【解決方案】供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量在線監(jiān)測的研究

未曉妃

安科瑞電氣股份有限公司 上海嘉定 201801

1前言

 電能質(zhì)量是衡量電網(wǎng)供給用戶端交流電能的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)。電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)是對電力系統(tǒng)、工業(yè)用戶等電能質(zhì)量進(jìn)行監(jiān)測并自動記錄的智能化數(shù)據(jù)監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)對電網(wǎng)電壓及電流波形進(jìn)行實(shí)時監(jiān)測、分析，并自動生成所需圖形報表，相關(guān)技術(shù)人員即可以通過Web方式隨時查詢電網(wǎng)的實(shí)時電能質(zhì)量數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，對電能質(zhì)量擾動做出科學(xué)的評估，為改善電能質(zhì)量提供決策依據(jù)。

2電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用

 從上世紀(jì)80年代起,我國電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)經(jīng)歷了20多年的發(fā)展歷程，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了由單一功能向多功能監(jiān)測的發(fā)展。目前在電能質(zhì)量監(jiān)測技術(shù)已在供配電系統(tǒng)和工廠用電設(shè)備監(jiān)測有著廣泛應(yīng)用。

1）供配電系統(tǒng)電能質(zhì)量監(jiān)測

2）供配電系統(tǒng)及工業(yè)用電設(shè)備運(yùn)行監(jiān)測

3）供配電系統(tǒng)事故原因分析

4）為供配電網(wǎng)技改提供依據(jù)

5）合理引導(dǎo)用戶錯峰用電提供依據(jù)

3電能質(zhì)量監(jiān)測與治理系統(tǒng)

3.1概述

 電能質(zhì)量分析與治理系統(tǒng)主要研究供配電系統(tǒng)中的無功補(bǔ)償和諧波治理問題，適用于新建、改建、擴(kuò)建和技改項(xiàng)目中工業(yè)與民用及公共建筑內(nèi)電氣設(shè)備的無功補(bǔ)償、諧波及綜合治理等，可根據(jù)不同行業(yè)類型和負(fù)載類型的電能質(zhì)量問題提供合適的設(shè)計解決方案，以達(dá)到改善供電質(zhì)量和確保電力系統(tǒng)安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的目的。

3.2典型行業(yè)

①商業(yè)中心/辦公大樓/醫(yī)療/機(jī)場/體育館：空調(diào)、電梯、LED屏幕、可控硅調(diào)光系統(tǒng)、音響系統(tǒng)；

②港口碼頭/造船/造紙/煙草/煤礦：變頻器等；

③光伏/充電樁/化工/冶金：變頻器、整流器等；

④學(xué)校/研究院：實(shí)驗(yàn)室、機(jī)房設(shè)備、數(shù)據(jù)中心；

⑤工廠：使用大型設(shè)備的生產(chǎn)線，高精度數(shù)控中心等；

⑥通信/金融/醫(yī)療/商業(yè)中心：UPS、開關(guān)電源等。

3.3系統(tǒng)架構(gòu)

 電能質(zhì)量分析與治理系統(tǒng)由低壓側(cè)電能治理產(chǎn)品組成，主要產(chǎn)品有ANAPF有源電力濾波器、ANSVG靜止無功發(fā)生器、ANSNP中線安防保護(hù)器、ANHPD諧波保護(hù)器、ANSVC低壓無功功率補(bǔ)償裝置、ANSVG-G-A混合動態(tài)濾波補(bǔ)償裝置、ANSVG-S-A混合動態(tài)消諧補(bǔ)償裝置、ANSVG-S-G智慧型動態(tài)無功補(bǔ)償裝置等。

4產(chǎn)品選型

4.1 諧波治理產(chǎn)品選型

4.2、無功補(bǔ)償產(chǎn)品快速選型

5產(chǎn)品功能

5.1 ANAPF有源電力濾波器

觸摸屏

互感器

 ANAPF系列有源電力濾波器并聯(lián)在電網(wǎng)上，負(fù)載電流通過電流互感器采集到ANAPF的控制系統(tǒng)中，通過實(shí)時檢測電路將負(fù)載電流中的諧波分量和基波無功分量分離出來，經(jīng)控制系統(tǒng)快速運(yùn)算，采用PWM控制IGBT的觸發(fā)。通過由大容量IGBT管組成的三相變流器向系統(tǒng)注入補(bǔ)償電流，該補(bǔ)償電流與負(fù)荷電流中的諧波電流大小相等，方向相反，互相抵消，實(shí)現(xiàn)濾除諧波的功能，保證流入電網(wǎng)電流是正弦波。

5.2 ANSNP中線安防保護(hù)器

 ANSNP中線安防保護(hù)器通過電流檢測環(huán)節(jié)采集系統(tǒng)中性線上各次諧波電流，經(jīng)控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產(chǎn)生諧波電流指令，通過功率執(zhí)行器件產(chǎn)生與諧波電流幅值相等方向相反的補(bǔ)償電流，并注入中性線，從而消除中性線中過大的電流。

5.3 ANSVG靜止無功發(fā)生器

 ANSVG靜止無功發(fā)生器是一種用于補(bǔ)償無功以及不平衡的新型電力電子裝置，它能對大小變化的無功以及負(fù)序進(jìn)行快速和連續(xù)的補(bǔ)償，其應(yīng)用可克服LC補(bǔ)償器等傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償器響應(yīng)速度慢、補(bǔ)償效果不能控制、容易與電網(wǎng)發(fā)生并聯(lián)諧振和投切震蕩等缺點(diǎn)。

5.4 ANSVC低壓無功功率補(bǔ)償裝置

（1）分立元件方案

 ANSVC 低壓無功功率補(bǔ)償裝置適用于頻率 50Hz 電壓 0.4kV 電網(wǎng)的無功功率自動補(bǔ)償；它集無功補(bǔ)償、電網(wǎng)監(jiān)測于一體，不但可以通過投切電容器組來補(bǔ)償電網(wǎng)中的無功損耗，提高功率因數(shù)，降低線損，從而提高電網(wǎng)的負(fù)載能力和供電質(zhì)量；同時還能夠?qū)崟r監(jiān)測電網(wǎng)的三相電壓、電流、功率因數(shù)等電量參數(shù)。

（2）智能電容方案

 AZC系列智能電力電容補(bǔ)償裝置是應(yīng)用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數(shù)和電能質(zhì)量的新一代無功補(bǔ)償設(shè)備。AZC由智能測控單元，投切開關(guān)，線路保護(hù)單元，低壓電力電容器等構(gòu)成，AZCL在AZC的基礎(chǔ)上添加了電抗器，電抗率可選7%/14%，用于主要諧波為5次及以上/3次、5次及以上的電氣環(huán)境。改變了傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置體積龐大和笨重的結(jié)構(gòu)模式。具有補(bǔ)償效果更好，體積更小，功耗更低，價格更廉，節(jié)約成本更多，使用更加靈活，維護(hù)更方便，使用壽命更長，可靠性更高等特點(diǎn)。

5.5 ANSVG-G-A混合動態(tài)濾波補(bǔ)償裝置

 ANSVG-G-A混合動態(tài)濾波補(bǔ)償裝置在補(bǔ)償無功的同時可兼治理系統(tǒng)的諧波，該設(shè)備以并聯(lián)方式接入配電系統(tǒng)，實(shí)時監(jiān)測系統(tǒng)的電流分量，通過控制計算及邏輯變化，計算出系統(tǒng)所需的無功分量及諧波分量，然后通過三相全橋換流電路實(shí)時產(chǎn)生系統(tǒng)所需要的無功與諧波電流注入到配電系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)智能補(bǔ)償，兼諧波治理。

5.6 ANSVG-S-A系列混合動態(tài)消諧補(bǔ)償裝置

 ANSVG-S-A系列混合動態(tài)消諧補(bǔ)償裝置應(yīng)用新技術(shù)，以SVC的經(jīng)濟(jì)性和APF濾波的性等特點(diǎn)為基礎(chǔ)，將兩者技術(shù)相結(jié)合，提高傳統(tǒng)無功補(bǔ)償技術(shù)，在降低成本的同時，實(shí)現(xiàn)諧波治理與無功補(bǔ)償。

5.7 ANSVG-S-G智慧型動態(tài)無功補(bǔ)償裝置

 ANSVG-S-G智慧型動態(tài)無功補(bǔ)償裝置是一種用于補(bǔ)償無功，提高功率因數(shù)，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償效果的新型電力電子裝置；智能控制系統(tǒng)主動根據(jù)系統(tǒng)的線性動態(tài)需求，自動調(diào)節(jié)有源及無源模塊的輸出配比；ANSVG-S-G整機(jī)主要是由ANSVG-S-G模塊、無源補(bǔ)償電容器（TSC）、液晶顯示器組成。

6應(yīng)用案例

6.1 概述

 某工廠負(fù)載為空壓機(jī)、注塑機(jī)一類的變頻設(shè)備，是典型的諧波發(fā)生源，客戶要求針對諧波電流進(jìn)行治理，改造前/后實(shí)測數(shù)據(jù)如下：

治理前數(shù)據(jù)截圖

治理后數(shù)據(jù)截圖

現(xiàn)場安裝圖