[發明專利]一種不平衡無功補償智能電容器及其方法

在審

• 申請號: 201710684315.6
• 申請日: 2017-08-11
• 公開（公告）號: CN107248748A
• 公開（公告）日: 2017-10-13
• 發明（設計）人: 黃海宇;李幫家;趙國鋒;王國安;王莉;馬慶華;樓科;魏平;楊奇;郭嘉
• 申請（專利權）人: 杭州得誠電力科技股份有限公司
• 主分類號: H02J3/18
• 分類號: H02J3/18
• 代理公司: 杭州華知專利事務所33235
• 代理人: 龍湖浩

技術領域

本發明涉及電力領域，尤其涉及一種不平衡無功補償智能電容器及其方法。

背景技術

隨著我國各行各業的迅速崛起和發展，人民的生活水平越來越高，配電系統日益擴大，日益復雜，沖擊性、非對稱性負荷不斷增加，這些負荷系統會引起配電系統中功率因數低，三相不平衡度大等電能質量問題。當供電系統中存在著大量的無功功率流動，三相不平衡度超過一定范圍時，將會影響系統的安全運行。

在實際中低壓配電網系統中，三相不平衡和無功功率經常同時出現，但現有的無功補償設備，如分補電容、共補電容等，雖然實現了無功補償功能，但是未考慮如何改善和補償三相不平衡，如果投切不當，反而會增加不平衡情況。三相不平衡補償裝置，如零線電流補償方法、有功轉移開關等，不能實現無功補償。有些動態補償裝置，如SVG、APF等，雖然能夠同時補償無功和三相不平衡，但是設備龐大，成本昂貴或者存在現場接線安裝復雜等問題。

傳統電容器只能單一實現無功補償或不平衡補償，或者多臺分補電容、共補電容和相補電容組合進行補償，更有甚者需要通過控制器、復合開關等控制設備進行控制，但是存在現場安裝復雜，體積龐大，運行成本高等問題。

發明內容

為了解決上述問題，本發明提供了一種克服以往傳統電容器的上述不足，提供一種新型不平衡無功補償技術在智能電容器上的應用產品，實現智能電容器小型化、智能化，提高使用的便捷性，提高單位體積的電容容量。

本發明技術方案是：一種不平衡無功補償智能電容器，包括主控MCU處理單元、數據采集單元、過零投切控制單元、以及由分補、相補電容組成電容器組件組成，所述數據采集單元電連接主控MCU處理單元，所述主控MCU處理單元通過過零投切控制單元電連接電容器組件，所述數據采集單元包括交流采樣單元和溫度采樣單元，所述交流采樣單元采集電網測母線的電壓、電流信號，通過溫度傳感器采集電容器組件本體的溫度信號，并將電壓、電流信號以及溫度信號傳送到主控MCU處理單元；主控MCU處理單元根據電壓、電流信號以及溫度信號計算出電網側采樣數據，再根據電網側采樣數據，優先進行不平衡補償方案，再進行無功補償方案，并通過過零投切控制單元實現分補電容器組或相補電容器組的選擇，從而實現不平衡補償調度或無功補償調度。

優選的，還包括人機交互單元，所述人機交互單元包括液晶顯示器、LED指示燈和按鍵，所述液晶顯示器、LED指示燈和按鍵分別電連接主控MCU處理單元，實現采集數據、控制狀態、閉鎖保護信息以及運行參數顯示和設置功能。

優選的，還包括通信單元，所述通信單元電連接主控MCU處理單元，通信單元用于與其他外部設備進行實時數據交互。

優選的，所述交流采樣單元包括電壓互感器和電流互感器，所述電壓互感器和電流互感器分別采集電網測母線的電壓、電流信號。

本發明還涉及一種不平衡無功補償的方法，交流采樣單元采集電網測母線的電壓、電流信號，通過溫度傳感器采集電容器組件本體的溫度信號，并將電壓、電流信號以及溫度信號傳送到主控MCU處理單元，主控MCU處理單元根據電壓、電流信號以及溫度信號計算出電網側采樣數據，再根據電網側采樣數據，優先進行不平衡補償方案，再進行無功補償方案，并通過過零投切控制單元實現分補電容器組或相補電容器組的選擇，從而實現不平衡補償調度或無功補償調度。

優選的，所述電網側采樣數據包括各相電路的電壓Ux、電流Ix、電壓電流相位角Φx、有功功率Px、無功功率Qx、功率因數CosΦx、補償前的電流不平衡度ε、補償后的電流不平衡度ε_n，補償前的電流不平衡度I²以及補償后的電流不平衡度I_n²。

優選的，優先進行不平衡補償方案，再進行無功補償方案的方法具體為：若電網側不平衡度ε_n＞電流不平衡度限值ε_Lim，則進行不平衡補償方案；若電網側功率因數CosΦx≤目標功率因數CosΦ_Lim，則進行無功補償方案。

優選的，所述不平衡補償方案包括：如果電網側電流不平衡度ε≤電流不平衡度限值ε_Lim，則無需補償；如果電網側電流不平衡度ε≤補償后電流不平衡度ε_n的最小值，則無需補償；如果電網側電流不平衡度ε＞補償后電流不平衡度ε_n的最小值，則選擇補償后電流不平衡度ε_n的最小值進行不平衡補償補償調度。