[发明专利]无功功率高低压共同补偿系统

说明书

本发明涉及交流干线或交流配电网络中调整、消除或补偿的装置，尤其涉及一种无功功率高低压共同补偿系统。

采用自动投切或固定投切电容器补偿电网匮乏的无功电力方式已经得到广泛应用。但都属于单一无功电源补偿单一无功负荷。对于具有电压突变、处于电力系统分界处的供用电设备，即变、配电变压器，统称电力变压器，其自身的无功功率需求，迄今为止，尚未有适用的补偿方式和实用的补偿设备。日本公开特许JP52-136347公开了一种《无功功率补偿装置》，其无功功率检测器虽已涉及从变压器高压侧检测电压，却仍是在低压侧检测电流。由于电压可近似认为是定值，而电流是直接反映变压器无功功率变化的重要参数，因而其检测器不可能实现共同反映变压器自身的无功需求量和负荷的无功变化量。它检测出来的电压、电流及两者的乘积。仅仅是反映低压侧负荷的无功功率变化。自然，这样的无功功率补偿装置不可能对变压器自身的无功需求量进行补偿。而变压器对无功的需求量，约占电网总无功量的20%，用户累积起来的无功功率的浪费是十分惊人的。

本发明旨在利用电力用户现有的低压并联电容器补偿或者只需增添若干并联低压电容器就能共同补偿电力变压器的无功功率消耗，提出一种同时就近补偿低压和适度补偿高压无功消耗的无功功率高低压共同补偿系统。

配电系统中，传统的无功功率补偿是用户配用低压无功源Q，一般为低压并联电容器组。其补偿量可调或不可调，此时，电网提供的无功源Q1用于补偿供用电产权分界线处主要是电力变压器PT的高压无功负荷∑Q，而低压无功源Q用于补偿用户产生的低压无功负荷Q2，即按产权界线由供电方和用户各自单一实施无功补偿。本发明对传统的单一补偿方式作出重大改进，其基本思想是将电力变压器PT外特性曲线应用区域由低压欠补区最多至全补区拓展到适度过补区、允许过补区和过度过补区，用可调低压无功源Q对电力变压器PT低压侧无功功率进行低压适度过补偿，以实现由可调低压无功源Q共同补偿电力变压器PT两侧的高压无功负荷∑Q和低压无功负荷Q2，并避免过度过补，其同补系统实施的基本条件有：

1.Q-Q1＝0（无功功率既不需要电力系统供给，也不反馈给电网）;

2.Q＞Q2（无功源的容量要大于氏压无功负荷）;

3.Q≤Q2+∑Q（若Q＞Q2+∑Q，会产生无功倒送）;

4.△U≤5%（电力变压器输出电压偏差应满足电力运行规程要求）。此外，对电力变压器无功功率的理论计算可给出公式∑Q＝Q0+Q＝Q0+Qeβ²

式中：∑Q-电力变压器无功功率的综合消耗（高压无功负荷）。

Q0-电力变压器空载时的无功功率消耗，可近似认为不变;

Qk-电力变压器负载的无功功率消耗，随负载电流变化而变化;

β-负载率;

Qe＝U%，Se-β＝1负载时的无功消耗;

Se-电力变压器额定容量;

Uk-电力变压器短路电压（或称阻抗电压）;

U%-电力变压器短路电压标么值。

该公式是确定无功补偿装置用于高低压同补的自动控制特性的理论依据。

本发明与传统的无功功率补偿系统一样是由信号检测部件1.逻辑控制部件2、输出电路3、执行电路4、可调无功低压源5、附加功能电路6和稳压电源7等七大部件组成。信号检测部件1和现有的无功功率补偿系统的信号检测部件一样也包括设有采样一相相电流的电流互感器LB和并联在电流互感器LB次级两端的采样电阻R1的采样器件8、无功检测电路9、放大器11、采用计算机类智能电路的逻辑控制部件2时，信号检测部件1还包括A/D模数转换单元12。

作为本发明的技术特征之一是采样器件8接在电力变压器PT低压侧abc三相采样时，无功检测电路9由高压无功检测支路9′、低压无功检测支路9″和迭加电路10组成。采样器件8输出并联接至高压无功检测支路9′、低压无功检测支路9″，然后在迭加电路10迭加，再经放大器11放大。信号检测部件1交替采集电压信号与电流信号，最终在此完成信号采集。作为本发明的又一技术特征是采样器件8接在电力变压器PT高压侧的ABC三相采样时，采样器件8相应增设有采样另两相相电压的采样变压器B，且其次级接有将采样相电压降至安全电压范围的隔离变压器B′，高压侧采样相电压和相电流直接输入无功检测电路9，再经放大器11放大，完成信号采集，在高压侧测取信号，控制低压侧电容器的投切。这种方案适用于高压供电高压计量用户。当然，在供电部门许可下，高压供电低压计量用户也可以应用。但都要求配套解决安全供电和计量精度问题。