[发明专利]一种用于配电网的串联电容补偿装置及方法

权利要求书

1.一种用于配电网的串联电容补偿装置，其特征在于，包括：电流互感器（2）、电容器（3）、电压互感器（4）、阻尼回路（5）、阻尼电抗（6）、火花间隙（7）、旁路开关（8）和控制器（9）；其中电容器（3）串联接入输电线路（1）中，相并联的阻尼电阻（5）和阻尼电抗（6）组成阻尼回路，火花间隙（7）与旁路开关（8）并联，火花间隙（7）、阻尼回路、电容器（3）相串联，电流互感器（2）跨接在输电线路（1）中测量输电线路（1）的电流，电压互感器（4）测量输电线路的电压并给控制器（9）和旁路开关（8）供电；电流互感器（2）、电压互感器（4）分别将其测量的电流信号、电压信号发送给控制器（9）。

2.如权利要求1所述的用于配电网的串联电容补偿的装置，其特征在于，电容器（3）正常运行时，旁路开关（8）断开，控制器（9）通过电流互感器（2）和电压互感器（4）获得输电线路（1）的电流和电压信号，获取输电线路（1）的运行状态，判断输电线路（1）是否存在故障。

3.如权利要求2所述的用于配电网的串联电容补偿的装置，其特征在于，当输电线路（1）发生故障时，流过电容器（3）的电流和其两侧电压发生变化，电流互感器（2）和电压互感器（4）将电流信号和电压信号输送到控制器。

4.如权利要求2所述的一种用于配电网的串联电容补偿的装置，其特征在于，当流过电容器（3）的电流超过其额定运行电流的1.5倍时，控制器（9）发出信号，控制旁路开关（8）合闸将电容器（3）旁路，实现电容器过压保护，待输电线路（1）恢复正常供电后，流过电容器（3）的电流恢复正常，控制器（9）发出信号使旁路开关（8）分闸，电容器（3）投入运行。

5.如权利要求2所述的一种用于配电网的串联电容补偿的装置，其特征在于，当流过电容器（3）的电流超过其额定运行电流的1.5倍时，电容器（3）两侧出现过电压，火花间隙（7）自击穿，电容器（3）、阻尼回路与火花间隙（7）组成放电回路，电容器（3）开始放电。

6.如权利要求5所述的用于配电网的串联电容补偿的装置，其特征在于，在电容器（3）放电时，阻尼回路抑制放电电流幅值和振荡频率，加快放电电流的衰减速度，保护电容器（3）和火花间隙（7）。

7.如权利要求1所述的用于配电网的串联电容补偿的装置，其特征在于，所述的控制器（9）包括单片机系统、信息调理电路、键盘、指示灯和液晶显示器，单片机系统根据电流互感器（2）发送的电流信号及电容器（3）的容抗实时计算电容器（3）两端的电压，当计算所得电压或电压互感器（4）发送的电压超过设定值时控制器（9）向旁路开关（8）发出合闸指令。

8.一种用于配电网的串联电容补偿的方法，其特征在于，包括以下操作：

1）根据输电线路中负荷的分布情况及负荷大小确定用于电容补偿的电容器的位置和补偿容抗：

a)对于负荷仅分布在末端的输电线路，电容器设置在输电线路末端，其补偿容抗X_c，结合需要末端所需要的抬升电压量ΔU''由（3）式得到；

ΔU″=QXCU+jPXCU---(3)]]>

b)对于负荷分布均匀的输电线路，电容器设置在输电线路1/3～1/2范围内，结合需要末端所需要的抬升电压量ΔU''由（3）式得到；

c)对于复杂的辐射型线路，电容器补偿装置优化配置的目标函数设定为输电线路的电压畸变量最小：

φ=Σi=1mφi=1TΣi=1m∫0T(Ui-UnUn)2dt=MIN---(5)]]>

其中，m为输电线路总的负荷点数目，U_n为输电线路的额定电压，在线路中i处的电压U_i畸变量在时间T内的平均值φ_i为：

φi=1T∫0T(Ui-UnUn)2dt---(4)]]>

由（5）式得到电容器的位置和补偿容抗；

2）确定电容器的位置和补偿容抗后，组装权利要求1所述的用于配电网的串联电容补偿的装置。