专利分享｜智能配电房综合电能质量优化系统

本发明涉及电网配电领域，特别是涉及一种智能配电房综合电能质量优化系统。

本发明涉及一种智能配电房综合电能质量优化系统，包括：电能质量治理装置，电能质量治理装置包括有源补偿单元和无源补偿单元，且有源补偿单元和无源补偿单元均可插拔地设置于电能质量治理装置上，当其中一个损坏时，可将损坏的补偿单元拔下单独维修，不影响电能质量治理装置中其他模块的使用，降低了后期维修成本。

申请人：广州供电局有限公司

发明人：周凯 王勇 许中 马智远 栾乐 熊俊 张群峰 周乐

技术背景

随着国内城镇化的推进，城市配网中配电房数量日趋增多，在城市配网及工业负荷集中的供电网中，电能质量问题异常突出，电力电子设备的普及以及非线性负荷的增多，造成一些电能质量问题的产生，例如无功问题。传统技术中，通常采用基于SVG(Static VarGenerator，静止无功发生器)的无功补偿产品。然而，发明人在实现传统技术的过程中发现，采用基于SVG的无功补偿产品时，一旦设备发生故障无法在现场运维检修，需将设备停机拆除后再维修，后续运维费用高，且实际运行状态和效果无法保障。

发明内容

基于此，有必要针对传统技术中采用基于SVG的无功补偿产品时设备发生故障后导致运维费用高的问题，提供一种智能配电房综合电能质量优化系统。

一种智能配电房综合电能质量优化系统，包括：电能质量治理装置、继电保护信息关联模块和系统信息集成控制器；

所述电能质量治理装置连接电网，包括可插拔于所述电能质量治理装置内部的有源补偿单元和无源补偿单元，用于对所述电网进行补偿；

所述继电保护信息关联模块与所述电能质量治理装置连接，用于接收所述电能质量治理装置的用电信息；

所述系统信息集成控制器连接所述电能质量治理装置和所述继电保护信息关联模块，用于接收所述继电保护信息关联模块发送的用电信息并根据所述用电信息控制所述有源补偿单元和所述无源补偿单元对所述电网进行补偿。

在其中一个实施例中，所述有源补偿单元和所述无源补偿单元结构尺寸相同，且包括相同的可插拔接口，用于与所述电能质量治理装置可插拔连接。

在其中一个实施例中，所述有源补偿单元包括三相四线制补偿单元，所述无源补偿单元包括智能电容器单元。

在其中一个实施例中，所述智能电容器单元包括共补电容、分补电容和相间补电容。

在其中一个实施例中，所述有源补偿单元的容量在35kvar以内，所述无源补偿单元的容量在60kvar以内。

在其中一个实施例中，还包括视频监控装置，与所述系统信息集成控制器通信连接，用于采集配电房的视频数据，并发送至所述系统信息集成控制器。

在其中一个实施例中，所述系统信息集成控制器包括运算单元、通信单元和控制单元，所述运算单元和所述通信单元连接所述控制单元。

在其中一个实施例中，所述运算单元用于接收所述电力数据，并根据所述电力数据生成电力参数，所述控制单元根据所述电力参数生成控制策略，所述通信单元将所述控制策略发送至所述有源补偿单元和所述无源补偿单元对所述电网进行补偿。

在其中一个实施例中，所述电力参数包括不平衡度、功率因数及各次谐波。

在其中一个实施例中，还包括报警装置，连接所述系统信息集成控制器；

所述运算单元还根据所述视频监控装置的视频数据提取视频异常信息，所述系统信息集成控制器根据所述视频异常信息生成报警策略，所述通信单元将所述报警策略发送至所述报警装置，以使所述报警装置发出警报。

上述智能配电房综合电能质量优化系统中，电能质量治理装置包括有源补偿单元和无源补偿单元，且有源补偿单元和无源补偿单元均可插拔地设置于电能质量治理装置上，当其中一个损坏时，可将损坏的补偿单元拔下单独维修，不影响电能质量治理装置中其他模块的使用，降低了后期维修成本。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是在于限制本发明。

正如背景技术所述，在城市配网中，无功功率问题属于电网电能质量的普遍问题，无功功率会造成功率因数第、无功罚款以及线路损耗和低电压等问题。传统技术中通常采用无功补偿电容器或基于SVG的无功补偿产品进行无功补偿。但无功补偿电容器实际投运率较低、故障率高，且电容器运行状态缺乏有效信息接入，无法监测电容器的状态。采用基于SVG的无功补偿产品其设备体积较大，且一旦设备出现故障，需要将设备停机拆除后再维修，使得后期维修成本较高。

针对上述技术问题，请参阅图1，本申请的一个实施例提供一种智能配电房综合电能质量优化系统，包括电能质量治理装置100、继电保护信息关联模块200和系统信息集成控制器300。其中，电能质量治理装置100并联于电网线路上，包括可插拔的有源补偿单元110和无源补偿单元120。有源补偿单元110具有高功率密度，可治理谐波、进行无功补偿以及调节三相不平衡。本实施例中，有源补偿单元110的模块厚度为2U，体积较小。无源补偿单元120也可进行无功补偿以及调节三相不平衡。

继电保护信息关联模块200与电能质量治理装置110连接，用于接收电能质量治理装置的用电信息。继电保护信息关联模块200还与系统信息集成控制器300通信连接，将用电信息发送至系统信息集成控制器300。系统信息集成控制器300接收到的用电信息后进行运算并生成相应的控制策略，以控制有源补偿单元110和无源补偿单元120对电网进行补偿。

上述实施例提供的智能配电房综合电能质量优化系统中，电能质量治理装置100包括有源补偿单元110和无源补偿单元120，且有源补偿单元110和无源补偿单元120均可插拔地设置于电能质量治理装置110上，当其中一个损坏时，可将损坏的补偿单元拔下单独维修，不影响电能质量治理装置110中其他模块的使用，降低了后期维修成本。

进一步的，在其中一个实施例中，有源补偿单元110和无源补偿单元120结构尺寸一致、具有相同的可插拔接口和通信接口，用于可插拔地接入电能质量治理装置100上。其中，有源补偿单元110包括三相四线制三电平补偿单元或三相四线制两电平补偿单元，以三相四线制三电平有源补偿单元为例，三相四线三电平有源补偿单元包含二极管钳位三电平三相桥式功率变换单元，直流母线中点与电网系统N线连接，三电平三相桥式功率变换单元连接逆变电感器以及滤波电感器并网连接低压400V配电网，在并网端形成LCL型滤波网络，在滤波支路与电容器串联有阻尼电阻，不仅可以有效滤除开关纹波，而且降低与系统发生谐振的风险，可以治理三相不平衡、无功、谐波等多种电能质量问题。无源补偿单元包括智能电容器单元，智能电容器单元可以包括共补电容、分补电容和相间补电容，可对系统无功功率进行补偿，同时可治理三相不平衡。上述实施例中的有源补偿单元110的容量在35kvar以内，无源补偿单元120的容量在60kvar以内。

上述实施例提供的有源补偿单元110和无源补偿单元120具有相同的结构尺寸、电器接口和通信接口，因此有源补偿单元110和无源补偿单元120相互之间可替换，以满足不同的使用需求。

在其中一个实施例中，系统信息集成控制器300包括运算单元310、通信单元320和控制单元330。系统信息集成控制器300通过通信单元320接收到继电保护信息关联模块300发送的用电信息后，运算单元310根据用电信息计算电力参数，控制单元310根据电力参数生成控制策略，通信单元320将该控制策略发送至有源补偿单元110和无源补偿单元120以对电网进行补偿。其中，电力参数包括不平衡度、功率因数和各次谐波等。可以理解的是，继电保护信息关联模块200、有源补偿单元110和无源补偿单元120中均设置有与系统信息集成控制器300中的通信单元320相适配的通信单元。本实施例张，继电保护信息关联模块200、有源补偿单元110和无源补偿单元120可以通过微功率方式与系统信息集成控制器300进行通信。

进一步的，运算单元310还用于根据继电保护信息关联模块300发送的信息判断电网各模块是否发生故障并生成相应的故障信息，控制单元330根据故障信息生成控制指令，通信单元320将该控制指令发送至继电保护信息关联模块200，使得继电保护信息关联模块200切断对应的故障设备。

进一步的，由于传统配电房的设备易发生丢失或损坏，如配变终端、变压器盗窃、电缆盗窃以及起火等，配电房的安全性能无法保障。因此，针对上述问题，本申请的一个实施例提供的智能配电房综合电能质量优化系统还包括视频监控装置400，与系统信息集成控制器300通信连接。视频监控装置400安装于配电房，用于采集配电房的视频数据，并发送至系统信息集成控制器300。运算单元310根据视频数据提取视频异常信息。控制单元330根据视频异常信息生成报警策略，并通过通信单元320发送报警策略。智能配电房综合电能质量优化系统还可以包括报警装置500，与系统信息集成控制器300通信连接，用于接收系统信息集成控制器300发送的报警策略并发出警报以提醒用户。

上述实施例提供的智能配电房综合电能质量优化系统有源补偿单元110和无源补偿单元120，有源补偿单元110和无源补偿单元120可均插接与电能质量治理装置100上，实现了有源补偿单元110和无源补偿单元120的模块化。另外，有源补偿单元110和无源补偿单单元120的结构尺寸一致、电气接口一致、通信接口也一致，两者可任意混搭插接于电能质量治理装置100上，也可简单实现设备的扩容。系统信息集成控制器300与电能质量治理装置100、继电保护信息关联模块200和视频监控装置400通信连接，可构成微型物联网络，实现可观、可控智能化配网。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

发明专利要点简析

1 .一种智能配电房综合电能质量优化系统，其特征在于，包括：电能质量治理装置、继电保护信息关联模块和系统信息集成控制器；

所述电能质量治理装置连接电网，包括可插拔的有源补偿单元和无源补偿单元，用于对所述电网进行补偿；

所述继电保护信息关联模块与所述电能质量治理装置连接，用于接收所述电能质量治理装置的用电信息；

所述系统信息集成控制器连接所述电能质量治理装置和所述继电保护信息关联模块，用于接收所述继电保护信息关联模块发送的用电信息并根据所述用电信息控制所述有源补偿单元和所述无源补偿单元对所述电网进行补偿。

2 .根据权利要求1所述的智能配电房综合电能质量优化系统，其特征在于，所述有源补偿单元和所述无源补偿单元结构尺寸相同，且包括相同的可插拔接口，用于与所述电能质量治理装置可插拔连接。

3 .根据权利要求2所述的智能配电房综合电能质量优化系统，其特征在于，所述有源补偿单元包括三相四线制补偿单元，所述无源补偿单元包括智能电容器单元。

4 .根据权利要求3所述的智能配电房综合电能质量优化系统，其特征在于，所述智能电容器单元包括共补电容、分补电容和相间补电容。

5 .根据权利要求4所述的智能配电房综合电能质量优化系统，其特征在于，所述有源补偿单元的容量在35kvar以内，所述无源补偿单元的容量在60kvar以内。

6 .根据权利要求1所述的智能配电房综合电能质量优化系统，其特征在于，还包括视频监控装置，与所述系统信息集成控制器通信连接，用于采集配电房的视频数据，并发送至所述系统信息集成控制器。

7 .根据权利要求6所述的智能配电房综合电能质量优化系统，其特征在于，所述系统信息集成控制器包括运算单元、通信单元和控制单元，所述运算单元和所述通信单元连接所述控制单元。

8 .根据权利要求7所述的智能配电房综合电能质量优化系统，其特征在于，所述运算单元用于接收所述用电信息，并根据所述用电信息生成电力参数，所述控制单元根据所述电力参数生成控制策略，所述通信单元将所述控制策略发送至所述有源补偿单元和所述无源补偿单元对所述电网进行补偿。

9 .根据权利要求8所述的智能配电房综合电能质量优化系统，其特征在于，所述电力参数包括不平衡度、功率因数及各次谐波。

10 .根据权利要求9所述的智能配电房综合电能质量优化系统，其特征在于，还包括报警装置，连接所述系统信息集成控制器；

所述运算单元还根据所述视频监控装置的视频数据提取视频异常信息，所述系统信息集成控制器根据所述视频异常信息生成报警策略，所述通信单元将所述报警策略发送至所述报警装置，以使所述报警装置发出警报。

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