專利名稱：電壓無功統(tǒng)一補償器及其控制方法、控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種電壓無功統(tǒng)一補償器及其控制方法、控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
城鄉(xiāng)配網(wǎng)低壓臺區(qū)由220/380V供電網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，是電能主要的消費終端。根據(jù)對電壓運行數(shù)據(jù)的分析，低壓臺區(qū)電壓質(zhì)量存在較大的問題，是供電企業(yè)收到投訴數(shù)最多、直接影響客戶滿意度的環(huán)節(jié)，特別是在經(jīng)濟(jì)、技術(shù)、設(shè)備和管理均較為落后的縣局。導(dǎo)致低壓臺區(qū)電壓質(zhì)量不合格的因素有很多。根據(jù)調(diào)研結(jié)果，影響電壓質(zhì)量的因素主要包括IOkV接入點電壓不合格、配變無功補償不足、配變分接頭設(shè)置不合理、臺區(qū)供電半徑過大等方面，其中既有管理方面的欠缺，又有技術(shù)方面的不足。雖然通過部分管理手段，如加強低壓臺區(qū)巡視、加快低壓設(shè)備消缺等，可在一定程度上提升電壓質(zhì)量。但是，由于基層人力資源有限，以人海戰(zhàn)術(shù)實現(xiàn)提高電壓質(zhì)量的目標(biāo)存在較大的困難。而目前的電能質(zhì)量調(diào)節(jié)裝置例如動態(tài)電壓補償器、統(tǒng)一電能質(zhì)量調(diào)節(jié)器等雖然調(diào)節(jié)精度高，響應(yīng)速度快，但是單臺成本過于昂貴，并且結(jié)構(gòu)和控制算法復(fù)雜，可靠性低，不適合在城鄉(xiāng)配電網(wǎng)推廣使用。成本較低的晶閘管分級電壓調(diào)節(jié)器功能單一，無法補償無功，必須與投切電容器等無功補償設(shè)備配合使用，多個設(shè)備的分別安裝與調(diào)試增加了電能質(zhì)量治理的成本。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種電壓無功統(tǒng)一補償器，成本低、可靠性高。本發(fā)明的目的通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)一種電壓無功統(tǒng)一補償器，包括串聯(lián)變壓器、并聯(lián)變壓器、第一反并聯(lián)晶閘管組、第二反并聯(lián)晶閘管組、補償電容器；所述第一反并聯(lián)晶閘管組的反并聯(lián)晶閘管數(shù)和所述第二反并聯(lián)晶閘管組的反并聯(lián)晶閘管數(shù)均和所述并聯(lián)變壓器的副邊繞組的組數(shù)相同；所述第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管第一端子分別連接所述并聯(lián)變壓器的副邊繞組的一個非公共引出端子，所述第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管第二端子分別連接所述串聯(lián)電壓器原邊繞組的第一引出端子，所述第二反并聯(lián)晶閘管的各反并聯(lián)晶閘管第一端子分別連接所述并聯(lián)變壓器的副邊繞組的一個非公共引出端子，所述第二反并聯(lián)晶閘管的各反并聯(lián)晶閘管第二端子分別連接所述補償電容器的第一端子，所述并聯(lián)變壓器的副邊繞組的公共引出端子分別連接所述串聯(lián)變壓器原邊繞組的第二引出端子、所述補償電容器的第二端子。根據(jù)上述本發(fā)明的方案，其全部采用晶閘管、變壓器、電容器等低成本器件，使得系統(tǒng)成本降低，且均為低壓常規(guī)部件，制造難度較小，可靠性高，同時，結(jié)構(gòu)簡單，可通過改變并聯(lián)變壓器的繞組數(shù)以及反并聯(lián)晶閘管組數(shù)增加電壓與無功的補償檔位，從而提高補償精度，適合城鄉(xiāng)配電網(wǎng)推廣使用。本發(fā)明還提供一種控制上述的電壓無功統(tǒng)一補償器的方法和系統(tǒng)。一種控制電壓無功統(tǒng)一補償器的方法，采用電壓補償、無功補償交替投入的方式協(xié)調(diào)控制電壓補償和無功補償，所述電壓補償采用控制所述第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管通斷的方式，所述無功補償采用控制所述第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管通斷的方式?！N控制電壓無功統(tǒng)一補償器的系統(tǒng)，包括無功補償模塊，用于在接收到控制指令時或者在第二判斷模塊的判定結(jié)果為否時投入無功補償以使當(dāng)前功率因數(shù)大于預(yù)設(shè)的第一門限值，向第一判斷模塊發(fā)送第一判斷指令；第一判斷模塊，用于在接收到所述第一判斷指令時，判斷當(dāng)前電壓指標(biāo)是否小于預(yù)設(shè)的第二門限值；電壓補償模塊，用于在所述第一判斷模塊的判定結(jié)果為否時投入電壓補償以使電壓指標(biāo)小于預(yù)設(shè)的第二門限值，向第二判斷模塊發(fā)送第二判斷指令；第二判斷模塊，用于在接收到所述第二判斷指令時，判斷當(dāng)前功率因數(shù)是否大于所述第一門限值；其中，所述無功補償模塊包括第一檢測單元，用于檢測負(fù)載電壓與負(fù)載電流之間的角度；第一確定單元，用于根據(jù)所述負(fù)載電壓與負(fù)載電流之間的角度確定所需的無功補
償容量值；第一控制單元，用于根據(jù)所述無功補償容量值控制所述第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷控制；所述電壓補償模塊包括第二檢測單元，用于檢測三相系統(tǒng)的任意一相的母線電壓；第二確定單元，用于根據(jù)該跌落相的母線電壓與預(yù)設(shè)值的差值確定所需的電壓補償值；第二控制單元，用于根據(jù)所述電壓補償值對所述第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷控制。—種控制電壓無功統(tǒng)一補償器的系統(tǒng)，包括電壓補償模塊，用于在接收到控制指令時或者在第一判斷模塊的判定結(jié)果為否時投入電壓補償以使電壓指標(biāo)小于預(yù)設(shè)的第二門限值；第二判斷模塊，用于判斷當(dāng)前功率因數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的第一門限值；無功補償模塊，用于在第二判斷模塊的判定結(jié)果為否時投入無功補償以使當(dāng)前功率因數(shù)大于預(yù)設(shè)的第一門限值，向第一判斷模塊發(fā)送第一判斷指令；第一判斷模塊，用于在接收到所述第一判斷指令時，判斷當(dāng)前電壓指標(biāo)是否小于所述第二門限值；其中，所述無功補償模塊包括
第一檢測單元，用于檢測負(fù)載電壓與負(fù)載電流之間的角度；第一確定單元，用于根據(jù)所述負(fù)載電壓與負(fù)載電流之間的角度確定所需的無功補
償容量值；第一控制單元，用于根據(jù)所述無功補償容量值控制所述第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷控制；所述電壓補償模塊包括第二檢測單元，用于檢測三相系統(tǒng)的任意一相的母線電壓；第二確定單元，用于根據(jù)該跌落相的母線電壓與預(yù)設(shè)值的差值確定所需的電壓補償值；第二控制單元，用于根據(jù)所述電壓補償值對所述第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷控制。根據(jù)上述本發(fā)明的方案，在利用電壓無功統(tǒng)一補償器進(jìn)行電壓補償和無功補償時，需要采用本發(fā)明電壓補償、無功補償交替投入的方式協(xié)調(diào)控制。通過簡單的反并聯(lián)晶閘管通斷控制就實現(xiàn)了電壓和無功統(tǒng)一補償，控制策略簡單易實現(xiàn)，適合城鄉(xiāng)配電網(wǎng)推廣使用。
圖1為本發(fā)明的電壓無功統(tǒng)一補償器實施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明的電壓無功統(tǒng)一補償器與電網(wǎng)的連接示意圖；圖3為本發(fā)明的電壓無功統(tǒng)一補償器具體示例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明的首先投入無功補償?shù)姆绞降目刂齐妷簾o功統(tǒng)一補償器的方法實施例的流程示意圖；圖5為本發(fā)明的首先投入電壓補償?shù)姆绞降目刂齐妷簾o功統(tǒng)一補償器的方法實施例的流程示意圖；圖6為本發(fā)明的電壓補償步驟的流程示意圖；圖7為本發(fā)明的無功補償步驟的流程示意圖；圖8為本發(fā)明的控制電壓無功統(tǒng)一補償器的系統(tǒng)實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實施例及附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)闡述，但本發(fā)明的實施方式不限于此。實施例I參見圖1所示，是本發(fā)明的電壓無功統(tǒng)一補償器實施例的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括有串聯(lián)變壓器101、并聯(lián)變壓器102、第一反并聯(lián)晶閘管組103、第二反并聯(lián)晶閘管組104、補償電容器105，第一反并聯(lián)晶閘管組103的反并聯(lián)晶閘管數(shù)以及第二反并聯(lián)晶閘管組104的反并聯(lián)晶閘管數(shù)都和并聯(lián)變壓器102的副邊繞組的組數(shù)相同，如圖1所示，并聯(lián)變壓器102包括η組副邊繞組，第一反并聯(lián)晶閘管組103的反并聯(lián)晶閘管數(shù)以及第二反并聯(lián)晶閘管組104的組反并聯(lián)晶閘管數(shù)也均為η，η為大于或者等于二的正整數(shù)，第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管SI Sn的第一端子Cl Cn分別連接并聯(lián)變壓器的副邊繞組的一個非公共引出端子BI Βη，第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管SI Sn的第二端子Cl’ Cn’分別連接串聯(lián)電壓器102原邊繞組的第一引出端子Al，第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管Sn+Ι S2n的第一端子Cn+Ι C2n分別連接并聯(lián)變壓器202的副邊繞組的一個非公共引出端子BI Bn，第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管Sn+Ι S2n的第二端子Cn+r C2n’分別連接所述補償電容器的第一端子D1，并聯(lián)變壓器102的副邊繞組的公共引出端子Bn+1分別連接串聯(lián)變壓器101原邊繞組的第二引出端子A2、補償電容器105的第二端子D2。其中，通過對第一反并聯(lián)晶閘管組103的各反并聯(lián)晶閘管SI Sn的導(dǎo)通與關(guān)斷控制，可以控制串聯(lián)變壓器101副邊輸出電壓，S卩補償電壓，通過對第二反并聯(lián)晶閘管組104的各反并聯(lián)晶閘管Sn+Ι S2n的通斷控制，可以控制補償電容器105兩端電壓，從而對電網(wǎng)無功進(jìn)行補償，因只需要簡單的控制第一反并聯(lián)晶閘管組103的各反并聯(lián)晶閘管SI Sn或者第二反并聯(lián)晶閘管組104的各反并聯(lián)晶閘管Sn+Ι S2n的通斷，就可以實現(xiàn)對電網(wǎng)電壓無功補償?shù)淖詣涌刂?，單個裝置實現(xiàn)了多種功能。對于包括η個反并聯(lián)晶閘管的第一反并聯(lián)晶閘管組103的電壓無功統(tǒng)一補償器一般包括η檔的電壓補償檔位，分別為僅導(dǎo)通第一反并聯(lián)晶閘管組的第η反并聯(lián)晶閘管Sn、僅導(dǎo)通第一反并聯(lián)晶閘管的第η-1反并聯(lián)晶
閘管Sn-1........僅導(dǎo)通第一反并聯(lián)晶閘管組的第I反并聯(lián)晶閘管SI，在不投入電壓補償
時，關(guān)斷各第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管SI Sn ;對于包括η個反并聯(lián)晶閘管的第二反并聯(lián)晶閘管組103的電壓無功統(tǒng)一補償器一般包括η檔的無功補償檔位，分別為僅導(dǎo)通第二反并聯(lián)晶閘管組的第η反并聯(lián)晶閘管S2n、僅導(dǎo)通第二反并聯(lián)晶閘管組的第n-1
反并聯(lián)晶閘管S2n-1........僅導(dǎo)通第二反并聯(lián)組的第I反并聯(lián)晶閘管Sn+Ι，在不補償無
功時，關(guān)斷各第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管Sn+Ι S2n。另外，并聯(lián)變壓器102的副邊繞組的組數(shù)、第一反并聯(lián)晶閘管組103、第二反并聯(lián)晶閘管組104的反并聯(lián)晶閘管數(shù)可以視具體情況而定，一般隨著并聯(lián)變壓器102的副邊繞組的組數(shù)、第一反并聯(lián)晶閘管組103的反并聯(lián)晶閘管數(shù)、第二反并聯(lián)晶閘管組104的反并聯(lián)晶閘管數(shù)的增加，電壓無功統(tǒng)一補償器的補償精度也會隨著提高，但電壓無功統(tǒng)一補償器的成本也會相應(yīng)的提高，因而，一般要綜合考慮補償精度及成本。在具體工作時，針對電網(wǎng)的三相四線式結(jié)構(gòu)，需要用到三個本實施例的電壓無功統(tǒng)一補償器，依次為A相補償器、B相補償器、C相補償器，A相補償器、B相補償器、C相補償器為三個相同的電壓無功統(tǒng)一補償器，圖2示出了本實施例的電壓無功統(tǒng)一補償器的應(yīng)用示意圖。如圖2所示，每個電壓無功統(tǒng)一補償器有兩個接口，其中一個接口(該接口的兩端對應(yīng)圖1中的El和E2)串入對應(yīng)相的傳輸線，另一個接口的一端(對應(yīng)圖1中的E3)連接對應(yīng)相傳輸線、另一端(對應(yīng)圖1中的E4)連接第四線，即并入對應(yīng)相。據(jù)此，根據(jù)上述本實施例的方案，其全部采用晶閘管、變壓器、電容器等低成本器件，使得系統(tǒng)成本降低，且均為低壓常規(guī)部件，制造難度較小，可靠性高，同時，結(jié)構(gòu)簡單，可通過改變并聯(lián)變壓器的繞組數(shù)以及反并聯(lián)晶閘管組數(shù)增加電壓與無功的補償檔位，從而提高補償精度，適合城鄉(xiāng)配電網(wǎng)推廣使用。在其中一個實施例中，并聯(lián)變壓器102原邊繞組與副邊各繞組的電壓變比為一比一，串聯(lián)變壓器101為降壓變壓器，采用此實現(xiàn)方式，可使得并聯(lián)變壓器102與串聯(lián)變壓器101之間的第一反并聯(lián)晶閘管組103、第二反并聯(lián)晶閘管組104和補償電容器105處于高電壓小電流環(huán)境中，從而了減小電容器需求容量，并且延長了第一反并聯(lián)晶閘管組103、第二反并聯(lián)晶閘管組104的工作壽命，使系統(tǒng)更加可靠。在其中一個實施例中，并聯(lián)變壓器102原邊繞組與副邊各繞組的電壓變比小于1，串聯(lián)變壓器101為降壓變壓器，采用此實現(xiàn)方式，可使得并聯(lián)變壓器102與串聯(lián)變壓器101之間的第一反并聯(lián)晶閘管組103、第二反并聯(lián)晶閘管組104和補償電容器105處于高電壓小電流環(huán)境中，從而了減小補償電容器需求容量，并且延長了第一反并聯(lián)晶閘管組103、第二反并聯(lián)晶閘管組104的工作壽命，使系統(tǒng)更加可靠。在其中一個實施例中，如圖1所示，本發(fā)明的電壓無功統(tǒng)一補償器還可以包括連接在串聯(lián)變壓器101原邊繞組兩個引出端子之間的旁路晶閘管106，用于在電壓無功統(tǒng)一補償器不補償電壓時，將串聯(lián)變壓器101旁路。在其中一個實施例中，補償電容器106的數(shù)量可以為兩個以上，各補償電容器通 過并聯(lián)或串聯(lián)連接，以滿足不同的容量與耐壓需求。為了便于進(jìn)一步理解本發(fā)明，下面以一個具體示例對本發(fā)明的電壓無功統(tǒng)一補償器的結(jié)構(gòu)及工作原理進(jìn)行闡述。具體示例本示例是以η = 3為例,但η = 3并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。如圖3所示,為此具體示例的電壓無功補償裝置的電路圖，其包括其串聯(lián)變壓器Tl、并聯(lián)變壓器Τ2、第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管SI S3、第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管S4 S6、補償電容器CO、晶閘管S0，其中，第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管SI S3包括第一反并聯(lián)晶閘管SI、第二反并聯(lián)晶閘管S2、第三反并聯(lián)晶閘管S3，第二反并聯(lián)晶閘管組S4 S6包括第四反并聯(lián)晶閘管S4、第五反并聯(lián)晶閘管S5、第六反并聯(lián)晶閘管S6，并聯(lián)變壓器Τ2副邊有四個引出端子，依次是第一引出端子20、第二引出端子21、第三引出端子22、第四引出端子22，第一引出端子20、第二引出端子21、第三引出端子22為非公共引出端子，第四引出端子22為公共引出端子；并聯(lián)變壓器Τ2副邊的第一引出端子20分別與第一反并聯(lián)晶閘管SI的第一端子14、第四反并聯(lián)晶閘管S4的第一端子17連接，第一反并聯(lián)晶閘管SI的第二端子8與串聯(lián)變壓器Tl原邊的第一引出端子5連接，第四反并聯(lián)晶閘管S4的第二端子11與補償電容器CO的第一端子7連接；并聯(lián)變壓器Τ2副邊的第二引出端子21分別與第二反并聯(lián)晶閘管S2的第一端子15、第五反并聯(lián)晶閘管S5的第一端子18連接，第二反并聯(lián)晶閘管S2的第二端子9與串聯(lián)變壓器Tl原邊的第一引出端子5連接，第五反并聯(lián)晶閘管S5的第二端子12與補償電容器CO的第一端子7連接；并聯(lián)變壓器Τ2副邊的第三引出端子22分別與第三反并聯(lián)晶閘管S2的第一端子16、第六反并聯(lián)晶閘管S6的第一端子19連接，第三反并聯(lián)晶閘管S3的第二端子10與串聯(lián)變壓器Tl原邊的第一引出端子5連接，第六反并聯(lián)晶閘管S6的第二端子13與補償電容器CO的第一端子7連接；并聯(lián)變壓器Τ2副邊的第四引出端子23分別與串聯(lián)變壓器副邊第二引出端子4、補償電容器CO的第二端子6連接，晶閘管SO的第一端子O連接串聯(lián)變壓器Tl副邊的第一引出端子2，晶閘管SO的第二端子I連接串聯(lián)變壓器Tl副邊的第二引出端子3。其中，并聯(lián)變壓器Τ2原邊與副邊各繞組的變比為一比一，串聯(lián)變壓器Tl為降壓變壓器，也即串聯(lián)變壓器Tl的原邊側(cè)為高壓側(cè)。圖3中的US表示電網(wǎng)偵牝UL表示負(fù)載側(cè)，SL表示第四線。此外，對于本具體示例中的電壓無功補器，補償電壓有三個電壓補償檔位，具體如下第一檔第一反并聯(lián)晶閘管SI，第二反并聯(lián)晶閘管S2關(guān)斷，第三反并聯(lián)晶閘管S3導(dǎo)通；第二檔第一反并聯(lián)晶閘管SI，第三反并聯(lián)晶閘管S3關(guān)斷，第二反并聯(lián)晶閘管S2導(dǎo)通；第三檔第二反并聯(lián)晶閘管S2，第三反并聯(lián)晶閘管S3關(guān)斷，第一反并聯(lián)晶閘管SI導(dǎo)通。其中，可以是根據(jù)跌落值與標(biāo)準(zhǔn)值的差值跟哪個檔位的電壓補償相近判斷需要投入的檔位，一般差值大，則選擇高檔位(如第一檔)，差值小，則選擇低檔位(如第三檔)另外，不投入電壓補償時第一反并聯(lián)晶閘管SI關(guān)斷，第二反并聯(lián)晶閘管S2關(guān)斷，第三反并聯(lián)晶閘管S3關(guān)斷，晶閘管SO導(dǎo)通。另一方面，對于本具體示例中的電壓無功統(tǒng)一補償器，有三檔無功補償檔位，具體如下第I檔第六反并聯(lián)晶閘管S6導(dǎo)通，第四反并聯(lián)晶閘管S4，第五反并聯(lián)晶閘管S5關(guān)斷；第2檔第五反并聯(lián)晶閘管S5導(dǎo)通，第四反并聯(lián)晶閘管S4，第六反并聯(lián)晶閘管S6關(guān)斷；第3檔第四反并聯(lián)晶閘管S4導(dǎo)通，第五反并聯(lián)晶閘管S5，第六反并聯(lián)晶閘管S6關(guān)斷。其中，若并聯(lián)變壓器原邊繞組側(cè)電壓為380V，則第I檔的無功為380*380/jwc，第2檔的無功760*760/jwc，為第I檔的無功容量的4倍，第3檔補償無功為1140*1140/jwc，為第I檔的無功容量的9倍；不補償無功時第四反并聯(lián)晶閘管S4關(guān)斷，第五反并聯(lián)晶閘管S5關(guān)斷，第六反并聯(lián)晶閘管S6關(guān)斷。實施例2根據(jù)上述本發(fā)明的電壓無功統(tǒng)一補償器，本發(fā)明還提供一種控制上述電壓無功統(tǒng)一補償器的方法，本實施例的控制電壓無功統(tǒng)一補償器的方法為采用電壓補償、無功補償交替投入的方式協(xié)調(diào)控制電壓補償和無功補償，所述電壓補償采用控制所述第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷的方式，所述無功補償采用控制所述第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷的方式；其中，交替投入是指依次投入電壓補償、無功補償、
電壓補償、無功補償......，直到電壓指標(biāo)和功率因數(shù)都滿足預(yù)設(shè)條件，也可以是依次投入
無功補償、電壓補償、無功補償、電壓補償......，直到電壓指標(biāo)和功率因數(shù)都滿足預(yù)設(shè)條
件，電壓補償和無功補償可以通過簡單的控制對應(yīng)的并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管通斷即可實現(xiàn)。通過簡單的反并聯(lián)晶閘管通斷控制就實現(xiàn)了電壓和無功統(tǒng)一補償，控制策略簡單易實現(xiàn)，適合城鄉(xiāng)配電網(wǎng)推廣使用。如前所述，協(xié)調(diào)控制電壓補償和無功補償可以根據(jù)首次投入的是電壓補償還是無功補償分成兩種方式，可以選擇其中其中一種方式進(jìn)行電壓補償和無功補償?shù)膮f(xié)調(diào)控制。下面具體闡述這兩種方式的實現(xiàn)過程方式一為首先投入無功補償?shù)姆绞剑鐖D4所示，具體包括如下步驟
步驟S401 :接收控制指令，進(jìn)入步驟S402 ；步驟S402 :投入無功補償以使當(dāng)前功率因數(shù)大于預(yù)設(shè)的第一門限值，進(jìn)入步驟
5403；步驟S403 :判斷當(dāng)前電壓指標(biāo)是否小于預(yù)設(shè)的第二門限值，若是，則退出控制流程，若否，進(jìn)入步驟S404;步驟S404:投入電壓補償以使當(dāng)前電壓指標(biāo)小于預(yù)設(shè)的第二門限值，進(jìn)入步驟
5404；步驟S405 :判斷當(dāng)前功率因數(shù)是否大于所述第一門限值，若是，則退出控制流程，若否，返回步驟S402 ；方式二為首先投入電壓補償?shù)姆绞剑鐖D5所示，具體包括如下步驟步驟S501 :接收控制指令，進(jìn)入步驟S502 ；步驟S502 :投入電壓補償以使電壓指標(biāo)小于預(yù)設(shè)的第二門限值，進(jìn)入步驟S503 ；步驟S503 :判斷當(dāng)前功率因數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的第一門限值，若是，則退出控制流程，若否，進(jìn)入步驟S504;步驟S504 :則投入無功補償以使當(dāng)前功率因數(shù)大于預(yù)設(shè)的第一門限值；步驟S505 :判斷當(dāng)前電壓指標(biāo)是否小于預(yù)設(shè)的第二門限值，若是，則退出控制流程，若否，返回步驟S502。其中，上述的第一門限值、第二門限值都可以根據(jù)實際需要設(shè)定，例如第一門限值設(shè)為O. 9、第二門限值設(shè)為7%，一般的，電壓指標(biāo)=I當(dāng)前母線電壓-標(biāo)準(zhǔn)電壓值I/標(biāo)準(zhǔn)電壓值，標(biāo)準(zhǔn)電壓值一般是指220V。下面詳細(xì)闡述下無功補償、電壓補償?shù)倪^程，但也不限于下述方式如圖6所示，為本發(fā)明實施例的投入電壓補償?shù)牧鞒淌疽鈭D，該投入無功補償包括如下步驟步驟S601 :檢測三相系統(tǒng)的任意一相的母線電壓，根據(jù)該相的母線電壓與預(yù)設(shè)值的差值確定所需的電壓補償值；其中，檢測母線電壓可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的方式，在此不予贅述，另外，預(yù)設(shè)值一般是指對應(yīng)的電壓標(biāo)準(zhǔn)值；步驟S602 :根據(jù)所述電壓補償值對第一反并聯(lián)晶閘管組的反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷控制，主要是根據(jù)電壓補償值確定需要投入的電壓補償檔位，則可以根據(jù)該電壓補償檔位確定需要導(dǎo)通的第一反并聯(lián)晶閘管組中的反并聯(lián)晶閘管、需要關(guān)閉的第一反并聯(lián)晶閘管組中的反并聯(lián)晶閘管。據(jù)此，根據(jù)上述投入電壓補償?shù)姆桨?，其檢測三相系統(tǒng)的任意一相的母線電壓，根據(jù)該相的母線電壓與預(yù)設(shè)值的差值確定所需的電壓補償值，再根據(jù)該電壓補償值對對應(yīng)相補償器的反并聯(lián)晶閘管組進(jìn)行通斷控制，控制方法簡單易實現(xiàn)。如圖7所示，為本發(fā)明實施例的無功補償步驟的流程示意圖，其方法包括步驟步驟S701 :檢測負(fù)載電壓與負(fù)載電流之間的角度，其中，檢測負(fù)載電壓與電流角度可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的方式，在此不予贅述；步驟S702 :根據(jù)所述負(fù)載電壓與負(fù)載電流之間的角度確定所需的無功補償容量值；步驟S703 :根據(jù)所述無功補償值控制第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷控制，主要是根據(jù)無功補償值確定需要投入的無功補償檔位，則可以根據(jù)該無功補償檔位確定需要導(dǎo)通的第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管、需要關(guān)閉的第二反并聯(lián)晶閘管組中的反并聯(lián)晶閘管。據(jù)此，根據(jù)上述的無功補償?shù)姆桨?，檢測負(fù)載電壓與負(fù)載電流之間的角度，可以通過該角度確定所需的無功補償容量值，再根據(jù)所該無功補償值控制第二反并聯(lián)晶閘管組中的反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷控制，控制方法簡單易實現(xiàn)。實施例3根據(jù)上述本發(fā)明的控制上述電壓無功統(tǒng)一補償器的方法，本發(fā)明還提供一種控制上述電壓無功統(tǒng)一補償器的系統(tǒng)。本發(fā)明的控制系統(tǒng)可以有兩種不同的實現(xiàn)方式，一種是基于前述的先投入無功補償?shù)模环N是基于前述的先投入電壓補償?shù)?，這兩種實現(xiàn)方式下電壓無功統(tǒng)一補償器的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖均如圖8所示，包括無功補償模塊801、第一判斷模塊802、電壓補償模塊803、第二判斷模塊804，其中，無功補償模塊801包括第一檢測單元8011、第一確定單元8012、第一控制單元8013，電壓補償模塊803包括第二檢測單元8031、第二確定單元8032、第二控制單元8033。下面分別以這兩種實現(xiàn)方式為例進(jìn)行闡述。對于第一種實現(xiàn)方式無功補償模塊801用于在接收到控制指令時或者在第二判斷模塊的判定結(jié)果為否時投入無功補償以使當(dāng)前功率因數(shù)大于預(yù)設(shè)的第一門限值，向第一判斷模塊發(fā)送第一判斷指令；第一判斷模塊802用于在接收到所述第一判斷指令時，判斷當(dāng)前電壓指標(biāo)是否小于預(yù)設(shè)的第二門限值；電壓補償模塊803用于在所述第一判斷模塊的判定結(jié)果為否時投入電壓補償以使電壓指標(biāo)小于預(yù)設(shè)的第二門限值，向第二判斷模塊發(fā)送第二判斷指令；第二判斷模塊804用于在接收到所述第二判斷指令時，判斷當(dāng)前功率因數(shù)是否大于所述第一門限值；其中，第一檢測單元8011，用于檢測負(fù)載電壓與負(fù)載電流之間的角度，其中，檢測負(fù)載電壓與負(fù)載電流相差的可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的方式，在此不予贅述，另外，預(yù)設(shè)值一般是指對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；第一確定單元8012，用于根據(jù)所述負(fù)載電壓與負(fù)載電流之間的角度確定所需的無功補償容量值；第一控制單元8013，用于根據(jù)所述無功補償值對所述第二反并聯(lián)晶閘管組的反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷控制，主要是根據(jù)無功補償值確定需要投入的無功補償檔位，則可以根據(jù)該無功補償檔位確定需要導(dǎo)通的第二反并聯(lián)晶閘管組的反并聯(lián)晶閘管、需要關(guān)閉的第二反并聯(lián)晶閘管組的反并聯(lián)晶閘管；第二檢測單元8031，用于檢測三相系統(tǒng)的各相的母線電壓，其中，檢測母線電壓可以采用現(xiàn)有技術(shù)中的方式，在此不予贅述，另外，預(yù)設(shè)值一般是指對應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值；第二確定單元8032，用于當(dāng)?shù)谝粰z測單元6011檢測到三相系統(tǒng)的任意相的母線電壓發(fā)生跌落時，根據(jù)該跌落相的母線電壓與預(yù)設(shè)值的差值確定所需的電壓補償值；第二控制單元8033，用于根據(jù)所述電壓補償值對所述第一反并聯(lián)晶閘管組的反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷控制，主要是根據(jù)電壓補償值確定需要投入的電壓補償檔位，則可以根據(jù)該電壓補償檔位確定需要導(dǎo)通的第一反并聯(lián)晶閘管組中的反并聯(lián)晶閘管、需要關(guān)閉的第一反并聯(lián)晶閘管組中的反并聯(lián)晶閘管。對于第二種實現(xiàn)方式電壓補償模塊803用于在接收到控制指令時或者在第一判斷模塊的判定結(jié)果為否時投入電壓補償以使電壓指標(biāo)小于預(yù)設(shè)的第二門限值；第二判斷模塊804用于判斷當(dāng)前功率因數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的第一門限值；無功補償模塊801用于在第二判斷模塊的判定結(jié)果為否時投入無功補償以使當(dāng)前功率因數(shù)大于預(yù)設(shè)的第一門限值，向第一判斷模塊發(fā)送第一判斷指令；第一判斷模塊802用于在接收到所述第一判斷指令時，判斷當(dāng)前電壓指標(biāo)是否小于所述第二門限值；其中，無功補償模塊801、電壓補償模塊803中的各單元的功能作用和第一種實現(xiàn)方式中相同，在此不予贅述。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點及有益效果(I)與現(xiàn)有統(tǒng)一電能質(zhì)量治理設(shè)備相比，本發(fā)明全部采用晶閘管、變壓器、電容器等低成本器件，使得系統(tǒng)成本降低，且本發(fā)明的整個拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)采用的都為低壓常規(guī)部件，器件購買容易，制造難度較小，可靠性高；(2)并聯(lián)變壓器原邊繞組與副邊各繞組采用1:1變比，串聯(lián)變壓器采用降壓變壓器，使得并聯(lián)變壓器與串聯(lián)變壓器之間的反并聯(lián)晶閘管組與補償電容器處于高電壓小電流環(huán)境中，從而了減小電容需求容量，并且延長了晶閘管工作壽命，使系統(tǒng)更加可靠；(3)本發(fā)明在實現(xiàn)多種電能質(zhì)量治理功能的同時，結(jié)構(gòu)簡單，易于控制，適合城鄉(xiāng)配電網(wǎng)推廣使用。(4)本發(fā)明拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)拓展簡單，可通過增加并聯(lián)變壓器的繞組數(shù)以及反并聯(lián)晶閘管組數(shù)增加電壓與無功的補償檔位，從而提高補償精度。以上所述實施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種電壓無功統(tǒng)一補償器，其特征在于，包括串聯(lián)變壓器、并聯(lián)變壓器、第一反并聯(lián)晶閘管組、第二反并聯(lián)晶閘管組、補償電容器；所述第一反并聯(lián)晶閘管組的反并聯(lián)晶閘管數(shù)和所述第二反并聯(lián)晶閘管組的反并聯(lián)晶閘管數(shù)均和所述并聯(lián)變壓器的副邊繞組的組數(shù)相同；所述第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管第一端子分別連接所述并聯(lián)變壓器的副邊繞組的一個非公共引出端子，所述第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管第二端子分別連接所述串聯(lián)電壓器原邊繞組的第一引出端子，所述第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管第一端子分別連接所述并聯(lián)變壓器的副邊繞組的一個非公共引出端子，所述第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管第二端子分別連接所述補償電容器的第一端子，所述并聯(lián)變壓器的副邊繞組的公共引出端子分別連接所述串聯(lián)變壓器原邊繞組的第二引出端子、所述補償電容器的第二端子。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電壓無功統(tǒng)一補償器，其特征在于，所述并聯(lián)變壓器原邊繞組與副邊各繞組電壓變比為一比一，所述串聯(lián)變壓器為降壓變壓器。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的電壓無功統(tǒng)一補償器，其特征在于，所述并聯(lián)變壓器原邊繞組與副邊各繞組的電壓變比小于1，所述串聯(lián)變壓器為降壓變壓器。
4.根據(jù)權(quán)利要求I至3之一所述的電壓無功統(tǒng)一補償器，其特征在于，還包括連接在所述串聯(lián)變壓器原邊繞組兩個弓丨出端子之間的旁路晶閘管。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電壓無功統(tǒng)一補償器，其特征在于，所述無功補償電容器的數(shù)量為兩個以上，各補償電容器并聯(lián)或串聯(lián)連接。
6.一種控制權(quán)利要求I至5之一所述電壓無功統(tǒng)一補償器的方法，其特征在于，采用電壓補償、無功補償交替投入的方式協(xié)調(diào)控制電壓補償和無功補償，所述電壓補償采用控制所述第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管通斷的方式，所述無功補償采用控制所述第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管通斷的方式。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電壓無功統(tǒng)一補償器的方法，其特征在于，采用如下之一的方式協(xié)調(diào)控制電壓補償和無功補償 方式一 接收控制指令，投入無功補償以使當(dāng)前功率因數(shù)大于預(yù)設(shè)的第一門限值； 判斷當(dāng)前電壓指標(biāo)是否小于預(yù)設(shè)的第二門限值； 若小于所述第二門限值，則退出控制流程； 若大于或等于所述第二門限值，則投入電壓補償以使電壓指標(biāo)小于預(yù)設(shè)的第二門限值； 判斷當(dāng)前功率因數(shù)是否大于所述第一門限值； 若大于所述則第一門限值，則退出控制流程； 若小于或等于所述第一門限值，則返回投入無功補償步驟； 方式二 接收控制指令，投入電壓補償以使電壓指標(biāo)小于預(yù)設(shè)的第二門限值； 判斷當(dāng)前功率因數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的第一門限值； 若大于所述則第一門限值，則退出控制流程； 若小于或等于所述第一門限值，則投入無功補償以使當(dāng)前功率因數(shù)大于預(yù)設(shè)的第一門限值；判斷當(dāng)前電壓指標(biāo)是否小于預(yù)設(shè)的第二門限值； 若小于所述第二門限值，結(jié)退出控制流程； 若大于或等于所述第二門限值，則返回投入電壓補償步驟。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的電壓無功統(tǒng)一補償器的方法，其特征在于 所述電壓補償包括檢測三相系統(tǒng)的任意一相的母線電壓，根據(jù)該相的母線電壓與預(yù)設(shè)值的差值確定所需的電壓補償值；根據(jù)所述電壓補償值對所述第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷控制； 和/或者 所述無功補償包括步驟檢測負(fù)載電壓與負(fù)載電流之間的角度；所述負(fù)載電壓與負(fù)載電流之間的角度確定所需的無功補償容量值；根據(jù)所述無功補償容量值對所述第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷控制。
9.一種控制權(quán)利要求I至5之一所述電壓無功統(tǒng)一補償器的系統(tǒng),其特征在于,包括 無功補償模塊，用于在接收到控制指令時或者在第二判斷模塊的判定結(jié)果為否時投入無功補償以使當(dāng)前功率因數(shù)大于預(yù)設(shè)的第一門限值，向第一判斷模塊發(fā)送第一判斷指令；第一判斷模塊，用于在接收到所述第一判斷指令時，判斷當(dāng)前電壓指標(biāo)是否小于預(yù)設(shè)的第二門限值； 電壓補償模塊，用于在所述第一判斷模塊的判定結(jié)果為否時投入電壓補償以使電壓指標(biāo)小于預(yù)設(shè)的第二門限值，向第二判斷模塊發(fā)送第二判斷指令； 第二判斷模塊，用于在接收到所述第二判斷指令時，判斷當(dāng)前功率因數(shù)是否大于所述第一門限值； 其中， 所述無功補償模塊包括 第一檢測單元，用于檢測負(fù)載電壓與負(fù)載電流之間的角度； 第一確定單元，用于根據(jù)所述負(fù)載電壓與負(fù)載電流之間的角度確定所需的無功補償容量值; 第一控制單元，用于根據(jù)所述無功補償容量值控制所述第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷控制； 所述電壓補償模塊包括 第二檢測單元，用于檢測三相系統(tǒng)的任意一相的母線電壓； 第二確定單元，用于根據(jù)該跌落相的母線電壓與預(yù)設(shè)值的差值確定所需的電壓補償值； 第二控制單元，用于根據(jù)所述電壓補償值對所述第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷控制。
10.一種控制權(quán)利要求I至5之一所述電壓無功統(tǒng)一補償器的系統(tǒng)，其特征在于，包括 電壓補償模塊，用于在接收到控制指令時或者在第一判斷模塊的判定結(jié)果為否時投入電壓補償以使電壓指標(biāo)小于預(yù)設(shè)的第二門限值； 第二判斷模塊，用于判斷當(dāng)前功率因數(shù)是否大于預(yù)設(shè)的第一門限值； 無功補償模塊，用于在第二判斷模塊的判定結(jié)果為否時投入無功補償以使當(dāng)前功率因數(shù)大于預(yù)設(shè)的第一門限值，向第一判斷模塊發(fā)送第一判斷指令； 第一判斷模塊，用于在接收到所述第一判斷指令時，判斷當(dāng)前電壓指標(biāo)是否小于所述第二門限值； 其中， 所述無功補償模塊包括 第一檢測單元，用于檢測負(fù)載電壓與負(fù)載電流之間的角度； 第一確定單元，用于根據(jù)所述負(fù)載電壓與負(fù)載電流之間的角度確定所需的無功補償容量值; 第一控制單元，用于根據(jù)所述無功補償容量值控制所述第二反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷控制； 所述電壓補償模塊包括 第二檢測單元，用于檢測三相系統(tǒng)的任意一相的母線電壓； 第二確定單元，用于根據(jù)該跌落相的母線電壓與預(yù)設(shè)值的差值確定所需的電壓補償值； 第二控制單元，用于根據(jù)所述電壓補償值對所述第一反并聯(lián)晶閘管組的各反并聯(lián)晶閘管進(jìn)行通斷控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種電壓無功統(tǒng)一補償器及其控制方法、控制系統(tǒng)，其電壓無功統(tǒng)一補償器包括串聯(lián)變壓器、并聯(lián)變壓器、第一反并聯(lián)晶閘管組、第二反并聯(lián)晶閘管組、補償電容器；第一反并聯(lián)晶閘管組的反并聯(lián)晶閘管數(shù)量和第二反并聯(lián)晶閘管組的反并聯(lián)晶閘管數(shù)量均和并聯(lián)變壓器的副邊繞組的組數(shù)相同；其全部采用晶閘管、變壓器、電容器等低成本器件，使得系統(tǒng)成本降低，且均為低壓常規(guī)部件，制造難度較小，可靠性高，同時，結(jié)構(gòu)簡單，可通過改變并聯(lián)變壓器的繞組數(shù)以及反并聯(lián)晶閘管組的反并聯(lián)晶閘管數(shù)量增加電壓與無功的補償檔位，從而提高補償精度，適合城鄉(xiāng)配電網(wǎng)推廣使用。
文檔編號H02J3/18GK102983582SQ20121051954
公開日2013年3月20日 申請日期2012年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月5日
發(fā)明者馬明, 徐柏榆, 趙繼光, 何奕楓, 朱晉, 李玎, 韋統(tǒng)振, 霍群海 申請人:廣東電網(wǎng)公司電力科學(xué)研究院, 中國科學(xué)院電工研究所