基于磁控調諧的無源濾波及無功補償裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種無功補償裝置，尤其是涉及一種基于磁控調諧的無源濾波及無功補償裝置。
【背景技術】
[0002]電能用戶向公用電網注入諧波電流的電氣設備統稱為諧波源，配電網中常見的諧波源有:換流設備、電弧爐、照明設備以及某些日用電氣等非線性設備；諧波廣泛存在于配電網中，不但嚴重干擾了電力設備的正常工作，甚至對其造成較大損害，而且造成了電能的巨大浪費以及經濟損失。
[0003]通過對諧波源的分析，不同電氣環境下諧波的組成亦不相同:以變頻器、電弧爐等為主的工業企業非線性負荷，主要產生5次諧波，含量大約40%-65% ;而以節能燈、計算機、變頻空調等為主的辦公樓、住宅等單相用電負荷,主要產生3次諧波，含量大約為8%-12% ；而傳統的諧波濾波設備只能濾除次數固定的諧波，不能根據現場運行環境自動調整。
[0004]目前，無功補償的主要裝置是電容器、電抗器和少量的動態無功補償裝置。開關投切電容器組的調節方式是離散的，不能取得理想的補償效果。開關投切電容所造成的涌流和過電壓對系統和設備本身都十分有害。
[0005]磁控電抗器基本工作原理，采用直流助磁原理,利用附加直流,勵磁磁化鐵心,通過改變鐵心磁導率Ps，根據電感計算公式-.L=Qc*μ邦,N 2*s)/l,實現電抗值的連續可調。電抗器內部為全靜態結構，無運動部件，可靠性高，損耗小，噪聲低，自身產生諧波少。通過控制磁感應強度，可極大提高無源濾波產品的濾波性能與可靠性。磁控電抗器不需要外接直流勵磁電源，完全由電抗器的內部繞組來實現自動控制。
【發明內容】
[0006]諧波參數計算方法:采用基于瞬時無功功率理論的諧波檢測方法，即P-Q理論，通過控制器得出監控節點的功率因數、無功功率、有功功率，3、5、7、11次諧波電壓、電流值及含量。
[0007]磁控電抗器電抗值測量:通過測量磁控電抗器上的基波電壓、基波電流傳感器的反饋數據，由控制器得出磁控電抗器的感抗值。
[0008]電抗器調節原則:根據系統測量單元測量的諧波次數，系統為5次和7次諧波，含量占比超過70%時，XL=3~5%XC ；系統為3次諧波，含量占比超過70%時，XL=10%XC。
[0009]控制方法:控制器根據系統參數測量單元測量的系統無功需求數據，得出需要的無功容量，向磁控電抗器的控制單元發出命令，使電抗器的感性無功根據系統的無功需求，將電抗器預置一個無功容量的電抗值，后分組投入電容器，從而使得裝置發出的無功補償量滿足設定的要求，在電容器投入完成后，依據測量的諧波含量，調節電抗值至規定要求。
[0010]運行過程中的控制:需要增加無功電容投入時，先將電感器容量調節至需要的位置，后投入電容器組；需要減少無功電容時，先切除電容器組，后調節電抗器容量至規定值。
[0011]實時保護功能:通過系統參數測量單元、感抗測量單元測量的系統電流、電壓，和電抗器的基波電流、電壓，分別對磁控電抗器和電容器的過流、過壓進行實時保護。同時也對整個系統的過流、過壓進行實時保護。
【附圖說明】
[0012]圖1為本發明專利實施原理圖。
【具體實施方式】
[0013]系統參數測量單元對被監控節點進行電氣數據采集，運用瞬時無功功率理論的諧波檢測方法通過控制器計算出監控節點的功率因數、無功功率、有功功率，3、5、7、11次諧波電壓電流值及含量。
[0014]通過測量磁控電抗器上的基波電壓、基波電流傳感器的反饋數據，依據公式Z=U/I，由控制器得出磁控電抗器的感抗值。
[0015]面板輸入參數和實時保護功能參數設置:面板輸入參數為電容器組數、單臺電容器在電網頻率50Hz下的容抗、最大調節感抗值。實時保護功能參數為系統的過流、過壓值，磁控電抗器和電容器的過流、過壓值。面板輸入參數值由操作人員輸入，可在運行中進行實時改變，實時保護功能參數直接在控制器中進行設置。
[0016]初次啟動:控制器通過諧波次數進行判斷，需要電容器投入時，如諧波次數3次為主，先將電抗器電抗值Xl預置為需投入電容器組總容量的10%Xc，后逐個投入電容器組至預計值；如諧波次數5次為主，先將電抗器電抗值Xl預置為需投入電容器組總容量的5%Xc，后逐個投入電容器組至預計值；如諧波次數7次為主，先將電抗器電抗值Xl預置為需投入電容器組總容量的3%Xc，后逐個投入電容器組至預計值。
[0017]運行過程中磁控電抗器和補償電容器的控制和參數調整:如需要投入電容器，先將電抗器電抗值\調高，后投入電容器組，如需要切除電容器，應先切除電容器，后調整電抗器電抗值
[0018]磁控電抗器采用小截面鐵心和極限磁飽和技術，采用四柱鐵心結構，在中間兩工作鐵心柱上分布著多個小截面段，在電抗器的整個容量調節范圍內，僅有小截面段鐵心磁路工作在飽和區，而大截面段始終工作于未飽和線性區，其上套有線圈，在整個工作過程中，大截面鐵心段始終不飽和，僅小截面段飽和，通過調節小截面段的飽和度，調節磁控電抗器的電抗值。
【主權項】
1.一種基于磁控調諧的無源濾波及無功補償裝置，主要包括熔斷器、磁控電抗器、接觸器、補償電容器，該裝置還包括控制器、系統參數測量單元、感抗測量單元；其特征在于主回路依次通過系統電網、熔斷器、磁控電抗器、熔斷器、接觸器、補償電容器；其特征還在于控制回路依次通過系統電網、系統測量單元、感抗測量單元、控制器，系統參數測量單元與系統電網相連，感抗測量單元與磁控電抗器相連。2.如權利要求1所述的磁控電抗器，其特征在于，通過控制器發出的脈沖指令，控制磁控電抗器晶閘管的導通，調節磁控電抗器的直流電流值，從而達到調整磁控電抗器的感抗值。3.如權利要求1所述的補償電容器，其特征在于，通過控制器的判斷，由控制器對補償電容器進行分組投入和切除，期間電容器的投入切除按先投入先切除的原則，實現循環投切的功能。4.如權利要求1所述的系統參數測量單元，其特征在于，內部有電流互感器和電壓互感器，通過對系統電網的電流和電壓進行進行測量，并輸出給控制器。5.如權利要求1所述的感抗測量單元，其特征在于，內部有測量磁控電抗器的基波電壓和基波電流的傳感器，通過對電抗器基波電壓和基波電流的測量，輸出給控制器，由控制器得出磁控電抗器的感抗值，并反饋到控制器。6.如權利要求1所述的控制器，其特征在于，控制器根據系統測量單元測量的數據，利用P-Q理論，得出監控節點的功率因數、無功功率、有功功率，及各次主要諧波電壓、電流值及含量，并按如下規定進行設置:如諧波次數3次為主，XL =10%Xc ;如諧波次數5次為主，XL =5%Xc ;如諧波次數7次為主，XL =3%Xc，按上述原則將磁控電抗器電抗值\進行預置，后逐個投入電容器組至預計值，并設置電容器的投入切除原則，即按先投入先切除的原則實現循環投切的功能。7.如權利要求1所述的控制器，其特征還在于，由基波測量單元測出的磁控電抗器感抗反饋值，對磁控電抗器進行控制，使其達到規定的最佳補償狀態，并自動跟蹤諧波幅值，控制產品自動濾除系統諧波含量最大的2種諧波次數，并對系統和磁控電抗器、補償電容器組的過壓和過流進行實時保護。8.如權利要求1所述的控制器，其特征還在于，控制器根據系統運行過程中的監測，對磁控電抗器和補償電容器進行實時控制:需要增加無功電容投入時，先將電感器容量調節至需要的位置，后投入電容器組；需要減少無功電容時，先切除電容器組，后調節電抗器容量至規定值。
【專利摘要】本發明涉及一種基于磁控調諧的無源濾波及無功補償裝置，所述的一種基于磁控調諧的無源濾波及無功補償裝置，主要包括熔斷器、磁控電抗器、接觸器、補償電容器，該系統還包括控制器、系統參數測量單元、感抗測量單元。根據系統參數測量單元對系統電網測量的數據,控制器依據設定的準則對磁控電抗器的感抗值進行預置，同時，控制器控制電容器組分組投切到電網中。控制器通過感抗測量單元測量磁控電抗器基波電流、基波電壓，由控制器計算出磁控電抗器的電感值，再反饋到控制器，由控制器判斷出功率因數是否在給定范圍內，如果超出給定的范圍，自動向磁控電抗器的可控硅發送控制脈沖，控制磁控電抗器的電抗值，從而調整電抗器的電感值，使其達到最佳補償狀態。
【IPC分類】H02J3/01, H02J3/18
【公開號】CN105576668
【申請號】CN201410530783
【發明人】張建軍, 陶志林, 黃樂, 熊殷, 龔光輝, 向九九
【申請人】湖南電器研究所
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2014年10月11日