[发明专利]低压配电系统中无功补偿控制器的控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种低压配电网控制技术，特别涉及一种低压配电系统中无功补偿控制器的控制方法。

背景技术

低压配电系统以较高的功率因数运行具有明显的经济效益，如节省电能消耗和费用、降低视在电流、延长配电线和设备的使用寿命、降低设备投资等。因此具有简单经济，灵活方便等优点的并联无功电容器装置广泛应用在低压配电网中以提高功率因数。无功补偿控制器一般采用功率因数、无功功率等作为控制物理量自动控制电容器的投切，调节无功功率，以改善功率因数等电能质量参数。控制策略简单有效：无功补偿控制器监测电容器接入点变压器侧的电压和电流信号，以计算出控制物理量（功率因数或无功功率），然后根据控制物理量控制电容器开关，以自动调节投入电容器的容量，达到自动无功补偿的目的。

随着非线性波动负荷在低压配电网络获得越来越多的使用，由非线性负荷引起的电力谐波越来越严重。并联无功电容器组的普遍应用会引起一个新的问题，即电力谐振。在谐振频率点，谐振阻抗很大，即使很小的谐波电流也会造成很大的谐振电压。此谐振电压首先施加在并联无功电容器上，可能造成电容器装置的烧坏。传统的无功补偿控制器在控制策略上没有考虑谐波谐振的影响。为了降低谐振对电容器装置的影响，目前一般采用增加电抗器或者谐波滤波器等额外措施。虽然这些额外措施能够降低谐振对无功电容器的影响，但是这些措施却存在各种各样的缺点。针对波动性的非线性负荷，改变电容器的大小和安装位置的实用效果不好。串联电抗器不能真正的避免谐振，只是调整了谐振频率点，而且串联电抗器也会抵消无功补偿的效果。增加滤波器可以滤除一定频率的谐波电流，有效降低谐波对电容器的影响；但是无源谐波滤波器一般只能滤除单个频率的谐波，多个频率的滤波器成本较高。总之，这些额外措施不仅应用场合受限，而且会增加系统的硬件、人工和维护成本。

发明内容

本发明是针对投入或切除并联电容器组时可能引起的电力谐振的问题，提出了一种低压配电系统中无功补偿控制器的控制方法，该方法可以在监测常规控制量的同时，测量计算系统谐波阻抗，并进一步确定投入电容器所对应的谐振频率，避免将引起谐波谐振的电容器组合投入到系统中。

本发明的技术方案为：一种低压配电系统中无功补偿控制器的控制方法，包括如下具体步骤：

1）无功补偿控制器初始化后，监测配电系统输出端、电容器接入点变压器侧的电压和电流信号；

2）如无功补偿控制器计算结果需投入或切除无功电容器，投入一组电容器 ，并同步记录电容器切换前后的电压和电流， 切换前的电压和电流信号，设为                                               和，切换后的电压和电流信号，记为和，对录得的电压和电流进行傅里叶变换，可得到各次谐波电压和电流的各次谐波分量，记为，，和，并利用式计算出各次谐波系统阻抗；

3）监测变压器侧电压和电流信号，计算功率因数PF；

4）判别功率因数；

5）如果当功率因数大于设定的最大门限时：切除一组电容器，使工作电容器所对应的功率因数PF和谐振频率和系统典型谐波频率分别满足式和，原则是在满足式的情况下，选取较大的功率因数；

6）在切除电容器同时，记录切除前后的电压和电流，利用式更新系统侧各次谐波阻抗，然后返回步骤3）；

7) 如果当功率因数小于设定的最小门限时：投入一组电容器，使工作电容器所对应的功率因数PF和谐振频率分别满足式和，原则是在满足式的情况下，选取较大的功率因数；

8)在投入电容器组时，记录投入前后的电压和电流信号，并进行傅里叶变换，利用式更新系统侧各次谐波阻抗，然后返回步骤3）；

9) 当功率因数介于最小和最大门限之间时：电容器不做切换操作，直接返回步骤3）。

本发明的有益效果在于：本发明低压配电系统中无功补偿控制器的控制方法，算法简单，无需改变传统控制器的硬件电路和连线方式，就可以避免将引起谐波谐振的电容器组合投入到系统中，且可很容易移植到现有的无功补偿控制器中；系统各次谐波阻抗每切换一次电容器组都会更新，不受运行方式改变的影响。

附图说明

图1为无功补偿控制器的基本接线图；

图2为传统无功补偿控制器的基本控制流程图；

图3为配电系统及并联电容器的等效电路图和h次谐波源与配电系统的等效电路图；

图4为配电系统及并联电容器等效电路的频率响应图；

图5为实施例一谐振频率与并联电力电容器组个数的关系图；