[发明专利]无源滤波和无功功率补偿综合控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电力系统中对供电母线上产生的谐波进行治理和无功补偿 的方法。

背景技术

无源滤波器因其原理简单、使用维护方便、相对有源滤波器具有极高性价 比等优点，已成为目前电力系统中谐波治理所采用的主要滤波方式。无源滤波 器利用LC谐振原理，可以构成多种滤波方式。以最简单的单调谐滤波为例，它 由LC串联而成，调谐于电网中需要滤除的谐波频率。由于串联LC电路在调谐 频率处的谐波阻抗最低，对电网中的该次谐波表现为一个低阻抗“陷阱”，从而 吸收系统中的谐波。无源滤波还有二阶高通、双调谐、三调谐等滤波方式，无 论哪种方式，其在基波的阻抗均呈现容性，可以对基波实现无功功率补偿，相 当于无功补偿装置，因此无源滤波器多被称为滤波补偿综合成套装置。

无源滤波器由多组滤波支路组成，各支路调谐于同一频率或数个频率，每 组具有固定的基波无功容量，可以同时实现滤波与补偿功能。国内无源滤波器 使用的控制器大多为无功补偿控制器，根据无功补偿策略控制各支路投切。国 外厂家的控制器在一定程度上适应了滤波器的需求，如加入了谐波总畸变率保 护闭锁，投切次序调整为由低次(滤波支路调谐频率次数)向高次投入、由高 次向低次方向切除，但投切判别仍按无功补偿控制策略。

按照上述补偿策略控制支路投切虽然能够实现对无功、甚或电压的调节， 但不能顾及谐波是否达标，这主要是由于现有补偿控制器不能够满足谐波分析 需求，而且随着日益发展的各种高端电子产品的出现，谐波所产生的问题日益 严重，本申请正是基于上述问题而进行的研究开发。

发明内容

本发明目的就是为了克服上述不足而提供的一种通过对母线电压电流的分 析控制无源滤波器选择地进行补偿或滤波的方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种无源滤波和无功功 率补偿综合控制方法，其用于控制无源滤波器各支路的投切以对与无源滤波器 所接入母线进行滤波和无功补偿，该方法包括如下步骤：

(a)、参数设置步骤：包括设定最大谐波电流总畸变整定值、最小电流整 定值、过电压整定值、低电压整定值、特征次谐波电流整定限值、功率因数整 定下限、功率因数整定上限、无功功率过补容限值、各支路基波无功容量、投 入延时、切除延时、投切系数M，M＝0～1；

(b)、闭锁条件判断步骤：采集母线中的三相电流和三相电压，计算任何 一相的谐波电流总畸变值，并将各相谐波电流总畸变率与预设最大谐波畸变率 整定值、各相电流与预设的最小电流整定值、各相电压与设定的过电压整定值 和低电压整定值分别进行比较，上述比较结果中，若任一相存在谐波总畸变超 标、或缺相、或低电压或过电压中的一种时，进入步骤(c)；否则进入步骤(d)；

(c)、保护步骤：对上述谐波总畸变超标、缺相、低电压或过电压继续判 断，若发生的是谐波总畸变超标、缺相或低电压其中之一时，输出控制信号至 相应输出端口切除全部已投入工作的各无源滤波器支路；若发生过电压时，输 出控制信号至相应输出端口依序逐组切除已投入工作的各无源滤波器支路，直 至电压回落；

(d)、策略选择步骤：对步骤(b)中采集的三相电流和三相电压进行特征 次谐波电流分析，若特征次谐波电流在设定时间内持续大于预设的特征次谐波 电流整定限值，则判断为谐波超标，进入步骤(e)；否则进入步骤(f)；

(e)、滤波控制步骤：对步骤(b)中采集的三相电流和三相电压进行系统 无功需量计算，当无功需量大于0时，输出控制信号至输出端口逐组控制各无 源滤波器支路投入工作，直至特征次谐波电流滤除至低于特征次谐波电流整定 限值，或者无功功率超过整定的过补容限值；

(f)：补偿控制步骤：当任一相功率因数低于预设的功率因数整定下限，且 系统无功需量大于投切门限与预投入的第p支路基波无功整定容量之积时，并 持续超过整定的投入延时，输出控制信号将无源滤波器的第p支路投入工作； 当系统无功需量为负值，或者系统无功需量相对功率因数整定上限过补超过上 次投入的第p-1支路容量与1减投切门限之积时，以切除延时为间隔依次逐支 路切除，直至切除条件解除。

由于上述技术方案的运用，本发明有以下技术优点：本发明通过采用无功 补偿和滤波的双重控制，使得电力系统能够最大功率的输出，提高生产效益， 同时加入了闭锁保护功能，更进一步保证了系统安全可靠的运行。

附图说明