大功率电能质量管理控制系统技术方案

本实用新型专利技术是有关于一种大功率电能质量管理控制系统，其包括：一第一断路器，与一电网相连；一变压器，连接第一断路器；至少一有源滤波装置，与变压器连接，输出一反向的输出谐波电流至变压器，经第一断路器送回电网，有源滤波装置又通过一第一电流互感器连接电网的一供电回路，检测供电回路的一谐波电流；以及至少一无功补偿装置，与第一断路器连接，经由第一断路器接入电网，无功补偿装置又通过一第二电流互感器连接电网的供电回路，检测供电回路的一无功电流，其中，无功补偿装置与有源滤波装置连接，以接收来自有源滤波装置的一信号。本实用新型专利技术通过先运行有源滤波装置滤除谐波再用无功补偿装置补偿无功，使并联无功补偿部分运行更可靠。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种电能质量管理控制系统，特别是涉及一种大功率 谐波抑制与无功补偿的大功率电能质量管理控制系统。
技术介绍
石油作为国家经济发展的重要能源，近年来，随着国民经济的迅速发 展，石油钻探开发装备也得到了迅猛发展，尤其是电驱动钻机控制系统，无 论是在数量上还是在技术装备水平上也相应得到了提高和发展。然而，目前 电驱动钻机控制系统大部分是采用大型柴油发电机组(1000KW--2400KW/600V-690V)供电的大功率直流调速系统 (1500A—2400A/600V—690V)或变频调速系统(500KW—1200KW/600V-690V)，这 两种调速控制系统的应用对柴油发电机组供电的电能质量产生了严重的影 响，尤其在石油钻井作业时，负荷变化频繁且幅度大的工况下使决定供电电 能质量的电压电流波形产生了严重的畸变(即电压电流波形失真度提高和 供电系统无功功率增加)，而且晶闸管(SCR )直流调速控制系统运行时的 电压波形还会出现严重的换相缺口，即产生大量谐波，使5次和7次谐波 含量严重超标(5次谐波电流含有率HRI5-35--45% 、 7次谐波电流含有率 HRI7=13—15%， 5次谐波电压含有率HRU5-15—25% ),直接影响到石油钻 井现场所用电气设备的可靠运行，频繁停机和无用功率的增加也造成了生 产成本的增加。目前，石油钻机使用的电驱动控制系统中大多数对抑制谐波和减少无 功还没有采取措施。有少数采取了晶闸管投切LC无源滤波器的措施，但运 行的效果和可靠性较差。由此可见，上述现有的石油钻机使用的电驱动控制系统在结构与使用 上，显然仍存在有不便与缺陷，而亟待加以进一步改进。为了解决上述存在 的问题，相关厂商莫不费尽心思来谋求解决之道，但长久以来一直未见适 用的设计被发展完成，而一般产品又没有适切结构能够解决上述问题，此显 然是相关业者急欲解决的问题。因此如何能创设一种新型结构的大功率电 能质量管理控制系统，实属当前重要研发课题之一，亦成为当前业界极需改 进的目标。有鉴于上述现有的石油钻机使用的电驱动控制系统存在的缺陷，本发 明人基于从事此类产品设计制造多年丰富的实务经验及专业知识，并配合 学理的运用，积极加以研究创新，以期创i殳一种新型结构的大功率电能质量管理控制系统，能够改进一般现有的石油钻机使用的电驱动控制系统，使 其更具有实用性。随着科技的不断进步，有源电力滤波器的诞生，为有效 地抑制谐波带来了希望。为降低钻井作业时燃油消耗提供了有效途径。本 专利技术人经过不断的研究、设计，并经过反复试作样品及改进后，终于创设出 确具实用价值的本专利技术。
技术实现思路
本技术的目的在于，克服现有的柴油发电机组供电下的电驱动钻 机控制系统用的无源滤波系统存在的滤波效果和可靠性差等问题，而提供 一种新型结构的大功率电能质量管理控制系统，所要解决的技术问题是使 其通过使用有源滤波装置滤除非线性负载产生的谐波有效的净化电网，再 运用无功补偿装置补偿非线性负载产生的无功，使无功补偿装置的运行更 加可靠，非常适于实用。本技术的目的及解决其技术问题是采用以下的技术方案来实现的。依据本技术提出的一种大功率电能质量管理控制系统，其包括:一 第一断路器，与一电网相连； 一变压器，连接该第一断路器；至少一有源 滤波装置，该有源滤波装置与该变压器连接，输出一反向的输出谐波电流 至该变压器，经该第一断路器送回该电网，该有源滤波装蕈又通过一第一 电流互感器连接该电网的一供电回路，检测该供电回路的一谐波电流；以及 至少一无功补偿装置，该无功补偿装置与该第一断路器连接，经由该第一 断路器接入该电网，该无功补偿装置又通过一第二电流互感器连接该电网 的该供电回路，检测该供电回路的一无功电流，其中，该无功补偿装置与 该有源滤波装置连接，以接收来自该有源滤波装置的一信号。本技术的目的以及解决其技术问题还可以采用以下的技术措施来 进一步实现。前述的大功率电能质量管理控制系统，其中所述的有源滤波装置包 括一第二断路器，与该变压器连接，经该变压器接收来自该电网的一整流 充电信号，并将该输出谐波电流输送至该变压器； 一电抗器，连接该第二 断路器，接收来自该第二断路器的该整流充电信号，并输送该输出谐波电 流至该第二断路器； 一滤波器，接入该第二断路器与该电抗器之间，滤除 该电抗器输送至该第二断路器的该输出谐波电流的开关频率； 一三相逆变 桥，连接该电抗器，接收来自该电抗器的该整流充电信号，并传送该输出谐 波电流至该电抗器； 一储能电容器，连接该三相逆变桥，接收来自该三相 逆变桥的该整流充电信号，并输出一能量信号至该三相逆变桥；以及一控 制板，连接该三相逆变桥，传送一逆变控制信号至该三相逆变桥，并通过 该第一电流互感器与该供电回路连接，检测该谐波电流。偿装置包括一第三断路器，与该第一断路器连接，获得该电网的一电压信号； 一反 并联晶闸管，连接该第三断路器，接收来自该第三断路器的该电压信号；一 电容器，与该反并联晶闸管连接，提供一补偿该电网的无功能量； 一控制 器，连接该第三断路器，接收来自该第三断路器的该电压信号，并通过该第 二电流互感器与该供电回路连接，检测该无功电流；以及一控制板，连接 该控制器、该第三断路器及该反并联晶闸管，接收来自该控制器的一控制 投切信号，及来自该第三断路器的该电压信号，发送一触发信号至该反并 联晶闸管。前述的大功率电能质量管理控制系统，其还包括 一正常情况下使用 的冷却空调； 一备用的冷却空调；以及一台钢结构的房体，容置该第一断 路器、该变压器、该至少一有源滤波装置、该至少一无功补偿装置、该正 常情况下使用的冷却空调及该备用的冷却空调。本技术与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技 术方案，本技术大功率电能质量管理控制系统至少具有下列优点及有 益效果优点1、 运行可靠性高。本技术的大功率电能质量管理控制系统的有源 滤波部分，能够可靠的对2--60次谐波进行有效的滤除，更可以通过先使 用有源滤波装置滤除非线性负载产生的谐波再用无功补偿装置补偿非线性 负载产生的无功，使并联运行的无功补偿部分运行更可靠。避免了采用晶 闸管投切L-C滤波兼无功补偿系统时，因电流或电压波形畸变严重而容易 造成晶闸管或滤波电容损坏等现象。2、 动态响应快，本技术的大功率电能质量管理控制系统可以满足 钻井突加突卸负荷工况的要求。系统的谐波滤除采用的是有源滤波，利用有 源滤波对阶跃负荷变化响应时间短(<40ms)等优点，并配合晶闸管投切无 功补偿电容。可以满足发电机组或电网供电下钻井作业的各种工况对电流 总畸变率THDi、电压总畸变率THDv、无功功率Q的治理和补偿的要求。避 免了只采用晶闸管投切L-C进行滤波兼无功补偿系统响应速度慢而造成晶 闸管、滤波电容损坏或母线电压波动大等跳闸现象。有益效果1、 本技术可以使电驱动控制系统运行时所产生的电流总畸变率 THDi和电压总畸变THDv下降。2、 本技术使大功率供电系统的功率因数P.F得到提高。3、 本技术使大功率供电的电压、电流波形接近正弦波，有利于电控系统、井场和营房等用电设备的安全运行。4、本技术提高了大功率供电系统发电机组的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种大功率电能质量管理控制系统，其特征在于其包括：　一第一断路器，与一电网相连；　一变压器，连接该第一断路器；　至少一有源滤波装置，该有源滤波装置与该变压器连接，输出一反向的输出谐波电流至该变压器，经该第一断路器送回该电网 ，该有源滤波装置又通过一第一电流互感器连接该电网的一供电回路，检测该供电回路的一谐波电流；以及　至少一无功补偿装置，该无功补偿装置与该第一断路器连接，经由该第一断路器接入该电网，该无功补偿装置又通过一第二电流互感器连接该电网的该供电回 路，检测该供电回路的一无功电流，其中，该无功补偿装置与该有源滤波装置连接，以接收来自该有源滤波装置的一信号。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：缑柏弘，鲁纪云，
申请(专利权)人：北京四利通控制技术有限公司，
类型：实用新型
国别省市：11[]