复合电力负载的动态无功快速补偿方法技术

本发明专利技术提供的复合电力负载的动态无功快速补偿方法是：通过智能控制器（7）控制电力电子功率变换器（12），改变可变电抗器（11）的二次绕组的电流及阻抗，以改变可变电抗变换器的一次绕组的电流及阻抗；当输入电压不变时，实现可变电抗器导纳的改变，就能改变基波电流，从而导致可变电抗器吸收无功功率的变化；可调电容器组（5）由智能控制器控制并补偿到目标功率因数时，感抗变换器（6）配合可调电容器组，能平滑调节无功功率，实现复合电力负载的动态无功补偿。本发明专利技术可以实现不同负荷情况下的无功功率和无功电流的实时分析和提取，实现最优的无功快速补偿智能控制；可用于冶金、建材、石化等行业高压复合电力负载的快速无功补偿。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供的是：通过智能控制器（7）控制电力电子功率变换器（12），改变可变电抗器（11）的二次绕组的电流及阻抗，以改变可变电抗变换器的一次绕组的电流及阻抗；当输入电压不变时，实现可变电抗器导纳的改变，就能改变基波电流，从而导致可变电抗器吸收无功功率的变化；可调电容器组（5）由智能控制器控制并补偿到目标功率因数时，感抗变换器（6）配合可调电容器组，能平滑调节无功功率，实现复合电力负载的动态无功补偿。本专利技术可以实现不同负荷情况下的无功功率和无功电流的实时分析和提取，实现最优的无功快速补偿智能控制；可用于冶金、建材、石化等行业高压复合电力负载的快速无功补偿。【专利说明】
本专利技术涉及动态无功补偿领域，特别是涉及一种。
技术介绍
随着电力系统的发展，各种新型冲击性负荷(如工业电弧炉、电力机车、轧钢机等)使低压配电网上电压波动频繁，大型半导体整流设备等在电网中造成谐波，使电压质量变差，影响了电网中其它设备的工作。同时，新的敏感设备大量出现(如半导体制造厂等)，对电能质量提出了更高的要求。因此，迫切需要改善电能质量的控制设备。目前无功补偿技术主要包括电容器补偿(FC)、同步调相机、饱和电抗器(SR)、机械投切电容(MSC)、静止无功补偿器(SVC)、先进静止无功补偿器(ACVG)等。早期的无功补偿方法是同步调相机和固定补偿电容器，前者运行成本高，安装复杂，后者补偿容量有级，但不能连续调节，而且有可能发生谐振。同步调相机补偿方式在目前的无功补偿项目中已不再使用。机械式开关投切电容器组(MSC)是一种比较简单的无功补偿方法，可分级、分组投切，但它不能连续可调。关于静止无功功率补偿方法，虽然国内外研究中有关于静止无功补偿器的主回路单元、晶闸管阀、触发控制单元、功率变换单元、控制系统以及采用变压器的可控电抗器对配电侧无功功率进行补偿的研究，但均与本专利技术中的“”方法不同。电力系统是一个强耦合、非线性的复杂系统，用传统控制方法难以实现鲁棒性控制。因此，本专利技术提供的复合电力负载动态无功快速补偿方法拟充分运用容抗可变的可调电容器组、感抗可调的感抗变换器、电力电子功率变换器的连续可调以及感抗变换器高、低压隔离的结构特点，动态跟踪无功功率变化，使配电系统或电力负载无功需求动态平衡；通过智能控制器调节无功补偿器参数，实现用低电压的电力电子功率变换电路来动态调控较高电压主电路的电抗值，从而实现对配电系统或电力负载的动态无功快速补偿。中国专利文献“基于可变电抗的静止无功补偿器(200920087271.X)”公开的技术方案是:其通过智能控制器控制可变电抗器，改变流过可变电抗器的电流，从而使无功补偿器电路吸收或者发出无功功率，实现负荷动态无功功率补偿的目的。但该补偿器主要应用在静止的无功补偿，在复合电力负载领域具有局限性。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是:针对现有的无功补偿技术对于复合电力负载的局限性，提供一种，该方法主要针对复合电力负载的功率实时变化的情况，能够进行动态无功快速补偿，从而解决智能电网(配电系统或电力负载)复合电力负载无功功率快速补偿的科学技术难题。本专利技术解决其技术问题采用以下的技术方案:本专利技术提供的，具体是:通过智能控制器控制电力电子功率变换器，改变可变电抗器的二次绕组的电流及阻抗，从而改变可变电抗变换器的一次绕组的电流及阻抗；当输入电压不变时，实现可变电抗器导纳的改变，就能改变基波电流，从而导致可变电抗器吸收无功功率的变化；可调电容器组由智能控制器控制并补偿到目标功率因数时，感抗变换器配合可调电容器组，能平滑调节无功功率，实现复合电力负载的动态无功补偿。本专利技术提供的上述，其步骤可以为:I)启动运7TT:给电力系统中的主电路和控制回路供电后，设置相应运行参数后，按启动按钮，系统进入运行；所述相应运行参数包括功率因数、有功功率、无功功率、电压和电流参数；2)检测传输:由电压电流互感器提取的电压电流信号经智能电能检测模块转换，得到所需相应运行参数的数字信号，然后通过RS485总线送入智能控制器；3)分析计算:通过智能控制器实时分析采集到的数字信号，计算所需要的补偿无功功率大小，确定投入补偿电容器的容量；4)发出无功:根据投入补偿电容器的容量，智能控制器通过控制接触器的闭合，投切可调电容器组，向电力系统发出无功，以提高功率因数接近目标值；当功率因数满足要求时则返回步骤2)，否则转入步骤5)；5)吸收无功:当过补偿时，通过智能控制器输出控制信号给电力电子功率变换器，调节感抗变换器的感抗，以吸收无功功率，使功率因数维持在目标值。经过上述步骤，感抗变换器配合可调电容器组，能平滑调节无功功率，实现复合电力负载的动态无功补偿。所述的投切可调电容器组，向电力系统发出无功的方法可以是:智能控制器确定要向电力系统发出无功Qtl后，该智能控制器控制接触器KMll?接触器KMln的闭合或断开，来投入或切除由多组快速熔断器、电容接触器和电容器的串联电路经过并联后形成的可调节电容器组中的电容器，调节接入电力系统的实际的电容值，向电力系统发出无功Qc。所述的调节感抗变换器的感抗，以吸收无功功率的方法可以是:感抗变换器由接触器与可变电抗器的一次侧绕组的进线端相连接后并入电网，可变电抗器的二次侧绕组与电力电子功率变换器相连接，智能控制器计算要吸收的无功后，控制电力电子功率变换器，就可以调节接入电力系统的实际电感值，从电力系统吸收无功％。所述的步骤I)至步骤5)之间的协调控制方法可以由PLC控制系统实现。所述PLC控制系统协调控制方法的实现是:通过电源相连的PLC控制器与电能参数采集模块之间数据通讯、触摸屏与PLC控制器之间控制信号与数据信号的传递、PLC控制器通过I/O接口电路控制接触器的闭合或断开、PLC控制器通过模拟量输出模块来控制触发板。所述的Q。、Qc和Ql的代数和可以接近为O。本专利技术提供的上述，其用途是:在包括冶金、建材或石化行业领域的高压复合电力负载的快速无功补偿中的应用。本专利技术与现有技术相比具有以下的主要优点:本专利技术提供的复合电力负载动态无功快速补偿方法，通过动态无功电流实时检测方法，实现复合电力负载动态无功快速补偿。具体如下:( I)电力电子感性阻抗变换器结构，采用高、低压隔离方式，降低了电力电子元器件耐压等级与要求以及使用环境； (2)智能传感器和控制器对复合电力负载的无功功率及无功电流进行实时分析和提取；(3)智能控制器根据实时检测电能值调节无功补偿器参数，实现对配电系统或电力负载的动态无功快速补偿；( 4 )可调电容器组和感抗变换器相互配合，满足向电网发出的无功连续可调。总之，本专利技术提供的复合电力负载动态无功快速补偿方法，降低了电力电子元器件耐压等级与要求以及使用环境。实现不同负荷情况下的无功功率和无功电流的实时分析和提取。最后针对负载变化(感性负载的突变、容性负载的突变、感性负载突变到容性负载和容性负载突变为感性负载)的情况，能寻求最优的无功快速补偿智能控制。【专利附图】【附图说明】图1是本专利技术复合电力负载动态无功快速补偿方法的原理图。图1中:1.高压隔离开关；2.高压断路器；3.电压电流互感器；4.智能电能检测模块；5.可调电容器组；6.感抗变换器；7.智能控制器；8.快速熔断器；9.电容本文档来自技高网...

【技术保护点】
复合电力负载的动态无功快速补偿方法，其特征是通过智能控制器（7）控制电力电子功率变换器（12），改变可变电抗器（11）的二次绕组的电流及阻抗，从而改变可变电抗变换器的一次绕组的电流及阻抗；当输入电压不变时，实现可变电抗器（11）导纳的改变，就能改变基波电流，从而导致可变电抗器（11）吸收无功功率的变化；可调电容器组（5）由智能控制器（7）控制并补偿到目标功率因数时，感抗变换器（6）配合可调电容器组（5），能平滑调节无功功率，实现复合电力负载的动态无功补偿。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：陈静，程琪戬，袁佑新，王一飞，肖純，杨威，周斌，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：