[发明专利]一种并联电容器组的谐波阻尼方法及装置

说明书

本发明涉及一种并联电容器组的谐波阻尼方法及装置，利用并联电容器组中部分并联电容单元实现无源滤波装置的接入，利用变压器实现低压有源滤波装置接入无源滤波装置，利用无源滤波装置抑制高次谐波以及有源滤波装置补偿低次谐波，实现并联电容器组的谐波阻尼。通过无源滤波装置与有源滤波装置的混合结构实现对高低次谐波的有效治理，并且实现有功损耗减小、动态跟踪谐波变化、无功容量大、阻尼频带宽等优点。在降低电气设备成本的同时能够改善谐波治理效果。

技术领域

本发明属于电力系统谐波抑制技术领域，更具体地，涉及一种并联电容器组的谐波阻尼方法及装置。

背景技术

为应对长距离输电线路及感性负载无功损耗，减轻发电机发电容量压力，并联电容器组成为中低压配电装置中最常用的无功补偿装置，根据配电线路无功的动态变化，通过分组投切并联电容器组提高线路功率因数，从而提高线路输电能力，改善母线电压水平。电网负荷种类呈现多样性，节能灯、变压器、电动机等设备装设有铁芯线圈，铁芯饱和呈现非线性特性，会产生谐波电流；同时，电力电子技术发展迅速，晶闸管变流装置大量接入电网，晶闸管作为开关以一定规律通断交流电源，受变流装置接线结构和工作模式影响，谐波交织变化，导致电压、电流畸变严重。

谐波与并联电容器组相互作用，一方面，当谐波电流与流过电容器线路的基波电流相叠加，使得流过电容器电流有效值增加，势必会增加电流热效应，导致并联电容器组温度升高使缩短使用寿命；当基波电压与谐波电压叠加致使电压有效值尤其是峰值电压显著增大，承受过高电压会导致电容器被击穿，严重损坏补偿设备；另一方面，谐波环境下，并联电容器容抗值呈谐波次倍数下降，电力配电网系统侧等值电抗值呈倍数次上升，面对特定谐波环境时电容器回路可能与系统等值电抗发生并联谐振，导致谐波电流进一步放大，不仅损坏电容器等电气设备，还会严重威胁电力系统的安全稳定运行。

为抑制并联电容器组与谐波的相互作用对补偿装置及系统可靠运行带来的危害，提出多种谐波抑制技术，现有技术中常常采用串联电抗器方法以实现对不同频次谐波的阻尼抑制效果，其中串联电抗率数值视流向系统侧谐波含量而定；而与电容器形成的无源滤波支路常常采用单调谐滤波结构或二阶高通滤波结构，滤波效果较好，但基波有功损耗增大，且在抑制低次谐波时若采用无源滤波器，所需电抗率较大，因此出现基波无功容量损耗大、电抗器体积大、造价成本高等问题；另外，采用有源滤波技术，检测流入系统侧的谐波电流，通过控制IGBT等全控型元件生成反向补偿电流，可实现实时跟踪谐波电流与动态补偿；但有源滤波器结构复杂，控制流程繁琐，特别是对高次谐波的抑制若采用有源滤波器滤波，则要求全控性器件动作频率增加，导致控制难度增大，并且有源滤波器受其补偿容量限制，难以实现谐波完全补偿，使得在工程实践中的应用中具有局限性。

发明内容

为解决现有技术中存在的不足，本发明的目的在于，提供一种并联电容器组的谐波阻尼方法及装置，综合有源滤波和无源滤波，减小无功补偿容量损耗和基波有功损耗，降低电气设备成本，改善谐波治理效果。

本发明采用如下的技术方案。

一种并联电容器组的谐波阻尼方法的步骤如下：

步骤1，采集无源滤波装置的第一电感单元和第二电感单元的电感值、并联电容器组的串联电抗率；基于第一电感单元和第二电感单元的电感值、串联电抗率，将并联电容器组的电容单元划分为无功补偿电容单元和谐波阻尼电容单元；

步骤2，利用谐波阻尼电容单元实现无源滤波装置的接入，利用变压器实现低压有源滤波装置接入无源滤波装置；

步骤3，实时采集并联电容器组流入交流系统侧的谐波电流和谐波频次，并通过配置无源滤波装置的电容单元和电感单元的阻抗值抑制流入交流系统的高次谐波；

步骤4，实时采集交流系统侧的谐波电流和谐波频率，结合低压有源滤波装置生成的上一周期的低次谐波的补偿电流，采用反馈控制算法，生成当前周期的低次谐波的补偿电流；