一种具有智能无源滤波无功补偿功能的配电柜的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有智能无源滤波无功补偿功能的配电柜，包括配电柜本体，配电柜本体内设置有10KV三相线，10KV三相线的每一相线上连接有互感器，每个互感器通过导线依次与采样电路、单片机、驱动模块、滤波器相连接，滤波器的另一端连接至10KV三相线对应的线上，在滤波器与10KV三相线的连接点之后，10KV三相线上连接有负载，单片机为AT89C52单片机，一种具有智能无源滤波无功补偿功能的配电柜，解决了现有技术中存在的滤波器并不能针对特定的谐波对其选择性的滤除的问题。
【专利说明】一种具有智能无源滤波无功补偿功能的配电柜
【技术领域】
[0001]本实用新型属于电气控制【技术领域】，具体涉及一种具有智能无源滤波无功补偿功能的配电柜。
【背景技术】
[0002]现如今电力系统中，由于大量产生谐波的非线性负荷的使用，大量的谐波电流并注入到电网中，使电网电压产生畸变，这种谐波“污染”会对电网和用户产生严重的危害，构成了电力系统运行的安全隐患；同时，大量无功谐波电流注入系统，占用了系统容量，增加了系统运行负担，在对系统造成危害的同时造成了电能的无谓浪费，严重降低了电力系统的电能质量。当正弦波电压施加在非线性电路上时，电流就变成非正弦波，非正弦波电流在电网阻抗上产生压降，会使电压波形也变为非正弦波。对非正弦波作傅立叶级数分解，其中频率与工频相同的分量成为基波，频率大于基波的分量成为谐波。如今广泛使用的负载大部分是非线性的，如:整流器、变频器等，电流流经非线性负载时，非线性负载的高频分量与基波相叠加，使负载上的电流为非正弦电流，产生了谐波。对于电力系统来说，电力谐波的危害主要表现有以下两大方面:1、增加输电、供电和用电设备的额外附加损耗，使设备的温度过热，降低设备的利用率和经济效益，并给企业增加额外的电能损耗。(I)电力谐波对输电线路的影响:由于输电线路阻抗的频率特性，线路电阻随着频率的升高而增加。在集肤效应的作用下，谐波电流使输电线路的附加损耗增加。在供应电网的损耗中，变压器和输电线路的损耗占了大部分，所以谐波使电网网损增大。谐波还使三相供电系统中的中性线的电流增大，导致中性线过载。输电线路存在着分布的线路电感和对地电容，它们与产生谐波的设备组成串联回路或并联回路时，在一定的参数配合条件下，会发生串联谐振或并联谐振。一般情况下，并联谐波谐振所产生的谐波过电压和过电流对相关设备的危害性较大。当注入电网的谐波的频率位于在网络谐振点附近的谐振区内时，会激励电感、电容产生部分谐振，形成谐波放大。在这种情况下，谐波电压升高、谐波电流增大将会引起继电保护装置出现误动，以至损坏设备，与此同时还可产生相当大的谐波网损。对于电力电缆线路，由于电缆的对地电容比架空线路约大10-20倍，而感抗约为架空线路的1/2-1/3，因此更容易激励出较大的谐波谐振和谐波放大，造成绝缘击穿的事故。(2)电力谐波对变压器的影响:谐波电流使变压器的铜耗增加，特别是3次及其倍数次谐波对三角形连接的变压器，会在其绕组中形成环流，使绕组过热；对全星形连接的变压器，当绕组中性点按地，而该侧电网中分布电容较大或者装有中性点接地的并联电容器时，可能形成3次谐波谐振，使变压器附加损耗增加。谐波电压的存在增加了变压器的磁滞损耗、涡流损耗及绝缘的电场强度，谐波电流的存在增加了铜损。对带有非对称性负荷的变压器而言，会大大增加励磁电流的谐波分量。谐波电流的增加会使变压器局部严重过热，轻则缩短变压器的使用寿命，重则导致变压器烧毁。⑶含有电力谐波的电压加在电容器两端时，由于电容器对电力谐波阻抗很小，谐波电流叠加在电容器的基波上，使电容器电流变大，温度升高，寿命缩短，引起电容器过负荷甚至爆炸，同时谐波还可能与电容器一起在电网中造成电力谐波谐振，使谐波电流加倍，故障加剧。2、对周边设备的影响。(I)影响继电保护和自动装置的工作可靠性:谐波对电力系统中以负序(基波)量为基础的继电保护和自动装置的影响十分严重，这是由于这些按负序(基波)量整定的保护装置，整定值小、灵敏度高。如果在负序基础上再叠加上谐波的干扰(如电气化铁道、电弧炉等谐波源还是负序源)则会引起发电机负序电流保护误动(若误动引起跳闸，则后果严重)、变电站主变的复合电压启动过电流保护装置负序电压元件误动，母线差动保护的负序电压闭锁元件误动以及线路各种型号的距离保护、高频保护、故障录波器、自动准同期装置等发生误动，严重威胁电力系统的安全运行。(2)对通讯系统工作产生干扰:电力线路上流过的幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合时，会在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通信线路通话的清晰度，甚至在极端的情况下，还会威胁着通信设备和人员的安全。(3)对弱电设备的影响:电力谐波会使电视机、计算机的图形畸变，画面亮度发生波动变化，并使机内的元件温度出现过热，使计算机及数据处理系统出现错误，严重甚至损害机器。(4)影响电力测量的准确性:由于电力计量装置都是按50Hz的标准的正弦波设计的，当供电电压或负荷电流中有谐波成分时，会影响感应式电能表的正常工作。在有谐波源的情况下，谐波源用户处的电能表记录了该用户吸收的基波电能并扣除一小部分谐波电能，从而谐波源虽然污染了电网，却反而少交电费；而与此同时，在线性负荷用户处，电能表记录的是该用户吸收的基波电能及部分的谐波电能，这部分谐波电能不但使线性负荷性能变坏，而且还要多交电费。电子式电能表更不利于供电部门而有利于非线性负荷用户。(5)干扰通信系统的工作，谐波的频率与50Hz的比值，就是谐波的次数，比如:150Hz的，叫3次谐波，350Hz的，叫7次谐波，等等。电力线路上流过的3、5、7、11等幅值较大的奇次低频谐波电流通过磁场耦合，在邻近电力线的通信线路中产生干扰电压，干扰通信系统的工作，影响通信线路通话的清晰度，而且在谐波和基波的共同作用下，触发电话铃响，甚至在极端情况下，还会威胁通信设备和人员的安全。另外高压直(HVDC)换流站换相过程中产生的电磁噪声(3-lOkHz)会干扰电力载波通信的正常工作，并使利用载波工作的闭锁和继电保护装置动作失误，影响电网运行的安全。无源滤波器主要由滤波电容器，滤波电抗器等适当组合成LC滤波装置，滤波器除起滤波作用外，还兼作无功补偿作用.LC滤波器主要有调谐和滤波器，双调谐和滤波器，高通滤波器，C型滤波器等.实际运用中根据谐波电流的分布及大小以及无功需求情况设计成几组滤波器，每一组滤波器对应某一次谐波呈低阻抗，高通滤波器对截止频率以上的谐波均呈现低阻抗，C型滤波具有调谐频带宽，损耗低的特点.滤波器的分组需进行精密计算，既要滤除主要的谐波电流，也要满足无功补偿要求，同时还要防止在某一词整数次频率下由于滤波器与系统阻抗发生并联谐振而产生的谐波电流放大，而往往在滤波过程中，滤波器并不能针对特定的谐波对其选择性的滤除。
实用新型内容
[0003]本实用新型的目的是提供一种具有智能无源滤波无功补偿功能的配电柜，解决了现有技术中存在的无源滤波无功补偿装置并不能针对特定的谐波对其选择性的滤除的问题。
[0004]本实用新型所采用的技术方案是，一种具有智能无源滤波无功补偿功能的配电柜，包括配电柜本体，配电柜本体内设置有1KV三相线，1KV三相线的每一相线上连接有互感器，每个互感器通过导线依次与采样电路、单片机、驱动模块、滤波器相连接，滤波器的另一端连接至1KV三相线对应的线上，在滤波器与1KV三相线的连接点之后，1KV三相线上连接有负载。
[0005]本实用新型的特点还在于，
[0006]单片机为AT89C52单片机。
[0007]本实用新型的有益效果是，一种具有智能无源滤波无功补偿功能的配电柜，通过在1KV三相线上接入采样电路，进而通过单片机控制后滤波，实现了配电柜内的谐波的选择性滤除。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是本实用新型一种具有智能无源滤波无功补偿功能的配电柜的结构示意图。
[0009]图中，1.互感器，2.采样电路，3.单片机，4.驱动模块，5.滤波器，6.负载。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和【具体实施方式】对本实用新型进行详细说明。
[0011]本实用新型一种具有智能无源滤波无功补偿功能的配电柜，如图1所示，包括配电柜本体，配电柜本体内设置有1KV三相线，1KV三相线的每一相线上连接有互感器1，每个互感器I通过导线依次与采样电路2、单片机3、驱动模块4、滤波器5相连接，滤波器5的另一端连接至1KV三相线对应的线上，在滤波器5与1KV三相线的连接点之后，1KV三相线上连接有负载6，单片机为AT89C52单片机。
[0012]本实用新型一种具有智能无源滤波无功补偿功能的配电柜，工作过程如下，连接在1KV三相线上的互感器I接收到电流信号，然后将电流信号传给采样电路2，所谓采样电路实质就是A/D转换器，将模拟的电流信号转化为数字信号，进而送入单片机3内，数字信号在单片机3内进行快速傅里叶变换，以便分析电流传感器I上采集到的是几次谐波信号，然后对应将其选择，单片机3内选择的谐波信号经过驱动模块4，驱动模块4驱动滤波模块5将其滤除，而其他非谐波信号被传至1KV三相线上，进而被送到后续的负载6上，此时的电流信号中，已没有谐波信号。
[0013]本实用新型一种具有智能无源滤波无功补偿功能的配电柜，通过对信号进行采样，单片机3选择性的对采样信号进行傅里叶变换，进而通过无源滤波器滤波后被送至负载6，达到了选择性滤除谐波的功能。
【权利要求】
1.一种具有智能无源滤波无功补偿功能的配电柜，包括配电柜本体，其特征在于，配电柜本体内设置有1KV三相线，1KV三相线的每一相线上连接有互感器(I)，每个互感器(I)通过导线依次与采样电路(2)、单片机(3)、驱动模块(4)、滤波器(5)相连接，滤波器(5)的另一端连接至1KV三相线对应的线上，在所述滤波器(5)与1KV三相线的连接点之后，1KV三相线上连接有负载(6)。
2.根据权利要求1所述的一种具有智能无源滤波无功补偿功能的配电柜，其特征在于，所述单片机(3)为AT89C52单片机。
【文档编号】H02B1/26GK204030601SQ201420477820
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月22日 优先权日:2014年8月22日
【发明者】王景毅 申请人:陕西同力电气有限公司