具有补偿用户交流电压幅值功能的智能电表制造技术

本发明专利技术涉及一种补偿用户交流电压幅值功能的智能电表。该智能电表安装于电网线路与用户线路之间，包括电力电子变换模块和综合控制模块两部分。其中电力电子变换模块由整流级、逆变级、交流电压补偿变压器三部分串联构成，（在智能电表实施方式二中应省去交流电压补偿变压器）；综合控制模块由计量控制单元、整流控制单元和逆变控制单元组成。本发明专利技术在实现常规智能电表功能之外，还可以补偿智能电表的电网线路交流电压幅值偏差，使得用户线路电压满足供电标准，提高供电电能质量；同时，还可以实现无功功率就地补偿、三相有功功率就地平衡等功能，可为分布式电源和储能装置提供灵活的直流或交流接口，并实现直流或交流电能计量功能。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及一种补偿用户交流电压幅值功能的智能电表。该智能电表安装于电网线路与用户线路之间，包括电力电子变换模块和综合控制模块两部分。其中电力电子变换模块由整流级、逆变级、交流电压补偿变压器三部分串联构成，（在智能电表实施方式二中应省去交流电压补偿变压器）；综合控制模块由计量控制单元、整流控制单元和逆变控制单元组成。本专利技术在实现常规智能电表功能之外，还可以补偿智能电表的电网线路交流电压幅值偏差，使得用户线路电压满足供电标准，提高供电电能质量；同时，还可以实现无功功率就地补偿、三相有功功率就地平衡等功能，可为分布式电源和储能装置提供灵活的直流或交流接口，并实现直流或交流电能计量功能。【专利说明】具有补偿用户交流电压幅值功能的智能电表
本专利技术涉及电力电子技术在配电系统中的应用，具体涉及具有补偿用户线路交流电压功能的智能电表。
技术介绍
随着农村居民生活水平的提高和经济的发展，居民生活用电负荷和农村种植业、养殖业、加工业等负荷快速增长，加上农村配电网建设相对滞后，部分地区电网结构不合理，造成末端用户与台区变压器超过合理的供电半径，导致末端用户在用电高峰时段电压偏低，部分用户在用电低谷时段电压偏高，其中个别用户低电压和过电压问题十分突出，严重影响了农村居民的生产和生活。该问题广泛存在于全国各个农网供电地区。现阶段主要的解决方法包括增设台区、供电线路改造等方法，但是增设台区方法存在台区选址问题，供电线路改造方法会进一步增加线路容载比，造成巨大浪费，而且两种解决方法投资成本巨大。 随着现代电力电子技术的发展、器件成本的降低以及装置工艺的提高，现代电力电子技术得到了极大的发展，并已经在电力系统中得到了广泛的应用。使用现代电力电子技术，充分利用现有配电线路资源、深入挖掘线路供电潜力，是较为理想的选择。所以，融合了现代电力电子技术的具有补偿用户交流电压幅值功能的智能电表成为综合性解决农网低电压问题有效方法。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供具有补偿用户线路交流电压功能的智能电表，在电网线路交流电压偏低或偏高的情况下，通过调节综合控制模块电力电子变换模块，保证智能电表用户线路电压满足供电标准，提供供电电能质量。 本专利技术采用以下方案实现:一种具有补偿用户交流电压幅值功能的智能电表，其特征在于:包括电网线路接入端、用户接入端、电力电子变换模块和综合控制模块；所述的电力电子变换模块包括整流级、逆变级、电抗、直流电容和电压补偿变压器；所述的整流级经所述的电抗并接于所述的电网线路接入端，所述的整流级的输出端连接到所述逆变级输入端，所述逆变级输出端经所述的电压补偿变压器并接于所述的用户接入端，所述的逆变级和整流级之间并接有一直流电容；所述的综合控制模块包括计量控制单元、整流控制单元以及逆变控制单元；所述的计量控制单元用以信号采集、计量、通信、显示、按键以及协调综合控制模块各个单元的工作；所述的整流控制单元用于控制整流级的工作；所述的逆变控制单元用于控制逆变级的工作。 进一步地，所述的电力电子变换模块的整流级和逆变级部分是由全控型电力电子开关器件并联直流电容构成的全桥或半桥型单相或三相结构。 进一步地，所述的电力电子变换模块的整流级经所述的并联直流电容引出一个直流电力接口，所述的直流电力接口为分布式电压或储能装置提供直流接口。 进一步地，所述的综合控制模块的计量控制单元采集包括电网线路、用户线路以及并联直流电容在内的元件的电压和电流信号，完成用户交流用电计量、分布式电源或储能装置的直流或交流电能计量功能；所述的综合控制模块的整流控制单元控制整流级维持并联直流电容的直流母线电压稳定并且实现无功功率就地补偿功能，对于三相结构的整流级来说，整流控制单元还能实现三相有功功率就地平衡的功能；所述的综合控制模块的逆变控制单元控制逆变级直接完成补偿用户交流电压幅值。 本专利技术的的另一种实现方案:一种具有补偿用户交流电压幅值功能的智能电表，其特征在于:包括电网线路接入端、用户接入端、电力电子变换模块和综合控制模块；所述的电力电子变换模块包括整流级、逆变级、直流电容、第一电抗和第二电抗；所述的整流级输入端经所述的第一电抗连接到所述电网线路接入端，所述整流级输出端连接到所述逆变级的输入端，所述逆变级的输出端经所述的第二电抗连接到所述的用户接入端，所述逆变级和整流级之间并接有一直流电容；所述的综合控制模块包括计量控制单元、整流控制单元以及逆变控制单元；所述的计量控制单元用以信号采集、计量、通信、显示、按键以及协调综合控制模块各个单元的工作与控制；所述的整流控制单元用以控制整流级的工作；所述的逆变控制单元用以控制逆变级的工作。 进一步地，所述的电力电子变换模块的整流级和逆变级部分是由全控型电力电子开关器件并联直流电容构成的全桥或半桥型单相或三相结构。 进一步地，所述的电力电子变换模块的整流级经所述的并联直流电容引出一个直流电力接口，所述的直流电力接口为分布式电压或储能装置提供直流接口。 进一步地，所述的综合控制模块的计量控制单元采集包括电网线路、用户线路以及并联直流电容在内的元件的电压和电流信号，完成用户交流用电计量、分布式电源或储能装置的直流或交流电能计量功能；所述的综合控制模块的整流控制单元控制整流级维持并联直流电容的直流母线电压稳定并且实现无功功率就地补偿功能，对于三相结构的整流级来说，整流控制单元还能实现三相有功功率就地平衡的功能；所述的综合控制模块的逆变控制单元控制逆变级直接完成补偿用户交流电压幅值。 进一步地，所述的智能电表可以将三相电网线路合并为单相线路为用户线路供电，也可以将单相电路分为三相线路为用户线路供电。 本专利技术除具有通常智能电表的优点之外，相对于现有技术，还具有以下优点:补偿用户交流电压幅值功能。当电网线路交流电压超出供电电压限值的国家标准(供电电压幅值偏差高于7%或低于_10%)，可使用户线路电压仍然维持在供电电压限值的国家标准范围内，为用户提供质量合格的电能。 具有补偿用户交流电压幅值功能的智能电表的电力电子变换模块使用全控型电力电子开关器件(IGCT、IGBT或POWER MOSFET等开关器件)，该器件不同于可控硅(晶闸管)等半控型电力电子开关器件，具有良好的电气性能和控制性能，可以快速开通和关断器件。 整流级和逆变级是由全控型电力电子开关器件并联直流电容构成的全桥或半桥型单相或三相结构。在综合控制模块的正弦脉冲宽度调制控制策略下，整流级和逆变级产生的波形非常接近正弦波，开关频率越高，最低次谐波次数越高，可大幅减小滤波器的体积和容量，可减小电网线路交流电压和用户线路交流电压的谐波含量，同时可降低滤波器上的损耗； 由于使用在整流级和逆变级中的全控型电力电子开关器件和全桥或半桥型结构具有良好的电气性能和灵活的控制性能，所以可以实现对电网线路、用户线路以及直流电力接口的交流和直流的电压和电流进行灵活且精确地控制。一方面，该智能电表可以控制电网线路的交流电压和电流，进而控制和调整电网线路的无功功率和三相有功功率，实现无功功率就地补偿、三相有功功率就地平衡功能，另一方面，该智能电表可以控制整流级的直流电压，为分布式电源和储能装置提供灵活的直流电力接口等本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有补偿用户交流电压幅值功能的智能电表，其特征在于：包括电网线路接入端、用户接入端、电力电子变换模块和综合控制模块；所述的电力电子变换模块包括整流级、逆变级、电抗、直流电容和电压补偿变压器；所述的整流级经所述的电抗并接于所述的电网线路接入端，所述的整流级的输出端连接到所述逆变级输入端，所述逆变级输出端经所述的电压补偿变压器并接于所述的用户接入端，所述的逆变级和整流级之间并接有一直流电容；所述的综合控制模块包括计量控制单元、整流控制单元以及逆变控制单元；所述的计量控制单元用以信号采集、计量、通信、显示、按键以及协调综合控制模块各个单元的工作；所述的整流控制单元用于控制整流级的工作；所述的逆变控制单元用于控制逆变级的工作。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：易杨，刘林，叶荣，邱柳青，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网福建省电力有限公司，国网福建省电力有限公司经济技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京;11