[发明专利]柔性无功潮流控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于改善电能质量的控制方法，属于电能质量控制技术领域。

背景技术

目前谐波与电磁干扰、功率因数降低已并列为电力系统的三大公害，当电网的电能质量被干扰或污染，达不到电能质量标准时，就要针对性的对电能质量进行改善。电能质量问题又可分为电压质量和电流质量两个大的方面。电压质量问题是指会影响用户设备正常运行的不理想的系统电压，包括电压的闪变(Flick)、瞬时过电压(Swell)、谐波畸变(Harmonics)、各相电压不平衡(Unbalance)等情况；电流质量问题是指电力电子设备等非线性负荷给电网带来的电流畸变，包括流入电网的谐波电流，以及无功、不平衡负荷电流、低频负荷变化造成的闪烁等。谐波污染造成的危害有：使旋转电机和变压器过热、振动和噪声变大，降低变压器额定容量，缩短电机使用寿命；使电力电容器组工作不正常，甚至造成热击穿损坏；使线路损失加大、电缆过热、绝缘老化，严重时会使电缆“放炮”；影响电力系统中的发电机、调相机、继电保护和自动装置，严重时会引发设备误动作，造成重大事故使电能计量等产生误差；严重干扰通信、计算机系统、高精度加工机械，检测仪表等用电设备的使用；大大提高了电网谐振的可能；损坏电网中敏感设备；导致中线电流过大，造成中线发热甚至火灾。功率因数低造成的危害有：增加里线路上的电压损失，降低了电压质量；降低发、供电设备的有效利用率；增加部分企业的电费支出，加大生产成本；增加供电线路的损失，而为了减少损失则必须增大供电线路的导线截面，增加投资。

传统的无功补偿和无源滤波装置能够解决电能质量达不到标准的问题，但不能有效地解决动态电能质量问题。用户通常采用并联型无源滤波器、无功补偿来抑制谐波和进行无功补偿，但存在不少缺陷。

现在的趋势是采用电力电子装置进行谐波补偿，即电力有源滤波器(APF)，一种迅速动态跟踪抑制谐波、补偿无功的新型电力电子装置，能对大小和频率都变化的谐波及无功进行抑制和补偿，其应用可以克服LC滤波器等传统的谐波抑制和补偿的缺点；电力有源滤波器的基本原理是：检测被补偿负载的电压和电流，经检测控制运算电路发出补偿电流指令信号，该指令信号控制补偿电流发生电路，输出与负载电流中要抑制的谐波电流极性相反的补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的谐波和无功等电流相抵消，从而得到期望的电源电流。与无源滤波装置相比，有源滤波装置能对变化的谐波进行迅速的动态跟踪补偿，而且补偿特性不受电网阻抗的影响；在电力工程中，“潮流”特指电网各处电压(包括幅值与相角)、有功功率、无功功率等的分布。潮流的分布是运行调度单位和维修部门所必须知道的事项。而潮流计算，是指给定电网中一些参数、已知值和未知值中假设的初始值，通过重复迭代，最终求出潮流分布的精确值。柔性交流输电技术(Flexible AC TransmissionSystem，简称FACTS)是综合电力电子技术、微处理和微电子技术、通信技术和控制技术而形成的用于灵活快速控制交流输电的新技术。FACTS装置是指FACTS家族中的具体成员，其定义为：用于提供一个或多个控制交流输电系统参数的电力电子系统或其他静止设备。FACTS技术可以解决传统的无功补偿和无源滤波装置，而不能有效地解决动态电能质量问题。

发明内容

本发明针对现有电能质量解决技术存在的不足，提供一种能够有效改善用电质量、节约能源、净化供用电环境的柔性无功潮流控制方法。

本发明的柔性无功潮流控制方法，是：

将逆变器与预充电回路和直流电容器串联后通过断路器与电网连接，断路器合上后，首先通过预充电电阻对直流电容器充电，以防止送电后对直流电容器的瞬间冲击；通过与电网连接的外部电流互感器采集电网的电流信号，将基波成份与2-50次谐波成份分离；将采集到的分离出的谐波成份与直流电容器通过逆变器向外输出的补偿电流计算比较，以得到的差值作为实时补偿信号控制逆变器，触发逆变器发出与谐波成份大小一样、方向相反的补偿谐波电流，将补偿谐波电流注入到电网中，从而实现滤除谐波和补偿无功的功能。

本发明能够有效改善用电质量，节约能源、净化供用电环境，可以有效消除谐波，提高电能质量；提高了功率因数，节约电费；解决了供电电压三相平衡和谐波问题；供电电压三相平衡和无功问题。

附图说明

图1是本发明柔性无功潮流控制方法的控制原理示意图。

图中：1、外部电流互感器，2、断路器，3、预充电电阻，4、电抗器，5、预充电接触器，6、电抗器，7、逆变器，8、直流电容器。

具体实施方式

如图1所示，本发明的柔性无功潮流控制方法是将逆变器7与预充电回路和直流电容器8串联后通过断路器2与电网连接，预充电回路由电抗器4、预充电电阻3、电抗器6和预充电接触器5组成，电抗器4和电抗器6分别串联在预充电电阻3的两边，预充电接触器5与预充电电阻3并联。断路器2合上后，首先通过预充电电阻3对直流电容器8充电，此过程是为了防止送电后对直流电容器8的瞬间冲击，当Vdc达到额定值后，预充电接触器5闭合。直流电容器8作为储能元件，通过逆变器7、电抗器4和电抗器6向外输出补偿电流。通过与电网连接的外部电流互感器1采集电网的电流信号，用鉴相原理的检测法将基波成份与2-50次谐波成份分离；将采集到的分离出的谐波成份与直流电容器8通过逆变器7向外输出的补偿电流计算比较，以得到的差值作为实时补偿信号控制逆变器7，触发逆变器7发出与谐波成份相反(大小一样、方向相反)的补偿谐波电流，将补偿谐波电流注入到电网中，从而实现滤除谐波和补偿无功的功能。