[發明專利]復合電力負載的動態無功快速補償方法

在審

• 申請號: 201410093069.3
• 申請日: 2014-03-14
• 公開（公告）號: CN103825287A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 陳靜;程琪戩;袁佑新;王一飛;肖純;楊威;周斌
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明涉及動態無功補償領域，特別是涉及一種復合電力負載的動態無功快速補償方法。

背景技術

隨著電力系統的發展，各種新型沖擊性負荷（如工業電弧爐、電力機車、軋鋼機等）使低壓配電網上電壓波動頻繁，大型半導體整流設備等在電網中造成諧波，使電壓質量變差，影響了電網中其它設備的工作。同時，新的敏感設備大量出現（如半導體制造廠等），對電能質量提出了更高的要求。因此，迫切需要改善電能質量的控制設備。

目前無功補償技術主要包括電容器補償（FC）、同步調相機、飽和電抗器（SR）、機械投切電容（MSC）、靜止無功補償器（SVC）、先進靜止無功補償器（ACVG）等。早期的無功補償方法是同步調相機和固定補償電容器，前者運行成本高，安裝復雜，后者補償容量有級，但不能連續調節，而且有可能發生諧振。同步調相機補償方式在目前的無功補償項目中已不再使用。機械式開關投切電容器組（MSC）是一種比較簡單的無功補償方法，可分級、分組投切，但它不能連續可調。關于靜止無功功率補償方法，雖然國內外研究中有關于靜止無功補償器的主回路單元、晶閘管閥、觸發控制單元、功率變換單元、控制系統以及采用變壓器的可控電抗器對配電側無功功率進行補償的研究，但均與本發明中的“復合電力負載的動態無功快速補償方法”方法不同。

電力系統是一個強耦合、非線性的復雜系統，用傳統控制方法難以實現魯棒性控制。因此，本發明提供的復合電力負載動態無功快速補償方法擬充分運用容抗可變的可調電容器組、感抗可調的感抗變換器、電力電子功率變換器的連續可調以及感抗變換器高、低壓隔離的結構特點，動態跟蹤無功功率變化，使配電系統或電力負載無功需求動態平衡；通過智能控制器調節無功補償器參數，實現用低電壓的電力電子功率變換電路來動態調控較高電壓主電路的電抗值，從而實現對配電系統或電力負載的動態無功快速補償。

中國專利文獻“基于可變電抗的靜止無功補償器（200920087271.X）”公開的技術方案是：其通過智能控制器控制可變電抗器，改變流過可變電抗器的電流，從而使無功補償器電路吸收或者發出無功功率，實現負荷動態無功功率補償的目的。但該補償器主要應用在靜止的無功補償，在復合電力負載領域具有局限性。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：針對現有的無功補償技術對于復合電力負載的局限性，提供一種復合電力負載的動態無功快速補償方法，該方法主要針對復合電力負載的功率實時變化的情況，能夠進行動態無功快速補償，從而解決智能電網（配電系統或電力負載）復合電力負載無功功率快速補償的科學技術難題。

本發明解決其技術問題采用以下的技術方案：

本發明提供的復合電力負載的動態無功快速補償方法，具體是：通過智能控制器控制電力電子功率變換器，改變可變電抗器的二次繞組的電流及阻抗，從而改變可變電抗變換器的一次繞組的電流及阻抗；當輸入電壓不變時，實現可變電抗器導納的改變，就能改變基波電流，從而導致可變電抗器吸收無功功率的變化；可調電容器組由智能控制器控制并補償到目標功率因數時，感抗變換器配合可調電容器組，能平滑調節無功功率，實現復合電力負載的動態無功補償。

本發明提供的上述復合電力負載的動態無功快速補償方法，其步驟可以為：

1）啟動運行：

給電力系統中的主電路和控制回路供電后，設置相應運行參數后，按啟動按鈕，系統進入運行；所述相應運行參數包括功率因數、有功功率、無功功率、電壓和電流參數；

2）檢測傳輸：

由電壓電流互感器提取的電壓電流信號經智能電能檢測模塊轉換，得到所需相應運行參數的數字信號，然后通過RS485總線送入智能控制器；

3）分析計算：

通過智能控制器實時分析采集到的數字信號，計算所需要的補償無功功率大小，確定投入補償電容器的容量；

4）發出無功：

根據投入補償電容器的容量，智能控制器通過控制接觸器的閉合，投切可調電容器組，向電力系統發出無功，以提高功率因數接近目標值；當功率因數滿足要求時則返回步驟2），否則轉入步驟5）；

5）吸收無功：

當過補償時，通過智能控制器輸出控制信號給電力電子功率變換器，調節感抗變換器的感抗，以吸收無功功率，使功率因數維持在目標值。

經過上述步驟，感抗變換器配合可調電容器組，能平滑調節無功功率，實現復合電力負載的動態無功補償。