IGBT逆变模块，用于依据接收到的第二脉冲控制信号对所述低压电网进行有源滤波；所述第三IGBT逆变模块，用于依据接收到的第三脉冲控制信号对所述低压电网进行三相不平衡电流补偿；所述高频无级调压模块，用于依据接收到的第四脉冲控制信号对所述低压电网进行无级电压补偿。

【技术特征摘要】
1.一种电能质量综合治理装置，其特征在于，包括：初始控制模块，用于确定低压电网的参数阈值，采集所述低压电网的电网参数，依据所述参数阈值以及所述电网参数生成初始控制信号并发送至多目标控制模块；所述多目标控制模块，用于根据所述初始控制信号确定当前目标补偿任务，针对所述当前目标补偿任务，生成四个相应的脉冲控制信号，并分别发送至第一IGBT逆变模块、第二IGBT逆变模块、第三IGBT逆变模块以及高频无级调压模块；所述第一IGBT逆变模块，用于依据接收到的第一脉冲控制信号对所述低压电网进行静止无功补偿；所述第二IGBT逆变模块，用于依据接收到的第二脉冲控制信号对所述低压电网进行有源滤波；所述第三IGBT逆变模块，用于依据接收到的第三脉冲控制信号对所述低压电网进行三相不平衡电流补偿；所述高频无级调压模块，用于依据接收到的第四脉冲控制信号对所述低压电网进行无级电压补偿。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块以及所述第三IGBT逆变模块结构相同；所述高频无级调压模块的结构包括与所述第一IGBT逆变模块相同结构的IGBT逆变模块以及隔离变压器，所述IGBT逆变模块每相与所述低压电网之间均连接有所述隔离变压器。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述初始控制模块具体用于：确定所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块的安全容量约束阈值以及相电压合格阈值、谐波畸变率阈值、功率因数阈值、三相不平衡度阈值；采集并依据所述低压电网的电网参数计算得到相电压值、功率因数、谐波畸变率以及三相不平衡度；生成所述初始控制信号并发送至所述多目标控制模
\t块，所述初始控制信号内包括各个模块的所述安全容量约束阈值、所述相电压合格阈值、所述谐波畸变率阈值、所述功率因数阈值、所述三相不平衡度阈值、所述相电压值、所述功率因数、所述谐波畸变率以及所述三相不平衡度。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述多目标控制模块具体包括：相电压判断单元，用于判断所述相电压值是否满足所述相电压合格阈值，如果是，令相电压补偿系数为0，触发功率因数判断单元；否则，直接触发所述功率因数判断单元；所述功率因数判断单元，用于判断所述功率因数是否大于所述功率因数阈值，如果是，令功率因数补偿系数为0，触发三相不平衡度判断单元，否则，直接触发所述三相不平衡度判断单元；所述三相不平衡度判断单元，用于判断所述三相不平衡度是否小于三相不平衡度阈值，如果是，令三相平衡补偿系数为0，触发谐波畸变率判断单元，否则，直接触发所述谐波畸变率判断单元；所述谐波畸变率判断单元，用于判断所述谐波畸变率是否小于所述谐波畸变率阈值，如果是，令谐波补偿系数为0，触发任务确定单元；否则，直接触发所述任务确定单元；所述任务确定单元，用于根据各个补偿系数是否为0来确定所述当前目标补偿任务并发送至补偿系数生成单元；所述补偿系数生成单元，用于根据所述当前目标补偿任务，在各个模块的所述安全容量约束阈值内计算得到分别对应于所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变模块、所述第三IGBT逆变模块以及所述高频无级调压模块的补偿系数；脉冲控制信号生成单元，用于根据所述补偿系数生成四个相应的所述脉冲控制信号，并分别发送至所述第一IGBT逆变模块、所述第二IGBT逆变...

【专利技术属性】
技术研发人员：李兰芳，徐晓刚，陈晓科，黄嘉健，李鑫，黄杨珏，汪进锋，曾杰，张弛，谢宁，吴国兵，蔡晓燕，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44