基于变电站共用母线的负荷的电能调节系统和电能调节器技术方案

本发明专利技术实施例提供一种基于变电站共用母线的负荷的电能调节系统和电能调节器，该系统包括位于变电站端的综合控制器和位于各个负荷端的电能调节器，所述负荷和其电能调节器与变电站的共用母线相连；所述电能调节器包括按照顺序串联在一起的有源滤波器、动态无功补偿器和固定谐波消除无源滤波器，所述电能调节器与对应的负荷串联；所述电能调节器还包括DSP控制器，所述DSP控制器用于通过无线网络接收位于变电站端的综合控制器发出的指令，并综合检测到的本负荷端的谐波分量和无功功率，按照优化和协调算法控制动态无功补偿器和有源滤波器进行工作，并将控制结果传送回变电站端的综合控制器中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于电力
，尤其涉及一种基于变电站共用母线的负荷的电能调节系统和电能调节器。
技术介绍
变电站共用母线上通常带有很多种负荷，有的负荷距离变电站近，有的距离变电站远，此外还分为工业负荷和商业负荷。变电站的无功功率及谐波含量经常发生变化，需要对其进行合理的调节，否则会造成变电站崩溃。目前对无功功率和谐波含量进行调节的方式主要有两种第一种是集中控制，即在变电站端对总的无功功率和谐波含量进行补偿和滤除。但是各个负荷所在地的电能质量不一定高，这是因为有可能一些负荷无功功率高，而另一些负荷的无功功率低，两者之间相互抵销，导致总的无功功率达到平衡。第二种是分散控制，即在各个负荷端实现无功补偿和谐波消除，各个负荷之间相对独立，没有统一管理和协调控制，这就造成一个负荷的无功功率和谐波分量被另一个负荷的补偿装置进行补偿，相互之间存在耦合，最终使得变电站总的无功功率补偿和谐波分量的消除不能达到满意的效果。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种基于变电站共用母线的负荷的电能调节系统和电能调节器，能够实现变电站各负荷统一管理和协调控制，增强变电站供电的稳定性。为实现上述目的，本专利技术的一个实施例提供一种基于变电站共用母线的负荷的电能调节系统，包括位于变电站端的综合控制器和位于各个负荷端的电能调节器，所述负荷和其电能调节器与变电站的共用母线相连；所述电能调节器包括按照顺序串联在一起的有源滤波器、动态无功补偿器和固定谐波消除无源滤波器，所述电能调节器与对应的负荷串联；所述电能调节器还包括DSP控制器，所述DSP控制器用于通过无线网络接收位于变电站端的综合控制器发出的指令，并综合检测到的本负荷端的谐波分量和无功功率，按照优化和协调算法控制动态无功补偿器和有源滤波器进行工作，并将控制结果传送回变电站端的综合控制器中。优选地，所述有源滤波器为由六个绝缘栅双极型晶体管构成的三相六桥臂电路， 其中每个绝缘栅双极型晶体管都反并联一个二极管，所述三相六桥臂电路的交流端通过三个电感分别连接到共用母线上，所述三相六桥臂电路的直流端连接到储能电容。优选地，所述动态无功补偿器由四路电容器补偿通路构成，每路电容器补偿通路中串联连接有一个无触点开关和一个电力电容器。优选地，所述无触点开关为由双向晶闸管构成的无触点开关。优选地，每路电容器补偿通路中的电力电容器的容量按照2的倍数次递增。优选地，所述固定谐波滤除无源滤波器包括三路无源滤波器，分别用于滤除本地3的5次、7次和11次谐波分量。优选地，每路无源滤波器包括串联的LC组合。另一方面，本专利技术还提供一种电能调节器，位于负荷端，所述负荷和其电能调节器与变电站的共用母线相连，所述电能调节器包括按照顺序串联在一起的有源滤波器、动态无功补偿器和固定谐波消除无源滤波器，所述电能调节器与对应的负荷串联；所述电能调节器还包括DSP控制器，所述DSP控制器用于通过无线网络接收位于变电站端的综合控制器发出的指令，并综合检测到的本负荷端的谐波分量和无功功率，按照优化和协调算法控制动态无功补偿器和有源滤波器进行工作，并将控制结果传送回变电站端的综合控制器中。所述有源滤波器为由留个绝缘栅双极型晶体管构成的三相六桥臂电路，其中每个绝缘栅双极型晶体管都反并联一个二极管，所述三相六桥臂电路的交流端通过三个电感分别连接到共用母线上，所述三相六桥臂电路的直流端连接到储能电容。所述动态无功补偿器由四路电容器补偿通路构成，每路电容器补偿通路中串联连接有一个无触点开关和一个电力电容器。本专利技术实施例实现了变电站与不同负荷之间的主从控制方式和分布式结构，即实现了各个负荷的电能优化和监控，又使得各个负荷协调控制，增强了变电站供电的稳定性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术提供的基于变电站共用母线的负荷的电能调节系统所基于的电网结构图；图2是每个负荷端的电能调节器的结构示意图；图3是本专利技术实施例中变电站和各负荷之间的无功功率补偿的关系示意图；图4是本专利技术实施例中在负荷1 一端动态无功功率补偿的关系示意图；图5是本专利技术实施例中变电站和各负荷之间谐波滤除的关系示意图；图6是本专利技术实施例中在负荷1 一端滤波消除的关系示意图。具体实施例方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。图1是本专利技术提供的基于变电站共用母线的负荷的电能调节系统所基于的电网结构图。如图1所示，本专利技术采用主从控制方式和分布式结构相结合的方案，各个负荷共用变电站的同一母线，其无功功率和谐波分量在共用母线上流动。变电站和各个负荷之间采用无线网络进行数据交换，可以实现变电站对各负荷的同一管理和协调控制，使得各个负4荷之间相互解耦，互不干扰。具体地，本专利技术中的电能调节系统包括位于变电站端的综合控制器和位于各个负荷端的电能调节器。其中各个负荷和其对应的电能调节器与变电站的共用母线相连。每个负荷的电能调节器主要用于根据负荷本地的自身特点和要求，灵活控制相应的器件组合实现无功补偿和谐波滤除。图2示出了每个负荷端的电能调节器的结构示意图，在图2中以第k个负荷(记为负荷k)为例说明。电能调节器包括按照顺序串联在一起的有源滤波器201、动态无功补偿器202和固定谐波消除无源滤波器203，每个负荷的电能调节器与相应的负荷串联。此外，电能调节器还包括DSP控制器204，该DSP控制器204用于通过无线网络接收位于变电站端的综合控制器发出的指令，并综合检测到的本负荷端的谐波分量和无功功率，按照优化和协调算法控制动态无功补偿器202和有源滤波器201进行工作，在实际中， 可以通过控制动态无功补偿器202的投切实现对动态无功补偿器202工作状态的控制，可以通过控制输送至有源滤波器201的脉冲大小控制有源滤波器201的工作状态。以下详细说明本专利技术中的电能调节器内部各个器件的具体组成结构。如图2所示，有源滤波器20为由六个IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistor,绝缘栅双极型晶体管)组成的三相六桥臂电路，并且每个IGBT器件都反并联一个相应的二极管，在图2中，上述六个IGBT在图中分别记为Tl、T2、T3、T4、T5、T6，与其反并联的二极管分别记为Dl、D2、D3、D4、D5、D6。三相六桥臂电路的交流端通过三个电感 (La、Lb和Lc)连接到共用母线上，而三相六桥臂电路的直流端连接在存储电容C上。有源滤波器210的主要功能是滤除本地负荷的高次谐波并改善输出波形。动态无功补偿器202由四路电容器补偿通路构成，每路电容器补偿通路中串联连接有一个无触点开关和一个电力电容器，其中无触点开关优选为由双向晶闸管构成的无触点开关。在图2中，第一路电容器补偿通路中串联无触点开本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种基于变电站共用母线的负荷的电能调节系统，其特征在于，包括：位于变电站端的综合控制器和位于各个负荷端的电能调节器，所述负荷和其电能调节器与变电站的共用母线相连；所述电能调节器包括按照顺序串联在一起的有源滤波器、动态无功补偿器和固定谐波消除无源滤波器，所述电能调节器与对应的负荷串联；所述电能调节器还包括ＤＳＰ控制器，所述ＤＳＰ控制器用于通过无线网络接收位于变电站端的综合控制器发出的指令，并综合检测到的本负荷端的谐波分量和无功功率，按照优化和协调算法控制动态无功补偿器和有源滤波器进行工作，并将控制结果传送回变电站端的综合控制器中。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方云辉，王州波，徐永华，
申请(专利权)人：宁波电业局，
类型：发明
国别省市：97