專利名稱：一種按變壓器高壓側(cè)無功補償控制量控制低壓側(cè)無功補償設備的方法
一種按變壓器高壓側(cè)無功補償控制量控制低壓側(cè)無功補償
設備的方法本發(fā)明涉及一種應用于電力系統(tǒng)檢測與控制的方法，更具體地是涉及一種按變壓器高壓側(cè)無功補償控制量控制低壓側(cè)無功補償設備的方法。無功補償是電力系統(tǒng)節(jié)能的一項重要措施，無功補償越靠近負荷節(jié)能效果越好。 目前，有兩種補償方法，一種是按配電變壓器低壓側(cè)無功補償控制量來控制配電變壓器低 壓側(cè)的無功補償設備；另一種是按配電變壓器高壓側(cè)無功補償控制量來控制配電變壓器 高壓側(cè)的無功補償設備。采用第一種補償方法，由于計算無功補償控制量時，沒有將配電變壓器損耗計算 在內(nèi)，這樣會存在如下問題1、變壓器的無功損耗往往要從變電站遠距離輸送，增加了變壓器高壓側(cè)輸電線路 損耗和變電站無功補償容量。2、電力用戶專用變壓器大都在變壓器高壓側(cè)考核功率因數(shù)。按照變壓器低壓側(cè)無 功補償控制量補償時，往往達不到功率因數(shù)考核要求，會增加電力用戶的功率因數(shù)調(diào)整電費。采用第二種補償方法，計算無功補償控制量時，將配電變壓器損耗算在內(nèi)，這樣克 服了第一種方法的缺點，但是，由于是在配電變壓器高壓側(cè)補償，存在無功補償設備成本 高、維護困難的問題。本發(fā)明克服了上述技術(shù)的不足，提供了 一種按變壓器高壓側(cè)無功補償控制量控制 低壓側(cè)無功補償設備的方法，本方法使變壓器無功損耗能夠得到就近補償，減少無功遠距 離傳輸造成的線路損耗和變電站無功補償容量，同時克服了在變壓器高壓側(cè)補償時設備成 本高、維護困難的問題。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案一種按變壓器高壓側(cè)無功補償控 制量控制低壓側(cè)無功補償設備的方法，其特征在于包括如下步驟(a)通過數(shù)據(jù)采集器采集變壓器低壓側(cè)的交流電壓和交流電流；(b) CPU根據(jù)變壓器低壓側(cè)的交流電壓和交流電流以及變壓器損耗參數(shù)，計算出變 壓器高壓側(cè)的無功補償控制量，其中無功補償控制量為功率因數(shù)或無功功率或無功電流或 功率因數(shù)角； (C) CPU根據(jù)變壓器高壓側(cè)無功補償控制量，通過控制開關(guān)來控制連接在變壓器低 壓側(cè)的低壓無功補償設備進行投或切，從而實現(xiàn)無功補償，使得變壓器高壓側(cè)的無功補償 控制量在設定值的范圍內(nèi)。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明按變壓器高壓側(cè)無功補償控制量控制低壓側(cè)無功補償設備的方法，本方法使變壓器無功損耗能夠得到就近補償，減少無功遠距離傳輸造成的 線路損耗和變電站無功補償容量，還可以提高電力用戶高壓側(cè)考核功率因數(shù)，減少電費支 出。在變壓器低壓側(cè)補償時設備成本低、維護方便。

圖1為本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集及控制原理圖；圖2為圖1的具體電路原理圖。下面結(jié)合圖1、圖2與本發(fā)明的實施方式作進一步詳細的描述本發(fā)明為一種按變壓器高壓側(cè)無功補償控制量控制低壓側(cè)無功補償設備的方法， 其包括如下步驟(a)通過數(shù)據(jù)采集器采集變壓器低壓側(cè)的交流電壓和交流電流；(b) CPU根據(jù)變壓器低壓側(cè)的交流電壓和交流電流以及變壓器的損耗參數(shù)，計算出 變壓器高壓側(cè)的無功補償控制量，其中無功補償控制量為功率因數(shù)或無功功率或無功電流 或功率因數(shù)角；變壓器損耗參數(shù)是指變壓器的空載試驗和短路試驗參數(shù)，或者指變壓器阻 抗參數(shù)；(c) CPU根據(jù)變壓器高壓側(cè)無功補償控制量，通過控制開關(guān)來控制連接在變壓器低 壓側(cè)的低壓無功補償設備進行投或切，從而實現(xiàn)無功補償，使得變壓器高壓側(cè)的無功補償 控制量在設定值的范圍內(nèi)。參見圖2，所述控制開關(guān)采用的是接觸器，當然也可以是電子開關(guān)或機械電子復合 開關(guān)。所述低壓無功補償設備采用低壓無功補償電容器組13，同樣，其他類型的低壓無 功補償設備如靜止無功功率補償器SVC、或晶閘管控制電抗器TCR、或晶閘管投切電容器 TSC、或晶閘管投切電抗器TSR、晶閘管控制高阻抗變壓器器TCT、或晶閘管控制飽和電抗器 SR等，也可以根據(jù)變壓器高壓側(cè)無功補償控制量實現(xiàn)控制，使得變壓器高壓側(cè)的無功補償 控制量在設定值的范圍內(nèi)。所述數(shù)據(jù)采集器包括有外部交流變換電路1、內(nèi)部交流變換電路2、采樣保持電路 3、多路開關(guān)4以及A/D轉(zhuǎn)換電路5 ；所述變壓器低壓側(cè)的交流電壓由外部交流變換電路1中的電壓引線引入，所述變 壓器低壓側(cè)的交流電流由外部交流變換電路1中的電流互感器引入；所述內(nèi)部交流變換電路2將交流電壓、交流電流分別變換成代表變壓器低壓側(cè)交 流電壓的模擬電壓信號uab及代表變壓器低壓側(cè)交流電流的模擬電流信號i。；所述采樣保持電路3、多路開關(guān)4、A/D轉(zhuǎn)換電路5組成多路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，并將模 擬電壓信號uab、模擬電流信號i。分別模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號uabk、數(shù)字電流信號i。k，其 中，k = 1，2. . . N，N為交流電一周期采樣次數(shù)；所述CPU6計算出變壓器低壓側(cè)的電壓有效值(V) = /—^
V N ^=1 ‘
5/ 1 N
和電流有效值(A) L =、——2 il根據(jù)三相電路對稱性計算出變壓器
V N，
「In
低壓側(cè)輸出的無功功率(kvar) 02 = V3 —^(Uab, X 變壓器低壓側(cè)
N、
廠1 “
輸出的有功功率(kW) Pi = A/3 —^{Uabm X Uk) 變壓器無功功率損耗
N、
(kvar) AQ = (^)2 x/o%x10"2 + A2 xUMxSeX 10"2、變壓器有功功率損耗
U 2elie
(kff) AP = (—)2 xPo + (冬y X凡，其中，w =丨+芷，u2e是變壓器低壓側(cè)額定線電壓
JJ 2elie4
(V)，10%是變壓器空載線電流百分數(shù)，Se是變壓器額定容量(kVA)，126是變壓器低壓側(cè)額 定線電流(A)，Ud%是變壓短路電壓的百分數(shù)，P0是變壓器空載有功損耗(kW)，Pd是變壓阿 器短路有功損耗(kW)；所述CPTO計算出變壓器高壓側(cè)無功功率(kvar) = Q2+ A Q、變壓器高壓側(cè)有功 功率(kW)Pi = p2+ap、變壓器高壓側(cè)視在功率(kVA) Si = -yjp^ + Ql，由此計算出變壓
器高壓側(cè)功率因數(shù)COS ^1 = -^-；
O 1所述CPU6根據(jù)變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)COS，通過輸出繼電器12和接觸器 K”、. . &來控制低壓無功補償電容器組13的投或切，使變壓器高壓側(cè)功率因數(shù) 在設定值的范圍內(nèi)。所述低壓無功補償電容器組13為低壓無功補償設備中的一種。所述CPTO或者根據(jù)變壓器高壓側(cè)無功功率Qi控制低壓無功補償電容器組13投 或切，使變壓器高壓側(cè)無功功率A在設定值的范圍內(nèi)。所述cpto或者根據(jù)變壓器高壓側(cè)無功電流(a) I\Q = ~j=-；-控制低壓
y/3xK'xUab
無功補償電容器組13投或切，使變壓器高壓側(cè)無功電流I1Q在設定值的范圍內(nèi)，其中K'為 變壓器變比。所述cpto或者根據(jù)變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)角= arctg ，控制低壓無功
Pi
補償電容器組13投或切，使變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)角爐1在設定值的范圍內(nèi)。當然，采集變壓器低壓側(cè)其他任意相交流電壓、任意相交流電流的組合并根據(jù)變 壓器空載試驗和短路試驗參數(shù)或變壓器阻抗參數(shù)也可以計算出變壓器高壓側(cè)無功補償控 制量，并實現(xiàn)對低壓無功補償設備同樣的控制，使其值在設定值的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
一種按變壓器高壓側(cè)無功補償控制量控制低壓側(cè)無功補償設備的方法，其特征在于包括如下步驟(a)通過數(shù)據(jù)采集器采集變壓器低壓側(cè)的交流電壓和交流電流；(b)CPU根據(jù)變壓器低壓側(cè)的交流電壓和交流電流以及變壓器損耗參數(shù)，計算出變壓器高壓側(cè)的無功補償控制量，其中無功補償控制量為功率因數(shù)或無功功率或無功電流或功率因數(shù)角；(c)CPU根據(jù)變壓器高壓側(cè)無功補償控制量，通過控制開關(guān)來控制連接在變壓器低壓側(cè)的低壓無功補償設備進行投或切，從而實現(xiàn)無功補償，使得變壓器高壓側(cè)的無功補償控制量在設定值的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種按變壓器高壓側(cè)無功補償控制量控制低壓側(cè)無功補償 設備的方法，其特征在于所述數(shù)據(jù)采集器包括有外部交流變換電路(1)、內(nèi)部交流變換電路 (2)、采樣保持電路(3)、多路開關(guān)⑷以及A/D轉(zhuǎn)換電路(5)；所述變壓器低壓側(cè)的交流電壓由外部交流變換電路(1)中的電壓引線引入，所述變壓 器低壓側(cè)的交流電流由外部交流變換電路(1)中的電流互感器引入；所述內(nèi)部交流變換電路(2)將交流電壓、交流電流分別變換成代表變壓器低壓側(cè)交流 電壓的模擬電壓信號uab及代表變壓器低壓側(cè)交流電流的模擬電流信號i。；所述采樣保持電路(3)、多路開關(guān)(4)、A/D轉(zhuǎn)換電路(5)組成多路模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，并將 模擬電壓信號uab、模擬電流信號i。分別模數(shù)轉(zhuǎn)換成數(shù)字電壓信號uabk、數(shù)字電流信號i。k，其 中，k = 1，2. . . N，N為交流電一周期采樣次數(shù)； 所述CPU(6)計算出變壓器低壓側(cè)的電壓有效值 和電流有效值 根據(jù)三相電路對稱性計算出變壓器 低壓側(cè)輸出的無功功率二 變壓器低壓側(cè)輸 出的有功功率尸2 = V3 —x Lk) 變壓器無功功率損耗 變壓器有功功率損耗 是變壓器低壓側(cè)額定線電壓， U 2e12e4，是變壓器空載線電流百分數(shù)，&是變壓器額定容量，是變壓器低壓側(cè)額定線電流，ud%是變壓短路電壓的百分數(shù)，P0是變壓器空載有功損耗，Pd是變壓器短路有功損耗；所述CPU(6)計算出變壓器高壓側(cè)無功功率仏=Q2+AQ、變壓器高壓側(cè)有功功率？工=P2+Ap、變壓器高壓側(cè)視在功率=權(quán)2 + Ql，由此計算出變壓器高壓側(cè)功率因數(shù) 所述CPU(6)根據(jù)變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)GOSpi控制低壓無功補償設備的投或切， 使變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)GOS pi在設定值的范圍內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種按變壓器高壓側(cè)無功補償控制量控制低壓側(cè)無功補償 設備的方法，其特征在于所述CPU(6)直接根據(jù)變壓器高壓側(cè)無功功率Qi控制低壓無功補 償設備的投或切，使變壓器高壓側(cè)無功功率Qi在設定值的范圍內(nèi)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種按變壓器高壓側(cè)無功補償控制量控制低壓側(cè)無功補償 設備的方法，其特征在于所述CPU(6)根據(jù)變壓器高壓側(cè)無功電流 控制低壓無功補償設備的投或切，使變壓器高壓側(cè)無功電流I1Q在設定值的范圍內(nèi)，其中 K'為變壓器變比。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種按變壓器高壓側(cè)無功補償控制量控制低壓側(cè)無功補償 設備的方法，其特征在于所述cpu(6)根據(jù)變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)角 控制 低壓無功補償設備的投或切，使變壓器高壓側(cè)功率因數(shù)角爐i在設定值的范圍內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種按變壓器高壓側(cè)無功補償控制量控制低壓側(cè)無功補償設備的方法，其包括如下步驟a)通過數(shù)據(jù)采集器采集變壓器低壓側(cè)的交流電壓和交流電流；b)CPU根據(jù)變壓器低壓側(cè)的交流電壓和交流電流以及變壓器損耗參數(shù)，計算出變壓器高壓側(cè)的無功補償控制量；c)CPU根據(jù)變壓器高壓側(cè)無功補償控制量，通過控制開關(guān)來控制連接在變壓器低壓側(cè)的低壓無功補償設備進行投或切，從而實現(xiàn)無功補償，使得變壓器高壓側(cè)的無功補償控制量在設定值的范圍內(nèi)。本發(fā)明具有使變壓器無功損耗能夠得到就近補償，減少無功遠距離傳輸造成的線路損耗和變電站無功補償容量，無功補償時設備成本低，維護方便等優(yōu)點。
文檔編號H02J3/18GK101872980SQ201010202210
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月8日
發(fā)明者陳勁游 申請人:陳勁游