基于WIFI通訊的線路電能質量優化裝置、方法及系統制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種基于WIFI通訊的線路電能質量優化裝置、系統和方法，其中該系統包括控制器、WIFI通訊單元、智能終端、顯示單元、SVG功率單元和電容器補償單元，WIFI通訊單元和控制器實行無線通訊，控制器通過檢測線路電壓或電流控制SVG功率單元和電容器補償單元對電能質量進行優化。本發明專利技術解決了低壓線路三相不平衡、無功補償精度不高、系統內諧波和穩定系統電壓的問題；同時在安裝現場能夠滿足裝置數據交互及狀態控制，使裝置在線路桿下控制及調試更方便，更節約。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于電力系統中低壓線路電能質量優化領域，具體涉及一種基于WIFI通訊的線路電能質量優化裝置、方法及系統。
技術介紹
隨著國民經濟的發展,對電能質量的要求也日益提高，但在配電線路的實際運行中，存在著較多的分支和繁雜的接線，其負荷是不規則分布的，并且存在著三相不平衡負荷，季節性與晝夜性變動大，非線性負載的存在，導致電網內存在大量諧波。各種存在的問題導致功率因數低、線路損耗及變壓器損耗增加、存在電壓閃變和波動，甚至有些用電設備不能正常運行。因此提高電網功率因數，濾除諧波，穩定電壓，補償三相不平衡，提高電能的傳輸效率，在電力系統中顯得尤為重要。目前，現有的線路無功補償中，分組投切電容器組，只能粗略地提供無功功率，對提高功率因數有一定局限性，補償精度不高，不能精確平衡三相不平衡負荷，而且濾除特征次諧波時受系統阻抗影響比較大。此外，線路無功補償裝置安裝在線路桿上，攀爬不方便，帶電操作很容易出現傷亡事故，讓每臺無功補償裝置能在線路桿下進線控制及調試的方式勢在必行，現有的設備往往采用手持式終端與裝置的控制器進行通訊，每臺裝置必須配備一個手持終端，并且手持終端通用性不強，這樣就會導致成本增加，造成浪費，而且不方便攜帶。
技術實現思路
本專利技術為了解決上述問題，提出了一種基于WIFI通訊的線路電能質量優化裝置、方法及系統，解決了低壓線路三相不平衡、無功補償精度不高、系統內諧波污染和穩定系統電壓的問題；同時在安裝現場能夠滿足裝置數據交互及狀態控制，使裝置在線路桿下控制及調試更方便，更節約。為了實現上述目的，本專利技術采用如下方案：一種基于WIFI通訊的線路電能質量優化裝置，包括：控制器，包括電流檢測電路、電壓檢測電路和指令電流運算電路，電流檢測電路和電壓檢測電路均與補償線路連接，電流檢測電路檢測該線路的諧波電流、無功電流和不平衡電流中的至少一種，電壓檢測電路檢測該線路的電壓，所述指令電流運算電路與電流檢測電路和電壓檢測電路相連，用于根據電流檢測電路和電壓檢測電路檢測到的諧波電流、無功電流、不平衡電流和電壓計算得到補償電流并輸出指令信號；SVG功率單元，包括電流跟蹤控制電路、驅動電路和PWM變流器，電流跟蹤控制電路一端與所述指令電流運算電路相連，另一端與驅動電路相連。電流跟蹤控制電路根據電流運算電路的指令信號和實際補償電流的相互關系，向驅動電路輸出不同的PWM信號，驅動電路根據不同的PWM信號控制PWM變流器向線路負載端輸出諧波補償電流、無功細調補償電流、平衡調節電流和電壓調節電流；以及WIFI通訊單元，與所述控制器相連。所述控制器可以工作在無功優先、不平衡優先、諧波優先、電壓優先、只補無功、只補不平衡、只濾諧波或只補電壓模式，其中無功優先、不平衡優先、諧波優先、電壓優先這四種模式中任一種工作模式均可兼容另外三種模式。所述線路電能質量優化裝置設置電容器補償單元，包括電容器和電容器投切用開關，電容器投切用開關分別與指令電流運算電路、電容器和線路負載端連接，所述電容器投切用開關根據電流運算電路的指令信號控制電容器補償單元向補償線路輸出大容量補償電流，用于無功補償的粗調和線路三相低電壓的補償。在所述SVG功率單元和線路之間設置保護器件。在所述電容器補償單元和線路之間設置保護器件。一種基于WIFI通訊的線路電能質量優化系統，還包括智能終端，所述WIFI通訊單元與智能終端進行無線通訊，智能終端接收來自控制器的信號，并發送信號給控制器。一種基于WIFI通訊的線路電能質量優化方法，其特征在于，包括以下步驟：(1)智能終端通過WIFI通訊與控制器連接；(2)控制器通過檢測電壓或電流，判斷線路需要何種優化方式；(3)智能終端向控制器發送命令，控制器根據所發送的命令向SVG功率單元和電容器補償單元做出指令；(4)SVG功率單元和電容器補償單元根據指令可以對線路做出三相不平衡優化、穩定電壓、補償無功或濾除諧波的優化方式。所述三相不平衡優化的具體方法是：控制器通過檢測三相電壓、電流，從中分離出基波負序電流，同時計算達到平衡狀態時所需要的補償電流，然后下發指令給SVG功率單元產生電流，使電流從大的相轉移到小的相，實現流入電網的三相電流平衡。所述穩定電壓的具體方法是：控制器檢測系統電壓，當低壓線路負荷側某相電壓正常，其他兩相偏高或偏低時，控制SVG功率單元對電壓偏低的相補償容性電流來降低線路阻抗引起的壓降，對電壓偏高的相補償感性電流來增大線路阻抗引起的壓降；當低壓線路負荷側電壓三相普遍偏低時，控制電容器補償單元和SVG功率單元同時提供容性電流降低線路阻抗引起的壓降。所述無功補償的具體方法是：控制器通過檢測三相電壓、電流，從中分離出基波正序無功電流，然后對其進行反變換，即可得到無功補償電流。指令下發給電容器補償單元，實現大容量容性無功功率的粗調，同時也下發命令給SVG功率單元控制PWM變流器產生所需的容性無功功率，實現小容量容性無功功率的細調。所述濾除諧波的具體方法是：控制器通過檢測三相電壓、電流，從中分離出基波正序有功電流、基波正序無功電流，然后和輸入的三相電流相減，得到除基波正序分量外的、諧波和基波負序、零序電流的總和，即為要抑制的電流量。通過電流跟蹤控制電路和驅動電路，向PWM變流器送出驅動脈沖，生成反向等值補償電流注入電網，對諧波電流進行補償或抵消。本專利技術的有益效果：(1)基于WIFI通訊的線路電能質量優化裝置有效解決了低壓線路三相不平衡負荷問題，保證流入電網的三相電流平衡；(2)可以精確地對線路進行無功功率補償(感性或容性)，并且輸出的無功功率連續可調，提高功率因數；(3)穩定受電端電壓，加強系統電壓穩定性，抑制電壓波動和閃變，改善用電環境。(4)有效濾除負載3、5、7、11等特征次諧波；(5)基于WIFI通訊的線路電能質量優化裝置可以實現智能終端訪問并控制裝置的功能，利用WIFI熱點可以連接手機、筆記本，用戶只需要用手機或者筆記本就可以在線路桿下，現場調試及隨時查看設備運行情況，較其他無線終端的通訊方式節約了成本、提高了工作效率、更加保證了人身安全。使用WIFI通訊方式智能化水平高，使用靈活，功能齊全，質量可靠，適時性、可靠性、容量可擴性和可維護性好，易標準化和規范化管理。附圖說明圖1為本專利技術電氣原理圖圖2為本專利技術SVG功率單元原理圖圖3為本專利技術控制器示意圖圖4為本專利技術三相不平衡負荷補償原理圖圖5為本專利技術電壓支撐原理圖1圖6為本專利技術電壓支撐原理圖2圖7為本專利技術無功補償原理圖圖8為本專利技術有源濾波原理圖圖9為本專利技術WIFI通信方框圖其中，1-控制器，2-WIFI通訊單元，3-顯示單元，4-保護器，5-SVG功率單元，6-保護器，7-電容器投切用開關，8-電抗器，9-電容器具體實施方式：下面結合附圖與實施例對本專利技術作進一步說明。圖1給出了本專利技術的電氣原理圖，包括控制器1、WIFI通訊單元2、智能終端、顯示單元3、SVG支路和電容器支路。SVG支路包括保護器4和SVG功率單元5，SVG功率單元(如圖2所示)，包括PWM變流器、驅動電路和電流跟蹤控制電路。電容器支路包括保護器6、電容器投切用開關7(包括TSC投切開關、電容器投切用接觸器、復合開關等)、電容器9、電抗器8(可選配)。控制器(如圖3所示)通過檢測電壓、電流，根據所選不同工作模式本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種基于WIFI通訊的線路電能質量優化裝置，其特征在于包括：控制器，包括電流檢測電路、電壓檢測電路和指令電流運算電路，電流檢測電路和電壓檢測電路均與補償線路連接，電流檢測電路檢測該線路的諧波電流、無功電流和不平衡電流中的至少一種，電壓檢測電路檢測該線路的電壓，所述指令電流運算電路與電流檢測電路和電壓檢測電路相連，用于根據電流檢測電路和電壓檢測電路檢測到的諧波電流、無功電流、不平衡電流和電壓計算得到補償電流并輸出指令信號；SVG功率單元，包括電流跟蹤控制電路、驅動電路和PWM變流器，電流跟蹤控制電路一端與所述指令電流運算電路相連，另一端與驅動電路相連。電流跟蹤控制電路根據電流運算電路的指令信號和實際補償電流的相互關系，向驅動電路輸出不同的PWM信號，驅動電路根據不同的PWM信號控制PWM變流器向線路負載端輸出諧波補償電流、無功細調補償電流、平衡調節電流和電壓調節電流；以及WIFI通訊單元，與所述控制器相連。

【技術特征摘要】
1.一種基于WIFI通訊的線路電能質量優化裝置，其特征在于包括：控制器，包括電流檢測電路、電壓檢測電路和指令電流運算電路，電流檢測電路和電壓檢測電路均與補償線路連接，電流檢測電路檢測該線路的諧波電流、無功電流和不平衡電流中的至少一種，電壓檢測電路檢測該線路的電壓，所述指令電流運算電路與電流檢測電路和電壓檢測電路相連，用于根據電流檢測電路和電壓檢測電路檢測到的諧波電流、無功電流、不平衡電流和電壓計算得到補償電流并輸出指令信號；SVG功率單元，包括電流跟蹤控制電路、驅動電路和PWM變流器，電流跟蹤控制電路一端與所述指令電流運算電路相連，另一端與驅動電路相連。電流跟蹤控制電路根據電流運算電路的指令信號和實際補償電流的相互關系，向驅動電路輸出不同的PWM信號，驅動電路根據不同的PWM信號控制PWM變流器向線路負載端輸出諧波補償電流、無功細調補償電流、平衡調節電流和電壓調節電流；以及WIFI通訊單元，與所述控制器相連。2.根據權利要求1所述的線路電能質量優化裝置，其特征在于：所述線路電能質量優化裝置設置電容器補償單元，包括電容器和電容器投切用開關，電容器投切用開關分別與指令電流運算電路、電容器和線路負載端連接，所述電容器投切用開關根據電流運算電路的指令信號控制電容器補償單元向補償線路輸出大容量補償電流，用于無功補償的粗調和線路三相低電壓的補償。3.根據權利要求1所述的線路電能質量優化裝置，其特征在于：在所述SVG功率單元和線路之間設置保護器件。4.根據權利要求2所述的線路電能質量優化裝置，其特征在于：在所述電容器補償單元和線路之間設置保護器件。5.一種基于權利要求1的線路電能質量優化系統，其特征在于還包括智能終端，所述WIFI通訊單元與智能終端進行無線通訊，智能終端接收來自控制器的信號，并發送信號給控制器。6.一種基于WIFI通訊的線路電能質量優化方法，其特征在于，包括以下步驟：1)智能終端通過WIFI通訊與控制器連接；2)控制器通過檢測電壓或電流，判斷線路需要何種優化方式；3)智能終端向控制器發送命令，控制器根據所發送的命令向SVG功率單元和電容器補償單元做出...

【專利技術屬性】
技術研發人員：鞠洪兵，郝莉，楊軍，焦錫元，劉建業，
申請(專利權)人：山東華天電氣有限公司，
類型：發明
國別省市：山東;37