[发明专利]一种对变压器无功补偿的补偿方法

说明书

技术领域

本发明涉及电能治理技术领域，具体涉及一种对变压器无功补偿的补偿方法。

背景技术

随着近代工业的迅速发展，工业用电量越来越大，工业用电设备以电机和大功率整流器为主，因此无功和谐波成为工业用电质量中最突出的问题，无功过大将会导致输电线路损耗增加，降低电能的利用率，功率因数是衡量电能利用率的重要指标，其定义如下：

ρ=QP2+Q2---(1)]]>

其中ρ为功率因数；Q为电网总无功，包括基波无功和总谐波；P为电网总有功。

交流电中，功率分三种功率，电网总有功P、电网总无功Q和视在功率S，任何时候，三种功率总是同时存在。

在电网对用户输电的过程中，电网要提供给负载的电功率有两种：有功功率和无功功率。电网总有功P是指保持设备运转所需要的电功率，也就是将电能转化为其它形式的能量如机械能，光能，热能等的电功率；电网总无功Q是指电气设备中电感、电容等元件工作时建立磁场所需的电功率。功率因数ρ主要用于电气设备内电场与磁场的能量交换，在电气设备或电路系统中建立和维护磁场的功率。它不表现对外做功，由电能转化为磁能，又由磁场转化为电能，周而复始，并无能量损耗。特别指出的是无功功率并不是无用功，只是它不直接转化为机械能、热能为外界提供能量，作用却十分重要。电机运行需要旋转磁场，就是靠无功功率来建立和维护的，有了旋转的磁场，才能使转子转动，从而带动机械的运行。变压器也需要无功功率，才能使一次线圈产生磁场，二次线圈感应出电压，凡是有电磁线圈的电气设备运行都需要建立磁场，然而建立及维护磁场消耗的能量都来自无功功率，没有无功功率电机不能转动、变压器不能运行、电抗器不能工作、继电器不会动作，所有设备中的磁场无法建立，电气设备也就不会运行。因此供电系统中除了对用户提供有功功率，还要提供无功功率，两者缺一不可，否则电气设备将无法运行。

电网中功率因数ρ低存在以下危害：

①增加了供电线路的损失，为了减少这种损失则必须增大供电线路的截面，这又增加了投资；

②增加了线路的电压降，降低了电压质量；

③降低了发、供电设备的利用率；

④增加了企业的电费支出，加大了成本；

在电能输过程中如果功率因数低于0.9，则将受到不同程度的罚款，功率因素越低用户受到罚款力度就越高。

为了解决工业用电中的无功问题，出现了SVC电容投切设备，SVC电容投切设备通过电容向电网发出一个超前的电流来补偿用户负荷和变压器感性滞后电流，SVC电容投切设备的缺点是通过机械投切，投切速度比较慢，投入时需要零电压投入，断开时需要零电流断开，在负载变化不频繁的场合适用，同时其补偿并不能实现完全补偿，而是分段补偿，过补偿和欠补偿无可避免，一些设备通过将段划分更细来减少过补偿和欠补偿。

在负荷变化频率高的场合，显然SVC电容投切设备根本无法适用，负荷变化过快不仅SVC电容投切设备起不到补偿作用，还存在谐振的隐患，于是出现了SVG补偿设备，SVG设备可以看做电流源设备，能够在ms级进行全响应，并且对无功和谐波都可以准确补偿，避免了过补偿和欠补偿的情况，其输出电流受控，不会产生谐振问题，但是SVG补偿都安置在低压侧，目前对变压器补偿方法是通过采样高压侧功率因数来闭环控制，这样会增加高压侧电压电流采样，系统相对复杂，同时需要功率因数PI后作为电流指令，增加闭环控制必定会牺牲动态响应时间。

发明内容

为克服现有技术中，在负荷变化频率高的场合下，SVC电容投切设备根本无法对变压器功率因数进行补偿的问题，本发明旨在提供一种对变压器无功补偿的补偿方法，其根据变压器模型，在利用有源电力滤波器APF补偿变压器后端负载无功和谐波时同时对变压器无功进行准确预测，对变压器产生的无功也进行补偿。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：