【解決方案】供配電系統(tǒng)電能質量在線監(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

 電能質量是衡量電網供給用戶端交流電能的品質標準。電能質量監(jiān)測系統(tǒng)是對電力系統(tǒng)、工業(yè)用戶等電能質量進行監(jiān)測并自動記錄的智能化數據監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)對電網電壓及電流波形進行實時監(jiān)測、分析，并自動生成所需圖形報表，相關技術人員即可以通過Web方式隨時查詢電網的實時電能質量數據和歷史數據，對電能質量擾動做出科學的評估，為改善電能質量提供決策依據。

2電能質量監(jiān)測系統(tǒng)的應用

 從上世紀80年代起,我國電能質量監(jiān)測技術經歷了20多年的發(fā)展歷程，已經實現(xiàn)了由單一功能向多功能監(jiān)測的發(fā)展。目前在電能質量監(jiān)測技術已在供配電系統(tǒng)和工廠用電設備監(jiān)測有著廣泛應用。

1）供配電系統(tǒng)電能質量監(jiān)測

2）供配電系統(tǒng)及工業(yè)用電設備運行監(jiān)測

3）供配電系統(tǒng)事故原因分析

4）為供配電網技改提供依據

5）合理引導用戶錯峰用電提供依據

3電能質量監(jiān)測與治理系統(tǒng)

3.1概述

 電能質量分析與治理系統(tǒng)主要研究供配電系統(tǒng)中的無功補償和諧波治理問題，適用于新建、改建、擴建和技改項目中工業(yè)與民用及公共建筑內電氣設備的無功補償、諧波及綜合治理等，可根據不同行業(yè)類型和負載類型的電能質量問題提供合適的設計解決方案，以達到改善供電質量和確保電力系統(tǒng)安全經濟運行的目的。

3.2典型行業(yè)

①商業(yè)中心/辦公大樓/醫(yī)療/機場/體育館：空調、電梯、LED屏幕、可控硅調光系統(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學校/研究院：實驗室、機房設備、數據中心；

⑤工廠：使用大型設備的生產線，高精度數控中心等；

⑥通信/金融/醫(yī)療/商業(yè)中心：UPS、開關電源等。

3.3系統(tǒng)架構

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

4產品選型

4.1 諧波治理產品選型

4.2、無功補償產品快速選型

5產品功能

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)在電網上，負載電流通過電流互感器采集到ANAPF的控制系統(tǒng)中，通過實時檢測電路將負載電流中的諧波分量和基波無功分量分離出來，經控制系統(tǒng)快速運算，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)注入補償電流，該補償電流與負荷電流中的諧波電流大小相等，方向相反，互相抵消，實現(xiàn)濾除諧波的功能，保證流入電網電流是正弦波。

5.2 ANSNP中線安防保護器

 ANSNP中線安防保護器通過電流檢測環(huán)節(jié)采集系統(tǒng)中性線上各次諧波電流，經控制器快速計算并提取各次諧波電流的含量，產生諧波電流指令，通過功率執(zhí)行器件產生與諧波電流幅值相等方向相反的補償電流，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序進行快速和連續(xù)的補償，其應用可克服LC補償器等傳統(tǒng)的無功補償器響應速度慢、補償效果不能控制、容易與電網發(fā)生并聯(lián)諧振和投切震蕩等缺點。

5.4 ANSVC低壓無功功率補償裝置

（1）分立元件方案

 ANSVC 低壓無功功率補償裝置適用于頻率 50Hz 電壓 0.4kV 電網的無功功率自動補償；它集無功補償、電網監(jiān)測于一體，不但可以通過投切電容器組來補償電網中的無功損耗，提高功率因數，降低線損，從而提高電網的負載能力和供電質量；同時還能夠實時監(jiān)測電網的三相電壓、電流、功率因數等電量參數。

（2）智能電容方案

 AZC系列智能電力電容補償裝置是應用于0.4kV、50Hz低壓配電中用于節(jié)省能源、降低線損、提高功率因數和電能質量的新一代無功補償設備。AZC由智能測控單元，投切開關，線路保護單元，低壓電力電容器等構成，AZCL在AZC的基礎上添加了電抗器，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)無功補償裝置體積龐大和笨重的結構模式。具有補償效果更好，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，維護更方便，使用壽命更長，可靠性更高等特點。

5.5 ANSVG-G-A混合動態(tài)濾波補償裝置

 ANSVG-G-A混合動態(tài)濾波補償裝置在補償無功的同時可兼治理系統(tǒng)的諧波，該設備以并聯(lián)方式接入配電系統(tǒng)，實時監(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時產生系統(tǒng)所需要的無功與諧波電流注入到配電系統(tǒng)中，實現(xiàn)智能補償，兼諧波治理。

5.6 ANSVG-S-A系列混合動態(tài)消諧補償裝置

 ANSVG-S-A系列混合動態(tài)消諧補償裝置應用新技術，以SVC的經濟性和APF濾波的性等特點為基礎，將兩者技術相結合，提高傳統(tǒng)無功補償技術，在降低成本的同時，實現(xiàn)諧波治理與無功補償。

5.7 ANSVG-S-G智慧型動態(tài)無功補償裝置

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

6應用案例

6.1 概述

 某工廠負載為空壓機、注塑機一類的變頻設備，是典型的諧波發(fā)生源，客戶要求針對諧波電流進行治理，改造前/后實測數據如下：

治理前數據截圖

治理后數據截圖

現(xiàn)場安裝圖