[其他]无功功率自动补偿控制方法和补偿系统

说明书

本发明属于电网无功功率补偿技术，特别是以电容、电感为补偿器件的、可消除补偿器件反复投切振荡的无功功率补偿系统。

电网无功功率的补偿，目前一般采用的技术是使用电容作补偿器件，予先设定功率因数的上限定标值和下限定标值，控制系统根据电网的功率因数低于下限值或高于上限值，相应地投入或切除电容器组。因为这种技术是以功率因数值作为补偿控制依据，整个系统就有小负荷时容易发生振荡、大负荷时补偿精度低的缺点。对于电容补偿系统振荡的消除，中国专利CN85-100197《一种消除电容无效投退动作的功率因数校正系统》作了部分解决。该已知技术是在补偿控制电路中设置了一个“无效动作闭锁环节”，当系统在相邻两次投入电容器时，若功率因数值相等，控制电路即发出投入闭锁信号。电网避免了电容无效投切。而在电网运行中，经常出现两次投入功率因数值不相等，但又发生投切振荡。这时，就消除不了电容的无效投切。

本发明的目的，旨在提供一种利用电网中测试功率因数角的普通装置，实现根据无功功率值对电网进行补偿，予测并消除补偿器件的无效投切动作，进行功率因数定标值相对于电网负荷进行自适应调整的控制方法和补偿系统。

本发明所提出的方法是：①、在以电容、电感或其等效电路作为补偿器件的电网中，首先利用电网常规测试装置获得电网电压、电流的实时信号，经变换得到电网在投切一组补偿器件动作前、后的功率因数角。②、根据所得到的电网投切一组补偿器件动作前后的两个功率因数角、以及功率因数定标值，使用由数字〈＆＆〉器件组成的运算控制装置，计算出电网的无功功率。③、再根据计算所得电网的无功功率和功率因数定标值，使用由数字逻辑器件组成的运动控制装置，对电网再次投切补偿器件能否发生振荡进行予测判断：

（a）、当判定不会发生振荡时，按照无功功率的大小计算出需要投入或者切除的补偿器件组数，投入或者切除相应组数的补偿器件。

（b）、当判定将要发生振荡时，就采取浮动的功率因数定标值运行。即根据电网负荷，对投切动作的功率因数定标值作自适应调整，下移定标值，使定标值所对应的功率因数角零线与此时电网的功率因数角重合。在以后的响应时间到来时，若电网里的功率因数保持不变或其变化范围小于上限定标值而大于下限定标值时，补偿器件不作投切：当电网功率因数的变化大于下移后的上限定标值，或小于下移后的下限定标值时，则重新开始一组补偿器件的投切，重复以上信号变换处理过程。若再判为振荡，定标值的功率因数角零线继续移动，若判为不振荡，定标值功率因数角零线回复原位。

在完成上述过程中，同时对功率因数角进行分时采样、迭加平均及二次加权平均等数字相关处理，经换算得到电网的功率因数值，并进行数字显示。

图2为使用上述“无功功率自动补偿方法”而专门设计的“无功功率自动补偿系统”的电路原理框图，其中〔13〕为电网主干线，〔10〕为补偿器件，〔9〕为控制执行器件，〔11〕为电网实时电压电流信号探测环节，〔1〕为信号变换环节，〔2〕为功率因数定标值、补偿器件组数、投切响应时间的模式选择环节，〔3〕为运算控制环节，〔4〕为输出扩展锁存环节，〔5〕为输出驱动环节，〔6〕为隔离放大环节，〔7〕为锁存译码驱动环节，〔8〕为cosφ值数字显示器，〔12〕为控制电路，联接于电网主干线的信号探测环节〔11〕，给出电网电压、电流的实时信号，经信号变换环节〔1〕，将之变换为两路方波信号。同时，变换环节又将交流电压信号和电流信号变换为电网过压保护动作电平信号和补偿系统启动的电网电流动作电平信号。这四路信号一同送给运算控制环节〔3〕，运算控制环节〔3〕检测电压、电流方波信号的前沿差或后沿差，即得到电网的功率因数角φ。模式选择〔2〕予定的功率因数定标值、补偿器件组数及投切响应时间也同时送到运算控制环节〔3〕，运算控制环节〔3〕将φ和上述输入信号按照予定的运算处理程序进行处理。在完成各种运算判断处理后，运算控制环节〔3〕向输出扩展锁存环节〔4〕送出补偿器件投切的编码信号，输出扩展锁存环节〔4〕按照予定的补偿器件投切方式（可为二进制码、扭环码、循环码）向输出驱动环节〔5〕送出投切控制信号，又经隔离放大环节〔6〕驱动控制执行器件〔9〕，去控制补偿器件〔10〕的投切或切除。同时，运算控制环节〔3〕根据功率因数角，计算出功率因数值，并向锁存译码驱动环节〔7〕输出功率因数值的数字编码信号。锁存译码驱动环节〔7〕向COSφ数字显示器〔8〕送出cosφ值的数字显示信号，cosφ数字显示器〔8〕显示功率因数值。

其中，运算控制环节〔3〕可由各种数字逻辑器件组成，可以是微处理器与程序存贮器、单片微型计算机。其内部运算处理程序包含下列智能处理环节：