本發(fā)明屬于電力配網(wǎng)領(lǐng)域，具體講涉及一種可動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)感值的電抗器系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，國家對(duì)相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的持續(xù)投入研發(fā)，一些傳統(tǒng)一次設(shè)備如變壓器、電抗器的技術(shù)應(yīng)用趨于成熟，人們不再滿足其在傳統(tǒng)行業(yè)、傳統(tǒng)領(lǐng)域的應(yīng)用，希望能取其穩(wěn)定可靠優(yōu)勢(shì)、結(jié)合新型技術(shù)，在一些領(lǐng)域得以進(jìn)一步拓展創(chuàng)新應(yīng)用。目前興起于八十年代的電力電子控制技術(shù)，經(jīng)過多年的發(fā)展，亦趨于成熟，是當(dāng)今眾多新興技術(shù)應(yīng)用比較廣泛的技術(shù)領(lǐng)域。目前國內(nèi)外有關(guān)傳統(tǒng)一次設(shè)備變壓器、電抗器和新興電力電子技控制技術(shù)結(jié)合的研究較少、成熟產(chǎn)品案例不多。但對(duì)其二者的有機(jī)結(jié)合應(yīng)用，發(fā)揮二者的優(yōu)勢(shì)、避開二者的劣勢(shì)是未來發(fā)展趨勢(shì)，冀望達(dá)到1+1大于2的效果。對(duì)于傳統(tǒng)一次設(shè)備變壓器、電抗器的研究、應(yīng)用，技術(shù)成熟、應(yīng)用領(lǐng)域廣，如在電力系統(tǒng)中從低電壓?jiǎn)蜗?20V系統(tǒng)到高電壓三相500KV系統(tǒng)，甚至到特高壓AC1000KV電力系統(tǒng)，都有變壓器、電抗器的應(yīng)用。其在電力系統(tǒng)中，可實(shí)現(xiàn)升壓、降壓、濾波、潮流調(diào)節(jié)、電磁隔離等應(yīng)用，具有技術(shù)成熟、運(yùn)行穩(wěn)定可靠、性價(jià)比高的優(yōu)勢(shì)。但同時(shí)也存在設(shè)備一旦設(shè)計(jì)完成，相關(guān)性能參數(shù)無法再改變，同時(shí)對(duì)電力系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)一致性要求較高，一旦電力系統(tǒng)出現(xiàn)波動(dòng)、參數(shù)出現(xiàn)偏差，無法動(dòng)態(tài)響應(yīng)、適應(yīng)調(diào)節(jié)；也不能動(dòng)態(tài)適應(yīng)電力系統(tǒng)潮流、諧波變化所帶來的問題，更有甚至出現(xiàn)燒毀變壓器、電抗器的嚴(yán)重安全事故，造成重大財(cái)物損失。因此對(duì)于傳統(tǒng)的變壓器、電抗器只能應(yīng)用一些電力系統(tǒng)相對(duì)穩(wěn)定的場(chǎng)合，對(duì)一些系統(tǒng)負(fù)荷變化頻繁、多源接入的系統(tǒng)無法適應(yīng)。尤其是隨著智能電網(wǎng)建設(shè)的持續(xù)推進(jìn)，要求電網(wǎng)自我調(diào)節(jié)能力、負(fù)荷兼容性、新能源接入能力強(qiáng)，這就對(duì)傳統(tǒng)領(lǐng)域應(yīng)用的一次設(shè)備如變壓器、電抗器要求較高、無法滿足智能電網(wǎng)要求。目前主流解決技術(shù)方案是直接通過電力電子變換技術(shù)進(jìn)行能量變換、來實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)自我潮流調(diào)節(jié)變換能力，但該種方案價(jià)格昂貴、系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，需要大功率電力電子器件的多級(jí)串并聯(lián)方能實(shí)現(xiàn)高電壓、大電流應(yīng)用領(lǐng)域；整體運(yùn)行可靠性不高，因此未能得以有效推廣應(yīng)用。目前這種技術(shù)現(xiàn)狀研制影響了國家對(duì)智能電網(wǎng)建設(shè)的推進(jìn)，不符合國家電網(wǎng)建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)電網(wǎng)的目標(biāo)要求。本發(fā)明創(chuàng)造性的提出將傳統(tǒng)技術(shù)成熟的電抗器與新興電力電子技術(shù)相結(jié)合，為傳統(tǒng)電抗器加裝智慧大腦，使其具備自我性能參數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)能力、動(dòng)態(tài)適應(yīng)不同工況，可大大提升其應(yīng)用領(lǐng)域。本發(fā)明主要原理是在在傳統(tǒng)電抗器基礎(chǔ)上增加可自我決策運(yùn)行的激勵(lì)繞組及其控制系統(tǒng)，通過電力電子控制技術(shù)，向激勵(lì)繞組注入激勵(lì)電流，來改變調(diào)節(jié)電抗器磁芯磁場(chǎng)強(qiáng)度，從而實(shí)現(xiàn)電抗器自身感值的無級(jí)調(diào)節(jié)功能，進(jìn)而適應(yīng)不同場(chǎng)合的應(yīng)用要求。這種可自我動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)的電抗器，可在電力系統(tǒng)潮流控制、配電網(wǎng)高電壓治理、電力系統(tǒng)濾波等領(lǐng)域具有極大的應(yīng)用市場(chǎng)。該發(fā)明為電力系統(tǒng)尤其環(huán)網(wǎng)系統(tǒng)中潮流動(dòng)態(tài)控制、濾波，配電網(wǎng)高電壓抑制帶來一種全新的解決方案，具有較強(qiáng)的技術(shù)革新和經(jīng)濟(jì)效益。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是采用下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種可動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)感值的電抗器系統(tǒng)，包括：

高壓取能采樣單元，用于從電力系統(tǒng)線路中采樣、取能；

低壓取能采樣單元，用于把高壓取能采樣單元送過來的能量和信號(hào)進(jìn)行整定處理；

控制單元，用于信號(hào)的處理和電抗器系統(tǒng)的控制；

電力電子器件驅(qū)動(dòng)單元，用于根據(jù)控制單元發(fā)送的信號(hào)，驅(qū)動(dòng)高頻斬波單元；

高頻斬波單元，用于對(duì)來自低壓取能采樣單元的整定后的直流量進(jìn)行高頻斬波；

帶有激勵(lì)繞組的電抗器，通過流過激勵(lì)繞組線圈上的激勵(lì)電流，調(diào)節(jié)主回路電抗器線圈上的感值。

高壓取能采樣單元包括高壓接入端口、電壓互感器PT，電流互感器CT、低壓輸出接口。

低壓取能采樣單元包括霍爾型電壓傳感器、霍爾型電流傳感器、不控整流模塊、開關(guān)電源。

控制單元的第一接口和低壓取能采樣單元相連，用于處理低壓采樣單元送過來的模擬量信號(hào)，實(shí)現(xiàn)自主調(diào)節(jié)運(yùn)行工作模式。

控制單元的第二接口為對(duì)外交互接口。

控制單元的第三接口和電力電子器件驅(qū)動(dòng)單元相連，用于傳遞控制單元發(fā)送的脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)激勵(lì)源無級(jí)調(diào)節(jié)功能，也用于接收來自電力電子器件驅(qū)動(dòng)單元的故障保護(hù)信號(hào)，為系統(tǒng)提供保護(hù)功能。

高頻斬波單元包括直流支撐電容、霍爾電流傳感器、功率模塊。

高頻斬波單元為橋臂結(jié)構(gòu)，內(nèi)部集成兩個(gè)串聯(lián)的功率器件，根據(jù)不同的控制策略，可實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)。

帶有激勵(lì)繞組的電抗器主要由高壓側(cè)3個(gè)交流繞組和低壓側(cè)激勵(lì)繞組組成。

帶有激勵(lì)繞組的電抗器的高壓側(cè)對(duì)外接口通過高壓絕緣端口串聯(lián)或并聯(lián)接入電力系統(tǒng)三相線路。

與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的有益效果為：

1、 本發(fā)明一種可動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)感值的電抗器系統(tǒng)，其創(chuàng)新性地在傳統(tǒng)電抗器上增加一組可自我決策運(yùn)行的控制系統(tǒng)和激勵(lì)繞組，能實(shí)現(xiàn)自我感值的動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)功能，極大拓展了傳統(tǒng)電抗器應(yīng)用領(lǐng)域和應(yīng)用范圍。

2、 本發(fā)明一種可動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)感值的電抗器系統(tǒng)，通過在線動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)感值，可實(shí)現(xiàn)線路潮流控制、配電網(wǎng)高電壓治理、低次諧波治理。

3、 本發(fā)明一種可動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)感值的電抗器系統(tǒng)，可自動(dòng)根據(jù)線路負(fù)荷變化，自行調(diào)節(jié)自身感值，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路參數(shù)無縫匹配，提升電力系統(tǒng)自身穩(wěn)定性。

4、 本發(fā)明一種可動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)感值的電抗器系統(tǒng)，可自動(dòng)根據(jù)線路電壓高低，自行調(diào)節(jié)自身感值，實(shí)現(xiàn)對(duì)線路過電壓治理，具有投入少，效果顯著的特點(diǎn)。

5、 本發(fā)明一種可動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)感值的電抗器系統(tǒng)，是對(duì)舊技術(shù)的創(chuàng)新性改革，為市場(chǎng)電力系統(tǒng)領(lǐng)域潮流控制、電力系統(tǒng)穩(wěn)定性提供了一種全新、可靠的技術(shù)解決方案。

6、 本發(fā)明一種可動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)感值的電抗器系統(tǒng)，為配電網(wǎng)領(lǐng)域過電壓治理、低次諧波治理提供了一種全新、可靠的技術(shù)解決方案。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提供的一種可動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)感值的電抗器系統(tǒng)串聯(lián)入電力系統(tǒng)示意圖。

圖2為本發(fā)明提供的一種可動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)感值的電抗器系統(tǒng)并聯(lián)入電力系統(tǒng)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

一種可動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)感值的電抗器系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包含：高壓取能采樣單元1、低壓取能采樣單元2、控制單元3、電力電子器件驅(qū)動(dòng)單元4、高頻斬波單元5、帶有激勵(lì)繞組的電抗器6。整個(gè)系統(tǒng)通過帶有激勵(lì)繞組的電抗器串入電力系統(tǒng)線路中如圖1所示，或者并入電力系統(tǒng)線路中如圖2所示。高壓取能采樣單元1一端和電抗器6連接，該連接處也是電抗器與電力系統(tǒng)串入點(diǎn)或并入點(diǎn)；另外一端和低壓取能采樣單元相連。該高壓取能采樣單元主要通過內(nèi)部的電壓互感器PT(Potential Transformer)，電流互感器CT（Current Transformer）從電力系統(tǒng)線路中采樣、取能、將電網(wǎng)電壓能量和信號(hào)引入到低壓取能采樣單元中，實(shí)現(xiàn)將高壓側(cè)線路上能量和信號(hào)傳送到低壓取能采樣單元中，為整個(gè)系統(tǒng)提供工作電源，同時(shí)也為控制單元3提供控制反饋信號(hào)。低壓取能單元2對(duì)外有三個(gè)接口，第一接口和高壓取能采樣單元相連，用于把高壓取能單元送過來的能量和信號(hào)進(jìn)行整定處理；第二接口和高頻斬波單元相連，用于將整定后的直流量傳遞給高頻斬波單元，為其提供工作電源；第三接口和控制單元3相連，用于給控制單元供電、同時(shí)也用于把將電網(wǎng)側(cè)的模擬量信號(hào)反饋給控制單元?？刂茊卧?對(duì)外有三個(gè)接口，第一接口和低壓取能采樣單元2相連，用于處理低壓采樣單元送過來的模擬量信號(hào)，經(jīng)過信號(hào)調(diào)理后，送給內(nèi)部的CPU進(jìn)行計(jì)算控制，實(shí)現(xiàn)自主調(diào)節(jié)運(yùn)行工作模式，同時(shí)也是其工作電源接口；第二接口為對(duì)外交互接口，主要通過有線或無線的方式和遠(yuǎn)方后臺(tái)進(jìn)行交互，接受后方控制中心控制指令，進(jìn)行受控工作模式。第三接口和電力電子器件驅(qū)動(dòng)單元4相連，用于傳遞控制單元發(fā)送的脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)激勵(lì)源無級(jí)調(diào)節(jié)功能，也用于接收來自電力電子器件驅(qū)動(dòng)單元4故障保護(hù)信號(hào)，為系統(tǒng)提供保護(hù)功能；該第三接口也用于為電力電子器件驅(qū)動(dòng)單元4提供工作電源。電力電子器件驅(qū)動(dòng)單元4，一端和控制單元3相連，一端和高頻斬波單元相連，用于將來自控制單元3的脈沖控制信號(hào)進(jìn)行放大、驅(qū)動(dòng)高頻斬波單元內(nèi)大功率電力電子器件，實(shí)現(xiàn)高頻直流斬波功能，最終無級(jí)調(diào)節(jié)激勵(lì)直流電流源的目的。高頻斬波單元5，用于將來自低壓取能采樣單元的能量進(jìn)行高頻斬波，通過帶有激勵(lì)繞組的電抗器6的激勵(lì)繞組，將能量轉(zhuǎn)換為直流激勵(lì)電流，進(jìn)行電抗器磁芯磁場(chǎng)強(qiáng)度的無級(jí)調(diào)節(jié)。帶有激勵(lì)繞組電抗器6是在常規(guī)電抗器基礎(chǔ)上，進(jìn)行技術(shù)優(yōu)化升級(jí)，增設(shè)了激勵(lì)繞組，該繞組通過特制磁芯與主回路繞組共磁路。通過控制流過激勵(lì)繞組線圈上的激勵(lì)電流，控制磁路上的磁場(chǎng)強(qiáng)度，調(diào)節(jié)主回路電抗器線圈上的感值。

所述高壓取能采樣單元1，作為系統(tǒng)工作電源、控制信號(hào)來源端口，主要由高壓接入端口、電壓互感器PT(Potential Transformer)，電流互感器CT（Current Transformer）、低壓輸出接口組成。其中電壓互感器PT和電流互感器CT根據(jù)系統(tǒng)不同容量、不同電壓等級(jí)可靈活配置。該單元主要實(shí)現(xiàn)把高壓電網(wǎng)側(cè)能量和信號(hào)引入到設(shè)備系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)系統(tǒng)線路電壓和電流信號(hào)的采集和系統(tǒng)工作電源能量的獲取的功能。

所述低壓取能采樣單元2，主要由霍爾型電壓傳感器、霍爾型電流傳感器、不控整流模塊、開關(guān)電源組成，用于將來自高壓取能采樣單元送過來的交流電壓信號(hào)和交流電流信號(hào)，進(jìn)行二次調(diào)理、送到控制單元3；同時(shí)也將高壓取能單元送過來的交流電壓整流成穩(wěn)定的直流電壓送到高頻斬波模塊和內(nèi)部開關(guān)電源，為高頻斬波模塊提供斬波源，為整個(gè)系統(tǒng)提供工作電源。

所述控制單元3，該單元是本發(fā)明系統(tǒng)的控制中心，負(fù)責(zé)計(jì)算網(wǎng)側(cè)線路電壓、電流狀態(tài)、電能質(zhì)量情況，無級(jí)調(diào)節(jié)勵(lì)磁源大小，自主決策系統(tǒng)運(yùn)行模式、接受遠(yuǎn)方控制指令。該控制單元主要基于高速數(shù)字處理器DSP，其內(nèi)部集成了高速多路AD采集器。

所述電力電子器件驅(qū)動(dòng)單元4，是高頻、高壓大容量功率器件的驅(qū)動(dòng)單元，用于執(zhí)行來自控制器的控制指令，實(shí)現(xiàn)將功率器件按照控制策略進(jìn)行高頻開斷、斬波功能，同時(shí)其向控制單元反饋功率器件工作狀態(tài)，為控制單元提供保護(hù)信號(hào)。其自身工作電源來自控制單元。

所述高頻斬波單元5，主要由直流支撐電容、霍爾電流傳感器、功率模塊組成，用于將來自低壓取能采樣單元的能量進(jìn)行高頻斬波，通過帶有激勵(lì)繞組的電抗器6的激勵(lì)繞組，將能量轉(zhuǎn)換為直流激勵(lì)電流，進(jìn)行電抗器磁芯磁場(chǎng)強(qiáng)度的無級(jí)調(diào)節(jié)。所述高頻斬波單元5的功率模塊，工作電壓高達(dá)1200V，電流高達(dá)450A，工作頻率高達(dá)15KHz以上,可將來自低壓取能采樣單元的能量進(jìn)行高頻斬波變換，實(shí)現(xiàn)低紋波，大電流調(diào)節(jié)的目的。所述高頻斬波單元5為橋臂結(jié)構(gòu)，內(nèi)部集成兩個(gè)串聯(lián)的功率器件，根據(jù)不同的控制策略，可實(shí)現(xiàn)能量雙向流動(dòng)。

所述帶有激勵(lì)繞組的電抗器6，其主要由高壓側(cè)3個(gè)交流繞組和低壓側(cè)激勵(lì)繞組組成，二者共用一個(gè)磁路，通過電磁耦合的方式實(shí)現(xiàn)高低壓側(cè)的電磁隔離。帶有激勵(lì)繞組的電抗器，其高壓側(cè)可并聯(lián)接在電力系統(tǒng)三相線路上，也可以串聯(lián)在電力系統(tǒng)三相線路上。實(shí)現(xiàn)對(duì)線路等效阻抗及濾波頻段的無級(jí)調(diào)節(jié)。所述帶有激勵(lì)繞組的電抗器6，其對(duì)外接口高壓側(cè)通過高壓絕緣端口和電力系統(tǒng)線路相連接。

所述可動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)感值的電抗器系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際需求并聯(lián)接入電力系統(tǒng)線路中或串聯(lián)接入線路中。

本發(fā)明的可動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)感值的電抗器系統(tǒng)，動(dòng)態(tài)無級(jí)調(diào)節(jié)電網(wǎng)潮流，也可在配電網(wǎng)應(yīng)用中，對(duì)配電網(wǎng)高電壓治理、低次諧波治理。提供一種經(jīng)濟(jì)性、穩(wěn)定性、創(chuàng)新的解決方案，極具市場(chǎng)前景和經(jīng)濟(jì)效益。

最后應(yīng)當(dāng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對(duì)其限制，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：依然可以對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。