智能型電能質量綜合控制成套裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及電能質量的綜合性整體治理、自動控制和智能化管理的成套裝置，具體是智能型電能質量綜合控制成套裝置，屬于電網及用電設備電能質量控制領域。
【背景技術】
[0002]近年來，隨著社會經濟快速發展和科學技術的進步，現代工業、服務業和居民用電設備，如計算機、互聯網和通訊設備、彩電和變頻空調的大量使用。尤其是現代工業生產中各種電子儀器或電子設備的應用，如各種自動化生產線、自動控制系統、變頻調速設備、精密測量儀表設備等的廣泛應用，對電能質量的要求越來越高。但是，這些自動化生產線或自動控制系統內部都含有大量的整流逆變器件或裝置，如開關電源、變頻器以及熒光燈等，產生大量的諧波。諧波電壓和諧波電流引起電源波形嚴重畸變，加上電網和用電系統中其他非線性負荷、沖擊性負荷、干擾性負荷日益增加，也不斷地惡化用電環境，使得電網和用電系統的非線性、非對稱性、波動性問題日益嚴重。這些負荷在運行中，不僅會產生大量的無功功率使功率因數降低造成用電效率低、產生大量的諧波給電網和設備造成危害，而且會產生電壓波動、電壓閃變以及三相不平衡等多種電能質量問題。這些電能質量問題，不僅給工業生產造成停工、損壞設備、產品質量下降、產品報廢等經濟損失，對其他產業如科研、教學、商業、醫療、樓宇、居民小區等城市供用電帶來危害，影響廣大居民的日常生活；降低了用電設備的安全可靠性，造成安全事故的發生；嚴重威脅電力系統的安全運行，甚至會引起系統頻率波動，大量地浪費電能。
[0003]目前，解決無功、諧波、電壓波動和閃變以及三相不平衡等電能質量問題，主要是針對某一個具體的電能質量問題采取獨立治理的方法。比如:針對無功問題，采用靜態或動態的無功功率補償，使功率因數提高并穩定；針對諧波問題，采用無源或有源濾波器，濾除特征諧波；針對電壓波動問題，采用穩壓器或不間斷電源(UPS)實現電壓穩定。也有將無功補償支路設計成某一個特征諧波的低阻抗通道，使該支路在實現無功功率補償的同時具有無源濾波功能。上述技術方法，存在著設備相互獨立，功能單一，控制隨機化，元器件重復安裝(比如每套都需要測量、控制、保護系統等)，精度低效果差(比如靜態無功補償和無源濾波)、容量小(比如穩壓器、不間斷電源和有源濾波器)、費用高(比如有源濾波器)。
[0004]由于電能質量指標中各參數在物理或者數學上有理論變換關系，在電網中相互影響或者相互轉化。供電網安全運行和用戶安全用電要求具備系統性、整體性、綜合性的全面的電能質量控制，任何一個電能質量問題，都會影響或危害供用電安全，造成損失和浪費。獨立解決某一個或某一方面具體的電能質量問題，具有片面性。所安裝的設備或儀器因為其他電能質量問題的存在，其精度和可靠性受影響。
[0005]因此，針對電能質量問題，需要全面分析、綜合治理、整體解決。在功能上希望能夠實現連續無級平滑調節、動態跟蹤反饋、自動控制；在效果方面，希望能夠達到連續平滑的動態無功功率補償、有源濾波或混合有源濾波效果、穩壓器的穩壓水平、實現三相負荷或電流平衡；在費用方面，希望能夠按照常規設備和成熟元器件配置，能夠短期收回；希望能夠結合智能電網和數字化綜合變電站要求，實現綜合性自動控制和保護，實現智能化管理。【實用新型內容】
[0006]本實用新型的目的是提供智能型電能質量綜合控制成套裝置，其結構是由電源模塊、電能參數采集模塊、電能質量分析模塊、電能質量控制模塊、磁控電抗器成套裝置模塊、電容器成套裝置模塊、智能控制模塊、通信模塊和數據存儲模塊組成。其中:所述電源模塊為模塊提供直流電源；
[0007]所述電能參數采集模塊與所述電源模塊、電能質量分析模塊及數據存儲模塊電連接，用于全面采集電網參數；
[0008]所述電能質量分析模塊與所述電能參數采集模塊、電能質量控制模塊、智能控制模塊及數據存儲模塊電連接，用于接收所述電能參數采集模塊采集到的參數，綜合分析判斷出各項電能質量的結果，提出整體治理和配置方案；
[0009]所述電能質量控制模塊與所述電能質量分析模塊、磁控電抗器模塊、電容器模塊、智能控制模塊及數據存儲模塊電連接，用于根據接收到電能質量分析模塊給出的綜合性整體治理各項技術方案編制出不同的控制策略，設定各項控制目標的限制，實施綜合控制；
[0010]所述磁控電抗器模塊和電容器模塊的輸入端皆與所述電能質量控制模塊連接，輸出端與所述智能控制模塊連接，連續無級調節感性無功功率使系統的功率因數提高并穩定，連續平滑調節線路阻抗使系統或設備的電壓穩定以避免電壓波動與閃變，連續平滑調節磁控電抗器電感量使濾波支路阻抗接近于零實現動態諧波治理，連續平滑調節設備阻抗使三相負荷和變壓器三相輸出電流平衡；
[0011]所述智能控制模塊與所述磁控電抗器模塊、電容器模塊、電能質量分析模塊、電能質量控制模塊及通信模塊電連接，所述通信模塊與所述數據存儲模塊電連接，實現綜合自動化控制和智能化管理；所述通信模塊實現計算機網絡通訊和無線網絡通信；所述數據存儲模塊實現超大容量的數據存儲和數據資源共享。
[0012]利用電源模塊為各模塊提供直流電源；利用電能參數采集模塊全面采集電網的參數；利用電能質量分析模塊綜合分析各項電能質量，提出綜合性整體治理方案；利用電能質量控制自動調節磁控電抗器的輸出和動態跟蹤反饋；利用磁控電抗器成套裝置和電容器成套裝置，連續無級調節感性無功功率使系統的功率因數提高并穩定、連續平滑調節線路阻抗使系統或設備的電壓穩定以避免電壓波動與閃變連、續平滑調節磁控電抗器電感量使濾波支路阻抗接近于零實現動態諧波治理、連續平滑調節線路阻抗使三相負荷和變壓器三相輸出電流平衡；利用智能控制模塊實現綜合自動化控制和智能化管理；利用通信模塊實現計算機網絡通訊和無線網絡通信；利用數據存儲模塊實現超大容量的數據存儲和數據資源共享。有效解決目前電能質量控制裝置功能單一、設備相互獨立、元器件重復安裝、精度低效果差、容量小費用高等問題。
[0013]電源模塊通過A/D轉換，為裝置中各模塊提供直流電源。
[0014]電能質量數據采集模塊通過電壓互感器、電流互感器和傳感器，采集電網或用電設備的電壓、電流、有功功率、無功功率、諧波電壓、諧波電流和耗電量等電能參數，自動生成相關的圖表，繪制出電壓變化曲線、電流變化曲線、有功功率變化曲線、無功功率變化曲線、功率因數變化曲線、諧波電壓變化曲線和諧波電流頻譜圖，表格列出各電能參數的最大值、最小值、平均值、5%概率和95%概率等，將所采集數據轉換成脈沖同步信號輸出。
[0015]電能質量分析模塊接收采集模塊給出的參數，計算出平均功率因數、電壓波動范圍、諧波電流含量、諧波電壓畸變量，統計電壓暫跌和暫升狀況、系統三相負荷和變壓器三相輸出電流平衡狀況，繪制功率因數變化曲線、三相負荷不平衡曲線。通過與標準參數要求或設定目標限值的對比，綜合分析判斷出各項電能質量存在的問題，提出綜合性整體治理技術方案，包括:動態無功功率補償方案、動態諧波治理方案、系統電壓和設備電壓調整方案、三相負荷平衡和零序電流補償方案，以及整體控制和保護方案、系統或設備配置方案、系統或設備分布和布置要求、輸出參數和通信要求等。
[0016]電能質量控制模塊接收電能質量分析模塊給出的綜合性整體治理各項技術方案后，DSCCPU主機根據各項技術方案編制出不同的控制策略，設定各項控制目標的限制，實施綜合控制。通過改變磁控電抗器晶閘管的導通角，連續平滑調節磁控電抗器的電感量和輸出的感性無功功率；通過自動