[發明專利]曲線磁閥式可控電抗器諧波優化方法、系統及應用

有效

• 申請號: 202011321870.0
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112487693B
• 公開（公告）日: 2021-10-26
• 發明（設計）人: 陳鍇;楊帆;錢少鋒;陳煒;張智光;史宇超;陳柏超;田翠華;楊明臻
• 申請（專利權）人: 國網浙江省電力有限公司杭州供電公司;武漢海奧電氣有限公司
• 主分類號: G06F30/25
• 分類號: G06F30/25;G06N3/00;H01F27/24;H01F27/28;H01F29/00;H01F37/00;H02J3/01;H02J3/18;G06F111/10
• 代理公司: 北京金智普華知識產權代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發明屬于電力系統無功補償技術領域，公開了一種曲線磁閥式可控電抗器諧波優化方法、系統及應用，對曲線磁閥的諧波數學模型的諧波優化轉化為對高斯點的諧波優化，對高斯點x_i采用粒子群優化算法后得到的最優高斯點，并通過高斯點x'式進行反變換，得到原積分空間[0,l]內的最優高斯點，然后通過擬合得到磁閥曲線f(x)。本發明曲線磁閥結構磁閥兩端分別對稱地分布繞組，上下兩繞組均接有抽頭，通過可控硅K₁,K₂連接，兩工作柱鐵心的上下繞組通過交叉連接后并聯至電網，續流二極管D橫跨在交叉端點。相比傳統磁閥式可控電抗器，本發明能夠滿足國家標準的同時降低成本。

技術領域

本發明屬于電力系統無功補償技術領域，尤其涉及一種曲線磁閥式可控電抗器諧波優化方法、系統及應用。

背景技術

目前，磁閥式可控電抗器(Magnetically controlled reactor，MCR)是一種重要的無功補償設備，其無功功率連續可調，而且相對于晶閘管控制電抗器(Thyristorcontrolled reactor，TCR)更便于使用于特高壓環境，目前已經在電力系統中廣泛應用。

但由于MCR工作原理基于磁閥的磁飽和，飽和過程中不可避免地會產生各次諧波，隨著MCR工作電壓和容量的升高，其注入的諧波也會隨之升高，若不采取限制措施，諧波注入電網將影響系統安全。不能穩定運行。

諧波抑制方法通常分為外部電路抑制法或內部磁路抑制法。電路抑制法通過外改變磁控電抗器的連接方式或增加額外濾波裝置或其他設備達到抑制諧波的目的，但額外設備的應用會導致成本增加而且某些環境下不適合增加額外設備，成本更高。內部磁路抑制法通過改善磁閥式可控電抗器內部磁閥結構，能夠從根本上降低磁閥式可控電抗器的諧波輸出，其關鍵在于磁閥結構的優化。

已有論文研究中提出了采用多級式磁閥結構降低總諧波的方法。

通過上述分析，現有技術存在的問題及缺陷為：

現有技術對磁閥的最大截面積與最小截面積比、磁閥曲線形狀進行優化效果差，造成材料利用率低，而且不能降低諧波。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明提供了一種曲線磁閥式可控電抗器諧波優化方法、系統、電抗器及應用。目的在于達到提高磁控電抗器材料利用率且最大程度降低輸出諧波。

本發明是這樣實現的，一種曲線磁閥式可控電抗器諧波優化方法，包括：

對曲線磁閥的諧波數學模型的諧波優化轉化為對高斯點的諧波優化，對高斯點x_i采用粒子群優化算法后得到的最優高斯點，并通過高斯點x'式進行反變換，得到原積分空間[0,l]內的最優高斯點，然后通過擬合得到磁閥曲線f(x)。

進一步，所述曲線磁閥式可控電抗器諧波優化方法進一步包括：

1)獲取的曲線磁閥的諧波數學模型為：

其中，β_x為距離最小截面x處微元磁閥的磁飽和度，β₀為最小截面磁飽和度，未加直流勵磁時初始狀態為0，其最大值為β_0max＝(k_l-1)π，i₁為基波電流有名值，B_t0為最小截面臨界飽和時的磁感應強度，i_(2m+1)為第2m+1次諧波電流的有名值，N為工作線圈匝數，μ₀為真空磁導率；

2)磁控電抗器輸出諧波僅與磁閥形狀f(x)，最大最小截面積比K_l兩個參數有關；建立諧波優化模型如式(2)，通過優化磁閥形狀使得在整個磁控電抗器工作域內的最大諧波含量最小：