配电台区电能质量综合治理解决方案

一、项目背景

台区的电能质量对用户的用电设备正常运行和生产生活有着至关重要的影响。随着台区内非线性负载（如变频器、开关电源等）的增加以及分布式能源的接入，台区面临着供电电压过高或过低、三相电压及电流不平衡、功率因数低下、电流谐波含量大等电能质量问题，需要采用有效的电能质量调节器进行治理。

二、治理目标

1. 改善台区的电压质量，使电压稳定在合理范围内，减少电压波动、暂升和暂降等现象。

2. 解决三相电压及电流不平衡问题，降低三相不平衡度。

3. 提高功率因数，减少无功电流，降低能耗。

4. 治理电流谐波，降低谐波含量，减少谐波对电网和用电设备的影响。

三、选择BS-UPQC 作为电能质量调节器的原因

1. 功能全面

BS-UPQC 统一电能质量调节器能够同时解决电力系统中电压和电流侧的电能质量问题。它可以对电压波动、谐波、无功、三相不平衡等问题进行综合补偿和治理。

2. 实时监测与动态补偿

BS-UPQC 基于先进的控制算法和电力电子技术，能够实时监测电网的状态，并根据实时信息进行动态补偿和控制。它可以快速响应电网电压和电流的变化，及时调整补偿措施，确保电能质量的稳定。

3. 适用多种工况

适用于多种环境工况，能够满足台区不同负载和用电情况的需求。同时，支持“四遥” 功能（通信、遥控、遥测、遥调），便于远程监控和管理。

四、BS-UPQC 工作原理

1. 电压型BS-UPQC（BS-UPQC - S）

连接在电网与负载之间的串联环节，通过内置的电压传感器实时监测电网供给到负载的端口电压，包括对每一相电压的幅值、频率以及波形质量（如是否存在谐波、时变等）进行监测。

将监测到的电压信号输入到控制系统中，通过数字信号处理器（DSP）和其他控制单元进行快速分析，计算出电压偏差（包括幅值偏差、相位偏差以及谐波成分）。

根据计算出的电压偏差，计算出必要的补偿电压，该补偿电压应具有与实际电压偏差相反的特性，即能抵消实际电压中的异常成分。

将补偿电压指令转化为功率变换器的开关控制信号，决定串联BS-UPQC 内部功率开关器件 IGBT 的开通和关断时刻，从而合成出具有所需幅度、频率和相位的补偿电压波形。

将并联BS-UPQC 提供的直流侧能量转换为交流电，并按照控制信号生成的补偿电压波形，注入到电网与负载之间的串联电路中，使实际电网电压与BS-UPQC 注入的补偿电压相叠加，使得负载端口处的总电压接近或等于理想的正弦电压，从而实现电压补偿。

2. 电流型BS-UPQC（BS-UPQC - M）

连接在电网与负载之间的并联环节，通过内置的电流传感器和霍尔传感器等采样单元持续对流过负载的各相电流进行监测，这些传感器采样到的信号反映了负载电流的实际状况，包括基波分量、谐波分量等信息。

将监测到的电流信号送入控制系统中进行快速分析，通常采用快速傅里叶变换等算法进行分析，将时域的电流信号分解成频域的多个分量，计算出各次谐波电流的幅值、频率及相位。

根据谐波分析的结果，计算出与实际谐波电流幅值相等、相位相反的补偿电流指令，这些指令将生成与实际谐波电流完全抵消的电流波形，从而消除谐波电流对电网的影响。

将补偿电流指令转化为功率变换器的开关控制信号，决定并联BS-UPQC 内部功率开关器件 IGBT 的开度和关断时刻，从而合成出具有所需幅值、频.将合成出的补偿电流波形注入到电网与负载之间的并联电路中，使实际负载电流与并联BS-UPQC 注入的补偿电流在电网侧相互作用，由于二者谐波成分大小相等、方向相反，所以它们会在电网侧相互抵消，使得流入电网的电流仅包含基波分量，有效滤除了谐波电流。同时，通过对无功电流的监测分析与计算，输出补偿电流到电网中，实现无功补偿功能。

五、BS-UPQC 技术特点及优势

1. 技术特点

支持电压调节功能：电压调节能力为±20% ，其他调节范围可定制。

支持三相不平衡治理：对于三相电压不平衡，当电网序电压不平衡度≤15% 时，系统输出电压不平衡度≤2%；对于三相电流不平衡，≤30%@In（模块额定电流）。

支持无功补偿功能：补偿容量≤30%@Sn（系统容量），功率因数保持在 0.95 以上，补偿精度＜1%@Sn（系统容量）。

支持谐波治理功能：可对3、5、7、9、11、13 次谐波进行治理，补偿容量≤30%@In。

含有多个保护功能：电网过压、电网欠压、电压缺相、瞬时过流、延时过流、母线过压、母线欠压、设备过热、风机故障、电源故障、限流保护、频率保护、熔丝故障等。

支持远程监控功能：支持“四遥” 功能，可通过 4G/WIR/ 以太网进行远程监控，通讯协议可采用 MODBUS TCP/MODBUS RTU 或其他定制协议，通讯接口为 Ethernet/RS458。

2. 优势

功能强大：综合解决多种电能质量问题，无需采用多种单一功能的设备进行组合，降低了设备复杂性和成本。

性价比高：相比其他电能质量治理方案，BS-UPQC 在性能和价格上具有优势，能够在保证电能质量的前提下，降低治理成本。

响应迅速：响应时间≤20ms，能够快速对电网变化做出反应，及时调整补偿措施，确保电能质量稳定。

安装方便：采用整柜安装方式，安装过程相对简单，减少了安装时间和工作量。

六、BS-UPQC 设备选型

1. 根据台区的额定容量、电压等级、需要治理的电能质量问题的严重程度等因素进行设备选型。

2. 常见的型号有BS-UPQC/50 - 50 - 0.4 - Z、BS-UPQC/100 - 100 - 0.4 - Z、BS-UPQC/200 - 200 - 0.4 - Z 等，其额定容量分别为 50kVA、100kVA、200kVA。

七、实施计划

1. 安装准备阶段

对台区进行详细的现场勘查，了解电网结构、负载分布、电能质量现状等情况，确定BS-UPQC 设备的最佳安装位置。

根据所选设备型号，准备好相应的安装工具和材料，如电缆、桥架、接线端子等。

制定详细的安装时间表，与台区相关部门协调好停电时间，尽量减少对用户用电的影响。

2. 设备安装阶段

按照设备安装说明书的要求，进行BS-UPQC 设备的安装。在安装过程中，严格遵守电气安装规范，确保接线正确、牢固，接地良好。

安装完成后，对设备进行初步的调试，检查设备是否能够正常启动，各项参数是否设置正确。

3. 调试与验收阶段

对安装好的BS-UPQC 设备进行全面的调试。调试过程中，监测电网电压、电流、功率因数、谐波含量等参数的变化情况，确保电能质量得到改善。

根据调试结果，对设备的参数进行进一步的优化调整，确保设备达到最佳运行效果。

邀请相关部门和专业的电气检测机构对设备进行验收。验收内容包括设备的安装质量、运行效果、安全性能等方面。只有验收合格后，设备才能正式投入使用。

八、维护与管理

1. 日常维护

安排专业的电气维护人员定期对BS-UPQC 设备进行巡检。巡检内容包括设备的外观检查、接线端子检查、运行参数检查等。如发现设备有异常情况，应及时进行处理。

定期清理设备表面的灰尘和杂物，保持设备的清洁，确保设备散热良好。

2. 故障处理

建立设备故障应急处理机制。当设备出现故障时，维护人员应立即赶到现场，对故障进行诊断和处理。如无法当场解决故障，应及时联系设备供应商的技术支持人员，共同解决问题。

对设备发生的每一次故障都要进行详细的记录，包括故障发生的时间、症状、处理过程和结果等。通过对故障记录的分析，总结故障发生的规律和原因，采取相应的预防措施，降低设备的故障率。

3. 技术培训

为台区的电气维护人员提供关于BS-UPQC 设备的技术培训。培训内容包括设备的工作原理、操作方法、维护要点等方面。通过培训，提高维护人员的技术水平和维护能力，确保设备能够得到有效的维护和管理。

九、预期效果

1. 改善台区的电能质量，电压波动、暂升和暂降等现象得到明显改善，电压稳定在合理范围内。

2. 三相电压及电流不平衡度降低，达到治理目标要求。

3. 功率因数提高，无功电流减少，能耗降低。

4. 谐波含量降低，对电网和用电设备的影响减小。

十、注意事项

1. 在设备安装和调试过程中，必须由专业的电气工程师或技术人员进行操作，确保操作过程安全、规范。

2. 设备安装完成后，要确保设备接地良好，避免发生触电事故。

3. 定期对设备进行维护和检查，及时发现和处理设备存在的问题，确保设备始终处于良好的运行状态。

产品咨询电话：021-61551115 （贾经理）