[發明專利]基于靜態無功電壓補償的電壓無功控制系統及控制方法

有效

• 申請號: 201710124720.2
• 申請日: 2017-03-03
• 公開（公告）號: CN106602576B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 劉博;何紅斌;周潔;何禹清;徐超;江卓翰;劉菁菁
• 申請（專利權）人: 國家電網公司;國網湖南省電力公司;國網湖南省電力公司經濟技術研究院
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16;H02J3/18
• 代理公司: 長沙永星專利商標事務所(普通合伙) 43001
• 代理人: 周詠;米中業

本發明公開了一種基于靜態無功電壓補償的電壓無功控制系統，包括并聯電容器及開關管，晶閘管控制電抗器、電網電壓電流采樣模塊、信號調理模塊、控制模塊和驅動模塊；電網電壓電流采樣模塊采樣數據通過信號調理模塊輸入控制模塊，控制模塊通過驅動模塊驅動開關管或晶閘管工作。本發明還公開了所述控制系統的控制方法，包括對電網采樣；計算電網三相電壓和電流工作參數；選取控制目標；計算補償電納值；計算開關管控制信號和晶閘管導通角。本發明可以根據系統運行情況實時進行無功調節，自動得出最優的運行方案，保障系統電壓和功率因數穩定，減少配電線路損耗，有效提高配電網運行經濟性和電能質量水平。

技術領域

本發明屬于電力電子領域，具體涉及一種基于靜態無功電壓補償的電壓無功控制系統及控制方法。

背景技術

隨著國民經濟的高速發展和新農村建設的推動，農村居民生活水平得以快速提高。特別是近年來受“家電下鄉”政策的鼓勵，各種現地化電器迅速走入家庭，農村用電負荷性質從過去的阻性負荷趨于現在的感性負荷，對農村配電網供電可靠性、電能質量水平和無功配置能力提出了更高的要求。

然而，農村配電網具有供電半徑大、負荷率低、季節性強和無功支撐不足的特點，普遍存在無功補償容量不足或配置不合理等問題。終端電力用戶所需無功功率主要由發電廠或上級變電站遠距離輸送，造成較高的線路損耗和較大幅度的電壓損失。因此，在農村10kV供電線路中加裝無功補償裝置，提升10kV線路功率因數，降低線路電壓損耗顯得很有必要。

考慮到電網阻抗主要呈電感性，負載也主要以阻感性為主，目前，配電網無功補償裝置以并聯電容器為主，通常將電容器分組投切入電網，雖然該種電路結構具有控制簡單、可靠性好的優點，但是其存在無法實現對無功功率的無級差調節的致命缺點，而且無功補償無法做到閉環控制，控制精度極差。

發明內容

本發明的目的之一在于提供一種能夠根據電網運行情況實時調整系統控制目標、實現電壓無功復合控制、控制精準可靠的基于靜態無功電壓補償的電壓無功控制系統。

本發明的目的之二在于提供一種所述基于靜態無功電壓補償的電壓無功控制系統所采用的控制方法。

本發明提供的這種基于靜態無功電壓補償的電壓無功控制系統，包括若干臺并聯電容器及控制各臺電容器接入電網的開關管，還包括晶閘管控制電抗器、電網電壓采樣模塊、電網電流采樣模塊、信號調理模塊、控制模塊、電感開關驅動模塊和電容開關驅動模塊；晶閘管控制電抗器與若干臺并聯電容器并聯接入電網；電網電壓采樣模塊和電網電流采樣模塊分別采樣電網的電壓和電流，并將采樣信號通過信號調理模塊進行信號整理后輸入到控制模塊，控制模塊根據采樣得到的電網電壓和電流發出控制信號，通過電感開關驅動模塊和電容開關驅動模塊驅動開關管或晶閘管工作，通過控制開關管的開通和關斷控制接入電網的電容器的數目，同時通過控制晶閘管的導通角控制接入電網的電抗器。

所述的基于靜態無功電壓補償的電壓無功控制系統還包括報警模塊；報警模塊與控制單元連接，用于在所述控制系統工作異常時報警。

所述的基于靜態無功電壓補償的電壓無功控制系統還包括監控機和顯示操作模塊；顯示操作模塊通過監控機連接控制模塊；監控機用于對所述控制系統的工作參數進行監控、顯示和數據傳輸；顯示操作模塊用于對所述控制系統的工作狀態進行顯示，同時通過監控機對所述控制模塊進行數據操作。

所述的晶閘管控制電抗器采用三角形連接，且每一條支路上均串接有一組電抗器，并由反并聯的晶閘管作為電抗器的投切開關。

本發明還提供了所述基于靜態無功電壓補償的電壓無功控制系統的控制方法，包括如下步驟：

S1.對電網的三相電壓和三相電流分別進行采樣；