[發(fā)明專利]基于響應(yīng)周期預(yù)測的接觸器投切無功補償方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410562768.8
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN104269864A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王立國;李振宇;李雪云;徐殿國;于健雄;高寒;欒添瑞;張海聰;張淋
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 哈爾濱龍科專利代理有限公司 23206
• 代理人: 高媛

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基于一種對接觸器響應(yīng)周期的精準(zhǔn)預(yù)測從而實現(xiàn)過零投切的接觸器投切無功補償技術(shù)(HVC)，以維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性，屬于電能質(zhì)量控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

接觸器投切無功補償技術(shù)(HVC)是依靠接觸器開關(guān)投入電容器來動態(tài)補償電網(wǎng)中無功功率的技術(shù)，以其價格低、可靠性高、便于維護、電壓等級高、不受電力電子器件耐壓性限制等優(yōu)勢，在高壓無功補償領(lǐng)域應(yīng)用十分普遍。

傳統(tǒng)的HVC裝置在控制上對于接觸器開關(guān)時刻的選取是隨機的，并且主要依賴于手動或繼電保護裝置動作。這種控制方式顯然不符合自動化的控制要求，且由于接觸器開關(guān)的隨機通斷，會帶來瞬間電流涌流和過電壓等一系列負(fù)面效應(yīng)，甚至可能造成補償裝置的燒毀，危害電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。

研究的重點在于通過對參考相位的過零點進行檢測，采用智能控制器自動控制接觸器在電壓過零點開通，在電流過零點關(guān)斷，從而有效地抑制投切補償電容瞬間產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)。然而由于HVC裝置采用接觸器作為投切開關(guān)，而接觸器屬于機械開關(guān)，其響應(yīng)時間受環(huán)境因素的變化而變化，無法達到電子開關(guān)的精確性，這就給同步投切技術(shù)的實現(xiàn)增加了難度，即接觸器響應(yīng)時間難以預(yù)測，造成無法實現(xiàn)準(zhǔn)確過零點投切。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中接觸器響應(yīng)時間難以預(yù)測，造成無法實現(xiàn)準(zhǔn)確過零點投切的問題，提供了一種基于響應(yīng)周期預(yù)測的接觸器投切無功補償方法。

本發(fā)明所述基于響應(yīng)周期預(yù)測的接觸器投切無功補償方法，采用接觸器投切電容器的方式進行無功補償，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、采集所述接觸器所在電網(wǎng)的三相電壓信號u_a，u_b，u_c和三相電流信號i_a，i_b，i_c、接觸器兩端電壓的過零檢測信號和裝置當(dāng)前工作的環(huán)境溫度，作為檢測信號；

步驟二、通過信號調(diào)理模塊對步驟一獲取的檢測信號進行處理，并將處理后的檢測信號送入控制模塊；

步驟三、在控制模塊中，根據(jù)處理后的檢測信號，并采用瞬時無功功率理論計算當(dāng)前系統(tǒng)的功率因數(shù)；

步驟四、判斷當(dāng)前系統(tǒng)的功率因數(shù)的大小，根據(jù)條件執(zhí)行相應(yīng)操作；

當(dāng)功率因數(shù)小于或等于開通閾值時，執(zhí)行步驟五；

當(dāng)功率因數(shù)大于或等于關(guān)斷閾值時，執(zhí)行步驟六；

當(dāng)功率因數(shù)介于開通閾值和關(guān)斷閾值之間時，保持上一狀態(tài)；

步驟五、控制模塊發(fā)出投入補償指令，通過驅(qū)動電路令接觸器執(zhí)行合閘操作，進行無功補償；返回執(zhí)行步驟四；

步驟六、控制模塊發(fā)出投切指令，通過驅(qū)動電路令接觸器執(zhí)行分閘操作，然后返回執(zhí)行步驟三。

本發(fā)明的優(yōu)點：本發(fā)明提出了一種基于響應(yīng)周期預(yù)測的接觸器投切補償無功功率使電容器達到精準(zhǔn)的過零投切的技術(shù)。本發(fā)明最大的特點在于能將上次接觸器響應(yīng)周期入庫，在下次投切時直接調(diào)用上次的響應(yīng)周期作為參考值，無需擔(dān)心由于接觸器工作時間變長造成的摩擦變大而影響響應(yīng)周期的問題，達到響應(yīng)周期自跟隨控制。利用某油田電網(wǎng)無功補償現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)分析也驗證了采用響應(yīng)周期自跟隨控制，能夠控制接觸器的動作時刻在其兩端電壓電流真實過零點的±1ms誤差范圍內(nèi)，從而有效的避免了投切瞬間可能產(chǎn)生的電壓電流沖擊問題。實驗結(jié)果證明本發(fā)明的控制方法達到了預(yù)期的準(zhǔn)確過零投切效果，避免了投切瞬間可能產(chǎn)生的浪涌電流和過電壓等負(fù)面效應(yīng)，能夠保證HVC裝置的穩(wěn)定運行。

由于操作電壓與環(huán)境溫度變化的不確定性，響應(yīng)周期的數(shù)據(jù)樣本有時難以完全滿足HVC過零投切控制的需求，需要研究一種可進行現(xiàn)場周期預(yù)測分析的方法。通過對接觸器響應(yīng)周期影響因素的分析及實驗測試，得到特定操作電壓條件下環(huán)境溫度對接觸器響應(yīng)周期影響的變化規(guī)律解析表達式，據(jù)此給出不同環(huán)境溫度下的接觸器響應(yīng)周期值，實現(xiàn)了對接觸器響應(yīng)周期的準(zhǔn)確預(yù)測。

采用接觸器同步投切電容器為解決目前電能質(zhì)量領(lǐng)域存在的無功補償裝置高電壓、高功率等級、低成本問題提供了新的思路，有很高應(yīng)用價值。本發(fā)明可以動態(tài)實時監(jiān)測系統(tǒng)需要補償?shù)臒o功功率，實現(xiàn)接觸器投切電容的精準(zhǔn)過零投切，能夠保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量，提高負(fù)載的用電安全性，保障其高效、安全穩(wěn)定運行。

附圖說明