低压电能质量检测系统技术方案

本发明专利技术公开了一种低压电能质量检测系统，包括电网模拟源、三相谐波源、无功模拟源、监控系统、对系统进行控制的中央控制器、与中央控制器连接的上位机；本发明专利技术采用由电网模拟源、三相谐波源、无功模拟源、监控系统组成的低压电能质量检测系统，通过电网模拟源实现了模拟供电电网的正常异常特性并检验了被测样品对供电电网的适应能力；通过三相谐波源和无功模拟源实现了模拟供电电网上存在的电能质量问题，以检验被测样品对电能质量的补偿能力；通过监控系统实现了对系统的安全监控；该系统具有抗干扰能力强、运行稳定性高、数据测试准确可靠、运行速度快、工作效率高、接线简单且操作便捷、运行过程安全等诸多优点。

Low Voltage Power Quality Detection System

The invention discloses a low-voltage power quality detection system, which includes power grid analog source, three-phase harmonic source, reactive power analog source, monitoring system, central controller for system control and upper computer connected with central controller. The invention adopts a low-voltage power quality detection system composed of power grid analog source, three-phase harmonic source, reactive power analog source and monitoring system, and electrically operates electricity. The network analog source simulates the normal abnormal characteristics of the power supply network and tests the adaptability of the tested sample to the power supply network; realizes the power quality problems existing in the analog power supply network through three-phase harmonic source and reactive power analog source to test the compensation ability of the tested sample to the power quality; realizes the security monitoring of the system through the monitoring system; the system has anti-interference. It has many advantages, such as strong ability, high stability, accurate and reliable data testing, fast running speed, high efficiency, simple wiring and convenient operation, safe operation process, etc.

【技术实现步骤摘要】
低压电能质量检测系统
本专利技术涉及一种检测系统，尤其涉及一种低压电能质量检测系统。
技术介绍
近年来，随着电网技术的飞速发展，多元化用电需求的持续增加，间歇式分布式能源的大量接入，导致用户侧设备的复杂性越来越高，电能质量成为当代社会用电厂家所关心的主要问题，为了提高电能质量，企业会在电网中使用电能补偿设备，因此对电能补偿设备补偿特性的检验显得尤为重要。由于供电电网存在诸多电能质量问题，极易出现电压暂降、闪变、频率波动、谐波干扰、瞬时过载等异常运行现象，并且电能质量检测系统设备在长时间运行过程中难免出现元器件老化、失效、受到恶劣环境的干扰，导致系统设备故障率上升、测量准确度下降，或者产生无效异常数据，系统设备整体可靠性降低，从而使得三相不平衡问题、电网谐波问题也变得日益严重。目前，现有的低压电能质量检测系统主要存在的缺点在于：一方面，由于缺乏有效的功率因数补偿机制或功率因数补偿设置不合理，容易产生欠补偿现象以及过补偿现象，使得系统设备不能起到应有的功能，毁坏用电设备，甚至危及系统设备和其他用电设施安全，大大降低了系统设备的使用寿命；另一方面，由于三相谐波源及无功补偿设计不合理，接入电网系统的非线性负荷、冲击性负荷容易产生电压波动闪变、电压凹陷凸升以及严重的三相不平衡等问题，不能确保控制逻辑的准确性和可靠性，难以实现谐波次数和幅值的精确控制，使得低压电能质量检测系统设备容易出现非正常运行状态，甚至导致系统发生故障、火灾等安全隐患而不能及时报警；此外还存在设计繁杂、并联扩容能力较差、运行稳定性较低、数据测试准确性较低以及接线繁琐且操作复杂、运行过程不安全等诸多问题。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种低压电能质量检测系统，该低压电能质量检测系统由电网模拟源、三相谐波源、无功模拟源、监控系统组成，通过电网模拟源实现了模拟供电电网的正常异常特性并检验了被测样品对供电电网的适应能力；通过三相谐波源和无功模拟源实现了模拟供电电网上存在的电能质量问题，以检验被测样品对电能质量的补偿能力；通过监控系统实现了对系统的安全监控；并通过PWM控制器对三相谐波发生模块同时输出多种频率叠加的谐波电压进行控制，达到了PWM整流和逆变的独立控制，进一步确保了控制逻辑的准确性和可靠性，实现了谐波次数和幅值的精确控制，降低了系统运行过程中的安全隐患。为了解决上述技术问题，本专利技术通过下述技术方案得以解决：低压电能质量检测系统，包括用于对供电电网的正常异常特性进行模拟并检验被测样品对供电电网的适应能力的电网模拟源、用于输出谐波电压的三相谐波源、用于提供无功补偿信号的无功模拟源、用于对系统进行监控的监控系统、对系统进行控制的中央控制器、与中央控制器连接的上位机，电网模拟源与供电电网连接，被测样品通过第一变压器与电网模拟源连接，三相谐波源、无功模拟源之间通过第三变压器与被测样品并联连接，电网模拟源、三相谐波源、无功模拟源、第一变压器、被测样品、上位机分别通过中央控制器与监控系统连接。通过电网模拟源实现了模拟供电电网的正常异常特性并检验了被测样品对供电电网的适应能力；通过三相谐波源和无功模拟源实现了模拟供电电网上存在的电能质量问题，以检验被测样品对电能质量的补偿能力；通过监控系统实现了对系统的安全监控。作为优选，电网模拟源连接有对电网模拟源进行电流采样的电流检测模块、对电网模拟源进行电压采样的电压检测模块，电流检测模块、电压检测模块通过功率因数补偿电路分别连接在中央控制器上。通过功率因数补偿电路的设置，使得功率因数能达到0.95，谐波电流含量低于3％FS，对供电电网的干扰较小；通过功率因数补偿电路对被测样品进行动态功率因数补偿，使得能检验被测样品对供电电网的适应能力，实现了对供电电网的正常异常特性的检测。作为优选，功率因数补偿电路包括互相连接的稳压电源、功率因数补偿主电路、PWM脉冲调制与驱动控制电路、相位电流电压检测与比较电路，稳压电源为电路供电，功率因数补偿主电路包括第一滤波电感、第二滤波电感、第一滤波电容器、第二滤波电容器、第三滤波电容器、充放电电容器、吸收电容器、耦合电容器、第二变压器、电流检测电阻、第一电压检测电阻、第二电压检测电阻、第一功率开关元件、第二功率开关元件，第一滤波电感的一端与交流电的输入端L连接，第一滤波电感的另一端与充放电电容器、第一电压检测电阻、电流检测电阻的一端连接，充放电电容器的另一端与第二变压器的初级绕组N1的一端连接，第二变压器的初级绕组N1的另一端与并联的第一功率开关元件和第二功率开关元件连接，第一功率开关元件的阴极和第二功率开关元件的阳极连接到交流电的公共端N，第一功率开关元件和第二功率开关元件的阴极与驱动极分别连接到PWM脉冲调制与驱动控制电路的第一驱动电路和隔离驱动电路；第一滤波电容器的一端连接在交流电的输入端L，第一滤波电容器的另一端与交流电的公共端N连接；第二滤波电容器的一端与第一滤波电感连接，第二滤波电容器的另一端连接在交流电的公共端N上；第一电压检测电阻的另一端分别与相位电流电压检测与比较电路的电压检测电路、第二电压检测电阻的一端连接，第二电压检测电阻的另一端连接到交流电的公共端N；电流检测电阻的另一端通过第二滤波电感连接到交流电的输出端LM；吸收电容器与第二变压器的次级绕组N2并联，吸收电容器的一端与交流电的输出端LM连接，吸收电容器的另一端与耦合电容器的一端连接，耦合电容器的另一端连接到交流电的公共端N；第三滤波电容器、被测样品的一端分别与交流电的输出端LM连接，第三滤波电容器、被测样品的另一端分别连接到交流电的公共端N。其中，功率因数补偿电路工作时，在功率因数补偿主电路的输入端L和公共端N输入交流电AC，交流电AC通过第一滤波电容器、第一滤波电感、第二滤波电容器供给给充放电电容器、第二变压器的初级绕组N1、第一功率开关元件、第二功率开关元件组成的电路，再通过电流检测电阻，经过第二滤波电感和第三滤波电容器滤波之后，供给被测样品；具体地，相位电流电压检测与比较电路的电压检测电路经由功率因数补偿主电路内的第一电压检测电阻和第二电压检测电阻分压之后，对被测样品的端电压进行检测；电流检测电路通过电流检测电阻检测流经被测样品的电流，再将检测到的电压与电流波形处理之后，传输至电流与电压比较电路进行比较，通过控制电压控制PWM脉冲调制与驱动控制电路中的PWM脉冲调制电路控制驱动电路和隔离驱动电路，分别对第一功率开关元件和第二功率开关元件进行开关控制；相位检测电路对电压检测电路检测到的电压波形处理之后，传输至PWM脉冲调制与驱动控制电路中的相位与自动功率因数控制电路，由相位与自动功率因数控制电路通过PWM脉冲调制电路、第一驱动电路和隔离驱动电路控制第一功率开关元件和第二功率开关元件的通断顺序，由第二变压器的初级绕组N1在0-π/2周期内对充放电电容器进行脉冲式充电，在3π/2-2π周期内对充放电电容器进行脉冲式放电；在π/2-π周期内对充放电电容器进行脉冲式放电，在π-3/2π周期内对充放电电容器进行脉冲式充电；当功率因数低于1时，相位电流电压检测与比较电路中的电流与电压比较电路输出定值电压控制PWM脉冲调制与驱动控制电路中的PWM脉冲调制电路，通过第一驱动电路和隔离本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.低压电能质量检测系统，其特征在于：包括用于对供电电网(4)的正常异常特性进行模拟并检验被测样品对供电电网(4)的适应能力的电网模拟源(3)、用于输出谐波电压的三相谐波源(5)、用于提供无功补偿信号的无功模拟源(32)、用于对系统进行监控的监控系统、对系统进行控制的中央控制器(15)、与中央控制器(15)连接的上位机(13)，电网模拟源与供电电网(4)连接，被测样品(1)通过第一变压器(2)与电网模拟源(3)连接，三相谐波源(5)、无功模拟源(32)之间通过第三变压器与被测样品并联连接，电网模拟源(3)、三相谐波源(5)、无功模拟源(32)、第一变压器(2)、被测样品(1)、上位机(13)分别通过中央控制器(15)与监控系统连接。

【技术特征摘要】
1.低压电能质量检测系统，其特征在于：包括用于对供电电网(4)的正常异常特性进行模拟并检验被测样品对供电电网(4)的适应能力的电网模拟源(3)、用于输出谐波电压的三相谐波源(5)、用于提供无功补偿信号的无功模拟源(32)、用于对系统进行监控的监控系统、对系统进行控制的中央控制器(15)、与中央控制器(15)连接的上位机(13)，电网模拟源与供电电网(4)连接，被测样品(1)通过第一变压器(2)与电网模拟源(3)连接，三相谐波源(5)、无功模拟源(32)之间通过第三变压器与被测样品并联连接，电网模拟源(3)、三相谐波源(5)、无功模拟源(32)、第一变压器(2)、被测样品(1)、上位机(13)分别通过中央控制器(15)与监控系统连接。2.根据权利要求1所述的低压电能质量检测系统，其特征在于：电网模拟源(3)连接有对电网模拟源(3)进行电流采样的电流检测模块(35)、对电网模拟源(3)进行电压采样的电压检测模块(36)，电流检测模块(35)、电压检测模块(36)通过功率因数补偿电路(34)分别连接在中央控制器(15)上。3.根据权利要求2所述的低压电能质量检测系统，其特征在于：功率因数补偿电路(34)包括互相连接的稳压电源(344)、功率因数补偿主电路(341)、PWM脉冲调制与驱动控制电路(343)、相位电流电压检测与比较电路(342)，稳压电源(344)为电路供电，功率因数补偿主电路(341)包括第一滤波电感(34109)、第二滤波电感(34101)、第一滤波电容器(34110)、第二滤波电容器(34111)、第三滤波电容器(34112)、充放电电容器(34107)、吸收电容器(34113)、耦合电容器(34114)、第二变压器(34106)、电流检测电阻(34102)、第一电压检测电阻(34103)、第二电压检测电阻(34104)、第一功率开关元件(34108)、第二功率开关元件(34105)，第一滤波电感(34109)的一端与交流电的输入端L连接，第一滤波电感(34109)的另一端与充放电电容器(34107)、第一电压检测电阻(34103)、电流检测电阻(34102)的一端连接，充放电电容器(34107)的另一端与第二变压器(34106)的初级绕组N1的一端连接，第二变压器(34106)的初级绕组N1的另一端与并联的第一功率开关元件(34108)和第二功率开关元件(34105)连接，第一功率开关元件(34108)的阴极和第二功率开关元件(34105)的阳极连接到交流电的公共端N，第一功率开关元件(34108)和第二功率开关元件(34105)的阴极与驱动极分别连接到PWM脉冲调制与驱动控制电路(343)的第一驱动电路(3434)和隔离驱动电路(3432)；第一滤波电容器(34110)的一端连接在交流电的输入端L，第一滤波电容器(34110)的另一端与交流电的公共端N连接；第二滤波电容器(34111)的一端与第一滤波电感(34109)连接，第二滤波电容器(34111)的另一端连接在交流电的公共端N上；第一电压检测电阻(34103)的另一端分别与相位电流电压检测与比较电路(342)的电压检测电路(3423)、第二电压检测电阻(34104)的一端连接，第二电压检测电阻(34104)的另一端连接到交流电的公共端N；电流检测电阻(34102)的另一端通过第二滤波电感(34101)连接到交流电的输出端LM；吸收电容器(34113)与第二变压器(34106)的次级绕组N2并联，吸收电容器(34113)的一端与交流电的输出端LM连接，吸收电容器(34113)的另一端与耦合电容器(34114)的一端连接，耦合电容器(34114)的另一端连接到交流电的公共端N；第三滤波电容器(34112)、被测样品(1)的一端分别与交流电的输出端LM连接，第三滤波电容器(34112)、被测样品(1)的另一端分别连接到交流电的公共端N。4.根据权利要求1或2或3所述的低压电能质量检测系统，其特征在于：三相谐波源(5)包括检测模块(53)、用于输出谐波电压的谐波发生器(52)、用于对谐波发生器(52)输出的谐波电压进行电压频率及幅值进行控制的PWM控制器(51)，谐波发生器(52)与PWM控制器(51)连接，PWM控制器(51)与上位机(13)连接；谐波发生器(52)包括第一通信模块(524)、继电器输出模块(522)、模拟量输出模块(523)、三相谐波发生模块(521)，检测模块(53)的输入端与供电电网(4)连接，检测模块(53)的输出端与上位机(13)连接，上位机(13)...

【专利技术属性】
技术研发人员：楼英超，徐亮，赵艳宏，林婷艳，魏益松，
申请(专利权)人：中检质技检验检测科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33