本實(shí)用新型涉及綜合配電箱領(lǐng)域，特別涉及一種自動(dòng)調(diào)節(jié)三相不平衡綜合配電箱。

背景技術(shù)：

綜合配電箱是一種傳統(tǒng)的綜合配電設(shè)備，廣泛應(yīng)用于低壓配電網(wǎng)中，是一種標(biāo)準(zhǔn)化、小型化配電裝置。它具有過載、短路、缺相、欠壓、過壓、剩余電流過流保護(hù)以及防雷等功能，集配電、計(jì)量、無功補(bǔ)償于一體，是配電網(wǎng)主要的電力設(shè)備。

傳統(tǒng)的綜合配電箱具有一定的無功補(bǔ)償作用，但對于三相不平衡、諧波干擾等影響電能質(zhì)量的問題，傳統(tǒng)的綜合配電箱不能解決，往往需要加裝改善電能質(zhì)量的設(shè)備：如無源LC濾波器、靜態(tài)無功補(bǔ)償裝置SVC、靜止無功補(bǔ)償發(fā)生器SVG、有源濾波APF、動(dòng)態(tài)電壓調(diào)節(jié)器DVR等。但是以上任何一種單一的裝置都只能改善電能質(zhì)量的某一方面，而且性價(jià)比都不高，沒有辦法完全得到實(shí)際應(yīng)用。若針對每種電能質(zhì)量問題都分別采取一種調(diào)節(jié)裝置，會(huì)大大增加治理成本，還會(huì)增加裝置運(yùn)行維護(hù)的復(fù)雜度，降低可靠性。不僅增加設(shè)備造價(jià)，而且多套設(shè)備造成現(xiàn)場安裝困難，需要多次停電，此外，還會(huì)影響城市美觀。

此外，低壓配電網(wǎng)目前普遍存在三相不平衡、功率因數(shù)偏低、電壓低、諧波量大等問題，對此，傳統(tǒng)綜合配電箱無能為力。電能質(zhì)量問題不僅影響用戶用電，而且也嚴(yán)重影響到電網(wǎng)和電氣設(shè)備地安全運(yùn)行，同時(shí)增加了電力設(shè)備及電能輸送的損耗，造成三相不平衡等電能質(zhì)量問題的主要原因包括：

1)用電行為不確定，間歇性用電、季節(jié)性用電，峰、谷用電量差別大。

2)住戶分散或集中無序，供電線路復(fù)雜，配變布點(diǎn)不合理，供電半徑長短不一。

3)非線性負(fù)載增多，諧波含量增大，變壓器及用電設(shè)備發(fā)熱量大，甚至擊穿電容器，造成臺(tái)區(qū)功率因數(shù)低，降低了輸送電效率。

4)臺(tái)區(qū)無功補(bǔ)償響應(yīng)速度慢，時(shí)常發(fā)生過補(bǔ)或欠補(bǔ)。

5)線路負(fù)載分布不平衡和用電時(shí)間不同步，造成臺(tái)區(qū)嚴(yán)重三相不平衡。

6)電網(wǎng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)配置偏低。

目前解決低壓配電臺(tái)區(qū)電能質(zhì)量問題的措施主要由改造配變、改造線路、加裝常規(guī)無功補(bǔ)償裝置等三種方法。

在各種無功功率補(bǔ)償方法中，并聯(lián)電容器由于其簡單的結(jié)構(gòu)，方便、靈活的安裝方法，較低的運(yùn)行費(fèi)用和低廉的產(chǎn)品價(jià)格等方面的特點(diǎn)，但是并聯(lián)電容器也有其不足之處，只能分級(jí)補(bǔ)償固定的無功功率，即是階梯形的補(bǔ)償，而不能實(shí)現(xiàn)連續(xù)、線性的補(bǔ)償。而且在系統(tǒng)中存在諧波時(shí)，還可能與系統(tǒng)中的固有電抗產(chǎn)生并聯(lián)諧振，使諧波電流放大(可達(dá)額定電流的幾倍甚至幾十倍)，導(dǎo)致電容器及相關(guān)元器件和線路嚴(yán)重過載而燒毀，此外，對于臺(tái)區(qū)三相不平衡度無法調(diào)節(jié)，造成臺(tái)區(qū)損耗增大和影響臺(tái)區(qū)安全運(yùn)行，后期進(jìn)行加裝其他功能裝置又增加成本和增加安裝難度。

公開于該背景技術(shù)部分的信息僅僅旨在增加對本實(shí)用新型的總體背景的理解，而不應(yīng)當(dāng)被視為承認(rèn)或以任何形式暗示該信息構(gòu)成已為本領(lǐng)域一般技術(shù)人員所公知的現(xiàn)有技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型的目的在于提供一種自動(dòng)調(diào)節(jié)三相不平衡綜合配電箱，從而克服現(xiàn)有各種無功功率補(bǔ)償方法處理低壓配電臺(tái)區(qū)電能質(zhì)量問題效果較差的缺點(diǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種自動(dòng)調(diào)節(jié)三相不平衡綜合配電箱，包括：進(jìn)線端，其與三相電網(wǎng)連接；出線端，其通過線路與所述進(jìn)線端連接，其中，所述進(jìn)線端與所述出線端之間設(shè)有第一取電流端、取電壓端及第二取電流端；多功能電能表，其第一取樣端接入所述第一取電流端處，第二取樣端與所述取電壓端連接；以及調(diào)節(jié)補(bǔ)償模塊，其包括：靜止無功發(fā)生器，其取樣端與所述第二取電流端連接；無功補(bǔ)償控制器，其兩個(gè)取樣端分別與所述第二取電流端、取電壓端連接；及并聯(lián)電容，其補(bǔ)償輸出端通過控制開關(guān)與所述靜止無功發(fā)生器的調(diào)節(jié)輸出端并聯(lián)接入所述線路，其中，所述控制開關(guān)與所述無功補(bǔ)償控制器的控制端連接。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述靜止無功發(fā)生器包括：子控制器，其取樣端與所述第二取電流端連接；PWM信號(hào)發(fā)生器，其輸入端與所述子控制器的輸出端連接；及三相逆變橋，其控制端與所述PWM信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接，輸出端接入所述線路。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，連接所述進(jìn)線端、出線端、補(bǔ)償輸出端以及調(diào)節(jié)輸出端的線路上均設(shè)有塑料外殼式斷路器。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述多功能電能表的第一取樣端通過電流互感器接入所述第一取電流端處。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述無功補(bǔ)償控制器、子控制器分別通過電流互感器接入所述第二取電流端處。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，連接所述控制開關(guān)、調(diào)節(jié)輸出端及補(bǔ)償輸出端的線路上均設(shè)有微型斷路器。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，所述進(jìn)線端設(shè)有總開關(guān)。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，還包括自動(dòng)調(diào)節(jié)三相不平衡綜合配電箱設(shè)有避雷針。

優(yōu)選地，上述技術(shù)方案中，還包括一顯示屏，該顯示屏分別與所述子控制器、無功補(bǔ)償控制器連接。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有如下有益效果：

本實(shí)用新型增加了雙向無功補(bǔ)償、三相不平衡智能調(diào)節(jié)和濾波功能，可自動(dòng)快速跟蹤瞬時(shí)計(jì)算臺(tái)區(qū)所需的補(bǔ)償無功功率大小和三相不平衡所需電流波形，自動(dòng)精準(zhǔn)補(bǔ)償無功功率及調(diào)整電流不平衡度，使之符合電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，配電箱可以補(bǔ)償基波無功電流，也可以對諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償，在中低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償與諧波治理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

附圖說明

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型自動(dòng)調(diào)節(jié)三相不平衡綜合配電箱的電氣原理圖。

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型自動(dòng)調(diào)節(jié)三相不平衡綜合配電箱的的第一結(jié)構(gòu)圖。

圖3是根據(jù)本實(shí)用新型自動(dòng)調(diào)節(jié)三相不平衡綜合配電箱的的第二結(jié)構(gòu)圖。

主要附圖標(biāo)記說明：

1、4、5、6-塑料外殼式斷路器，2、9-控制開關(guān)，3-總開關(guān)，7-顯示屏，8-靜止無功發(fā)生器，10、11-多功能電能表，12、13-并聯(lián)電容。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)描述，但應(yīng)當(dāng)理解本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不受具體實(shí)施方式的限制。

除非另有其它明確表示，否則在整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中，術(shù)語“包括”或其變換如“包含”或“包括有”等等將被理解為包括所陳述的元件或組成部分，而并未排除其它元件或其它組成部分。

圖1至圖3顯示了根據(jù)本實(shí)用新型優(yōu)選實(shí)施方式的自動(dòng)調(diào)節(jié)三相不平衡綜合配電箱的結(jié)構(gòu)示意圖。

如圖1至圖3所示，自動(dòng)調(diào)節(jié)三相不平衡綜合配電箱包括：進(jìn)線端，出線端，多功能電能表10、11，調(diào)節(jié)補(bǔ)償模塊；該配電箱的進(jìn)線端與三相電網(wǎng)連接，進(jìn)線端設(shè)有總開關(guān)(QS)3；該配電箱的出線端通過線路與進(jìn)線端連接，出線端用于連接用戶或負(fù)載，其中，進(jìn)線端與出線端之間依次設(shè)有第一取電流端、取電壓端及第二取電流端；多功能電能表10的第一取樣端通過電流互感器(即計(jì)量CT)接入第一取電流端處，第二取樣端與取電壓端連接，用于測量、統(tǒng)計(jì)綜合箱的運(yùn)行參數(shù)。

繼續(xù)參考圖1，調(diào)節(jié)補(bǔ)償模塊包括：靜止無功發(fā)生器8、無功補(bǔ)償控制器、并聯(lián)電容12、13及顯示屏7；其中，靜止無功發(fā)生器8包括：子控制器、PWM信號(hào)發(fā)生器及三相逆變橋；子控制器的取樣端與第二取電流端連接；PWM信號(hào)發(fā)生器的輸入端與子控制器的輸出端連接；三相逆變橋的控制端與PWM信號(hào)發(fā)生器的輸出端連接。無功補(bǔ)償控制器的兩個(gè)取樣端分別與第二取電流端、取電壓端連接，其中，無功補(bǔ)償控制器、子控制器分別通過電流互感器(即取樣CT)接入第二取電流端處；并聯(lián)電容12、13通過控制開關(guān)2、9與三相逆變橋的輸出端(即靜止無功發(fā)生器的調(diào)節(jié)輸出端)并聯(lián)接入線路，控制開關(guān)2、9優(yōu)選采用復(fù)合開關(guān)，控制開關(guān)2、9與無功補(bǔ)償控制器的控制端連接；其中，連接進(jìn)線端、出線端、調(diào)節(jié)輸出端以及補(bǔ)償輸出端的線路上均設(shè)有塑料外殼式斷路器(QF1、QF2、QF3、QF4)1、4、5、6，連接控制開關(guān)2、9、調(diào)節(jié)輸出端及補(bǔ)償輸出端的線路上均設(shè)有微型斷路器(ZK)；顯示屏7分別與子控制器、無功補(bǔ)償控制器連接，用于顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)、電網(wǎng)波形、歷史故障信息等，如電網(wǎng)頻率、電網(wǎng)電壓諧波總畸變率、電網(wǎng)電流諧波總畸變率、負(fù)載電流諧波總畸變率、電網(wǎng)功率因素、電網(wǎng)波形等。此外，自動(dòng)調(diào)節(jié)三相不平衡綜合配電箱設(shè)有避雷針，具體原理圖參見圖1，配電箱具體零部件布置圖參見圖2和圖3。

下面，對智能自動(dòng)調(diào)節(jié)三相不平衡綜合配電箱的各功能原理進(jìn)行詳細(xì)闡述：

1、負(fù)荷分配

電能由變壓器出線端接入裝置進(jìn)線端的總開關(guān)，通過出線端的出線開關(guān)分配給用戶或負(fù)載，進(jìn)線開關(guān)和每一路出線開關(guān)均采用塑料外殼式斷路器，出線開關(guān)容量根據(jù)配電容量和供電要求配置，出線路數(shù)可根據(jù)實(shí)際要求配置。

2、電能計(jì)量

配電箱中留有兩個(gè)電表位置用于安裝電能表與采集終端等裝置，用于電能計(jì)量功能，計(jì)量數(shù)據(jù)可用于線損考核。

3、配變監(jiān)測

安裝多功能電能表作為配變終端進(jìn)行配變及綜合箱運(yùn)行參數(shù)測量、統(tǒng)計(jì)，并通過與遠(yuǎn)程主站系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交互實(shí)現(xiàn)配變在線監(jiān)測功能，主要包括：

(1)采集三相電壓、電流，實(shí)現(xiàn)電壓、電流、有功功率、無功功率、功率因數(shù)、有功電量、無功電量、電壓、電流諧波的測量。

(2)采集電能表的數(shù)據(jù)。

(3)統(tǒng)計(jì)電壓合格率、功率因數(shù)合格率。

(4)統(tǒng)計(jì)供電時(shí)間、停電時(shí)間，記錄停/上電起止時(shí)間。

4、過載和短路保護(hù)

具備過載或短路保護(hù)功能，當(dāng)過載或短路時(shí)，對應(yīng)的微型斷路器或塑料外殼式斷路器分?jǐn)嘁赃_(dá)到保護(hù)功能。

5、欠壓保護(hù)

進(jìn)線端或者出線端的電壓下降到指定范圍時(shí)，塑料外殼式斷路器內(nèi)的欠壓脫扣器將分?jǐn)鄶嗦菲?，起到欠壓保護(hù)功能。

6、缺相保護(hù)

具備缺相保護(hù)功能，如出線端缺相，出線端處的塑料外殼式斷路器斷開，使用戶設(shè)備不受缺相危害。

7、防雷保護(hù)

配電箱中安裝避雷器有效防止雷擊過電壓和操作過電壓引起的損壞。如果遇到過電壓，避雷器導(dǎo)通將涌流引入接地系統(tǒng)。

8、剩余電流動(dòng)作保護(hù)

具備剩余電流動(dòng)作保護(hù)功能(即漏電保護(hù))功能。由配變終端采集剩余電流，塑料外殼式斷路器根據(jù)剩余電流值進(jìn)行相關(guān)動(dòng)作。

9、無功補(bǔ)償

靜止無功發(fā)生器通過取樣電流互感器(取樣CT)實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)電流，將檢測到的電流信息傳到內(nèi)部子控制器進(jìn)行分析。子控制器從檢測到的電流當(dāng)中提取出基本無功分量，然后對PWM信號(hào)發(fā)生器發(fā)出指令，控制三相逆變橋的IGBT動(dòng)作，從而使得靜止無功發(fā)生器發(fā)出與系統(tǒng)基波無功分量大小相等方向相反的無功電流，達(dá)到消除系統(tǒng)無功電流的目的。裝置采用靜止無功發(fā)生器動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償與并聯(lián)電容協(xié)同工作的方式，并聯(lián)電容提供有級(jí)的基礎(chǔ)無功補(bǔ)償，靜止無功發(fā)生器模塊提供波動(dòng)的動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償。當(dāng)系統(tǒng)中存在的無功電流較小時(shí)，靜止無功發(fā)生器單獨(dú)工作產(chǎn)生精確足量無功補(bǔ)償電流；當(dāng)系統(tǒng)中存在的無功電流較大時(shí)，靜止無功發(fā)生器不能提供足量的無功補(bǔ)償電流，無功補(bǔ)償控制器控制復(fù)合開關(guān)動(dòng)作，并聯(lián)電容補(bǔ)償開始投入與動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償模塊協(xié)同工作，并聯(lián)電容提供大容量的無功補(bǔ)償，而靜止無功發(fā)生器則負(fù)責(zé)補(bǔ)償?shù)木群晚憫?yīng)速度。

10、三相不平衡調(diào)節(jié)

靜止無功發(fā)生器通過取樣電流互感器實(shí)時(shí)檢測系統(tǒng)電流，并將系統(tǒng)電流信息發(fā)送給內(nèi)部子控制器進(jìn)行處理分析，以判斷系統(tǒng)是否處于不平衡狀態(tài)，同時(shí)計(jì)算出達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)各相所需轉(zhuǎn)換的電流值，然后將信號(hào)發(fā)送給內(nèi)部的三相逆變橋的IGBT并驅(qū)動(dòng)其動(dòng)作，將不平衡電流從電流大的相轉(zhuǎn)移到電流小的相，最后達(dá)到三相平衡狀態(tài)。

11、諧波治理

靜止無功發(fā)生器采用橋式變流電路的PWM技術(shù)來進(jìn)行濾波，通過發(fā)出與負(fù)荷諧波大小相同方向相反的諧波與之相抵消，從而達(dá)到有源濾波、消除諧波干擾的效果。

本次方案設(shè)計(jì)的智能自動(dòng)調(diào)節(jié)三相不平衡綜合配電箱，集成負(fù)荷分配、電能計(jì)量、出線保護(hù)、剩余電流保護(hù)、無功補(bǔ)償、電容補(bǔ)償、動(dòng)態(tài)無功雙向補(bǔ)償、三相不平衡調(diào)節(jié)、治理諧波等功能于一體，不僅涵蓋傳統(tǒng)綜合配電箱功能所有功能，而且增加了雙向無功補(bǔ)償、三相不平衡智能調(diào)節(jié)和濾波功能，可自動(dòng)快速跟蹤瞬時(shí)計(jì)算臺(tái)區(qū)所需的補(bǔ)償無功功率大小和三相不平衡所需電流波形，自動(dòng)精準(zhǔn)補(bǔ)償無功功率及調(diào)整電流不平衡度，使之符合電網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，配電箱可以補(bǔ)償基波無功電流，也可以對諧波電流進(jìn)行補(bǔ)償，在中低壓動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償與諧波治理領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。

相較于傳統(tǒng)的LC濾波回路，智能自動(dòng)調(diào)節(jié)三相不平衡綜合配電箱的靜止無功發(fā)生器主要有無功補(bǔ)償性能優(yōu)良、支持補(bǔ)償不平衡負(fù)載及補(bǔ)償零序諧波電流的優(yōu)點(diǎn)，這些都是傳統(tǒng)無功補(bǔ)償回路組成的的補(bǔ)償電路所不具備的功能。與SVC(晶閘管投切無功補(bǔ)償)比較，具有運(yùn)行穩(wěn)定、壽命長、響應(yīng)快、運(yùn)行范圍大、容量調(diào)節(jié)更平滑、諧波量更小、系統(tǒng)電壓更穩(wěn)定等優(yōu)勢。

借此，與傳統(tǒng)綜合配電箱相比，加裝靜止無功發(fā)生器模塊，綜合了傳統(tǒng)綜合配電箱、三相不平衡調(diào)節(jié)和諧波治理功能，使得設(shè)備總的投資更低，且不額外占用土地、安裝施工時(shí)間短，減少了停電損失；有效解決了低壓臺(tái)區(qū)普遍存在的三相不平衡問題，改善了負(fù)荷的三相不平衡，功率因數(shù)將得到提高，發(fā)生在線路和配變上的損耗也將降低，同時(shí)也可以提高配變的實(shí)際電力。

前述對本實(shí)用新型的具體示例性實(shí)施方案的描述是為了說明和例證的目的。這些描述并非想將本實(shí)用新型限定為所公開的精確形式，并且很顯然，根據(jù)上述教導(dǎo)，可以進(jìn)行很多改變和變化。對示例性實(shí)施例進(jìn)行選擇和描述的目的在于解釋本實(shí)用新型的特定原理及其實(shí)際應(yīng)用，從而使得本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)并利用本實(shí)用新型的各種不同的示例性實(shí)施方案以及各種不同的選擇和改變。本實(shí)用新型的范圍意在由權(quán)利要求書及其等同形式所限定。