專利名稱：低壓配電系統(tǒng)快速無功補(bǔ)償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及配變電技術(shù)，尤其是涉及一種低壓配電系統(tǒng)快速無功補(bǔ)償方法。
背景技術(shù)：
我國的電網(wǎng)主要依靠電壓等級(jí)進(jìn)行區(qū)分，其中66kV/110kV被稱為高壓配電系統(tǒng)，20kV/10kV/6kV為中電壓配電系統(tǒng)，而220V/380V為低電壓配電系統(tǒng)。配電系統(tǒng)中廣泛存在的問題是供電可靠性、電能質(zhì)量問題以及傳輸效率問題。其中的傳輸效率是指配電系統(tǒng)輸送至用戶的電能，與從輸電網(wǎng)絡(luò)中獲得的電能的比值。輸送效率與多種因素相關(guān)，其中一個(gè)重要問題就是無功補(bǔ)償問題。交流電在通過實(shí)際負(fù)載時(shí)，由于其不可能是純?nèi)菪曰蚣兏行缘脑颍沟糜邢喈?dāng)部分電能不做功而被消耗，成為無功功率，因此需要對線路中的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，這便是無功補(bǔ)償需要完成的任務(wù)。采用合理方式對用電設(shè)備進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償有以下效果向電力系統(tǒng)提供或從系統(tǒng)中吸收無功功率，穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓；改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力；提高發(fā)電機(jī)的有功輸出能力；降低各種設(shè)備發(fā)熱，提聞設(shè)備利用率等。在區(qū)域電網(wǎng)中，一般采用分級(jí)投切電容器組的方式來補(bǔ)償系統(tǒng)無功，改善功率因數(shù)，這種方式只能向系統(tǒng)提供容性無功，并且不能隨負(fù)載的變化而實(shí)現(xiàn)快速精確調(diào)節(jié)，在保證母線功率因數(shù)的同時(shí)，容易造成向系統(tǒng)倒送無功，抬高母線電壓，危害用電設(shè)備及系統(tǒng)穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種能夠自動(dòng)對低壓交流電網(wǎng)中的無功電流進(jìn)行補(bǔ)償，抑制電壓波動(dòng)和閃變，從而提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率的方法。本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)一種低壓配電系統(tǒng)快速無功補(bǔ)償方法，該方法適用于低壓交流電網(wǎng)的無功補(bǔ)償，包括以下步驟I)電流采集模塊采集電網(wǎng)中無功電流信號(hào)以及由逆變模塊輸出至電網(wǎng)的補(bǔ)償電流信號(hào)，并輸送至控制模塊內(nèi)；2)控制模塊采用實(shí)域數(shù)字移相法對電流信號(hào)進(jìn)行處理，分離出其中的無功成分；3)將分離出的無功成分與輸出至電網(wǎng)的補(bǔ)償電流信號(hào)進(jìn)行比較，獲取差值；4)控制模塊將該差值送入滯環(huán)比較器，經(jīng)處理后輸出控制信號(hào)調(diào)整逆變模塊輸出至電網(wǎng)的補(bǔ)償電流信號(hào)。電流采集模塊通過電流互感器采集電流信號(hào)?？刂颇K采用數(shù)字處理芯片進(jìn)行處理，電流采集模塊采集的信號(hào)在輸入控制模塊后，首先進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換處理。電流信號(hào)的無功成分檢測采用時(shí)域數(shù)字移相法計(jì)算無功功率。
所述的控制模塊采用滯環(huán)比較，由滯環(huán)跟蹤補(bǔ)償無功發(fā)生器對電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)無功補(bǔ)償。步驟4)中逆變模塊由直流電容作為儲(chǔ)能元件提供能量，通過三相橋式逆變電路經(jīng)電抗器向交流電網(wǎng)輸出補(bǔ)償電流。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)1、提高線路輸電穩(wěn)定性在配變低壓側(cè)安裝柔性無功補(bǔ)償裝置，不但可以在正常運(yùn)行狀態(tài)下補(bǔ)償線路的無功損耗，抬高線路電壓，提高輸電線路有效輸電容量，而且可以在系統(tǒng)故障情況下提供及時(shí)的無功調(diào)節(jié)，阻尼系統(tǒng)振蕩，提高輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性。2、維持受電端電壓，加強(qiáng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性對于負(fù)荷中心而言，由于負(fù)載容量大，又沒有大型的無功電源支撐，因此容易造成電網(wǎng)電壓偏低甚至發(fā)生電壓崩潰的穩(wěn)定事故。而柔性無功補(bǔ)償裝置具有快速的無功功率調(diào)節(jié)能力，可以維持負(fù)荷側(cè)電壓，提高負(fù)荷側(cè)供電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。3、補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率，提高功率因數(shù)，降低線損，節(jié)能降耗電力系統(tǒng)中的大量負(fù)荷，如異步電動(dòng)機(jī)、電弧爐、軋機(jī)以及大容量的整流設(shè)備等，在運(yùn)行中需要大量的無功；同時(shí)，配電網(wǎng)絡(luò)中線路阻抗等也會(huì)產(chǎn)生一定的無功，導(dǎo)致系統(tǒng)功率因數(shù)降低。4、抑制電壓波動(dòng)和閃變電壓波動(dòng)和閃變主要是負(fù)荷的急劇變化引起的，負(fù)荷的急劇變化會(huì)導(dǎo)致負(fù)荷電流產(chǎn)生對應(yīng)的劇烈波動(dòng)，劇烈波動(dòng)的電流使系統(tǒng)電壓損耗快速變化，從而引起受電端電網(wǎng)電壓閃變。引起電壓閃變的典型負(fù)荷有電弧爐、軋鋼機(jī)、電力機(jī)車等。柔性無功補(bǔ)償裝置能夠快速地提供變化的無功電流，以補(bǔ)償負(fù)荷變化引起的電壓波動(dòng)和閃變現(xiàn)象。


圖1為本發(fā)明的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例如圖1所示，一種低壓配電系統(tǒng)快速無功補(bǔ)償方法，該方法適用于低壓交流電網(wǎng)的無功補(bǔ)償，包括以下步驟步驟1:電流采集模塊通過電流互感器采集電網(wǎng)中負(fù)載側(cè)的電流信號(hào)以及由逆變模塊輸出至電網(wǎng)的補(bǔ)償電流信號(hào)，并輸送至控制模塊內(nèi)進(jìn)行處理，其中，無功成分檢測采用時(shí)域數(shù)字移相法，該方法不僅在電網(wǎng)電壓畸變時(shí)適用，在電網(wǎng)電壓不對稱時(shí)也同樣有效。步驟2 :控制模塊對輸入的采樣信號(hào)進(jìn)行處理，分離出其中的無功成分。由于控制模塊采用數(shù)字處理芯片實(shí)現(xiàn)功處理功能，因此電流采集模塊采集的信號(hào)在輸入控制模塊后，首先要進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換處理。步驟3 :將分離出的無功成分與輸出至電網(wǎng)的補(bǔ)償電流信號(hào)進(jìn)行比較，獲取差值；步驟4 :控制模塊將該差值送入滯環(huán)比較器，經(jīng)處理后輸出控制信號(hào)調(diào)整逆變模塊輸出至電網(wǎng)的補(bǔ)償電流信號(hào)。其中，控制模塊采用滯環(huán)跟蹤補(bǔ)償法，獲取的差值經(jīng)比例放大環(huán)節(jié)后，通過滯環(huán)比較器與給定的補(bǔ)償電流進(jìn)行比較，二者的產(chǎn)生的延時(shí)作為逆變模塊的開關(guān)的動(dòng)作時(shí)刻，達(dá)到脈寬調(diào)制的精確控制。而逆變模塊由直流電容作為儲(chǔ)能元件提供能量，通過三相橋式逆變電路經(jīng)電抗器向交流電網(wǎng)輸出補(bǔ)償電流。由于直流電容的電壓穩(wěn)定控制是無功補(bǔ)償精準(zhǔn)快速補(bǔ)償?shù)氖种匾沫h(huán)節(jié)，對直流電容的電壓進(jìn)行控制，使其保持補(bǔ)償效果具有重要意義。本實(shí)施例中，采用了 PI模糊控制理論，通過適當(dāng)?shù)膮?shù)設(shè)計(jì)及工程試驗(yàn)整定，設(shè)計(jì)出適當(dāng)?shù)目刂茀?shù)，達(dá)到了較好了直流電壓控制效果。三相橋式逆變電路中采用IGBT作為逆變元件，IGBT是一種N溝道增強(qiáng)型場控(電壓)復(fù)合器件，它兼有了 POWER MOSFET和雙極性器件的優(yōu)點(diǎn)高的輸入阻抗(容抗性質(zhì))、開關(guān)頻率高(可達(dá)20KHZ)、速度快、安全工作區(qū)寬；飽和壓降比較低，甚至接近GTR的飽和壓降，耐壓高、電流大。具有投切無沖擊、無暫態(tài)過電壓，使用壽命長和動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。
權(quán)利要求
1.一種低壓配電系統(tǒng)快速無功補(bǔ)償方法，該方法適用于低壓交流電網(wǎng)的無功補(bǔ)償，其特征在于，包括以下步驟 1)電流采集模塊采集電網(wǎng)中無功信號(hào)以及由逆變模塊輸出至電網(wǎng)的補(bǔ)償電流信號(hào)，并輸送至控制模塊內(nèi)； 2)控制模塊采用實(shí)域數(shù)字移相法對電流信號(hào)進(jìn)行處理，分離出其中的無功成分； 3)將分離出的無功成分與輸出至電網(wǎng)的補(bǔ)償電流信號(hào)進(jìn)行比較，獲取差值； 4)控制模塊將該差值送入滯環(huán)比較器，經(jīng)處理后輸出控制信號(hào)調(diào)整逆變模塊輸出至電網(wǎng)的補(bǔ)償電流信號(hào)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓配電系統(tǒng)快速無功補(bǔ)償方法，其特征在于，所述的電流采集模塊通過電流互感器采集電流信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓配電系統(tǒng)快速無功補(bǔ)償方法，其特征在于，所述的控制模塊采用數(shù)字處理芯片進(jìn)行處理，電流采集模塊采集的信號(hào)在輸入控制模塊后，首先進(jìn)行A/D轉(zhuǎn)換處理。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓配電系統(tǒng)快速無功補(bǔ)償方法，其特征在于，電流信號(hào)的無功成分檢測采用實(shí)域數(shù)字移相法計(jì)算無功功率。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓配電系統(tǒng)快速無功補(bǔ)償方法，其特征在于，所述的控制模塊采用滯環(huán)比較跟蹤法得出調(diào)制信號(hào)，實(shí)時(shí)補(bǔ)償無功。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種低壓配電系統(tǒng)快速無功補(bǔ)償方法，其特征在于，步驟4)中逆變模塊由直流電容作為儲(chǔ)能元件提供能量，通過三相橋式逆變電路經(jīng)電抗器向交流電網(wǎng)輸出補(bǔ)償電流。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低壓配電系統(tǒng)快速無功補(bǔ)償方法，該方法適用于低壓交流電網(wǎng)的無功補(bǔ)償，包括以下步驟1)電流采集模塊采集電網(wǎng)中電壓、電流信號(hào)以及由逆變模塊輸出至電網(wǎng)的無功補(bǔ)償電流，并輸送至控制模塊內(nèi)；2)控制模塊采用實(shí)域數(shù)字移相法進(jìn)行計(jì)算，并分離出其中的無功成分；3)將分離出的無功成分與輸出至電網(wǎng)的無功補(bǔ)償信號(hào)進(jìn)行比較，獲取差值；4)控制模塊根據(jù)該差值，經(jīng)滯環(huán)比較器處理后送至逆變模塊，由滯環(huán)跟蹤補(bǔ)償無功發(fā)生器對電網(wǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)無功補(bǔ)償。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明能夠自動(dòng)對低壓交流電網(wǎng)中的無功電流進(jìn)行補(bǔ)償，抑制電壓波動(dòng)和閃變，從而提高電網(wǎng)的運(yùn)行效率。
文檔編號(hào)H02J3/18GK103066609SQ20121056630
公開日2013年4月24日 申請日期2012年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月23日
發(fā)明者陳勇, 盛連軍, 蘇國豪, 吳家華, 張建興, 包虎平 申請人:上海市電力公司, 江蘇方程電力科技有限公司, 國家電網(wǎng)公司