本實用新型屬于電力系統(tǒng)中低壓線路電能質(zhì)量優(yōu)化領(lǐng)域，具體涉及一種基于WIFI通訊的線路電能質(zhì)量優(yōu)化裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展,對電能質(zhì)量的要求也日益提高，但在配電線路的實際運行中，存在著較多的分支和繁雜的接線，其負(fù)荷是不規(guī)則分布的，并且存在著三相不平衡負(fù)荷，季節(jié)性與晝夜性變動大，非線性負(fù)載的存在，導(dǎo)致電網(wǎng)內(nèi)存在大量諧波。各種存在的問題導(dǎo)致功率因數(shù)低、線路損耗及變壓器損耗增加、存在電壓閃變和波動，甚至有些用電設(shè)備不能正常運行。因此提高電網(wǎng)功率因數(shù)，濾除諧波，穩(wěn)定電壓，補償三相不平衡，提高電能的傳輸效率，在電力系統(tǒng)中顯得尤為重要。目前，現(xiàn)有的線路無功補償中，分組投切電容器組，只能粗略地提供無功功率，對提高功率因數(shù)有一定局限性，補償精度不高，不能精確平衡三相不平衡負(fù)荷，而且濾除特征次諧波時受系統(tǒng)阻抗影響比較大。此外，線路無功補償裝置安裝在線路桿上，攀爬不方便，帶電操作很容易出現(xiàn)傷亡事故，讓每臺無功補償裝置能在線路桿下進線控制及調(diào)試的方式勢在必行，現(xiàn)有的設(shè)備往往采用手持式終端與裝置的控制器進行通訊，每臺裝置必須配備一個手持終端，并且手持終端通用性不強，這樣就會導(dǎo)致成本增加，造成浪費，而且不方便攜帶。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為了解決上述問題，提出了一種基于WIFI通訊的線路電能質(zhì)量優(yōu)化裝置，解決了低壓線路三相不平衡、無功補償精度不高、系統(tǒng)內(nèi)諧波污染和穩(wěn)定系統(tǒng)電壓的問題；同時在安裝現(xiàn)場能夠滿足裝置數(shù)據(jù)交互及狀態(tài)控制，使裝置在線路桿下控制及調(diào)試更方便，更節(jié)約。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下方案：

一種基于WIFI通訊的線路電能質(zhì)量優(yōu)化裝置，包括：

控制器，包括電流檢測電路、電壓檢測電路和指令電流運算電路，電流檢測電路和電壓檢測電路均與補償線路連接，電流檢測電路檢測該線路的諧波電流、無功電流和不平衡電流中的至少一種，電壓檢測電路檢測該線路的電壓，所述指令電流運算電路與電流檢測電路和電壓檢測電路相連，用于根據(jù)電流檢測電路和電壓檢測電路檢測到的諧波電流、無功電流、不平衡電流和電壓計算得到補償電流并輸出指令信號；

SVG功率單元，包括電流跟蹤控制電路、驅(qū)動電路和PWM變流器，電流跟蹤控制電路一端與所述指令電流運算電路相連，另一端與驅(qū)動電路相連。電流跟蹤控制電路根據(jù)電流運算電路的指令信號和實際補償電流的相互關(guān)系，向驅(qū)動電路輸出不同的PWM信號，驅(qū)動電路根據(jù)不同的PWM信號控制PWM變流器向線路負(fù)載端輸出諧波補償電流、無功細調(diào)補償電流、平衡調(diào)節(jié)電流和電壓調(diào)節(jié)電流；以及

WIFI通訊單元，與所述控制器相連。

所述控制器可以工作在無功優(yōu)先、不平衡優(yōu)先、諧波優(yōu)先、電壓優(yōu)先、只補無功、只補不平衡、只濾諧波或只補電壓模式，其中無功優(yōu)先、不平衡優(yōu)先、諧波優(yōu)先、電壓優(yōu)先這四種模式中任一種工作模式均可兼容另外三種模式。

所述線路電能質(zhì)量優(yōu)化裝置設(shè)置電容器補償單元，包括電容器和電容器投切用開關(guān)，電容器投切用開關(guān)分別與指令電流運算電路、電容器和線路負(fù)載端連接，所述電容器投切用開關(guān)根據(jù)電流運算電路的指令信號控制電容器補償單元向補償線路輸出大容量補償電流，用于無功補償?shù)拇终{(diào)和線路三相低電壓的補償。

在所述SVG功率單元和線路之間設(shè)置保護器件。

在所述電容器補償單元和線路之間設(shè)置保護器件。

一種基于WIFI通訊的線路電能質(zhì)量優(yōu)化系統(tǒng)，還包括智能終端，所述WIFI通訊單元與智能終端進行無線通訊，智能終端接收來自控制器的信號，并發(fā)送信號給控制器。

本實用新型的有益效果：

(1)基于WIFI通訊的線路電能質(zhì)量優(yōu)化裝置有效解決了低壓線路三相不平衡負(fù)荷問題，保證流入電網(wǎng)的三相電流平衡；

(2)可以精確地對線路進行無功功率補償(感性或容性)，并且輸出的無功功率連續(xù)可調(diào)，提高功率因數(shù)；

(3)穩(wěn)定受電端電壓，加強系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性，抑制電壓波動和閃變，改善用電環(huán)境。

(4)有效濾除負(fù)載3、5、7、11等特征次諧波；

(5)基于WIFI通訊的線路電能質(zhì)量優(yōu)化裝置可以實現(xiàn)智能終端訪問并控制裝置的功能，利用WIFI熱點可以連接手機、筆記本，用戶只需要用手機或者筆記本就可以在線路桿下，現(xiàn)場調(diào)試及隨時查看設(shè)備運行情況，較其他無線終端的通訊方式節(jié)約了成本、提高了工作效率、更加保證了人身安全。使用WIFI通訊方式智能化水平高，使用靈活，功能齊全，質(zhì)量可靠，適時性、可靠性、容量可擴性和可維護性好，易標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化管理。

附圖說明

圖1為本實用新型電氣原理圖

圖2為本實用新型SVG功率單元原理圖

圖3為本實用新型控制器示意圖

圖4為本實用新型三相不平衡負(fù)荷補償原理圖

圖5為本實用新型電壓支撐原理圖1

圖6為本實用新型電壓支撐原理圖2

圖7為本實用新型有源濾波原理圖

圖8為本實用新型WIFI通信方框圖

其中，1-控制器，2-WIFI通訊單元，3-顯示單元，4-保護器，5-SVG功率單元，6-保護器，7-電容器投切用開關(guān)，8-電抗器，9-電容器，10-電網(wǎng)端，11-負(fù)載端，12-智能終端，13-電流跟蹤控制電路，14-驅(qū)動電路，15-PWM變流器，16-電流檢測電路，17-電壓檢測電路，18-指令電流運算電路，19-線路阻抗，20-電能質(zhì)量優(yōu)化裝置。

具體實施方式：

下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進一步說明。

圖1給出了本實用新型的電氣原理圖，包括控制器1、WIFI通訊單元2、智能終端12、顯示單元3、SVG支路和電容器支路。SVG支路包括保護器4和SVG功率單元5，SVG功率單元(如圖2所示)，包括PWM變流器15、驅(qū)動電路14和電流跟蹤控制電路13。電容器支路包括保護器6、電容器投切用開關(guān)7(包括TSC投切開關(guān)、電容器投切用接觸器、復(fù)合開關(guān)等)、電容器9、電抗器8(可選配)。

控制器(如圖3所示)通過檢測電壓、電流，根據(jù)所選不同工作模式，做出不同響應(yīng)。電壓檢測的三個輸入端分別接入被補償?shù)牡蛪壕€路的A、B、C三相，其檢測結(jié)果送入控制器電壓采樣輸入端。電流檢測的輸入端接在分別串聯(lián)在被補償?shù)蛪壕€路的A、B、C三相的電流互感器二次側(cè)，送入控制器電流采樣輸入端?？刂破骶哂杏袩o功優(yōu)先、不平衡優(yōu)先、諧波優(yōu)先、電壓優(yōu)先、只補無功、只補不平衡、只濾諧波、只補電壓8種工作模式，在無功優(yōu)先、諧波優(yōu)先、電壓優(yōu)先四種模式下，任一種補償模式均可兼容另外三種方式。當(dāng)控制器處于無功優(yōu)先工作模式時，計算所需的無功功率，指令下發(fā)給電容器補償單元，實現(xiàn)大容量容性無功功率的粗調(diào)，同時也下發(fā)命令給SVG功率單元控制逆變器產(chǎn)生所需的容性無功功率，實現(xiàn)小容量容性無功功率的細調(diào)。當(dāng)控制器處于不平衡優(yōu)先工作模式時，通過電流傳感器檢測系統(tǒng)電流，分析判斷系統(tǒng)是否處于不平衡狀態(tài)，同時計算達到平衡狀態(tài)時所需要的補償電流，控制SVG功率單元產(chǎn)生電流，使電流從大的相轉(zhuǎn)移到小的相，最終保證流入電網(wǎng)的三相電流平衡。當(dāng)控制器處于諧波優(yōu)先工作模式時，控制SVG功率單元生成與諧波電流等值反相補償電流并注入電網(wǎng)，達到濾除特征次諧波的目的。當(dāng)控制器處于電壓優(yōu)先工作模式時，通過補償容性或感性電流的方法來降低或增大線路阻抗來引起的壓降，達到提升或降低負(fù)荷側(cè)電壓的目的。

控制器與WIFI通訊單元進行通訊，WIFI通訊單元再與智能終端(手機或筆記本等)進行無線通訊，從而實現(xiàn)了智能終端于控制器之間的交互，使電能質(zhì)量優(yōu)化裝置和智能終端構(gòu)成一體化系統(tǒng)。智能終端可以方便使用者利用WIFI無線通訊單元，對裝置進行運行方式、目標(biāo)功率因數(shù)、目標(biāo)不平衡度等參數(shù)進行設(shè)置，保證裝置的可靠運行；可以對裝置故障報警及工作狀態(tài)變化等歷史數(shù)據(jù)進行記錄，方便使用者對裝置運行狀態(tài)分析；還可以利用WIFI無線通訊單元，在現(xiàn)場對裝置進行投入及切除的狀態(tài)控制，方便在安裝過程中對裝置進行調(diào)試。

顯示單元為液晶屏，具有通訊功能，實現(xiàn)與控制器的信息交互。能夠?qū)崟r顯示電源電壓、電流、功率因數(shù)、有功功率、無功功率、視在功率、負(fù)載電流、補償電流及波形等；顯示電容器運行狀態(tài)、SVG功率單元總體狀態(tài)，當(dāng)出現(xiàn)異常運行情況時，提示信息并閃動；具有手動、自動運行方式；具有諧波分析功能；能夠?qū)δ繕?biāo)功率因數(shù)、補償模式、目標(biāo)不平衡度進行設(shè)置。

基于WIFI通訊的線路電能質(zhì)量優(yōu)化裝置可以解決低壓線路三相不平衡負(fù)荷問題，三相不平衡負(fù)荷補償原理(如圖4所示)：控制器通過電流傳感器實時檢測系統(tǒng)電流，分析判斷系統(tǒng)是否處于不平衡狀態(tài)，同時計算達到平衡狀態(tài)時所需要的補償電流，并控制SVG功率單元產(chǎn)生電流，使電流從大的相轉(zhuǎn)移到小的相，最終保證流入電網(wǎng)的三相電流平衡，大大提高供電電能質(zhì)量。假設(shè)A相電流為25A，B相為20A，C相為15A，控制器控制SVG功率單元，使電流從A相移到C相，從而使三相電流趨于平衡，解決負(fù)載不平衡問題。

基于WIFI通訊的線路電能質(zhì)量優(yōu)化裝置可以維持低壓線路受電端電壓。當(dāng)?shù)蛪壕€路負(fù)荷側(cè)某相電壓正常，其他兩相偏高或偏低時，對偏低的相采用補償容性電流的方法來降低線路阻抗引起的壓降，達到提升負(fù)荷側(cè)電壓的目的；對偏高的相采用補償感性電流的方法來增大線路阻抗引起的壓降，達到降低負(fù)荷側(cè)電壓的目的(如圖5所示)。當(dāng)?shù)蛪壕€路負(fù)荷側(cè)電壓三相普遍偏低時，采用電容器補償單元和SVG功率單元同時提供容性電流的方法來降低線路阻抗引起的壓降，達到提升負(fù)荷側(cè)電壓的目的(如圖6所示)。

基于WIFI通訊的線路電能質(zhì)量優(yōu)化裝置可以補償無功功率?？刂破魍ㄟ^檢測電壓、電流，根據(jù)實際功率因數(shù)及目標(biāo)功率因數(shù)，判斷分析低壓線路是否需要無功補償，是需要容性無功還是需要感性無功。當(dāng)線路需要容性無功功率時，控制器通過控制投切電容器及SVG功率單元的容性電流輸出量，實現(xiàn)感性負(fù)載的補償，電容器實現(xiàn)容性無功容量的粗調(diào)，SVG功率單元實現(xiàn)細調(diào)；當(dāng)線路需要感性無功功率時，控制器通過控制SVG的感性電流的輸出量來實現(xiàn)對容性負(fù)載的補償。

基于WIFI通訊的線路電能質(zhì)量優(yōu)化裝置可以濾除諧波，控制器實時監(jiān)視負(fù)載電流，并將模擬電流信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，送入內(nèi)部的高速數(shù)字信號處理器(DSP)對信號進行處理，將基波無功電流和諧波電流提取，得到指令電流，SVG功率單元可以開啟部分濾波容量，實現(xiàn)有源濾波功能。SVG功率單元通過電流跟蹤控制電路和驅(qū)動電路，以脈寬調(diào)制(PWM)信號形式向補償電流發(fā)生電路送出驅(qū)動脈沖，驅(qū)動PWM變流器，生成反向等值補償電流注入電網(wǎng)，從而實現(xiàn)對負(fù)載無功電流和諧波電流的動態(tài)、快速、徹底治理(如圖7所示)。

基于WIFI通訊的線路電能質(zhì)量優(yōu)化裝置的WIFI通訊功能，電能質(zhì)量優(yōu)化裝置通過安裝加WIFI通訊單元與控制器進行通訊，實現(xiàn)控制器與智能終端(手機或筆記本等)的數(shù)據(jù)交互，使電能質(zhì)量優(yōu)化裝置和智能終端構(gòu)成一體化系統(tǒng)(如圖8所示)。智能終端可以方便使用者利用WIFI無線通訊單元，對裝置進行、運行方式、目標(biāo)功率因數(shù)、目標(biāo)不平衡度等參數(shù)進行設(shè)置，保證裝置的可靠運行；可以對裝置故障報警及工作狀態(tài)變化等歷史數(shù)據(jù)進行記錄，方便使用者對裝置運行狀態(tài)分析；還可以利用WIFI無線通訊單元，在現(xiàn)場對裝置進行投入及切除的狀態(tài)控制，方便在安裝過程中對裝置進行調(diào)試。

上述雖然結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式進行了描述，但并非對本實用新型保護范圍的限制，所屬領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)該明白，在本實用新型的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動即可做出的各種修改或變形仍在本實用新型的保護范圍以內(nèi)。