本實(shí)用新型涉及試驗(yàn)設(shè)備，具體涉及礦用靜止無(wú)功發(fā)生器的檢驗(yàn)設(shè)備。

背景技術(shù)：

煤礦電網(wǎng)的無(wú)功補(bǔ)償多采用變電所集中補(bǔ)償。目前，隨著煤礦綜采技術(shù)的提高，煤礦井下電動(dòng)機(jī)及其變頻調(diào)速設(shè)備功率增大，低壓供電系統(tǒng)(1140V、660V)存在兩大問(wèn)題：(1)綜采、綜掘及運(yùn)輸系統(tǒng)大功率電動(dòng)機(jī)因供電距離遠(yuǎn)，壓降大，造成啟動(dòng)困難，影響正常生產(chǎn)；(2)電流畸變嚴(yán)重，無(wú)功損耗增大，電量浪費(fèi)嚴(yán)重，影響企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。依據(jù)《煤炭工業(yè)節(jié)能減排工作意見(jiàn)的通知》，在提高功率因數(shù)條件具備時(shí)，宜采用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償和就地?zé)o功補(bǔ)償技術(shù),使礦井的平均功率因數(shù)不得低于0.9。因此，對(duì)煤礦井下采用動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償既是現(xiàn)實(shí)生產(chǎn)的需要，也是節(jié)能減排、提高電能利用率的需要。以往礦山普遍采用靜止無(wú)功補(bǔ)償裝置(包括晶閘管控制電抗器(TCR)、晶閘管控制變壓器(TCT)、晶閘管投切電容器(TSC)、晶閘管投切電抗器(TSR)等，一般與機(jī)械投切無(wú)功補(bǔ)償裝置)進(jìn)行就地補(bǔ)償無(wú)功。近年來(lái)隨著技術(shù)的發(fā)展，由自換相的電力半導(dǎo)體橋式變流器來(lái)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)撵o止無(wú)功發(fā)生器(Static Var Generator，簡(jiǎn)稱SVG)，又稱無(wú)功補(bǔ)償發(fā)生器，響應(yīng)速度快，不僅能動(dòng)態(tài)補(bǔ)償無(wú)功功率，降低線損，節(jié)能降耗，而且能動(dòng)態(tài)補(bǔ)償諧波，改善電能質(zhì)量，抑制電壓波動(dòng)和閃變，比傳統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置有很大優(yōu)點(diǎn)，在煤礦井下的應(yīng)用也會(huì)越來(lái)越廣泛。

目前對(duì)這一重要產(chǎn)品的檢驗(yàn)，制造廠、檢測(cè)中心和使用單位都沒(méi)有專業(yè)的檢測(cè)設(shè)備，普遍采用常規(guī)的電容電感投切等方式進(jìn)行測(cè)量，存在檢測(cè)效率不高、檢測(cè)值不準(zhǔn)確、試驗(yàn)時(shí)電流沖擊大等缺陷。

由此可見(jiàn)，提供一種高效且可靠的礦用靜止無(wú)功發(fā)生器檢測(cè)方案是本領(lǐng)域亟需解決的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有礦用靜止無(wú)功發(fā)生器檢測(cè)技術(shù)所存在的問(wèn)題，需要一種準(zhǔn)確且可靠性的新的檢測(cè)方案。

為此，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種礦用靜止無(wú)功發(fā)生器試驗(yàn)系統(tǒng)，以提高檢測(cè)效率和檢測(cè)準(zhǔn)確率。

為解決該技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供的礦用靜止無(wú)功發(fā)生器試驗(yàn)系統(tǒng)包括：SVG實(shí)驗(yàn)設(shè)備、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、主控系統(tǒng)、主回路系統(tǒng)以及輔助回路系統(tǒng)，所述SVG實(shí)驗(yàn)設(shè)備通過(guò)主回路系統(tǒng)連接待檢設(shè)備和供電電源，所述主控系統(tǒng)控制連接SVG實(shí)驗(yàn)設(shè)備和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述輔助回路系統(tǒng)連接主控系統(tǒng)控和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。

優(yōu)選的，所述主回路系統(tǒng)包括第一三繞組變壓器和第二三繞組變壓器，所述第一三繞組變壓器的原邊連接三相10kV電網(wǎng)，副邊分為1140V和660V兩路出線，分別連接待檢設(shè)備；所述第二三繞組變壓器原邊雙繞組分別連接第一三繞組變壓器的副邊兩路出線，第二三繞組變壓器副邊連接SVG實(shí)驗(yàn)設(shè)備。

優(yōu)選的，所述輔助回路系統(tǒng)為220V供電回路。

優(yōu)選的，所述SVG實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用模塊化的無(wú)功補(bǔ)償模塊并聯(lián)運(yùn)行模式，各模塊間互為備份。

優(yōu)選的，所述主控系統(tǒng)由上位機(jī)、按鍵輸入單元、繼電控制輸出單元、顯示單元、控制單元、多路綜合保護(hù)通信單元組成。

優(yōu)選的，所述控制單元為S7-1200PLC。

優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括霍爾傳感器和溫度傳感器，對(duì)應(yīng)的設(shè)置在主回路系統(tǒng)、SVG實(shí)驗(yàn)設(shè)備以及待檢設(shè)備上。

優(yōu)選的，所述霍爾傳感器包括霍爾電壓互感器和霍爾電流互感器。

優(yōu)選的，所述溫度傳感器包括PT100溫度傳感器和光纖溫度傳感器。

本實(shí)用新型提供的礦用靜止無(wú)功發(fā)生器試驗(yàn)系統(tǒng)采用多電壓多繞組變壓器，小容量SVG并聯(lián)運(yùn)行，相互冗余，可以實(shí)現(xiàn)多電壓不同容量的無(wú)功補(bǔ)償裝置的測(cè)試目的，同時(shí)測(cè)量線路簡(jiǎn)單、補(bǔ)償電流精確、對(duì)電網(wǎng)無(wú)沖擊、試驗(yàn)效率高。

附圖說(shuō)明

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式來(lái)進(jìn)一步說(shuō)明本實(shí)用新型。

圖1為本實(shí)例中試驗(yàn)系統(tǒng)主電路原理圖；

圖2為本實(shí)例中主控系統(tǒng)的原理框圖。

具體實(shí)施方式

為了使本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的技術(shù)手段、創(chuàng)作特征、達(dá)成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合具體圖示，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型。

本實(shí)例提供的礦用靜止無(wú)功發(fā)生器試驗(yàn)系統(tǒng)采用多電壓多繞組變壓器與小容量SVG并聯(lián)運(yùn)行，相互冗余的設(shè)計(jì)方案，實(shí)現(xiàn)多電壓不同容量的無(wú)功補(bǔ)償裝置的測(cè)試目的。

參見(jiàn)圖1，其所示為本實(shí)例提供的礦用靜止無(wú)功發(fā)生器試驗(yàn)系統(tǒng)的主電路原理圖。

由圖可知，該礦用靜止無(wú)功發(fā)生器試驗(yàn)系統(tǒng)100包括：SVG實(shí)驗(yàn)設(shè)備110、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)120、主控系統(tǒng)130、主回路系統(tǒng)140以及輔助回路系統(tǒng)(圖中未示出)。其中，SVG實(shí)驗(yàn)設(shè)備110通過(guò)主回路系統(tǒng)140連接待檢設(shè)備210、220和供電電源300，而主控系統(tǒng)130控制連接SVG實(shí)驗(yàn)設(shè)備110和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)120，同時(shí)輔助回路系統(tǒng)連接主控系統(tǒng)控130和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)120。

本系統(tǒng)中的主回路系統(tǒng)140主要用于完成對(duì)SVG實(shí)驗(yàn)設(shè)備110和待檢設(shè)備210、220的供電。

該主回路系統(tǒng)140主要由三繞組變壓器T1和三繞組變壓器T2配合構(gòu)成，三繞組變壓器T1原邊單繞組連接供電電源三相10kV電網(wǎng)300，其副邊雙繞組為輸出，用于連接待檢設(shè)備210、220；三繞組變壓器T2用于向SVG實(shí)驗(yàn)設(shè)備110供電，其原邊雙繞組分別連接三繞組變壓器T1的輸出，副邊連接SVG實(shí)驗(yàn)設(shè)備110。

具體的，主回路系統(tǒng)140供電電源由三相10kV電網(wǎng)300進(jìn)線經(jīng)過(guò)三繞組變壓器T1后分為1140V和660V兩路出線，分別連接1140V待檢驗(yàn)設(shè)備210和660V待檢驗(yàn)設(shè)備220。T1變壓器額定容量為2MVA，兩個(gè)低壓側(cè)繞組(即副邊繞組)均為2MVA容量，可以實(shí)現(xiàn)相同容量不同電壓的無(wú)功補(bǔ)償裝置同時(shí)檢驗(yàn)。

三繞組變壓器T2向系統(tǒng)中SVG實(shí)驗(yàn)設(shè)備供電，該變壓器原邊雙繞組，額定電壓分別為1140V和660V，副邊額定電壓為660V。通過(guò)三繞組隔離變壓器(即三繞組變壓器T2)，將本地設(shè)備(即SVG實(shí)驗(yàn)設(shè)備)與待檢設(shè)備有效的隔離開(kāi)，很大程度上保護(hù)了整個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置系統(tǒng)的安全性，降低了實(shí)驗(yàn)裝置的損壞機(jī)率。

本系統(tǒng)中的輔助回路系統(tǒng)為獨(dú)立的220V供電回路，為系統(tǒng)中低壓設(shè)備提供獨(dú)立穩(wěn)定的工作電源，其與主回路系統(tǒng)140完全隔離，可以實(shí)現(xiàn)更加完善的試驗(yàn)裝置監(jiān)控和保護(hù)功能，這樣在主設(shè)備故障情形下仍能實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的監(jiān)控和保護(hù)。

本系統(tǒng)中的SVG實(shí)驗(yàn)設(shè)備110為整個(gè)系統(tǒng)中提供無(wú)功功率的關(guān)鍵部件，要求調(diào)節(jié)速度快，運(yùn)行范圍寬，具有長(zhǎng)時(shí)間過(guò)載能力和冗余結(jié)構(gòu)。此部分采用模塊化的無(wú)功補(bǔ)償模塊并聯(lián)運(yùn)行模式，各模塊間互為備份，可以單獨(dú)或同時(shí)補(bǔ)償無(wú)功。發(fā)生故障，故障單元自行退出系統(tǒng)，不影響其他模塊運(yùn)行。模塊響應(yīng)時(shí)間小于3ms，系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間小于20ms。補(bǔ)償能力從容性無(wú)功至感應(yīng)無(wú)功范圍內(nèi)無(wú)級(jí)調(diào)節(jié)，對(duì)電網(wǎng)影響小，尤其是可以抑制電網(wǎng)波動(dòng)和閃變能力，防止電網(wǎng)諧振。具有過(guò)流、短路、接地、過(guò)壓、欠壓、缺相、超溫等故障保護(hù)。為防止電磁干擾，采用光纖隔離技術(shù)，Modbus通訊。

由于每個(gè)模塊都可以獨(dú)立運(yùn)行，所以在整體控制結(jié)構(gòu)上采用集中控制并聯(lián)結(jié)構(gòu)，采集母線電壓、電流信號(hào)后，送入主控器，并進(jìn)行統(tǒng)一分配。這樣電壓環(huán)和電流環(huán)可以保證模塊中電流平均分配，響應(yīng)速度快，模塊之間不存在相互影響的情況。

本系統(tǒng)中的主控系統(tǒng)130由上位機(jī)131、按鍵輸入單元132、繼電控制輸出單元133、顯示單元134、控制單元135、多路綜合保護(hù)通信單元136組成。

參見(jiàn)圖2，主控系統(tǒng)為分布式結(jié)構(gòu)，控制單元135優(yōu)選S7-1200PLC作為核心控制器，分別控制連接按鍵輸入單元132、繼電控制輸出單元133、顯示單元134、多路綜合保護(hù)通信單元136，并利用上位機(jī)131與其通信模塊、數(shù)字量輸入輸出模塊和模擬量輸出模塊共同完成控制功能。

上位機(jī)131作為后臺(tái)數(shù)據(jù)處理控制，將實(shí)驗(yàn)過(guò)程中數(shù)據(jù)進(jìn)行處理及顯示，并控制本地SVG的運(yùn)行。運(yùn)行中發(fā)生故障時(shí)，自動(dòng)切斷故障回路開(kāi)關(guān)，避免事故的擴(kuò)大。并通過(guò)聲光報(bào)警提示，記錄故障發(fā)生的時(shí)間和內(nèi)容。

為了實(shí)現(xiàn)10kV側(cè)、1140V和660V的配電保護(hù)，可在不同電壓等級(jí)的母線上分別裝設(shè)精密電壓、電流互感器，配合綜合保護(hù)裝置，將數(shù)據(jù)通過(guò)通信系統(tǒng)返回主控系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)配電系統(tǒng)的保護(hù)功能。

本系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)120采用高精度霍爾傳感器、PT100和光纖溫度傳感器對(duì)系統(tǒng)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量。測(cè)量數(shù)據(jù)包括輸入電壓、電流、有功功率、無(wú)功功率、溫度數(shù)據(jù)等。該數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)120可定時(shí)采集測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。

基于上述方案構(gòu)成的試驗(yàn)系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中可實(shí)現(xiàn)以下功能檢測(cè)：

滿足660V和1140V兩個(gè)等級(jí)連續(xù)運(yùn)行范圍試驗(yàn)、電壓特性試驗(yàn)、穩(wěn)態(tài)控制精度、階躍響應(yīng)時(shí)間、電容器放電試驗(yàn)、溫升試驗(yàn)、過(guò)載能力試驗(yàn)、過(guò)載保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、欠壓保護(hù)、故障錄波、通信故障保護(hù)、散熱板過(guò)熱保護(hù)、電能質(zhì)量測(cè)試、騷擾電壓和電磁輻射騷擾試驗(yàn)。

基于上述方案構(gòu)成的試驗(yàn)系統(tǒng)相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)還具有如下特點(diǎn)：

(1)各部分運(yùn)行溫度低，運(yùn)行安全可靠，在自身部件或樣品故障時(shí)能夠自動(dòng)保護(hù)，切斷故障部位，對(duì)上級(jí)的供電網(wǎng)絡(luò)無(wú)干擾，可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間無(wú)人值守作業(yè)。

(2)系統(tǒng)中通過(guò)冗余技術(shù)，增加設(shè)備的可靠性，同時(shí)諧波補(bǔ)償功能，消除系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的諧波。

(3)響應(yīng)速度快，系統(tǒng)階躍、突切及動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間小于20ms。

(4)在試驗(yàn)系統(tǒng)和樣品之間增加隔離變壓器，降低待檢設(shè)備故障對(duì)試驗(yàn)系統(tǒng)的損壞風(fēng)險(xiǎn)。

(5)可以同時(shí)對(duì)660V和1140V兩種電壓等級(jí)的無(wú)功補(bǔ)償裝置進(jìn)行試驗(yàn)。

(6)無(wú)功功率補(bǔ)償可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)和手動(dòng)兩種補(bǔ)償方式。

以上顯示和描述了本實(shí)用新型的基本原理、主要特征和本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書(shū)中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本實(shí)用新型精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本實(shí)用新型范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物界定。