[發明專利]一種柔性無功補償裝置

無效

• 申請號: 201210566403.3
• 申請日: 2012-12-23
• 公開（公告）號: CN103066610A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 陳勇;盛連軍;蘇國豪;吳家華;張建興;包虎平
• 申請（專利權）人: 上海市電力公司;江蘇方程電力科技有限公司;國家電網公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/26
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 宣慧蘭

技術領域

本發明涉及配變電技術，尤其是涉及一種柔性無功補償裝置。

背景技術

我國的電網主要依靠電壓等級進行區分，其中66kV/110kV被稱為高壓配電系統，20kV/10kV/6kV為中電壓配電系統，而220V/380V為低電壓配電系統。配電系統中廣泛存在的問題是供電可靠性、電能質量問題以及傳輸效率問題。其中的傳輸效率是指配電系統輸送至用戶的電能，與從輸電網絡中獲得的電能的比值。輸送效率與多種因素相關，其中一個重要問題就是無功補償問題。交流電在通過實際負載時，由于其不可能是純容性或純感性的原因，使得有相當部分電能不做功而被消耗，成為無功功率，因此需要對線路中的無功功率進行補償，這便是無功補償需要完成的任務。采用合理方式對用電設備進行無功功率的補償有以下效果：向電力系統提供或從系統中吸收無功功率，穩定受電端及電網的電壓；改善輸電系統的穩定性，提高輸電能力；提高發電機的有功輸出能力；降低各種設備發熱，提高設備利用率等。

在區域電網中，一般采用分級投切電容器組的方式來補償系統無功，改善功率因數，這種方式只能向系統提供容性無功，并且不能隨負載的變化而實現快速精確調節，在保證母線功率因數的同時，容易造成向系統倒送無功，抬高母線電壓，危害用電設備及系統穩定性。

發明內容

本發明的目的就是為了克服上述現有技術存在的缺陷而提供一種柔性無功補償裝置，該裝置能夠自動對低壓交流電網中的無功功率進行補償，抑制電壓波動和閃變，從而提高電網的運行效率。

本發明的目的可以通過以下技術方案來實現：

一種柔性無功補償裝置，該裝置連接于交流電網上，其特征在于，包括無功功率采集模塊、控制模塊和無功逆變模塊，所述的無功功率采集模塊設在交流電網的負載側和逆變模塊的輸出端，所述的控制模塊分別連接無功功率采集模塊和逆變模塊，該逆變模塊的輸出端通過電抗器接入交流電網。

所述的無功功率采集模塊通過電流互感器及電壓互感器生成采樣數字信號，經計算生成的無功功率。

所述的控制模塊包括信號采集單元、無功功率解析單元、滯環比較控制單元和驅動單元，所述的信號采集單元用于將輸入控制模塊的模擬信號轉換為數字信號，所述的無功功率解析單元用于分離出采集到的無功功率，所述的滯環比較單元用于將采集到的無功功率中與逆變模塊輸出的無功功率進行比較，輸出控制信號至驅動單元，驅動單元根據控制信號輸出PWM脈沖波形驅動逆變模塊。

所述的控制模塊包括DSP芯片和ARM芯片。

所述的控制模塊采用PWM調制，使用滯環比較控制方法。

所述的逆變模塊包括三相橋式逆變電路以及為三相橋式逆變電路輸出補償無功功率提供能量的直流電容。

所述的三相橋式逆變電路采用IGBT。

所述的控制模塊通過標準化接口與上位機連接，實現數據分析和儲存管理。

所述的標準化接口為RS232接口、RS485接口、以太網接口和CAN接口。

該裝置還設有保護報警模塊。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

1、提高線路輸電穩定性

在配變低壓側安裝柔性無功補償裝置，不但可以在正常運行狀態下補償線路的無功損耗，抬高線路電壓，提高輸電線路有效輸電容量，而且可以在系統故障情況下提供及時的無功調節，阻尼系統振蕩，提高輸電系統穩定性。

2、維持受電端電壓，加強系統電壓穩定性

對于負荷中心而言，由于負載容量大，又沒有大型的無功電源支撐，因此容易造成電網電壓偏低甚至發生電壓崩潰的穩定事故。而柔性無功補償裝置具有快速的無功功率調節能力，可以維持負荷側電壓，提高負荷側供電系統的電壓穩定性。

3、補償系統無功功率，提高功率因數，降低線損，節能降耗。

電力系統中的大量負荷，如異步電動機、電弧爐、軋機以及大容量的整流設備等，在運行中需要大量的無功；同時，配電網絡中線路阻抗等也會產生一定的無功，導致系統功率因數降低。

4、抑制電壓波動和閃變

電壓波動和閃變主要是負荷的急劇變化引起的，負荷的急劇變化會導致負荷電流產生對應的劇烈波動，劇烈波動的電流使系統電壓損耗快速變化，從而引起受電端電網電壓閃變。引起電壓閃變的典型負荷有電弧爐、軋鋼機、電力機車等。柔性無功補償裝置能夠快速地提供變化的無功功率，以補償負荷變化引起的電壓波動和閃變現象。

附圖說明

圖1為本發明的電路結構示意圖。

具體實施方式