[发明专利]相控无功功率动态补偿装置及其补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无功功率补偿方法及无功功率补偿装置，更具体地说，是涉及一种相控无功功率动态补偿装置及其补偿方法。 

背景技术

在配电网中，电力发电机所发的无功功率和输电线的功率常常不足以满足网中大量的电机、变压器、电抗器、荧光灯等感性负载的无功需求以及系统中无功的损耗，因而往往造成电网功率因数下降、电网系统利用率降低。为了减少有功损失和电压降落、减少电力输送中的损耗，更为了电网的安全、经济、高效地运行，提高电力输送的容量和质量，通常都要进行就近的无功功率补偿或者调节。 

国内外电网目前广泛采用的是通过投切并联电容器(组)、即通过改变电网并联电容值的方式进行无功补偿。其方法为：通过监测线路电压与电流，计算功率因数；功率因数滞后时投入电容，功率因数超前便切除电容。具体来说，又可细分为动态补偿和静态补偿两类： 

无功动态补偿：往往配有智能型的无功功率补偿电路，因其能对无功功率进行平滑、准确调节，因而其补偿更灵活、高效、快速、合理。但由于其组成电路往往比较复杂，因而购置成本较高，前期投入要求较大。对于补偿要求不高而资金有限的用户，往往不易接受。 

静态补偿：常分为固定或分级分档式补偿，一般结构比较简单，多以交流接触器作电力电容器的投切执行元件，但缺点是补偿电容投切时冲击电流大，投切速度慢，且接触器由于投切频繁，故障率偏高。 

中国专利03135824.1公开了一种调节电容无功功率的方法及所用装置：将无功补偿电容器组C和辅助变压器TB二次绕组串联或等效串联后，与TB一次绕组共同接于同一母线、同一相电；使电网电压一方面施加于电容器组C，另一方面使TB二次绕组产生的附加电势反方向施加于电容器组C；电容器组C两端电压为电网电压与附加电势之差的模；通过改变TB二次绕组的抽头匝数或等效匝数，以改变TB一、二次绕组匝数比K和附加电势的大小，或者，也可通过晶闸管开关对一、二次绕组的调节线圈进行正接、反接或不接来改变绕组的等效匝数，进而改变电容器组C两端电压和所发出的无功功率。 

发明内容

本发明的目的，即在于提供一种适用于现有电网所有电压等级的相控无功功率动态补偿方法及其应用补偿装置。 

本发明所指无功功率动态补偿装置及其补偿方法，也是通过在母线上并联电容器的方式实现的。 

本发明所述相控无功功率动态补偿方法，包括如下步骤： 

1)对接入母线上的负载侧电压、电流信号进行采样； 

2)计算出负载侧功率因数和无功功率缺额，推算出并联电容器的无功补偿量； 

3)计算出电容器两端的目标电压，并根据电容器两端及与电容器串联后接于母线的补偿变压器次级绕组两端的实时电压，计算出补偿变压器次级绕组两端的目标补偿电压值； 

4)调整补偿变压器初级绕组两端的电压，在补偿变压器次级绕组的两端获得与目标补偿电压值尽可能接近的补偿电压； 

5)该补偿电压与母线电压相量叠加的结果，即在并联电容器上获得尽可能接近的目标电压值，同时产生尽可能接近的无功功率补偿量； 

所述调整补偿变压器初级绕组两端的电压的方法为：初级绕组的两端分别通过若干个选择开关接至母线的不同相线或零线；通过控制选择开关的通断，对所述初级绕组选择施加与次级绕组所接相线同相的相电压、异相相电压、或线电压；所述多个选择开关的不同工作状态的组合即形成多个补偿档位。 

所述各选择开关的通断，可为手动控制，也可受控于控制电路。例如，该选择开关可选择采用可受控于检测控制电路的接触器的常开触点、晶闸管、固态继电器或其它类似功能电子器件。 

作为对上述的相控无功功率动态补偿方法的改进，还可在所述初级绕组上设有多个抽头，各抽头通过选择开关接至母线的不同相线或零线。通过选择初级绕组的工作线圈匝数，配合施加合适的异相相电压、同相相电压或线电压，可实现更多档、更精确的无功功率补偿。 

作为对上述的相控无功功率动态补偿方法的进一步改进，在所述初级绕组上设有4个抽头；由此形成的中段绕组的线圈匝数为两端绕组线圈匝数的4-50倍。所述初级绕组的两端，各自通过2个选择开关，分别接至与次级绕组所接同相的相线及其中一根异相相线；所述中段绕组的两端通过选择开关接至零线。