[发明专利]基于瞬时电流电压的无功补偿电路三相电纳计算方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金行业中电力系统无功补偿与谐波治理领域，尤其涉及一种基于瞬时电流电压的无功补偿电路三相电纳计算方法。

背景技术

针对钢铁冶金电力系统中三相不平衡负载进行无功补偿时，由于需要针对每一相负载单独进行无功补偿，因此需要实时计算补偿电路所需电纳。而传统的基于电流正序、负序分解来计算电纳的方法需要实时检测负载每相电流的幅值和相位，检测方法过于复杂而导致计算量偏大。因此，有必要提供一种新型方法，以便克服传统的方法存在的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种基于负载电流电压瞬时值计算无功补偿电路三相电纳的计算方法，该方法能够利用每次采样数据快速、准确计算得到补偿电路每相电纳值。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案： 

本发明提供的无功补偿电路三相电纳计算方法，是一种基于瞬时电流电压的无功补偿电路三相电纳计算方法，该方法只需采样瞬时电压、电流值进行积分，具体步骤包括：

（1）测量基波频率                                               ，单位赫兹，则基波周期，单位秒；

（2）测量A相负载母线电压有效值U，单位伏特；

（3）测量三相电路中的电流瞬时值、、，单位安培；

（4）测量三相电路中的线电压瞬时值、、，单位伏特；

（5）按照下述公式计算无功补偿电路三相电纳值：

   ，

其中，、、为三相电路电纳，表示区间上的积分，t为任意实数。

上述无功补偿电路三相电纳计算方法使用时，只要负载不发生变化，所得出的补偿电路三相电纳就保持不变。

本发明其与现有技术相比具有以下主要的优点：

利用每次采样获得的瞬时电压、电流数据计算补偿电路所需导纳，较其他方法能够更快、更简单获得准确的计算结果，非常适合工程实际中的应用。

附图说明

图1为三相电路系统中利用电抗器、电容器补偿无功功率的原理示意图。

图2为A、B、C三相电流曲线。

图3为三相线电压、、曲线。

图4为三相补偿电路电纳、、变化曲线。

具体实施方式

本发明提供的无功补偿电路三相电纳计算方法，是一种基于瞬时电流电压的无功补偿电路三相电纳计算方法，该方法先测量基波频率、测量A相负载母线电压有效值U、测量三相电路中的电流瞬时值和线电压瞬时值，然后对采样后的瞬时电压和瞬时电流值进行积分，即可得到所述无功补偿电路的三相电纳。

本发明提供的无功补偿电路三相电纳计算方法，可以采用包括以下步骤的方法：

首先，三相电路系统中利用电抗器、电容器补偿无功功率的原理如图1所示，其中A、B、C相电压分别为、、，、、分别为负荷系统中A相与B相之间的导纳、B相与C相之间的导纳、C相与A相之间的导纳，、、分别为补偿系统中A相与B相之间的导纳、B相与C相之间的导纳、C相与A相之间的导纳，三相电压满足如下关系式：

                                                  （1）

式（1）中U为三相电压有效值，按照对称分量法获得的无功补偿电路电纳计算公式有：

                             （2）

公式（2）中A相负荷电流为、B相负荷电流为、C相负荷电流为。从公式（2）可知若要计算无功补偿电路电纳需要检测负载电流幅值和相位，这个对于含有谐波的电力系统来说需要利用傅里叶变换或是小波变换之类的方法才能得到，而傅里叶变换和小波变换是比较复杂的信号处理方法，需要大量的计算才能实现。因此，本发明提出一种基于电流、电压瞬时值来计算无功补偿电路三相电纳的计算方法。

将公式（2）右侧分子分母同时乘以U，并利用公式（1）中、、之间的关系，可得如下公式：

                      （3）

由于一个周期中的无功功率可以按照下式计算：

                                           （4）