[发明专利]一种变电站功率补偿装置以及功率补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及功率补偿领域，尤其涉及一种变电站功率补偿装置。

背景技术

电网输出的功率包括两部分，一是有功功率，二是无功功率；直接消耗电能,把电能转变为机械能,热能,化学能或声能,利用这些能作功,这部分功率称为有功功率；不消耗电能，只是把电能转换为另一种形式的能,这种能作为电气设备能够作功的必备条件,并且,这种能是在电网中与电能进行周期性转换,这部分功率称为无功功率,如电磁元件建立磁场占用的电能,电容器建立电场所占的电能，电流在电感元件中作功时,电流滞后于电压90°，而电流在电容元件中作功时,电流超前电压90°，电流流过电感元件所带来的无功功率在电网输出中增大了电能损耗，为了降低电感元件所引起的电能损耗，需要减小电网输出的无功功率。

现有技术中通常在电网中安装并联电容器等无功补偿设备减小感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗；但是电网输出过程中，例如变电站中存在非线性器件，因此会有谐波电流存在，谐波电流会降低进行无功补偿的电容器的寿命，因此消除谐波电流成为业界急需解决的问题。

发明内容

为了解决现有技术中电网无功补偿中谐波电流对补偿电容的影响，从而本发明提出一种变电站功率补偿装置，所述补偿装置包括：

电压采集模块，用于采集三相电电压；

电流采集模块，用于采集三相电电流；

模数转换单元，用于将采集的三相电电压和电流转换后输出给控制模块；

第一补偿装置，所述第一补偿装置包括多组容量不同的第一补偿电容，多个第一开关和多个电感L1，所述每组第一补偿电容与电感L1串联后通过第一开关与相电连接；

第二补偿装置，串接在三相电之间，所述第二补偿装置包括多组容量不同的第二补偿电容和多个第二开关，所述每组第二补偿电容与单个第二开关串联后串接于三相电之间；

控制模块，所述控制模块用于接收采集的三相电电压和电流，并根据三相电电压和电流输出第一控制信号控制第一开关的开闭进而控制第一补偿装置实现无功补偿，以及输出第二控制信号控制第二开关的开闭进而控制第二补偿装置实现三相电的有功电流进行转移以平衡三相电输出的有功电流。

本发明针对现有技术还提出了一种变电站功率补偿方法，其特征在于，包括无功功率补偿和有功功率补偿，还包括电流采集模块、电压采集模块、第一补偿装置和第二补偿装置；

其中无功功率补偿步骤如下：

A1、采集三相电中每一相相电的电流和电压；

B1、将采集的三相电中每一相相电的电流和电压转换为数字信号后传输给控制模块；

C1、控制模块根据每一相相电的电流和电压输出第一控制信号控制第一补偿装置对三相电进行无功补偿；

其中有功功率补偿步骤如下：

A2、采集三相电中每一相相电的电流和电压；

B2、将采集的三相电中每一相相电的电流和电压转换为数字信号后传输给控制模块；

C2、控制模块根据每一相相电的电流和电压输出第二控制信号控制第二补偿装置将三相电的有功电流相互转移，使三相电输出的有功电流平衡。

所述步骤C1中第一补偿装置包括多组容量不同的第一补偿电容，多个第一开关和多个电感L1，所述每组第一补偿电容与电感L1串联后通过第一开关与相电连接；所述控制模块根据采集的三相电电压和电流输出第一控制信号控制第一开关导通或关断以选择多组第一补偿电容中的一组或多组为相电进行电容补偿；

所述步骤C2中第二补偿装置包括多组容量不同的第二补偿电容和多个第二开关，所述每组第二补偿电容与单个第二开关串联后串接于三相电之间；所述控制模块根据采集的三相电电压和电流输出第二控制信号控制第二开关导通或关断以选择多组第二补偿电容中的一组或多组将三相电的有功电流进行转移，以使三相电输出的有功电流平衡。

本发明所述变电站功率补偿装置中控制模块通过控制第一补偿装置实现相电的无功补偿，即通过在相电中并联电容器与相电中感性元件配合进行无功补偿，降低相电输电线路的电能损耗，提高输出效率，同时在补偿电容中串联电感L1防止谐波干扰，并且每相相电中的第一补偿装置为多个，控制模块可以根据相电电流和电压选择不同的第一补偿装置进行补偿；另外本发明的第二补偿装置串联于相电之间，通过控制模块控制第二补偿装置实现相电输出的有功电流相互平衡，同时相电之间的第二补偿装置也为多个，控制模块根据需要可以具有多种选择。