[发明专利]一种无源滤波器无功补偿容量分配及支路投切方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种无源滤波器无功补偿容量分配及支路投切方法，是一种电气成套设备的参数设计方法和运行控制方法，是一种保证应用于供电系统无功补偿和谐波抑制的无源滤波器成套装置具有良好动态性能的设计方法和实现装置自动安全动作的方法。

背景技术

现代化煤矿供电系统的谐波源主要有变频胶带输送机、采煤机变频装置、提升机电控系统等，一般为3、5、7、11次谐波，煤矿负荷因煤矿生产特点呈阶梯性变化且不存在电弧炉负荷造成的三相电压电流严重不平衡现象。谐波治理及无功补偿成套装置有无源滤波器固定补偿、无源滤波器动态补偿、无源滤波器固定补偿加可调电抗、有源滤波器及其结合等形式，无源滤波器动态补偿动作可靠、维护简单、投资少，是最适合煤矿的一种谐波治理和无功补偿方式。

无源滤波器动态补偿装置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无功补偿功能。目前无源滤波器的支路无功容量分配大多采用平均分配法，或单纯按照各次谐波电流大小进行分配，支路组合方式简单，无功调节性能较差，在系统负荷变化时，不能完全保证系统电能质量合格；滤波器投切操作只是简单地按照投入时由低次向高次投入，退出时由高次向低次退出，在滤波器运行方式投切过程中可能造成短时谐波放大、电流或电压波形畸变、系统功率因数越限、系统保护误动等，影响系统和设备的安全经济运行。

发明内容

为克服现有技术的问题，本发明提出一种无源滤波器无功补偿容量分配及支路投切方法。所述的方法用于解决矿井无功补偿和谐波抑制的无源滤波器设计及控制问题，兼顾矿井负荷运行特性和谐波源电流进行无源滤波支路初始无功补偿容量分配，各滤波支路分配到的无功补偿容量是滤波支路的有效补偿容量；以流入系统的谐波电流不被放大为原则，生成滤波支路所有可行组合方式；以补偿容量满足系统无功补偿要求及开关操作成本最小为目标，操作过程中不产生谐波放大、功率因数不越限为原则，提出了一种无源滤波器支路投切方法。

本发明的目的是这样实现的：一种无源滤波器无功补偿容量的分配方法，所述的方法设计的无源滤波器具有多个滤波支路，所述的滤波支路由投切继电器、电容器、电阻器、电抗器组成，所述各滤波支路的投切继电器与控制器电连接，所述方法的步骤如下：

计算总无功补偿量的步骤：用于使用公式：

计算无源滤波器的总无功补偿量，式中，为滤波器总无功补偿量，为负载系数，为月最大有功负载。为补偿前后功率因数角；

计算滤波支路负载率的步骤：用于计算n次滤波支路的负载率；

计算滤波支路补偿容量的步骤：用于根据n次滤波支路的负载率使用公式：

计算n次滤波支路的无功补偿量，式中，为总的无功补偿量，为n次滤波支路无功补偿量，、分别为反映支路谐波电流、无功补偿量的权重系数，

为次谐波电流值， 为第类谐波电流值,各类谐波按照谐波次数从低到高进行排序，取值为1，2，…；

计算各个滤波支路元件参数的步骤：用于根据n次滤波支路的无功补偿量计算出各滤波支路的电容、电感和电阻值。

使用上述方法设计的无源滤波器的支路投切方法，所述方法的步骤如下：

生成支路可行组合方式组的步骤：根据支路数m，自动生成2^m-1种组合，将这些组合进行二进制编码，输入一种支路组合、系统阻抗参数、支路参数，计算无源滤波器是否使各次谐波放大，如不存在使需要滤除的任何次谐波放大情况，将该支路组合放入可行组合方式组，如果存在使需要滤除的任何次谐波放大情况，删除该种组合，依次判断其它组合，生成可行组合方式组；

滤波支路投切启动的步骤：用于不断的监测母线电压和进线功率因数，如果母线电压或进线功率因数低于或高于设定值并持续2-3秒，进入下一步骤； 

计算系统无功缺额的步骤：读入母线有功功率及功率因数、目标功率因数，一般可取目标功率因数为区间(）, 计算系统无功缺额、；

生成备用运行方案组的步骤：读入各支路无功补偿容量及可行组合方式组，计算各种可行组合方式与当前运行方式的无功差值，若该差值在(-)范围内，将该种可行组合方式放入备用运行方案组；

生成最优运行方案的步骤：对照滤波器当前运行方式，计算每种备用运行方案开关操作成本N，根据，其中：为开关操作成本系数，为第种备用运行方案的无功补偿量，对各备用运行方案进行排序，选出值最大的备用运行方案为最优运行方案；