專利名稱：線路動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于改善輸電線路電能質(zhì)量的無功補(bǔ)償裝置，屬于電能質(zhì)量控制 技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
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?jī)蓚€(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、瞬時(shí)過電壓、諧波畸變、各相電壓不平衡等情況； 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。功率因數(shù)低造成的危害 有增加了線路上的電壓損失，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。目前，國內(nèi)大量應(yīng)用的IOkV配電線路無功補(bǔ)償裝置多數(shù)是整組人工投切方式，這 類裝置只能做到高負(fù)荷時(shí)投入、低負(fù)荷時(shí)切除，不能隨著負(fù)荷的變化以及對(duì)無功功率的需 求及時(shí)自動(dòng)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，更不能實(shí)現(xiàn)電壓無功補(bǔ)償綜合自動(dòng)調(diào)節(jié)。由于是人工操作，有 可能造成無功功率的欠補(bǔ)和過補(bǔ)。欠補(bǔ)償會(huì)影響電能質(zhì)量增加損耗，而過補(bǔ)償即無功倒送 會(huì)危及系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性。一般為防止過補(bǔ)償通常裝設(shè)容量較小，從而使線路長 期處于欠補(bǔ)狀態(tài)，因此整組補(bǔ)償?shù)木鹊?。另外，用電?fù)荷經(jīng)常變動(dòng)的工礦企業(yè)，以及對(duì)無 功需求不斷變化的場(chǎng)合，均需要有自動(dòng)調(diào)節(jié)裝置來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)電壓控制和無功補(bǔ)償。然而，現(xiàn) 有電網(wǎng)的綜合自動(dòng)控制還不能很好地滿足無功功率自動(dòng)補(bǔ)償?shù)奶厥庖蟆，F(xiàn)在的趨勢(shì)是采用技術(shù)領(lǐng)先的動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器(SVG)進(jìn)行無功功率動(dòng)態(tài)補(bǔ)償， SVG動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器相當(dāng)于一個(gè)可變的無功電流源，無功電流可以快速地跟隨負(fù)荷無功電 流的變化而變化，自動(dòng)補(bǔ)償系統(tǒng)所需無功功率，SVG動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器的基本原理是將自換相 橋式電路通過電抗器或者直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的相位 和幅值，或者直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流， 實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償?shù)哪康?。SVG動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器一方面有效的解決了諧波干擾投切并聯(lián)電 容器裝置的問題，另一方面，可根據(jù)用戶實(shí)際要求抑制或治理諧波，改善電能質(zhì)量。將電壓 源型逆變器，經(jīng)過輸出變壓器并聯(lián)在電網(wǎng)上，通過調(diào)節(jié)逆變器交流側(cè)輸出電壓的幅值和相 位，迅速吸收或者發(fā)出所需要的無功功率，實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無功的目的。作為有源型補(bǔ)償 裝置，不僅可以跟蹤補(bǔ)償沖擊型負(fù)載的沖擊電流，而且也可以對(duì)諧波電流進(jìn)行跟蹤補(bǔ)償。但 是目前，動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器還不能應(yīng)用于高壓輸電線路的補(bǔ)償中，無法充分發(fā)揮其領(lǐng)先的技 術(shù)作用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有輸電線路電能質(zhì)量解決技術(shù)存在的不足，提供一種能夠有效改善 輸電線路的電能質(zhì)量的線路動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置。本發(fā)明的線路動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置采用以下技術(shù)方案該線路動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置包括動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器、外部電流互感器、可編程控制器 以及輸出變壓器，動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器和外部電流互感器均與可編程控制器連接，動(dòng)態(tài)無功發(fā) 生器與輸出變壓器串聯(lián)，外部電流互感器和輸出變壓器均與電力系統(tǒng)并聯(lián)連接；動(dòng)態(tài)無功 發(fā)生器的輸出電壓與電力系統(tǒng)電壓始終保持頻率相同，通過調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器的輸出電 壓控制加在輸出變壓器上的電壓的大小與方向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無功吸收與補(bǔ)償?shù)目刂?，通過外 部電流互感器采集電力系統(tǒng)的電流及電壓信號(hào)，可編程控制器將采集到的電力系統(tǒng)無功與 動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器輸出的補(bǔ)償電流比較，得到的差值作為實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流輸出到動(dòng)態(tài)無功 發(fā)生器，將補(bǔ)償諧波電流注入到電力系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償線路無功的功能。本發(fā)明采用的是電流直接控制方法，瞬時(shí)電流的參考值由瞬時(shí)電流無功分量的參 考值與瞬時(shí)電流有功分量的參考值相加而得，也可以瞬時(shí)電流無功分量的參考值為主，而 根據(jù)動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器對(duì)有功能量的需求對(duì)瞬時(shí)電流無功分量的相位進(jìn)行修正來得到總的 瞬時(shí)電流參考值。其中，瞬時(shí)電流無功分量的參考值可以由滯后于電源電壓90°的正弦波 信號(hào)與無功電流參考值相乘得到，而動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器對(duì)有功功率的需求可以由直流側(cè)電壓 的反饋控制來體現(xiàn)。本發(fā)明將低壓的動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器與升壓輸出變壓器技術(shù)結(jié)合起來，集動(dòng)態(tài)補(bǔ)償感 性無功功率和容性無功功率于一身，能夠有效改善線路電力質(zhì)量，節(jié)約能源、凈化供用電環(huán) 境；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及供電電壓三相平衡和 無功問題，具有能夠動(dòng)態(tài)補(bǔ)償大范圍快速變化的瞬時(shí)無功功率的特點(diǎn)。


附圖是本發(fā)明線路動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置的電路原理圖。其中1、動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器，2、輸出變壓器，3、外部電流互感器，4、可編程控制器。
具體實(shí)施例方式如附圖所示，本發(fā)明的線路動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置包括動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器1、外部電流互 感器3、可編程控制器4以及輸出變壓器2，動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器1和外部電流互感器3均與可 編程控制器4連接，動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器1與輸出變壓器2串聯(lián)，外部電流互感器3和輸出變壓 器2均與電力系統(tǒng)并聯(lián)連接。動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器1設(shè)有三個(gè)輸出端，分別與三個(gè)輸出變壓器2 的輸入端連接。輸出變壓器2有一個(gè)輸入端和一個(gè)輸出端，輸入端與動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器1的 輸出端相連，一個(gè)輸出端與電力系統(tǒng)的主斷路器相連。電力系統(tǒng)的主斷路器合閘后，通過動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器1和輸出變壓器2向外輸出補(bǔ) 償電流。動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器1的輸出電壓與電力系統(tǒng)電壓始終保持頻率相同，通過調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài) 無功發(fā)生器的輸出電壓控制加在輸出變壓器上的電壓的大小與方向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無功吸收與 補(bǔ)償?shù)目刂?，通過外部電流互感器采集電力系統(tǒng)的電流及電壓信號(hào)，可編程控制器將采集 到的電力系統(tǒng)無功與動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器輸出的補(bǔ)償電流比較，得到的差值作為實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流輸出到動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器，將補(bǔ)償諧波電流注入到電力系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償線路無功 的功能。本發(fā)明的線路動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置采用的是直接電流控制方法，其響應(yīng)速度和控制 精度將比間接控制法有很大提高。其基本原理是利用動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器1經(jīng)過輸出變壓器2 并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器1交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控 制動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器1交流側(cè)的電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流， 實(shí)現(xiàn)集動(dòng)態(tài)補(bǔ)償感性無功功率和容性無功功率于一身，具有能夠動(dòng)態(tài)補(bǔ)償大范圍快速變 化的瞬時(shí)無功功率的特點(diǎn)。本發(fā)明的線路動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置具有以下特點(diǎn)1.具有更好的出力特性。在低電壓時(shí)，表現(xiàn)為定電流特性，因而，無功功率只隨電 壓的降低按一次方關(guān)系下降。2.采用直接電流控制方法，具有更快的響應(yīng)特性。3.無功調(diào)節(jié)不是通過控制容抗或感抗的大小實(shí)現(xiàn)的，因而，無需直接與系統(tǒng)連接 的電容器或電抗器，不存在系統(tǒng)諧振問題，而且大大減小了設(shè)備的體積。4.由于三相的出力可以各自獨(dú)立地進(jìn)行控制，因而它可以用于三相不平衡負(fù)荷的 動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。5.具有有源濾波器的特性，可以用于需要有源濾波的線路中。
權(quán)利要求
1. 一種線路動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，包括動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器、外部電流互感器、可編程控制器 以及輸出變壓器，其特征是動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器和外部電流互感器均與可編程控制器連接，動(dòng) 態(tài)無功發(fā)生器與輸出變壓器串聯(lián)，外部電流互感器和輸出變壓器均與電力系統(tǒng)并聯(lián)連接； 動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器的輸出電壓與電力系統(tǒng)電壓始終保持頻率相同，通過調(diào)節(jié)動(dòng)態(tài)無功發(fā)生 器的輸出電壓控制加在輸出變壓器上的電壓的大小與方向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)無功吸收與補(bǔ)償?shù)目?制，通過外部電流互感器采集電力系統(tǒng)的電流及電壓信號(hào)，可編程控制器將采集到的電力 系統(tǒng)無功與動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器輸出的補(bǔ)償電流比較，得到的差值作為實(shí)時(shí)補(bǔ)償諧波電流輸出 到動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器，將補(bǔ)償諧波電流注入到電力系統(tǒng)中，從而實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償線路無功的功能。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種線路動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，包括動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器、外部電流互感器、可編程控制器以及輸出變壓器，動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器和外部電流互感器均與可編程控制器連接，動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器與輸出變壓器串聯(lián)，外部電流互感器和輸出變壓器均與電力系統(tǒng)并聯(lián)連接。本發(fā)明將低壓的動(dòng)態(tài)無功發(fā)生器與升壓輸出變壓器技術(shù)結(jié)合起來，集動(dòng)態(tài)補(bǔ)償感性無功功率和容性無功功率于一身，能夠有效改善線路電力質(zhì)量，節(jié)約能源、凈化供用電環(huán)境；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及供電電壓三相平衡和無功問題，具有能夠動(dòng)態(tài)補(bǔ)償大范圍快速變化的瞬時(shí)無功功率的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)H02J3/18GK102130459SQ20111005409
公開日2011年7月20日 申請(qǐng)日期2011年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月8日
發(fā)明者崔貴峰, 欒濱, 趙慶春, 高永存 申請(qǐng)人:濟(jì)南銀河電氣有限公司