[發明專利]低壓配電系統中無功補償控制器的控制方法

有效

• 申請號: 201210115057.7
• 申請日: 2012-04-19
• 公開（公告）號: CN102646988A
• 公開（公告）日: 2012-08-22
• 發明（設計）人: 林順富;劉慶強;崔龍龍
• 申請（專利權）人: 上海電力學院
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司 31001
• 代理人: 吳寶根

技術領域

本發明涉及一種低壓配電網控制技術，特別涉及一種低壓配電系統中無功補償控制器的控制方法。

背景技術

低壓配電系統以較高的功率因數運行具有明顯的經濟效益，如節省電能消耗和費用、降低視在電流、延長配電線和設備的使用壽命、降低設備投資等。因此具有簡單經濟，靈活方便等優點的并聯無功電容器裝置廣泛應用在低壓配電網中以提高功率因數。無功補償控制器一般采用功率因數、無功功率等作為控制物理量自動控制電容器的投切，調節無功功率，以改善功率因數等電能質量參數。控制策略簡單有效：無功補償控制器監測電容器接入點變壓器側的電壓和電流信號，以計算出控制物理量（功率因數或無功功率），然后根據控制物理量控制電容器開關，以自動調節投入電容器的容量，達到自動無功補償的目的。

隨著非線性波動負荷在低壓配電網絡獲得越來越多的使用，由非線性負荷引起的電力諧波越來越嚴重。并聯無功電容器組的普遍應用會引起一個新的問題，即電力諧振。在諧振頻率點，諧振阻抗很大，即使很小的諧波電流也會造成很大的諧振電壓。此諧振電壓首先施加在并聯無功電容器上，可能造成電容器裝置的燒壞。傳統的無功補償控制器在控制策略上沒有考慮諧波諧振的影響。為了降低諧振對電容器裝置的影響，目前一般采用增加電抗器或者諧波濾波器等額外措施。雖然這些額外措施能夠降低諧振對無功電容器的影響，但是這些措施卻存在各種各樣的缺點。針對波動性的非線性負荷，改變電容器的大小和安裝位置的實用效果不好。串聯電抗器不能真正的避免諧振，只是調整了諧振頻率點，而且串聯電抗器也會抵消無功補償的效果。增加濾波器可以濾除一定頻率的諧波電流，有效降低諧波對電容器的影響；但是無源諧波濾波器一般只能濾除單個頻率的諧波，多個頻率的濾波器成本較高。總之，這些額外措施不僅應用場合受限，而且會增加系統的硬件、人工和維護成本。

發明內容

本發明是針對投入或切除并聯電容器組時可能引起的電力諧振的問題，提出了一種低壓配電系統中無功補償控制器的控制方法，該方法可以在監測常規控制量的同時，測量計算系統諧波阻抗，并進一步確定投入電容器所對應的諧振頻率，避免將引起諧波諧振的電容器組合投入到系統中。

本發明的技術方案為：一種低壓配電系統中無功補償控制器的控制方法，包括如下具體步驟：

1）無功補償控制器初始化后，監測配電系統輸出端、電容器接入點變壓器側的電壓和電流信號；

2）如無功補償控制器計算結果需投入或切除無功電容器，投入一組電容器?，并同步記錄電容器切換前后的電壓和電流，?切換前的電壓和電流信號，設為???????????????????????????????????????????????和，切換后的電壓和電流信號，記為和，對錄得的電壓和電流進行傅里葉變換，可得到各次諧波電壓和電流的各次諧波分量，記為，，和，并利用式計算出各次諧波系統阻抗；

3）監測變壓器側電壓和電流信號，計算功率因數PF；

4）判別功率因數；

5）如果當功率因數大于設定的最大門限時：切除一組電容器，使工作電容器所對應的功率因數PF和諧振頻率和系統典型諧波頻率分別滿足式和，原則是在滿足式的情況下，選取較大的功率因數；

6）在切除電容器同時，記錄切除前后的電壓和電流，利用式更新系統側各次諧波阻抗，然后返回步驟3）；

7)?如果當功率因數小于設定的最小門限時：投入一組電容器，使工作電容器所對應的功率因數PF和諧振頻率分別滿足式和，原則是在滿足式的情況下，選取較大的功率因數；

8)在投入電容器組時，記錄投入前后的電壓和電流信號，并進行傅里葉變換，利用式更新系統側各次諧波阻抗，然后返回步驟3）；

9)?當功率因數介于最小和最大門限之間時：電容器不做切換操作，直接返回步驟3）。

本發明的有益效果在于：本發明低壓配電系統中無功補償控制器的控制方法，算法簡單，無需改變傳統控制器的硬件電路和連線方式，就可以避免將引起諧波諧振的電容器組合投入到系統中，且可很容易移植到現有的無功補償控制器中；系統各次諧波阻抗每切換一次電容器組都會更新，不受運行方式改變的影響。

附圖說明

圖1為無功補償控制器的基本接線圖；

圖2為傳統無功補償控制器的基本控制流程圖；

圖3為配電系統及并聯電容器的等效電路圖和h次諧波源與配電系統的等效電路圖；

圖4為配電系統及并聯電容器等效電路的頻率響應圖；

圖5為實施例一諧振頻率與并聯電力電容器組個數的關系圖；