一種具有智能無源濾波無功補償功能的配電柜的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種具有智能無源濾波無功補償功能的配電柜，包括配電柜本體，配電柜本體內設置有10KV三相線，10KV三相線的每一相線上連接有互感器，每個互感器通過導線依次與采樣電路、單片機、驅動模塊、濾波器相連接，濾波器的另一端連接至10KV三相線對應的線上，在濾波器與10KV三相線的連接點之后，10KV三相線上連接有負載，單片機為AT89C52單片機，一種具有智能無源濾波無功補償功能的配電柜，解決了現有技術中存在的濾波器并不能針對特定的諧波對其選擇性的濾除的問題。
【專利說明】一種具有智能無源濾波無功補償功能的配電柜
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于電氣控制【技術領域】，具體涉及一種具有智能無源濾波無功補償功能的配電柜。
【背景技術】
[0002]現如今電力系統中，由于大量產生諧波的非線性負荷的使用，大量的諧波電流并注入到電網中，使電網電壓產生畸變，這種諧波“污染”會對電網和用戶產生嚴重的危害，構成了電力系統運行的安全隱患；同時，大量無功諧波電流注入系統，占用了系統容量，增加了系統運行負擔，在對系統造成危害的同時造成了電能的無謂浪費，嚴重降低了電力系統的電能質量。當正弦波電壓施加在非線性電路上時，電流就變成非正弦波，非正弦波電流在電網阻抗上產生壓降，會使電壓波形也變為非正弦波。對非正弦波作傅立葉級數分解，其中頻率與工頻相同的分量成為基波，頻率大于基波的分量成為諧波。如今廣泛使用的負載大部分是非線性的，如:整流器、變頻器等，電流流經非線性負載時，非線性負載的高頻分量與基波相疊加，使負載上的電流為非正弦電流，產生了諧波。對于電力系統來說，電力諧波的危害主要表現有以下兩大方面:1、增加輸電、供電和用電設備的額外附加損耗，使設備的溫度過熱，降低設備的利用率和經濟效益，并給企業增加額外的電能損耗。(I)電力諧波對輸電線路的影響:由于輸電線路阻抗的頻率特性，線路電阻隨著頻率的升高而增加。在集膚效應的作用下，諧波電流使輸電線路的附加損耗增加。在供應電網的損耗中，變壓器和輸電線路的損耗占了大部分，所以諧波使電網網損增大。諧波還使三相供電系統中的中性線的電流增大，導致中性線過載。輸電線路存在著分布的線路電感和對地電容，它們與產生諧波的設備組成串聯回路或并聯回路時，在一定的參數配合條件下，會發生串聯諧振或并聯諧振。一般情況下，并聯諧波諧振所產生的諧波過電壓和過電流對相關設備的危害性較大。當注入電網的諧波的頻率位于在網絡諧振點附近的諧振區內時，會激勵電感、電容產生部分諧振，形成諧波放大。在這種情況下，諧波電壓升高、諧波電流增大將會引起繼電保護裝置出現誤動，以至損壞設備，與此同時還可產生相當大的諧波網損。對于電力電纜線路，由于電纜的對地電容比架空線路約大10-20倍，而感抗約為架空線路的1/2-1/3，因此更容易激勵出較大的諧波諧振和諧波放大，造成絕緣擊穿的事故。(2)電力諧波對變壓器的影響:諧波電流使變壓器的銅耗增加，特別是3次及其倍數次諧波對三角形連接的變壓器，會在其繞組中形成環流，使繞組過熱；對全星形連接的變壓器，當繞組中性點按地，而該側電網中分布電容較大或者裝有中性點接地的并聯電容器時，可能形成3次諧波諧振，使變壓器附加損耗增加。諧波電壓的存在增加了變壓器的磁滯損耗、渦流損耗及絕緣的電場強度，諧波電流的存在增加了銅損。對帶有非對稱性負荷的變壓器而言，會大大增加勵磁電流的諧波分量。諧波電流的增加會使變壓器局部嚴重過熱，輕則縮短變壓器的使用壽命，重則導致變壓器燒毀。⑶含有電力諧波的電壓加在電容器兩端時，由于電容器對電力諧波阻抗很小，諧波電流疊加在電容器的基波上，使電容器電流變大，溫度升高，壽命縮短，引起電容器過負荷甚至爆炸，同時諧波還可能與電容器一起在電網中造成電力諧波諧振，使諧波電流加倍，故障加劇。2、對周邊設備的影響。(I)影響繼電保護和自動裝置的工作可靠性:諧波對電力系統中以負序(基波)量為基礎的繼電保護和自動裝置的影響十分嚴重，這是由于這些按負序(基波)量整定的保護裝置，整定值小、靈敏度高。如果在負序基礎上再疊加上諧波的干擾(如電氣化鐵道、電弧爐等諧波源還是負序源)則會引起發電機負序電流保護誤動(若誤動引起跳閘，則后果嚴重)、變電站主變的復合電壓啟動過電流保護裝置負序電壓元件誤動，母線差動保護的負序電壓閉鎖元件誤動以及線路各種型號的距離保護、高頻保護、故障錄波器、自動準同期裝置等發生誤動，嚴重威脅電力系統的安全運行。(2)對通訊系統工作產生干擾:電力線路上流過的幅值較大的奇次低頻諧波電流通過磁場耦合時，會在鄰近電力線的通信線路中產生干擾電壓，干擾通信系統的工作，影響通信線路通話的清晰度，甚至在極端的情況下，還會威脅著通信設備和人員的安全。(3)對弱電設備的影響:電力諧波會使電視機、計算機的圖形畸變，畫面亮度發生波動變化，并使機內的元件溫度出現過熱，使計算機及數據處理系統出現錯誤，嚴重甚至損害機器。(4)影響電力測量的準確性:由于電力計量裝置都是按50Hz的標準的正弦波設計的，當供電電壓或負荷電流中有諧波成分時，會影響感應式電能表的正常工作。在有諧波源的情況下，諧波源用戶處的電能表記錄了該用戶吸收的基波電能并扣除一小部分諧波電能，從而諧波源雖然污染了電網，卻反而少交電費；而與此同時，在線性負荷用戶處，電能表記錄的是該用戶吸收的基波電能及部分的諧波電能，這部分諧波電能不但使線性負荷性能變壞，而且還要多交電費。電子式電能表更不利于供電部門而有利于非線性負荷用戶。(5)干擾通信系統的工作，諧波的頻率與50Hz的比值，就是諧波的次數，比如:150Hz的，叫3次諧波，350Hz的，叫7次諧波，等等。電力線路上流過的3、5、7、11等幅值較大的奇次低頻諧波電流通過磁場耦合，在鄰近電力線的通信線路中產生干擾電壓，干擾通信系統的工作，影響通信線路通話的清晰度，而且在諧波和基波的共同作用下，觸發電話鈴響，甚至在極端情況下，還會威脅通信設備和人員的安全。另外高壓直(HVDC)換流站換相過程中產生的電磁噪聲(3-lOkHz)會干擾電力載波通信的正常工作，并使利用載波工作的閉鎖和繼電保護裝置動作失誤，影響電網運行的安全。無源濾波器主要由濾波電容器，濾波電抗器等適當組合成LC濾波裝置，濾波器除起濾波作用外，還兼作無功補償作用.LC濾波器主要有調諧和濾波器，雙調諧和濾波器，高通濾波器，C型濾波器等.實際運用中根據諧波電流的分布及大小以及無功需求情況設計成幾組濾波器，每一組濾波器對應某一次諧波呈低阻抗，高通濾波器對截止頻率以上的諧波均呈現低阻抗，C型濾波具有調諧頻帶寬，損耗低的特點.濾波器的分組需進行精密計算，既要濾除主要的諧波電流，也要滿足無功補償要求，同時還要防止在某一詞整數次頻率下由于濾波器與系統阻抗發生并聯諧振而產生的諧波電流放大，而往往在濾波過程中，濾波器并不能針對特定的諧波對其選擇性的濾除。
實用新型內容
[0003]本實用新型的目的是提供一種具有智能無源濾波無功補償功能的配電柜，解決了現有技術中存在的無源濾波無功補償裝置并不能針對特定的諧波對其選擇性的濾除的問題。
[0004]本實用新型所采用的技術方案是，一種具有智能無源濾波無功補償功能的配電柜，包括配電柜本體，配電柜本體內設置有1KV三相線，1KV三相線的每一相線上連接有互感器，每個互感器通過導線依次與采樣電路、單片機、驅動模塊、濾波器相連接，濾波器的另一端連接至1KV三相線對應的線上，在濾波器與1KV三相線的連接點之后，1KV三相線上連接有負載。
[0005]本實用新型的特點還在于，
[0006]單片機為AT89C52單片機。
[0007]本實用新型的有益效果是，一種具有智能無源濾波無功補償功能的配電柜，通過在1KV三相線上接入采樣電路，進而通過單片機控制后濾波，實現了配電柜內的諧波的選擇性濾除。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0008]圖1是本實用新型一種具有智能無源濾波無功補償功能的配電柜的結構示意圖。
[0009]圖中，1.互感器，2.采樣電路，3.單片機，4.驅動模塊，5.濾波器，6.負載。
【具體實施方式】
[0010]下面結合附圖和【具體實施方式】對本實用新型進行詳細說明。
[0011]本實用新型一種具有智能無源濾波無功補償功能的配電柜，如圖1所示，包括配電柜本體，配電柜本體內設置有1KV三相線，1KV三相線的每一相線上連接有互感器1，每個互感器I通過導線依次與采樣電路2、單片機3、驅動模塊4、濾波器5相連接，濾波器5的另一端連接至1KV三相線對應的線上，在濾波器5與1KV三相線的連接點之后，1KV三相線上連接有負載6，單片機為AT89C52單片機。
[0012]本實用新型一種具有智能無源濾波無功補償功能的配電柜，工作過程如下，連接在1KV三相線上的互感器I接收到電流信號，然后將電流信號傳給采樣電路2，所謂采樣電路實質就是A/D轉換器，將模擬的電流信號轉化為數字信號，進而送入單片機3內，數字信號在單片機3內進行快速傅里葉變換，以便分析電流傳感器I上采集到的是幾次諧波信號，然后對應將其選擇，單片機3內選擇的諧波信號經過驅動模塊4，驅動模塊4驅動濾波模塊5將其濾除，而其他非諧波信號被傳至1KV三相線上，進而被送到后續的負載6上，此時的電流信號中，已沒有諧波信號。
[0013]本實用新型一種具有智能無源濾波無功補償功能的配電柜，通過對信號進行采樣，單片機3選擇性的對采樣信號進行傅里葉變換，進而通過無源濾波器濾波后被送至負載6，達到了選擇性濾除諧波的功能。
【權利要求】
1.一種具有智能無源濾波無功補償功能的配電柜，包括配電柜本體，其特征在于，配電柜本體內設置有1KV三相線，1KV三相線的每一相線上連接有互感器(I)，每個互感器(I)通過導線依次與采樣電路(2)、單片機(3)、驅動模塊(4)、濾波器(5)相連接，濾波器(5)的另一端連接至1KV三相線對應的線上，在所述濾波器(5)與1KV三相線的連接點之后，1KV三相線上連接有負載(6)。
2.根據權利要求1所述的一種具有智能無源濾波無功補償功能的配電柜，其特征在于，所述單片機(3)為AT89C52單片機。
【文檔編號】H02B1/26GK204030601SQ201420477820
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年8月22日 優先權日:2014年8月22日
【發明者】王景毅 申請人:陜西同力電氣有限公司