[發(fā)明專利]一種無功補償裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310423843.8
• 申請日: 2013-09-17
• 公開（公告）號: CN103441515A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高山;劉宇;張海寧;孟可風(fēng);馬勇飛;施濤;朱凌志;薛俊茹;宋銳;賈昆;叢貴斌;孔祥鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué);國家電網(wǎng)公司;國網(wǎng)青海省電力公司;中國電力科學(xué)研究院;國網(wǎng)青海省電力公司電力科學(xué)研究院
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18;H02J3/16
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務(wù)所 32250
• 代理人: 王斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種無功補償裝置，屬于電力系統(tǒng)無功控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

隨著清潔能源技術(shù)的快速發(fā)展，間歇性能源（光伏能源和風(fēng)力資源）并網(wǎng)技術(shù)的日益成熟，越來越多的光伏電源和風(fēng)力電場接入電網(wǎng)；太陽能和風(fēng)能的隨機性導(dǎo)致了有功功率出力的隨機性，給電網(wǎng)的無功補償和電壓調(diào)節(jié)帶來了巨大的不確定性；間歇性能源并網(wǎng)系統(tǒng)中，具備單個電站發(fā)電功率容量小、區(qū)域光伏電站/風(fēng)力電場集群接入電網(wǎng)的特點，因此需要的無功補償具備快速相應(yīng)、連續(xù)可調(diào)、補償容量范圍大的特點。

現(xiàn)有電力系統(tǒng)無功補償方式具有不同特點：早期無功補償裝置的典型代表同步調(diào)相機可以進行動態(tài)補償，但由于其經(jīng)常過勵狀態(tài)運行造成嚴(yán)重?fù)p耗，因此逐漸被淘汰；目前的無功補償多以并聯(lián)電容器、并聯(lián)電抗器為主，并聯(lián)電容器采用多組固定容量電容并聯(lián)結(jié)構(gòu)，通過分組電容投接至電網(wǎng)的方式補充電力系統(tǒng)的無功缺額。但這些補償方式設(shè)備響應(yīng)速度慢、補償容量固定或者有級可調(diào)，不能實現(xiàn)無功的平滑無級調(diào)節(jié)；隨著柔性交流輸電系統(tǒng)（Flexible?Alternative?Current?Transmission?System，簡稱FACTS）的發(fā)展，靜止無功補償器（Static?Var?Compensator，簡稱SVC）得到了廣泛重視。SVC通常由晶閘管控制電容器（TSC）和其他FACTS元件并聯(lián)組合構(gòu)成，通過對晶閘管導(dǎo)通角的調(diào)節(jié)控制可以實現(xiàn)無功補償在小范圍內(nèi)快速調(diào)節(jié)，SVC雖然可以實現(xiàn)快速、平滑地控制，滿足動態(tài)補償需要，但不具備連續(xù)可調(diào)特性。靜止無功發(fā)生器（Static?Var?Generator，簡稱SVG）是SVC的升級版，SVG將自換向橋式電路通過電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，通過調(diào)節(jié)橋式電路交流測輸出電壓的相位和幅值，可以使電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，從而可實現(xiàn)從感性無功到容性無功的連續(xù)調(diào)節(jié)，但經(jīng)濟投資巨大，未實現(xiàn)廣泛應(yīng)用。

現(xiàn)有傳統(tǒng)電力系統(tǒng)無功補償配置中，多數(shù)以并聯(lián)電容器為補償方式，其具有巨大的經(jīng)濟效益；然而，隨著間歇性能源的大規(guī)模接入，快速無功補償控制技術(shù)日益重要，并聯(lián)電容器已無法滿足動態(tài)補償需求，并網(wǎng)運行的風(fēng)力發(fā)電場和光伏電站多采用SVC和SVG進行動態(tài)無功補償控制，但對于大規(guī)模新能源接入系統(tǒng)，大容量SVC和SVG補償裝置的經(jīng)濟投資過于巨大，在現(xiàn)有電力系統(tǒng)經(jīng)濟評估體系下難以承擔(dān)。綜上可知，現(xiàn)有電力系統(tǒng)無功補償裝置配置機制不能很好的控制間歇性電源接入電網(wǎng)造成的無功補償控制問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種無功補償裝置，既可以解決規(guī)模化間歇性能源并網(wǎng)后的無功補償問題，又可以實現(xiàn)無功補償與電壓控制的精確調(diào)節(jié)，從而滿足電力系統(tǒng)電壓運行要求。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：

一種無功補償裝置，用于對電網(wǎng)進行無功補償調(diào)節(jié)，包括三級無功補償單元以及對其進行控制的無功補償控制單元；所述三級無功補償單元包括分別與所述電網(wǎng)的無功補償工作母線上的無功控制出線端口連接的并聯(lián)電容器、靜止無功補償器、靜止無功發(fā)生器；所述無功補償控制單元分別與所述并聯(lián)電容器、靜止無功補償器、靜止無功發(fā)生器的控制端口連接，所述無功補償控制單元還與所述電網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)信號連接；無功補償控制單元按照以下方法對所述三級無功補償單元進行控制：

步驟1、無功補償控制單元從電網(wǎng)的SCADA系統(tǒng)獲取無功缺額Qn；

步驟2、無功補償控制單元比較靜止無功發(fā)生器當(dāng)前的補償可用調(diào)節(jié)容量Q1與Qn大小，若Q1>Qn，則控制靜止無功發(fā)生器進行無功補償調(diào)節(jié)，并對Q1進行更新：Q1=Q1-Qn；否則轉(zhuǎn)步驟3；

步驟3、無功補償控制單元比較靜止無功補償器當(dāng)前的補償可用調(diào)節(jié)容量Q2與Qn大小，若Q2>Qn，則控制靜止無功補償器進行無功補償調(diào)節(jié)，并對Q2和Qn進行更新：Q2=Q2-ROUND(Qn/Q2c)*Q2c，Qn=Qn-ROUND(Qn/Q2c)*Q2c，其中，Q2c表示所述靜止無功補償器的單個調(diào)節(jié)單元的控制容量，ROUND（）為取整函數(shù)；然后轉(zhuǎn)步驟2；否則轉(zhuǎn)步驟4；?

步驟4、無功補償控制單元比較并聯(lián)電容器當(dāng)前的補償可用調(diào)節(jié)容量Q3與Qn大小，若Q3>Qn，則控制并聯(lián)電容器進行無功補償調(diào)節(jié)，并對Q3和Qn進行更新：Q3=Q2-ROUND(Qn/Q3c)*Q3c，Qn=Qn-ROUND(Qn/Q3c)*Q3c，其中，Q3c表示所述并聯(lián)電容器中單個調(diào)節(jié)單元的控制容量，ROUND（）為取整函數(shù)，然后轉(zhuǎn)步驟2；否則轉(zhuǎn)步驟5；

步驟5、無功補償控制單元控制并聯(lián)電容器進行無功補償調(diào)節(jié)，并對Q3和Qn進行更新：