[發(fā)明專利]小水電無功功率控制系統(tǒng)

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710110490.0
• 申請(qǐng)日: 2007-06-08
• 公開（公告）號(hào): CN101141065A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王仁飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 王仁飛
• 主分類號(hào): H02J3/18
• 分類號(hào): H02J3/18;H02P9/14;G05F1/70
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及自動(dòng)控制領(lǐng)域，尤其涉及小水電無功功率控制領(lǐng)域。

背景技術(shù)

水電站作為供電單位，在向電網(wǎng)供應(yīng)有功電量的同時(shí)，往往還要求供應(yīng)一部分無功以滿足電網(wǎng)的需求。因此部分地區(qū)，對(duì)并網(wǎng)發(fā)電的水電站的功率因數(shù)是有所考核的。在豐水季節(jié)，尤其是溢洪期，水電機(jī)組一般要超負(fù)荷運(yùn)行，充分利用水資源，多發(fā)有功。這種情況下，如果尚需要留出一部分機(jī)組容量用于發(fā)無功，對(duì)水資源和機(jī)組都是極大的浪費(fèi)。但如果無功功率不夠，就無法提供給電網(wǎng)足夠的無功，這樣就不能滿足電網(wǎng)的需求，達(dá)不到供電局的考核要求，要交一部分的無功罰款。并且，利用發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生無功，能耗較大。目前國內(nèi)外雖有部分水電站利用固定電容器來產(chǎn)生并提供無功。但是投入固定電容器的方法，其實(shí)是一種欺騙電計(jì)量?jī)x表的方法，固定電容器所發(fā)無功功率，跟實(shí)際發(fā)電機(jī)發(fā)出的有功功率沒有因果關(guān)系，跟發(fā)電機(jī)的工作狀態(tài)、用戶的需求是割裂開的，是電網(wǎng)所不允許的。目前尚沒有根據(jù)發(fā)電情況隨時(shí)調(diào)整電容器投切改變無功量變化的報(bào)導(dǎo)。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述缺陷，本發(fā)明解決的技術(shù)問題在于，提供一種低損耗電站無功功率產(chǎn)生方法，即發(fā)電機(jī)組發(fā)有功，并根據(jù)整個(gè)電站有功功率的多少，利用電容器產(chǎn)生無功，控制電容器組的投切，使之按一定的比例提供無功功率。

現(xiàn)代同步發(fā)電機(jī)，基于法拉第電磁感應(yīng)定律——閉合電路的一部分導(dǎo)體在磁場(chǎng)中做切割磁場(chǎng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)體中就會(huì)產(chǎn)生電流。發(fā)電機(jī)發(fā)電，需要兩個(gè)基本要素：磁場(chǎng)與在磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)體。在發(fā)電機(jī)未并網(wǎng)發(fā)電前，通過調(diào)整磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，就可以控制發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)即端電壓高低。在同樣的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和磁場(chǎng)中導(dǎo)體的運(yùn)動(dòng)速度不變的情況下磁場(chǎng)越強(qiáng)，發(fā)電機(jī)的端電壓越高；磁場(chǎng)越弱，發(fā)電機(jī)的端電壓越低。并網(wǎng)前勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)整程序流程是系統(tǒng)檢測(cè)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁電流，如果勵(lì)磁電流過低，勵(lì)磁磁場(chǎng)就弱小，發(fā)電機(jī)的端電壓就低，系統(tǒng)會(huì)增加勵(lì)磁電流，從而加大端電壓到達(dá)要求；反之，如果勵(lì)磁電流過高，勵(lì)磁磁場(chǎng)就強(qiáng)大，發(fā)電機(jī)的端電壓就高，系統(tǒng)會(huì)減少勵(lì)磁電流，從而減低端電壓到達(dá)要求。通過對(duì)勵(lì)磁電流的控制，即可實(shí)現(xiàn)對(duì)單個(gè)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁磁場(chǎng)的控制，進(jìn)而對(duì)單個(gè)發(fā)電機(jī)的電壓、功率因數(shù)、無功功率進(jìn)行控制。

對(duì)于并網(wǎng)發(fā)電的電站，在發(fā)電機(jī)并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，由于機(jī)組容量相對(duì)大電網(wǎng)而言非常小，單臺(tái)機(jī)組的端電壓取決于電網(wǎng)的電壓。調(diào)節(jié)并網(wǎng)發(fā)電的每個(gè)發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁磁場(chǎng)，改變的是其單個(gè)功率因數(shù)。通過增加勵(lì)磁電流來增加單個(gè)發(fā)電機(jī)勵(lì)磁磁場(chǎng)，將使得單個(gè)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)向滯后方向偏移，增加向電網(wǎng)提供的無功功率；反之則使得單個(gè)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)向超前的方向偏移，減少向電網(wǎng)提供的無功功率。并網(wǎng)后勵(lì)磁自動(dòng)調(diào)整程序流程是系統(tǒng)根據(jù)電網(wǎng)的要求控制單個(gè)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)在設(shè)定的范圍之內(nèi)，當(dāng)功率因數(shù)超前時(shí)就增加勵(lì)磁電流，當(dāng)功率因數(shù)滯后時(shí)就減少勵(lì)磁電流，以使每個(gè)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)穩(wěn)定在設(shè)定的范圍之內(nèi)。

當(dāng)單個(gè)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)是1時(shí)，此時(shí)發(fā)電機(jī)不發(fā)無功，全部功率都用來發(fā)有功。也就是說控制單個(gè)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)在電網(wǎng)要求的總的功率因數(shù)考核指標(biāo)與1之間最好，此時(shí)每臺(tái)發(fā)電機(jī)都向電網(wǎng)多提供有功。這個(gè)單個(gè)發(fā)電機(jī)的功率因數(shù)越趨向于1，每臺(tái)發(fā)電機(jī)都向電網(wǎng)提供的有功就越多。

發(fā)電機(jī)勵(lì)磁控制部分通過控制勵(lì)磁電流可以調(diào)節(jié)功率因數(shù)在設(shè)定的范圍之內(nèi)，按要求向電網(wǎng)提供無功功率。

本發(fā)明的技術(shù)方案在于通過勵(lì)磁控制后增加了電站專用無功補(bǔ)償部分。

電站專用無功補(bǔ)償部分利用電容器能夠產(chǎn)生無功功率，根據(jù)上級(jí)考核要求需要補(bǔ)償?shù)目偟臒o功功率的多少，對(duì)若干電容器進(jìn)行組合控制投切電容器，投入電容器能夠增加整個(gè)電站無功功率，使得總的功率因數(shù)往滯后方向偏移；反之切除電容器能夠減少整個(gè)電站的無功功率，使得整個(gè)電站的無功功率往超前方向偏移。

在發(fā)電機(jī)組帶負(fù)載、在電站處于并網(wǎng)發(fā)電的模式下，電站專用無功補(bǔ)償部分根據(jù)發(fā)電機(jī)組產(chǎn)生的有功功率與無功功率，計(jì)算出需要補(bǔ)償?shù)目偟臒o功功率，實(shí)時(shí)控制投切電容器組，以改變整個(gè)電站的無功功率量，使得總的功率因數(shù)穩(wěn)定在考核指標(biāo)附近。圖1顯示了并網(wǎng)后無功功率自動(dòng)調(diào)整程序流程，當(dāng)總的功率因數(shù)滯后時(shí)就切除電容器組的部分電容器，使總的功率因數(shù)維持在考核指標(biāo)附近，反之當(dāng)總的功率因數(shù)超前時(shí)就投入電容器組的部分電容器，使總的功率因數(shù)維持在考核指標(biāo)附近。