本发明专利技术提出一种采用子母型对应式补偿方法对发电机群进行无功补偿的装置。该装置至少包括母型补偿装置Ｂｍ及若干子型补偿装置Ｂｍ－ｎ，相对应的有母型控制系统及装置ｂｍ及若干子型控制系统及装置ｂｍ－ｎ。通过控制系统及装置的计量、检测、计算和处理，随机跟踪无功电量的变化实施智能性控制，装置采取一一对应方式分别补偿升变Ｔｍ和负荷Ｍｍ及输电线路各段所需无功功率量。控制系统及装置ｂｍ－ｎ均可利用电力线作数据通信通道，接发“四遥”信号。应用本发明专利技术可改变中小型发电机群，特别是水力发电机群现行而传统的额定运行状态，将其功率因数ｃｏｓψ↓［Ｎ］从规定的０．８提高至０．９５～１．０，使发电机有功功率输出、输电线路容量均可提高２０％左右，网（线）损率下降３０％以上，节能效益显著。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种采用子母型对应式补偿方法对发电机群进行无功功率补偿的装置，该方法及装置尤适用以水电为主的地方电力系统及网络的中小发电机群的无功功率补偿。(二)、
技术介绍
发电机的额定运行状态，按照传统规定，其额定功率因数cosN＝0.8。这是因为按照电网规定，发电机不仅要输出有功功率，而且要提供一定数量的无功功率，以满足网络电压稳定和负荷需要。以应用最为广泛的水力发电机群为例，现行沿袭的这种传统规定，对水量因季节而变化的中小发电机来说，往往难于适应。它们在丰水期，发电量充足，不仅能满足地方电网负荷要求，还可输送给大电网；而在枯水期，则因发电量不足，又需从大电网反供电给用户。尤其突出的是，由于发电运行的需要和经济利益的考虑，这些中小水电机群在丰水期，为抢发有功，往往将功率因数定得很高，以致欠发无功，迫使它们供电的地方电网需从大电网吸收无功功率。对于这种情况，现行的做法是根据并网协议，对功率因数超过额定值(cosN＝0.8)，无功电量发不足的水电站罚款了事。其实，从电力运行的角度来看，问题远非如此简单。这是因为绝大多数水电站地处偏远山区，电力传输路途遥远，以中小水电站供电为主的地方电网，往往由于无功不足，造成无功潮流在网内无序运动。无功功率长途往返传输，必然导致网(线)损增加，电压波动过大，甚至威胁整个系统的运行安全。对中小发电机群来说，它们自身更是深受其害，特别是那些引水式(径流式)水电厂。由于水量变化，水轮发电机组的有功功率、无功功率需要经常调节，按照现行而传统的额定运行状态，cosN＝0.8，其发出的有功功率仅为其视在额定容量的80％，这不仅是一种动力资源的浪费，也使得设备容量被占用而得不到发挥。此外，因地方电网和中小水电站的自动化水平均较低，系统无功功率不能自我平衡，当电网电压升高时，水电机组自动吸收大网无功电流而进相运行，迫使水轮机加大导叶开度，以增加有功出力，最后导致机组失稳、跳闸而解列；而当电网电压降低时，水电机组则会自动增发无功，限制有功功率输出，造成丰水期水量的浪费。综上所述，无论是按照传统规定，还是自发而无序的违背这种规定，以中小水电站供电为主的地方电网无功电量现行运行方式，对于供电部门，广大用户和发电企业三者来说都是极为不利的。尤要提出的是在近期相当一段时间内，水电能源在中国呈强劲发展态势，对数量多、分布广和容量总和大的中小水电站来说，如不改变传统观念和现行运行方式，将会继续造成国家资源的极大浪费。从目前国内外有关资料来看，涉及中小水电站无功补偿的内容已有不少，如“广西电网无功电压研究”(《广西电力技术》1997.1)、“浅析小水电电网的技术降损问题”(《水力发电》1999.4)、“小水电站无功补偿的探讨与实施”(《广东水利水电》2001.1)、“10KV配电网无功功率平衡及优化补偿”(《农村电气化》2001.3)等。归纳以上文献介绍的技术，均有以下不足之处1、孤立固定补偿，缺乏系统补偿的全局思路，无功不是欠补就是过补，远不能实现无功优化补偿；2、受产权界限束缚，人为隔离，缺乏发电、供电和用户三者利益协调一致的补偿理论及实用技术和相应产品；3、自动化程度低，对负荷变化较大、无功需求各异的中小水电网络运行状态，难于快速实现对应性的自动化操作，更不要说智能化运行；4、舍本就末，对中小水电网络的无功补偿仅是或在变压器傍，或在变电所内固定地加装并联补偿装置，尚未将发电源头、输电线路及用电负荷连合起来统一采取措施，从根本上改变发电机传统运行状态，这一点恰恰是本专利技术最重要的思路。(三)、
技术实现思路
本专利技术的目的是提出一种采用子母型对应式替代补偿方法对水力发电机群进行无功补偿的装置。该方法及装置尤适用于以中小型水电机群为主的地方电网，以满足它们对无功功率和电压调整的需求。应用这种方法及装置能同时提高发电机出力，减少网(线)损，扩大输电线路容量，稳定电压并补偿电网和用户的无功功率。实现本专利技术目的的解决方案是改变发电机现行而沿袭传统的额定运行状态，将其功率因数cosN从规定的0.8提高至0.95～1.0，而对于并网协议规定输送的无功功率量，即相应该电站“一条龙”的发、变、输、用电设备和线路所需求的无功功率量则采用替代的方法，由专设的子母型补偿装置来一一对应的提供。附图1示出了一个典型的以中小水电机(站)群发电为主的地方电力系统。G1～Gm表示m个水力发电机(站)，T1～Tm分别为相应电站的升压变压器，L1～Lm分别为相应输电线路，T为该系统主变电站变压器。QI-1～QI-n为投切开关，可为有触点开关(如真空接触器等)，也可为无触点开关(如晶闸管功率模块)，QF为断路器。今以其G1的发、变、送线路为第一支路举例说明补偿方法及装置的技术方案该装置至少包括母型补偿装置BI及若干子型补偿装置BI-1、BI-2......BI-n，相对应的有母型控制系统及装置bI及若干子型控制系统及装置bI-1、bI-2......bI-n。装置采取一一对应的方式补偿，BI的作用是补偿升变T1和负荷(含水电厂厂用负荷)M1所需的无功功率量，而BI-1至BI-n等子型补偿装置则补偿输电线路各段所需无功功率量，以保持电压稳定并沿线分布均匀。BI通过控制系统及装置bI的计量、检测、计算和处理后发出控制和执行指令，B1-1至B1-n则采取分段对应补偿，它们通过控制系统及装置b1-n的检测、计算和处理后发出控制和执行指令。控制系统及装置bI及bI-n均可利用电力线作数据通信通道[图1中虚线所示]，发出或接收“四遥”(遥控、遥调、遥测和遥信)信号。子母型对应补偿装置BI及BI-1～B1-n所提供的无功功率量由以下等式确定Σi=1nQGB=QBI+ΣQBI-n---(1)]]>又∑QGB＝∑QLD+∑QL+∑QM(2)上述两式中∑QGB—补偿装置供给的无功功率总量(Kvar)；QBI—补偿装置BI供给的无功功率量(Kvar)； —对应于输电线路L1各段补偿装置供给的无功功率总量(Kvar)；QBI-n—对应于输电线路L1第n段的补偿装置B1-n供给的无功功率量(Kvar)；∑QLD—发电机G1应为支路负荷提供的无功功率总量(Kvar)；∑QL—对应于G1支路无功功率损耗总量(Kvar)。∑QM—发电站自身负荷(即厂用电)所需的无功功率量(Kvar)；对应于(2)式中的∑QLD可按下列等式确定∑QLD＝SN·cos1·α(tg1-tg2) (3)式中cos1—补偿前负荷功率因数；α—升压变压器T1的经济负载系数，可取α＝0.8；tg1、tg2—负荷补偿前后的功率因数正切值。对应于(2)式中的∑QL可由下式确定∑QL＝ΔQT+ΔQX-ΔQB(4)式中ΔQT—变压器无功功率损耗(Kvar)；ΔQX—输电线路电抗的无功功率损耗(Kvar)；ΔQB—输电线路电纳的无功功率，即线路充电功率(Kvar)，35KV以下电压线路中不必计算。(4)式中的ΔQT可由下式确定ΔQT=QO+QK=I*O100·SN+β2·UK100·SN---(5)]]>式本文档来自技高网...
【技术保护点】
利用子母型对应式补偿的方法及装置对发电机群尤其是水力发电机群进行无功功率补偿。该装置至少包括母型补偿装置Ｂ↓［ｍ］及若干子型补偿装置Ｂ↓［ｍ－ｎ］，相对应的有母型控制系统及装置ｂ↓［ｍ］及若干子型控制系统及装置ｂ↓［ｍ－ｎ］。装置采取一一对应的方式补偿，Ｂ↓［ｍ］的作用是补偿升变Ｔｍ和负荷Ｍｍ所需的无功功率量，而Ｂ↓［ｍ－ｎ］等子型补偿装置则补偿输电线路各段所需无功功率量，以保持电压稳定并沿线分布均匀。Ｂ↓［ｍ］与Ｂ↓［ｍ－ｎ］通过控制系统及装置ｂ↓［ｍ］及ｂ↓［ｍ－ｎ］的计量、检测、计算和处理，随机跟踪无功电量变化且按下式计算处理：∑Ｑ↓［ＧＢ］＝［Ｉ↑［＊］↓［Ｏ］／１００.Ｓ↓［Ｎ］＋Ｋ↓［０］Ｑ↓［ＭＮ］＋ＫαＳ↓［Ｎ］.ｃｏｓψ↓［１］.（ｔｇψ↓［１］－ｔｇψ↓［２］）＋Ｋβ↑［２］.Ｕ↓［ Ｋ］／１００.Ｓ↓［Ｎ］＋（１－Ｋ↓［０］）β↑［２］↓［Ｍ］Ｑ↓［ＭＮ］］＋［Ｐ↓［ｎ］↑［２］＋Ｑ↓［ｎ］↑［２］／Ｖ↓［ｎ］↑［２］－Ｂ／２（Ｖ↓［ｎ］↑［２］＋Ｖ↓［ｎ＋１］↑［２］）］并按下式校验后实施智能性补偿： ∑Ｑ↓［ＧＢ］≥Ｐ↓［ＩＮ］.ｔｇψ↓［ＩＮ］。...
【技术特征摘要】
1.利用子母型对应式补偿的方法及装置对发电机群尤其是水力发电机群进行无功功率补偿。该装置至少包括母型补偿装置Bm及若干子型补偿装置Bm-n，相对应的有母型控制系统及装置bm及若干子型控制系统及装置bm-n。装置采取一一对应的方式补偿，Bm的作用是补偿升变Tm和负荷Mm所需的无功功率量，而Bm-n等子型补偿装置则补偿输电线路各段所需无功功率量，以保持电压稳定并沿线分布均匀。Bm与Bm-n通过控制系统及装置bm及bm-n的计量、检测、计算和处理，随机跟踪无功电量变化且按下式计算处理 +Kβ2·UK100·SN+(1-K0)β2MQMN)]]>+(Pn2+Qn2Vn2-B2(Vn2+Vn+12))]]>并按下式校验后实施智能性补偿∑QGB≥PIN·tgIN2.根据权利要求1所述的方法和装置，在单个水电站中运用时，其特征是至少有在高压侧测取μ、i，cos电量信号，在低压侧实现无功功率补偿的控制器GZKI、无功电源装置(如并联电容器组等)[9]、放电报警单元[10]、执行单元[11]、晶闸管功率模块[12]、保护稳压单元[13]及PT补偿单元[14]组成。控制器GZKI通过专用电流互感器CT、电压互感器PT在升压变压器T1高压端(也可在低压端)测取电量信号μ、i，分别送至功率因数角测量单元[1]、电流变换单元[2]及电压变换单元[3]。其中经电流变换单元[2]、电压变换单元[3]的μ、i信号再经A/D转换模块(ADC0890)[4]转换为数字信号输送至中央处理器单元CPU(89C51)[5]，μ、i进入功率因数角测量单元[1]，经合成变换为数字量直接输入中央处理器单元CPU(89C51)[5]，并在CPU中计算出PS、Q及cos等电量值，电压信号在测取当中还要经过PT补偿单元[14]。PT补偿单元[14]将PT二次侧起始端测量的电压值及在计量电路进口端测量的...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈巍，
申请(专利权)人：陈巍，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]
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