[发明专利]一种无功补偿与谐波治理系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体而言，涉及一种电力系统中的无功补偿谐波治理系统。

背景技术

随着电力电子技术的快速发展，各种电力电子装置在电力系统、电气化铁道、煤矿、有色等领域得到了广泛的应用，使电网谐波污染越来越严重。同时，这些设备还会产生大量无功，使电网功率因数偏低。电网中的谐波使电能的生产、传输和利用的效率降低，降低电气设备的使用寿命，干扰通讯等；电网中的无功会提高设备容量，增加线路损耗，增大线路的电压降。因此，为了保证电网的供电质量，保障电力系统的安全、经济运行，必须进行无功补偿和谐波治理。

目前，无功补偿与谐波治理主要采用以下两种方式：

一是根据谐波次数及大小，设置多组不同滤波频率的补偿支路，该方式下滤波补偿支路投入时必须按照滤波频率由低次到高次的顺序进行，切除时则按相反顺序进行，或者采取所有支路同时投入同时切除的方式。如图1所示的无功补偿装置包括电抗器组L1－L3、电容器组C1－C3和开关组S1－S3。

在系统负载较小时，所有支路同时投入会造成过补偿，而只投入部分支路又不能有效滤除所有谐波，同时该方式滤波频率固定，存在谐波放大隐患，且设备占地面积大投资均比较大。

二是采用二阶高通方式，如图2所示，在滤波回路与电网之间设置一组固定频率的滤波补偿支路，其由电抗器和电阻器并联构成。该电路可以根据谐波情况，选取相应的滤波截止频率，对截止频率以上的谐波均形成低阻抗，可以滤除负载产生的各次谐波。但是，该方式下滤波电抗器的感抗值是固定的，只适合在满负载情况下运行。当负载较小时，却无法分组投切电容器，会存在投入过补偿的问题。

因此，需要提供一种新型的无功补偿与谐波治理的解决方案，以克服现有方案不能根据负载变化自动调整滤波参数而导致运行存在局限性的缺点。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提出了一种新的无功补偿与谐波治理系统，其包括以下部分：

电压电流互感器，分别连接在电网上，用于将电网电压转换为标准二次电压和二次电流以供仪表控制装置使用；

二阶滤波回路，包括并联连接的无感电阻和滤波电抗器，所述回路串联在所述电流互感器的输出端上；

若干电容滤波支路，包括若干滤波电容器组，所述滤波电容器组一端通过各自对应的断路器与所述二阶滤波回路连接，另一端与电网中性点连接；

检测控制单元，其可根据采集的电网参数值来实时控制切投所述对应的断路器的接通和断开从而控制投入的滤波电容器组的数量。

根据本发明的一个实施例，所述二阶滤波回路中还包括与所述无感电阻并联的过压阻尼单元，其用于抑制所述断路器接通合闸产生的涌流和断开分闸产生的过电压。

根据本发明的一个实施例，所述装置还包括连接在电网的中性点上的中性点不平衡电流互感器，用于检测中性点电流，在检测到中性点电流异常时，发出信号进行指示，以及

微机保护单元，其用于接收指示中性点电流异常的信号，并根据该信号向所述断路器发出跳闸指令，从而隔离故障部分。

根据本发明的一个实施例，所述装置还包括多个避雷装置，其连接在所述断路器一侧与地之间，用于释放雷电或系统操作时产生的高电压能量。

根据本发明的一个实施例，所述无感电阻为可调电阻。

根据本发明的一个实施例，所述滤波电抗器采用可变电抗器。

根据本发明的一个实施例，所述滤波电抗器为干式空芯电抗器。

根据本发明的一个实施例，所述检测装置可根据负载的变化，在实时控制所述断路器的接通和断开从而控制投入的滤波电容器组的数量期间，还同步调整所述无感电阻和所述滤波电抗器的参数，以与投入的滤波电容器组支路匹配，从而保持设定的滤波截止频率。

根据本发明的一个实施例，所述装置还包括与所述各个断路器串联连接的隔离开关，其用于在分闸后建立可靠的绝缘间隙，以将设备与电源之间可靠隔开。

本发明带来了以下有益效果：由于根据实时监控的母线电压、电流及功率因数情况来控制投入电容滤波回路的数量，并采用二阶滤波的方式有效地消除电网非线性负载产生的有害谐波，同时，电感滤波回路上的电抗器和电阻器的参数均可调，因此在负载变化的情况下，同步调节这些参数可保持设定的滤波截止频率。此外，电抗器采用干式空芯电抗器使得本发明的装置体积小，重量轻，节约了成本。