專利名稱：大功率整流系統(tǒng)的電能質(zhì)量及損耗綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電力系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)裝置，特別涉及一種大功率整流系統(tǒng)的電能質(zhì)量及損耗綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。
技術(shù)背景大功率整流系統(tǒng)主要由整流變壓器(含移相、調(diào)壓變壓器)、整流柜及濾波器等關(guān)鍵設(shè)備組成，可分為6脈波和多重化聯(lián)結(jié)(12脈波、18脈波、24脈波等)結(jié)構(gòu)，存在以下三種整流方式二極管加飽和電抗器不可控整流、晶閘管可控整流和基于感應(yīng)濾波技術(shù)的晶閘管可控整流，它們?cè)陔娊?、化工及軌道交通領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。多重化技術(shù)通過換流器的多重化聯(lián)結(jié)(12脈波、18脈波、24脈波等)，使得由每個(gè)換流橋產(chǎn)生的主要含量的特征諧波電流在電網(wǎng)側(cè)的匯流處通過移相作用而相互抵消，從而降低電網(wǎng)側(cè)的諧波含量。針對(duì)電能質(zhì)量及效率問題，本實(shí)用新型的主要實(shí)用新型人提出了一種綠色節(jié)能直流電站(授權(quán)公告號(hào)CN 101557116 B)，可大大縮減諧波及無功電流的流通流經(jīng)，有效降低諧波對(duì)變壓器振動(dòng)與噪音等不良影響，減少變壓器的損耗，達(dá)到節(jié)能降噪的目的。但是，由于直流大電流一般為數(shù)萬安培到數(shù)十萬安培，變壓器低壓閥側(cè)普遍采用雙反星或者雙反三角加同相逆并聯(lián)結(jié)構(gòu)，對(duì)于6脈波系統(tǒng)，變壓器輸出母排為6根(整流柜處母排一分為二)或者12根(變壓器輸出母排一分為二)，而目前沒有相應(yīng)的多點(diǎn)測(cè)量的效率分析設(shè)備，整流系統(tǒng)各功耗部件的損耗及運(yùn)行效率無法核算。另外，由于整流環(huán)境具有強(qiáng)腐蝕性和電磁干擾、諧波污染嚴(yán)重以及直流電流大等特點(diǎn)，現(xiàn)有直流大電流的測(cè)量精度一直不高，大大約束了系統(tǒng)效率核算，影響了系統(tǒng)節(jié)能措施的實(shí)施及新方法的推廣應(yīng)用。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有大功率整流系統(tǒng)電能質(zhì)量在線評(píng)估、系統(tǒng)及各功耗部件運(yùn)行損耗實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)存在的上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型提出了一種多測(cè)量點(diǎn)、多通道的一種大功率整流系統(tǒng)的電能質(zhì)量及損耗綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。本實(shí)用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是包括調(diào)壓整流變壓器、整流柜、直流負(fù)載、感應(yīng)濾波裝置、數(shù)據(jù)采集單元、串口光纖轉(zhuǎn)換器、光纖轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器、后臺(tái)PC機(jī)，所述的數(shù)據(jù)采集單元包括網(wǎng)側(cè)交流電壓與電流采集單元、濾波側(cè)交流電壓與電流采集單元、閥側(cè)交流電壓與電流采集單元、直流側(cè)電壓與電流采集單元，三相電源分別與網(wǎng)側(cè)交流電壓與電流采集單元、調(diào)壓整流變壓器相連，調(diào)壓整流變壓器、整流柜、直流負(fù)載依次串聯(lián)，所述濾波側(cè)交流電壓與電流采集單元與調(diào)壓整流變壓器的濾波繞組端相接，所述閥側(cè)交流電壓與電流采集單元與調(diào)壓整流變壓器的輸出相接，所述直流側(cè)電壓與電流采集單元與整流柜的輸出相接，所述網(wǎng)側(cè)交流電壓與電流采集單元、濾波側(cè)交流電壓與電流采集單元、閥側(cè)交流電壓與電流采集單元、直流側(cè)電壓與電流采集單元分別與光纖同步觸發(fā)信號(hào)相連，網(wǎng)側(cè)交流電壓與電流采集單元、濾波側(cè)交流電壓與電流采集單元、閥側(cè)交流電壓與電流采集單元和直流側(cè)電壓與電流采集單元的輸出信號(hào)經(jīng)串口光纖轉(zhuǎn)換器、光纖轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)輸?shù)胶笈_(tái)PC機(jī)。本實(shí)用新型的技術(shù)效果在于(1)、本實(shí)用新型通過網(wǎng)側(cè)、濾波側(cè)、低壓閥側(cè)及直流側(cè)的電壓、電流監(jiān)測(cè)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)及各供電裝備的運(yùn)行效率分析與核算，有利于供電設(shè)備技術(shù)指標(biāo)考核、節(jié)能效果檢驗(yàn)及節(jié)能新方法的推廣；(2)、本實(shí)用新型進(jìn)行網(wǎng)側(cè)電流諧波分析及功率因數(shù)監(jiān)測(cè)，可以評(píng)估系統(tǒng)的電能質(zhì)量運(yùn)行情況，為有載調(diào)壓開關(guān)檔位及觸發(fā)角調(diào)節(jié)控制、諧波抑制、無功功率補(bǔ)償?shù)却胧┑膶?shí)施提供依據(jù)；(3)、對(duì)于綠色節(jié)能直流電站，本實(shí)用新型可驗(yàn)證實(shí)施感應(yīng)濾波后系統(tǒng)各功耗部件的損耗減小及系統(tǒng)效率提升效果，同時(shí)還可對(duì)比常規(guī)方案，驗(yàn)證綠色節(jié)能直流電站的節(jié)能效果。在整流系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)、濾波側(cè)、低壓閥側(cè)及直流側(cè)4個(gè)測(cè)量點(diǎn)分別安裝電壓、電流互感器及相應(yīng)多通道數(shù)據(jù)采集單元，采集單元統(tǒng)一發(fā)送同步采集信號(hào)，通過光纖傳輸實(shí)現(xiàn)同步信號(hào)的無損、無延時(shí)傳輸，從而實(shí)現(xiàn)多測(cè)量點(diǎn)、多組數(shù)據(jù)的同步采集。采集的數(shù)據(jù)通過TCP/IP通訊傳至后臺(tái)PC機(jī)，后臺(tái)控制同步采集信號(hào)的觸發(fā)，以及采集的數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)庫的連接。同時(shí)，分析平臺(tái)對(duì)各側(cè)的采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，可實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)顯示系統(tǒng)電能質(zhì)量、各功耗部件的損耗、平均效率等，并可顯示相應(yīng)的電壓、電流波形及相量圖。此外，通過網(wǎng)側(cè)電流的測(cè)量，可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)網(wǎng)側(cè)的諧波畸變率及功率因數(shù)，為系統(tǒng)進(jìn)一步的電能質(zhì)量?jī)?yōu)化控制提供參考依據(jù)。

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。圖2是本實(shí)用新型6脈波低壓閥側(cè)繞組(變壓器輸出處母排一分為二)與整流柜連接及測(cè)量接線圖。圖2中各部件說明如下1 :變壓器繞組，2 :交流電壓與電流互感器，3 :晶閘管，4 :直流負(fù)載，5 :多通道數(shù)據(jù)采集單元，6 :PC機(jī)。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。參見圖1，本實(shí)用新型包括調(diào)壓整流變壓器、整流柜、直流負(fù)載、感應(yīng)濾波裝置、數(shù)據(jù)采集單元、串口光纖轉(zhuǎn)換器、光纖轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器、后臺(tái)PC機(jī)，所述的數(shù)據(jù)采集單元包括網(wǎng)側(cè)交流電壓與電流采集單元、濾波側(cè)交流電壓與電流采集單元、閥側(cè)交流電壓與電流采集單元、直流側(cè)電壓與電流采集單元，三相電源分別與網(wǎng)側(cè)交流電壓與電流采集單元、調(diào)壓整流變壓器相連，調(diào)壓整流變壓器、整流柜、直流負(fù)載依次串聯(lián)，所述濾波側(cè)交流電壓與電流采集單元與調(diào)壓整流變壓器的濾波繞組端相接，所述閥側(cè)交流電壓與電流采集單元與調(diào)壓整流變壓器的輸出相接，所述直流側(cè)電壓與電流采集單元與整流柜的輸出相接，所述網(wǎng)側(cè)交流電壓與電流采集單元、濾波側(cè)交流電壓與電流采集單元、閥側(cè)交流電壓與電流采集單元、直流側(cè)電壓與電流采集單元分別與光纖同步觸發(fā)信號(hào)相連，網(wǎng)側(cè)交流電壓與電流采集單元、濾波側(cè)交流電壓與電流采集單元、閥側(cè)交流電壓與電流采集單元和直流側(cè)電壓與電流采集單元的輸出信號(hào)經(jīng)串口光纖轉(zhuǎn)換器、光纖轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)輸?shù)胶笈_(tái)PC機(jī)。本實(shí)用新型中根據(jù)數(shù)據(jù)同步采集要求，各多通道數(shù)據(jù)采集單元需由后臺(tái)PC機(jī)統(tǒng)一發(fā)送同步數(shù)據(jù)采集指令，通過光纖傳送至各個(gè)多通道數(shù)據(jù)采集單元，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的同步采集。交流側(cè)的多通道數(shù)據(jù)采集單元輸入信號(hào)為三相實(shí)時(shí)交流電壓、電流，直流側(cè)的多通道數(shù)據(jù)采集單元輸入信號(hào)為實(shí)時(shí)直流電壓，其輸出均為采集數(shù)據(jù)，并通過串口轉(zhuǎn)光纖轉(zhuǎn)換器實(shí)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)的遠(yuǎn)距離高速光纖傳輸，再·通過光纖轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器將采集數(shù)據(jù)傳送給后臺(tái)PC機(jī)，后臺(tái)分析軟件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的分析與處理，最終以數(shù)據(jù)、表格及波形形式顯示。通過網(wǎng)側(cè)的數(shù)據(jù)處理，可體現(xiàn)系統(tǒng)實(shí)時(shí)諧波畸變與功率因數(shù)情況，從而可進(jìn)行電能質(zhì)量評(píng)估，為系統(tǒng)進(jìn)一步的諧波治理及功率因數(shù)提高提供依據(jù)，以達(dá)到電能質(zhì)量的優(yōu)化控制。圖I中的調(diào)壓變與整流變可根據(jù)實(shí)際情況集成在一起，它們是通過有載調(diào)壓開關(guān)檔位及晶閘管觸發(fā)角控制實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流調(diào)節(jié)。對(duì)于二極管不可控整流方式，需將圖I中的整流柜中的晶閘管替換為二極管，且在變壓器與整流柜之間加入飽和電抗器，通過有載調(diào)壓開關(guān)檔位及飽和電抗器控制繞組電壓控制實(shí)現(xiàn)穩(wěn)流調(diào)節(jié)。另外，對(duì)于常規(guī)的可控與不可控整流方式，相對(duì)于圖1，僅是去除了調(diào)壓變+整流變壓器中的整流變壓器濾波繞組，且將濾波裝置及相應(yīng)濾波側(cè)數(shù)據(jù)采集單元前移至調(diào)壓變+整流變壓器的輸入網(wǎng)側(cè)。參見圖2，6脈波系統(tǒng)低壓閥側(cè)繞組在變壓器輸出側(cè)一分為二，每根母排每周期僅有半波的電流，因此需要采集12個(gè)電壓信號(hào)及12個(gè)電流信號(hào)，這里12個(gè)電流信號(hào)需合成為6個(gè)全波的電流信號(hào)進(jìn)行測(cè)量，僅需要采集6個(gè)電壓信號(hào)及6個(gè)電流信號(hào)，相應(yīng)需要2個(gè)6通道的數(shù)據(jù)采集單元，即可計(jì)算閥側(cè)功率。但是，僅通過所有正半波電流即可實(shí)現(xiàn)直流電流波形反演。對(duì)于多重化聯(lián)結(jié)結(jié)構(gòu)，每多一套低壓閥側(cè)繞組，閥側(cè)測(cè)量量及相關(guān)設(shè)備都需相應(yīng)增加。以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本實(shí)用新型的大功率整流系統(tǒng)電能質(zhì)量及系統(tǒng)與部件運(yùn)行損耗綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的測(cè)試方案及步驟，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對(duì)本實(shí)用新型專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。因此，本實(shí)用新型專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求1.一種大功率整流系統(tǒng)的電能質(zhì)量及損耗綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于包括調(diào)壓整流變壓器、整流柜、直流負(fù)載、感應(yīng)濾波裝置、數(shù)據(jù)采集單元、串口光纖轉(zhuǎn)換器、光纖轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器、后臺(tái)PC機(jī)，所述的數(shù)據(jù)采集單元包括網(wǎng)側(cè)交流電壓與電流采集單元、濾波側(cè)交流電壓與電流采集單元、閥側(cè)交流電壓與電流采集單元、直流側(cè)電壓與電流采集單元，三相電源分別與網(wǎng)側(cè)交流電壓與電流采集單元、調(diào)壓整流變壓器相連，調(diào)壓整流變壓器、整流柜、直流負(fù)載依次串聯(lián)，所述濾波側(cè)交流電壓與電流采集單元與調(diào)壓整流變壓器的濾波繞組端相接，所述閥側(cè)交流電壓與電流采集單元與調(diào)壓整流變壓器的輸出相接，所述直流側(cè)電壓與電流采集單元與整流柜的輸出相接，所述網(wǎng)側(cè)交流電壓與電流采集單元、濾波側(cè)交流電壓與電流采集單元、閥側(cè)交流電壓與電流采集單元、直流側(cè)電壓與電流采集單元分別與光纖同步觸發(fā)信號(hào)相連，網(wǎng)側(cè)交流電壓與電流采集單元、濾波側(cè)交流電壓與電流采集單元、閥側(cè)交流電壓與電流采集單元和直流側(cè)電壓與電流采集單元的輸出信號(hào)經(jīng)串口光纖轉(zhuǎn)換器、光纖轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)輸?shù)胶笈_(tái)PC機(jī)。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種大功率整流系統(tǒng)的電能質(zhì)量及損耗綜合監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。它包括調(diào)壓整流變壓器、整流柜、直流負(fù)載、感應(yīng)濾波裝置、數(shù)據(jù)采集單元、串口光纖轉(zhuǎn)換器、光纖轉(zhuǎn)TCP/IP轉(zhuǎn)換器、后臺(tái)PC機(jī)，所述的數(shù)據(jù)采集單元包括網(wǎng)側(cè)交流電壓與電流采集單元、濾波側(cè)交流電壓與電流采集單元、閥側(cè)交流電壓與電流采集單元、直流側(cè)電壓與電流采集單元，本發(fā)膽通過對(duì)電源網(wǎng)側(cè)、濾波側(cè)、低壓閥側(cè)及直流側(cè)多測(cè)量點(diǎn)的電壓、電流信號(hào)的實(shí)時(shí)、同步測(cè)量，并將采集的數(shù)據(jù)通過TCP/IP協(xié)議傳送至后臺(tái)PC機(jī)進(jìn)行后臺(tái)軟件處理，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)側(cè)電能質(zhì)量評(píng)估、系統(tǒng)與各功耗部件的效率分析等功能，可為系統(tǒng)綠色、節(jié)能、高效運(yùn)行提供良好的數(shù)據(jù)與技術(shù)支持。
文檔編號(hào)G01R31/00GK202649360SQ201220340809
公開日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月16日
發(fā)明者羅隆福, 張志文, 張曉虎 申請(qǐng)人:中鋁華大科技股份有限公司