專利名稱：一種配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和治理系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配電網(wǎng)領(lǐng)域，尤其涉及一種配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和治理系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人民生活水平的提高，基于計(jì)算機(jī)的控制設(shè)備和電子裝置投入 使用，這些設(shè)備的性能對(duì)電能質(zhì)量非常敏感，并且這些設(shè)備一旦無(wú)法正常工作，將對(duì)生產(chǎn)生 活造成不可估量的損失。而電力系統(tǒng)向用戶供電時(shí)，在正常情況下，其供電電壓的波形是標(biāo)準(zhǔn)的正弦波形， 但在有諧波的情況下，供電電壓則出現(xiàn)扭曲和畸變，造成供電電壓的污染。與造紙廠等工廠 產(chǎn)生的直接有形污染不同，諧波造成的電壓污染不容易被普通用戶認(rèn)識(shí)和察覺(jué)到，因此其 危害更為隱蔽。諧波污染所到之處首先增大了電網(wǎng)線損和其他設(shè)備的電能損耗，加重了設(shè)備的負(fù) 擔(dān)，其次，諧波污染導(dǎo)致電網(wǎng)和用電用戶的用戶設(shè)備(如電容器、電纜、電動(dòng)機(jī)等)的壽命大 大縮短，造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失，此外，諧波污染還可能造成計(jì)算機(jī)等設(shè)備運(yùn)行不正常甚至死 機(jī)、數(shù)字化機(jī)床生產(chǎn)的產(chǎn)品可能大批量報(bào)廢等嚴(yán)重問(wèn)題。諧波污染甚至還會(huì)造成繼電器保 護(hù)等裝置的誤動(dòng)作，引發(fā)大面積停電事故等。而隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，造成諧波污染的諧波源越來(lái)越多，在現(xiàn)代化的工業(yè)體系 中很多用電負(fù)荷是非線性負(fù)荷，如以電弧為工作介質(zhì)的設(shè)備、以電力電子元件為基礎(chǔ)的電 氣設(shè)備等，這些用電負(fù)荷會(huì)向電網(wǎng)中諸如大量的諧波電流，對(duì)電網(wǎng)造成嚴(yán)重的諧波污染。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和治理系統(tǒng)，能夠自動(dòng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng) 的諧波量，并且節(jié)省管理成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括安裝在變電 所中的諧波集中監(jiān)測(cè)終端和安裝在用電用戶設(shè)備側(cè)的諧波分散監(jiān)測(cè)終端，所述諧波集中監(jiān) 測(cè)終端與變電所處的公用線路連接，用于監(jiān)測(cè)公用線路中的所有諧波的總量；諧波分散監(jiān) 測(cè)裝置接入到經(jīng)過(guò)用電用戶設(shè)備的公用線路和用電用戶設(shè)備之間，用于監(jiān)測(cè)該用電用戶設(shè) 備向公用線路注入的諧波量；還包括主站服務(wù)器，用于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程從諧波集中監(jiān)測(cè)終端 和諧波分散監(jiān)測(cè)終端獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。優(yōu)選地，所述諧波集中監(jiān)測(cè)終端與主站服務(wù)器位于局域網(wǎng)中，并通過(guò)局域網(wǎng)建立 數(shù)據(jù)通信。優(yōu)選地，所述諧波分散監(jiān)測(cè)終端與主站服務(wù)器之間通過(guò)GRPS網(wǎng)絡(luò)建立數(shù)據(jù)通信。另一方面，本發(fā)明還提供一種配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性治理系統(tǒng)，包括上述配電網(wǎng)諧波 系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以及根據(jù)配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果安裝在諧波量超標(biāo)位置 的有源濾波裝置(SVG)。優(yōu)選地，所述SVG安裝的諧波量超標(biāo)的位置包括諧波集中監(jiān)測(cè)終端監(jiān)測(cè)的公用線路中的所有諧波的總量超標(biāo)的變電所。優(yōu)選地，所述SVG安裝的諧波量超標(biāo)的位置包括諧波分散監(jiān)測(cè)終端監(jiān)測(cè)的用電 用戶設(shè)備向公用線路注入的諧波量超標(biāo)的用電用戶設(shè)備。本發(fā)明提供的配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)ψ冸娝鶅?nèi)以及典型負(fù)荷的用電 用戶設(shè)備的諧波分別進(jìn)行諧波情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而可以估算諧波對(duì)用戶造成的損失情 況，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，可為相關(guān)的治理和管理工作提供確切的證據(jù)，也可對(duì)各類 電能質(zhì)量事故進(jìn)行預(yù)先判斷。此外，由于不再需要人工到現(xiàn)場(chǎng)蹲點(diǎn)抄錄，可以節(jié)省管理成 本。本發(fā)明提供的配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性治理系統(tǒng)可以抑制諧波對(duì)電力設(shè)備的損壞，提高 電力設(shè)備的健康狀況，減少設(shè)備的事故發(fā)生。


為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明 的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù) 這些附圖獲得其他的附圖。圖1是本發(fā)明提供的配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意圖；圖2是本發(fā)明中的配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的一個(gè)具體實(shí)施方案的示意圖；圖3是本發(fā)明中的配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性治理系統(tǒng)中的有源濾波裝置的示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例 中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是 本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。圖1示出了本發(fā)明提供的配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)包括安裝 在變電所中的諧波集中監(jiān)測(cè)終端101、至少一個(gè)安裝在用電用戶設(shè)備側(cè)的諧波分散監(jiān)測(cè)終 端1021 102η、和主站服務(wù)器103。每個(gè)用電用戶設(shè)備側(cè)安裝一個(gè)諧波分散監(jiān)測(cè)終端。諧波集中監(jiān)測(cè)終端101與變電所處的公用線路連接，監(jiān)測(cè)公用線路中的所有諧波 的總量。在變電所中的公用線路中帶有接入到該公用線路的所有用電用戶設(shè)備注入的全部 諧波的總量，但諧波集中監(jiān)測(cè)終端101無(wú)法區(qū)分這些諧波總量中各個(gè)用電用戶設(shè)備注入諧 波量的份額。每個(gè)用電用戶設(shè)備側(cè)的諧波分散監(jiān)測(cè)終端接入到經(jīng)過(guò)該用電用戶設(shè)備的公用線 路和該用電用戶設(shè)備之間，用于監(jiān)測(cè)該用電用戶設(shè)備向公用線路注入的諧波量。在本發(fā) 明中，諧波分散監(jiān)測(cè)終端對(duì)其安裝的用電用戶設(shè)備向公用線路注入的諧波量進(jìn)行針對(duì)性監(jiān) 測(cè)。主站服務(wù)器103通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程從諧波集中監(jiān)測(cè)終端和諧波分散監(jiān)測(cè)終端獲取監(jiān) 測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。主站服務(wù)器103和諧波集中監(jiān)測(cè)終端101可以位于同一個(gè)局域網(wǎng)中，這樣，主站服務(wù)器103和諧波集中監(jiān)測(cè)終端101之間通過(guò)局域網(wǎng)建立數(shù)據(jù)通信，主站服務(wù)器103通過(guò)局 域網(wǎng)從諧波集中監(jiān)測(cè)終端101獲取其監(jiān)測(cè)到的公用線路中的全部諧波的總量的數(shù)據(jù)。由于主站服務(wù)器103多部署在電力管理系統(tǒng)中，因此主站服務(wù)器103和諧波分散 監(jiān)測(cè)終端通常不會(huì)部署在同一個(gè)局域網(wǎng)中，所以主站服務(wù)器103和諧波分散監(jiān)測(cè)終端之間 多通過(guò)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)通信，例如通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)建立數(shù)據(jù)通信。以下通過(guò)一個(gè)具體的例子詳細(xì)說(shuō)明，圖2為該配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的拓?fù)?結(jié)構(gòu)圖。如圖2所示，在35KV或110KV變電所中安裝諧波集中監(jiān)測(cè)終端，這些諧波集中監(jiān) 測(cè)終端就通過(guò)以太網(wǎng)局域網(wǎng)與主站服務(wù)器建立數(shù)據(jù)通信。諧波集中監(jiān)測(cè)終端將監(jiān)測(cè)到的諧 波總量數(shù)據(jù)傳輸給主站服務(wù)器，主站服務(wù)器解壓和管理這些數(shù)據(jù)，并對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行保存。 此外，用戶可以通過(guò)客戶端對(duì)主站服務(wù)器中的數(shù)據(jù)進(jìn)行查詢，可以通過(guò)以太網(wǎng)直接進(jìn)行遠(yuǎn) 程訪問(wèn)，也可以采用在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行數(shù)據(jù)查看。安裝在用電用戶設(shè)備側(cè)的諧波分散監(jiān)測(cè)終端通 過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò)將其監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)傳輸給主站服務(wù)器。有些應(yīng)用場(chǎng)景，在全局的管理系統(tǒng)中還會(huì)維護(hù)另一套數(shù)據(jù)庫(kù)，為了能夠使其能夠 共享主站服務(wù)器中的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，主站服務(wù)器還將其獲取的數(shù)據(jù)定期更新入其他數(shù)據(jù)庫(kù)，例 如PI數(shù)據(jù)庫(kù)。通過(guò)本發(fā)明實(shí)施例提供的配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠?qū)ψ冸娝鶅?nèi)以及典型 負(fù)荷的用電用戶設(shè)備的諧波分別進(jìn)行諧波情況的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，從而可以估算諧波對(duì)用戶造成 的損失情況，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析，可為相關(guān)的治理和管理工作提供確切的證據(jù)，也 可對(duì)各類電能質(zhì)量事故進(jìn)行預(yù)先判斷。此外，由于不再需要人工到現(xiàn)場(chǎng)蹲點(diǎn)抄錄，可以節(jié)省管理成本。另一方面，本發(fā)明還相應(yīng)提供在一種配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性治理系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括上 述配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以及根據(jù)配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果安裝在諧 波量超標(biāo)位置的有源濾波裝置(SVG)，SVG通過(guò)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償機(jī)制過(guò)濾諧波量超標(biāo)位置的諧波量。在實(shí)際中，可以查找諧波集中監(jiān)測(cè)終端監(jiān)測(cè)結(jié)果超標(biāo)的變電所，即公用線路中的 所有諧波的總量超標(biāo)的變電所，將SVG安裝在該變電所中。也可以查找諧波分散監(jiān)測(cè)終端 監(jiān)測(cè)結(jié)果超標(biāo)的變電所，即向公用線路注入的諧波量超標(biāo)的用電用戶設(shè)備，將SVG安裝在 該用電用戶設(shè)備中。以下詳細(xì)說(shuō)明SVG的組成結(jié)構(gòu)和工作原理。本實(shí)施例中的SVG裝置采用基于大功率1 GBT的多電平鏈?zhǔn)酵負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，提高了裝 置容量，同時(shí)避免常規(guī)器件串聯(lián)時(shí)所遇到的器件選配以及均壓等問(wèn)題。通過(guò)設(shè)計(jì)基于DSP 為基礎(chǔ)的數(shù)字化控制平臺(tái)，采用空間電壓矢量調(diào)制方式(SVPWM)，采用直接電流控制的方法 中的dq軸下瞬時(shí)電流控制方法對(duì)SVG進(jìn)行控制。SVG裝置主要由以下幾個(gè)部分組成配電柜1、啟動(dòng)整流柜2、逆變橋3、直流電容器 組4、控制單元5、綜合保護(hù)單元6、監(jiān)測(cè)單元7、連接變壓器8、高壓開(kāi)關(guān)柜9)水冷系統(tǒng)10， 如圖3所示。配電柜1為裝置的各個(gè)部分(比如系統(tǒng)電源、水冷系統(tǒng)等)提供直流220V、交流 220V和交流380V電源，并配備IOkV電壓表、無(wú)功功率表、電流表等表計(jì)，用于指示裝置的運(yùn) 行狀態(tài)。接通電源后，裝置的控制單元、監(jiān)測(cè)單元和保護(hù)單元便開(kāi)始工作，監(jiān)控和保護(hù)裝置的啟動(dòng)、并網(wǎng)、運(yùn)行和退出的全過(guò)程。在裝置并網(wǎng)前，啟動(dòng)整流柜2把交流380V升壓并進(jìn)行可控整流，將逆變橋3直流 電容器組4的電壓升高至所需要的值，逆變橋3將直流側(cè)電壓逆變成為工頻電壓，通過(guò)連接 變壓器升壓，并逐步與系統(tǒng)電壓同期。滿足同期條件后，高壓開(kāi)關(guān)柜合閘，裝置進(jìn)入并網(wǎng)運(yùn) 行狀態(tài)。此時(shí)，啟動(dòng)整流柜完成了啟動(dòng)整流任務(wù)，在控制單元的控制下，斷開(kāi)與直流電容器 組的電氣連接。裝置并網(wǎng)運(yùn)行過(guò)程中，控制單元5從逆變橋的電壓電流傳感器、裝置PT、CT等處采 集的有關(guān)數(shù)據(jù)，進(jìn)行控制計(jì)算，決定逆變橋的工作模式。監(jiān)測(cè)單元7采集這些數(shù)據(jù)用以監(jiān)視和上報(bào)逆變橋和系統(tǒng)的各個(gè)模擬量、開(kāi)關(guān)量的 狀態(tài)。保護(hù)單元6利用上述傳感器的輸出判斷是否有模擬量越限或開(kāi)關(guān)量異常變位，執(zhí) 行相應(yīng)的保護(hù)策略。由定值比較插件與就地控制插件構(gòu)成，具有保護(hù)快速(100μ s以內(nèi))、 直接等特點(diǎn)。冷卻系統(tǒng)以水為主要媒介，用于冷卻逆變橋，保證電力電子器件運(yùn)行在允許的溫 度范圍之內(nèi)。根據(jù)裝置的容量和散熱功率要求，可選擇使用水水冷卻或水風(fēng)冷卻方式。通過(guò)本發(fā)明提供的配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性治理系統(tǒng)可以抑制諧波對(duì)電力設(shè)備的損壞， 提高電力設(shè)備的健康狀況，減少設(shè)備的事故發(fā)生。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括安裝在變電所中的諧波集中監(jiān) 測(cè)終端和安裝在用電用戶設(shè)備側(cè)的諧波分散監(jiān)測(cè)終端，所述諧波集中監(jiān)測(cè)終端與變電所處 的公用線路連接，用于監(jiān)測(cè)公用線路中的所有諧波的總量；諧波分散監(jiān)測(cè)裝置接入到經(jīng)過(guò) 用電用戶設(shè)備的公用線路和用電用戶設(shè)備之間，用于監(jiān)測(cè)該用電用戶設(shè)備向公用線路注入 的諧波量；還包括主站服務(wù)器，用于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程從諧波集中監(jiān)測(cè)終端和諧波分散監(jiān)測(cè)終 端獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述諧波集中監(jiān)測(cè)終端與主站服務(wù)器位 于局域網(wǎng)中，并通過(guò)局域網(wǎng)建立數(shù)據(jù)通信。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述諧波分散監(jiān)測(cè)終端與主站服務(wù)器之 間通過(guò)GRPS網(wǎng)絡(luò)建立數(shù)據(jù)通信。
4.一種配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性治理系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至3中任意一項(xiàng)所 述的配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以及根據(jù)配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)結(jié)果安裝在 諧波量超標(biāo)位置的有源濾波裝置(SVG)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性治理系統(tǒng)，其特征在于，所述SVG安裝的諧 波量超標(biāo)的位置包括諧波集中監(jiān)測(cè)終端監(jiān)測(cè)的公用線路中的所有諧波的總量超標(biāo)的變電 所。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所屬的配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性治理系統(tǒng)，其特征在于，所述SVG安裝的諧 波量超標(biāo)的位置包括諧波分散監(jiān)測(cè)終端監(jiān)測(cè)的用電用戶設(shè)備向公用線路注入的諧波量超 標(biāo)的用電用戶設(shè)備。
全文摘要
本發(fā)明提供一種配電網(wǎng)諧波系統(tǒng)性監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和治理系統(tǒng)，該監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括安裝在變電所中的諧波集中監(jiān)測(cè)終端和安裝在用電用戶設(shè)備側(cè)的諧波分散監(jiān)測(cè)終端，所述諧波集中監(jiān)測(cè)終端與變電所處的公用線路連接，用于監(jiān)測(cè)公用線路中的所有諧波的總量；諧波分散監(jiān)測(cè)裝置接入到經(jīng)過(guò)用電用戶設(shè)備的公用線路和用電用戶設(shè)備之間，用于監(jiān)測(cè)該用電用戶設(shè)備向公用線路注入的諧波量；還包括主站服務(wù)器，用于通過(guò)網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程從諧波集中監(jiān)測(cè)終端和諧波分散監(jiān)測(cè)終端獲取監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)。
文檔編號(hào)H02J13/00GK102055190SQ20111002695
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2011年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月25日
發(fā)明者凌榮光, 吳明, 張彥, 張志宇, 張明, 王偉乾, 王勇光, 胡杰, 袁丹, 鄭凱, 高頌九 申請(qǐng)人:寧波市鄞州供電局