專利名稱：柔性無功潮流控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于改善電能質(zhì)量的控制方法，屬于電能質(zhì)量控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前諧波與電磁干擾、功率因數(shù)降低已并列為電力系統(tǒng)的三大公害，當(dāng)電網(wǎng)的電 能質(zhì)量被干擾或污染，達(dá)不到電能質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，就要針對(duì)性的對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行改善。電能質(zhì) 量問題又可分為電壓質(zhì)量和電流質(zhì)量兩個(gè)大的方面。電壓質(zhì)量問題是指會(huì)影響用戶設(shè)備 正常運(yùn)行的不理想的系統(tǒng)電壓，包括電壓的閃變(Flick)、瞬時(shí)過電壓(Swell)、諧波畸變 (Harmonics)、各相電壓不平衡(Unbalance)等情況；電流質(zhì)量問題是指電力電子設(shè)備等非 線性負(fù)荷給電網(wǎng)帶來的電流畸變，包括流入電網(wǎng)的諧波電流，以及無功、不平衡負(fù)荷電流、 低頻負(fù)荷變化造成的閃爍等。諧波污染造成的危害有使旋轉(zhuǎn)電機(jī)和變壓器過熱、振動(dòng)和噪 聲變大，降低變壓器額定容量，縮短電機(jī)使用壽命；使電力電容器組工作不正常，甚至造成 熱擊穿損壞；使線路損失加大、電纜過熱、絕緣老化，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使電纜“放炮”;影響電力系統(tǒng) 中的發(fā)電機(jī)、調(diào)相機(jī)、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置，嚴(yán)重時(shí)會(huì)引發(fā)設(shè)備誤動(dòng)作，造成重大事故使電 能計(jì)量等產(chǎn)生誤差；嚴(yán)重干擾通信、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)、高精度加工機(jī)械，檢測儀表等用電設(shè)備的 使用；大大提高了電網(wǎng)諧振的可能；損壞電網(wǎng)中敏感設(shè)備；導(dǎo)致中線電流過大，造成中線發(fā) 熱甚至火災(zāi)。功率因數(shù)低造成的危害有增加里線路上的電壓損失，降低了電壓質(zhì)量；降低 發(fā)、供電設(shè)備的有效利用率；增加部分企業(yè)的電費(fèi)支出，加大生產(chǎn)成本；增加供電線路的損 失，而為了減少損失則必須增大供電線路的導(dǎo)線截面，增加投資。傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償和無源濾波裝置能夠解決電能質(zhì)量達(dá)不到標(biāo)準(zhǔn)的問題，但不能有 效地解決動(dòng)態(tài)電能質(zhì)量問題。用戶通常采用并聯(lián)型無源濾波器、無功補(bǔ)償來抑制諧波和進(jìn) 行無功補(bǔ)償，但存在不少缺陷?，F(xiàn)在的趨勢是采用電力電子裝置進(jìn)行諧波補(bǔ)償，即電力有源濾波器(APF)，一種 迅速動(dòng)態(tài)跟蹤抑制諧波、補(bǔ)償無功的新型電力電子裝置，能對(duì)大小和頻率都變化的諧波及 無功進(jìn)行抑制和補(bǔ)償，其應(yīng)用可以克服LC濾波器等傳統(tǒng)的諧波抑制和補(bǔ)償?shù)娜秉c(diǎn)；電力 有源濾波器的基本原理是檢測被補(bǔ)償負(fù)載的電壓和電流，經(jīng)檢測控制運(yùn)算電路發(fā)出補(bǔ)償 電流指令信號(hào)，該指令信號(hào)控制補(bǔ)償電流發(fā)生電路，輸出與負(fù)載電流中要抑制的諧波電流 極性相反的補(bǔ)償電流，補(bǔ)償電流與負(fù)載電流中要補(bǔ)償?shù)闹C波和無功等電流相抵消，從而得 到期望的電源電流。與無源濾波裝置相比，有源濾波裝置能對(duì)變化的諧波進(jìn)行迅速的動(dòng) 態(tài)跟蹤補(bǔ)償，而且補(bǔ)償特性不受電網(wǎng)阻抗的影響；在電力工程中，“潮流”特指電網(wǎng)各處電 壓(包括幅值與相角)、有功功率、無功功率等的分布。潮流的分布是運(yùn)行調(diào)度單位和維修 部門所必須知道的事項(xiàng)。而潮流計(jì)算，是指給定電網(wǎng)中一些參數(shù)、已知值和未知值中假設(shè) 的初始值，通過重復(fù)迭代，最終求出潮流分布的精確值。柔性交流輸電技術(shù)(Flexible AC TransmissionSystem，簡稱FACTS)是綜合電力電子技術(shù)、微處理和微電子技術(shù)、通信技術(shù) 和控制技術(shù)而形成的用于靈活快速控制交流輸電的新技術(shù)。FACTS裝置是指FACTS家族中 的具體成員，其定義為用于提供一個(gè)或多個(gè)控制交流輸電系統(tǒng)參數(shù)的電力電子系統(tǒng)或其他靜止設(shè)備。FACTS技術(shù)可以解決傳統(tǒng)的無功補(bǔ)償和無源濾波裝置，而不能有效地解決動(dòng)態(tài) 電能質(zhì)量問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有電能質(zhì)量解決技術(shù)存在的不足，提供一種能夠有效改善用電質(zhì) 量、節(jié)約能源、凈化供用電環(huán)境的柔性無功潮流控制方法。本發(fā)明的柔性無功潮流控制方法，是將逆變器與預(yù)充電回路和直流電容器串聯(lián)后通過斷路器與電網(wǎng)連接，斷路器合上 后，首先通過預(yù)充電電阻對(duì)直流電容器充電，以防止送電后對(duì)直流電容器的瞬間沖擊；通過 與電網(wǎng)連接的外部電流互感器采集電網(wǎng)的電流信號(hào)，將基波成份與2-50次諧波成份分離； 將采集到的分離出的諧波成份與直流電容器通過逆變器向外輸出的補(bǔ)償電流計(jì)算比較，以 得到的差值作為實(shí)時(shí)補(bǔ)償信號(hào)控制逆變器，觸發(fā)逆變器發(fā)出與諧波成份大小一樣、方向相 反的補(bǔ)償諧波電流，將補(bǔ)償諧波電流注入到電網(wǎng)中，從而實(shí)現(xiàn)濾除諧波和補(bǔ)償無功的功能。本發(fā)明能夠有效改善用電質(zhì)量，節(jié)約能源、凈化供用電環(huán)境，可以有效消除諧波， 提高電能質(zhì)量；提高了功率因數(shù)，節(jié)約電費(fèi)；解決了供電電壓三相平衡和諧波問題；供電電 壓三相平衡和無功問題。


圖1是本發(fā)明柔性無功潮流控制方法的控制原理示意圖。圖中1、外部電流互感器，2、斷路器，3、預(yù)充電電阻，4、電抗器，5、預(yù)充電接觸器， 6、電抗器，7、逆變器，8、直流電容器。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本發(fā)明的柔性無功潮流控制方法是將逆變器7與預(yù)充電回路和直流 電容器8串聯(lián)后通過斷路器2與電網(wǎng)連接，預(yù)充電回路由電抗器4、預(yù)充電電阻3、電抗器6 和預(yù)充電接觸器5組成，電抗器4和電抗器6分別串聯(lián)在預(yù)充電電阻3的兩邊，預(yù)充電接觸 器5與預(yù)充電電阻3并聯(lián)。斷路器2合上后，首先通過預(yù)充電電阻3對(duì)直流電容器8充電， 此過程是為了防止送電后對(duì)直流電容器8的瞬間沖擊，當(dāng)Vdc達(dá)到額定值后，預(yù)充電接觸器 5閉合。直流電容器8作為儲(chǔ)能元件，通過逆變器7、電抗器4和電抗器6向外輸出補(bǔ)償電 流。通過與電網(wǎng)連接的外部電流互感器1采集電網(wǎng)的電流信號(hào)，用鑒相原理的檢測法將基 波成份與2-50次諧波成份分離；將采集到的分離出的諧波成份與直流電容器8通過逆變器 7向外輸出的補(bǔ)償電流計(jì)算比較，以得到的差值作為實(shí)時(shí)補(bǔ)償信號(hào)控制逆變器7，觸發(fā)逆變 器7發(fā)出與諧波成份相反(大小一樣、方向相反)的補(bǔ)償諧波電流，將補(bǔ)償諧波電流注入到 電網(wǎng)中，從而實(shí)現(xiàn)濾除諧波和補(bǔ)償無功的功能。
權(quán)利要求
一種柔性無功潮流控制方法，其特征是將逆變器與預(yù)充電回路和直流電容器串聯(lián)后通過斷路器與電網(wǎng)連接，斷路器合上后，首先通過預(yù)充電電阻對(duì)直流電容器充電，以防止送電后對(duì)直流電容器的瞬間沖擊；通過與電網(wǎng)連接的外部電流互感器采集電網(wǎng)的電流信號(hào)，將基波成份與2-50次諧波成份分離；將采集到的分離出的諧波成份與直流電容器通過逆變器向外輸出的補(bǔ)償電流計(jì)算比較，以得到的差值作為實(shí)時(shí)補(bǔ)償信號(hào)控制逆變器，觸發(fā)逆變器發(fā)出與諧波成份大小一樣、方向相反的補(bǔ)償諧波電流，將補(bǔ)償諧波電流注入到電網(wǎng)中，從而實(shí)現(xiàn)濾除諧波和補(bǔ)償無功的功能。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種柔性無功潮流控制方法，是將逆變器與預(yù)充電回路和直流電容器串聯(lián)后通過斷路器與電網(wǎng)連接，斷路器合上后，首先通過預(yù)充電電阻對(duì)直流電容器充電，以防止送電后對(duì)直流電容器的瞬間沖擊；通過與電網(wǎng)連接的外部電流互感器采集電網(wǎng)的電流信號(hào)，將基波成份與2-50次諧波成份分離；將采集到的分離出的諧波成份與直流電容器通過逆變器向外輸出的補(bǔ)償電流計(jì)算比較，以得到的差值作為實(shí)時(shí)補(bǔ)償信號(hào)控制逆變器，觸發(fā)逆變器發(fā)出與諧波成份相反的補(bǔ)償諧波電流，將補(bǔ)償諧波電流注入到電網(wǎng)中，從而實(shí)現(xiàn)濾除諧波和補(bǔ)償無功的功能。本發(fā)明能夠有效改善用電質(zhì)量，節(jié)約能源、凈化供用電環(huán)境，可以有效消除諧波，提高電能質(zhì)量。
文檔編號(hào)H02J3/01GK101860029SQ20101017417
公開日2010年10月13日 申請(qǐng)日期2010年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月18日
發(fā)明者孔德森, 崔貴峰, 欒濱, 趙慶春, 郜明宗, 陳貞超, 高彥軍, 高永存 申請(qǐng)人:濟(jì)南銀河電氣有限公司