專利名稱：一種柔性無功補(bǔ)償裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及配變電技術(shù)，尤其是涉及一種柔性無功補(bǔ)償裝置。
背景技術(shù)：
我國的電網(wǎng)主要依靠電壓等級進(jìn)行區(qū)分，其中66kV/110kV被稱為高壓配電系統(tǒng)，20kV/10kV/6kV為中電壓配電系統(tǒng)，而220V/380V為低電壓配電系統(tǒng)。配電系統(tǒng)中廣泛存在的問題是供電可靠性、電能質(zhì)量問題以及傳輸效率問題。其中的傳輸效率是指配電系統(tǒng)輸送至用戶的電能，與從輸電網(wǎng)絡(luò)中獲得的電能的比值。輸送效率與多種因素相關(guān)，其中一個(gè)重要問題就是無功補(bǔ)償問題。交流電在通過實(shí)際負(fù)載時(shí)，由于其不可能是純?nèi)菪曰蚣兏行缘脑?，使得有相?dāng)部分電能不做功而被消耗，成為無功功率，因此需要對線路中的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，這便是無功補(bǔ)償需要完成的任務(wù)。采用合理方式對用電設(shè)備進(jìn)行無功功率的補(bǔ)償有以下效果:向電力系統(tǒng)提供或從系統(tǒng)中吸收無功功率，穩(wěn)定受電端及電網(wǎng)的電壓；改善輸電系統(tǒng)的穩(wěn)定性，提高輸電能力；提高發(fā)電機(jī)的有功輸出能力；降低各種設(shè)備發(fā)熱，提聞設(shè)備利用率等。在區(qū)域電網(wǎng)中，一般采用分級投切電容器組的方式來補(bǔ)償系統(tǒng)無功，改善功率因數(shù)，這種方式只能向系統(tǒng)提供容性無功，并且不能隨負(fù)載的變化而實(shí)現(xiàn)快速精確調(diào)節(jié)，在保證母線功率因數(shù)的同時(shí)，容易造成向系統(tǒng)倒送無功，抬高母線電壓，危害用電設(shè)備及系統(tǒng)穩(wěn)定性。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種柔性無功補(bǔ)償裝置，該裝置能夠自動(dòng)對低壓交流電網(wǎng)中的無功功率進(jìn)行補(bǔ)償，抑制電壓波動(dòng)和閃變，從而提聞電網(wǎng)的運(yùn)彳丁效率。本實(shí)用新型的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn):一種柔性無功補(bǔ)償裝置，該裝置連接于交流電網(wǎng)上，包括無功功率采集模塊、控制模塊和無功功率逆變模塊，所述的無功功率采集模塊設(shè)在交流電網(wǎng)的負(fù)載側(cè)和逆變模塊的輸出端，所述的控制模塊分別連接無功功率采集模塊和逆變模塊，該逆變模塊的輸出端通過電抗器接入交流電網(wǎng)。所述的控制模塊包括DSP芯片和ARM芯片。所述的逆變模塊包括三相橋式逆變電路以及為三相橋式逆變電路輸出無功功率的直流電容。所述的三相橋式逆變電路采用IGBT。所述的控制模塊設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)化接口，通過該標(biāo)準(zhǔn)化接口與上位機(jī)連接。所述的標(biāo)準(zhǔn)化接口為RS232接口、RS485接口、以太網(wǎng)接口和CAN接口。該裝置還設(shè)有保護(hù)報(bào)警模塊。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型具有以下優(yōu)點(diǎn):[0014]1、提聞線路輸電穩(wěn)定性在配變低壓側(cè)安裝柔性無功補(bǔ)償裝置，不但可以在正常運(yùn)行狀態(tài)下補(bǔ)償線路的無功損耗，抬高線路電壓，提高輸電線路有效輸電容量，而且可以在系統(tǒng)故障情況下提供及時(shí)的無功調(diào)節(jié)，阻尼系統(tǒng)振蕩，提高輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性。2、維持受電端電壓，加強(qiáng)系統(tǒng)電壓穩(wěn)定性對于負(fù)荷中心而言，由于負(fù)載容量大，又沒有大型的無功電源支撐，因此容易造成電網(wǎng)電壓偏低甚至發(fā)生電壓崩潰的穩(wěn)定事故。而柔性無功補(bǔ)償裝置具有快速的無功功率調(diào)節(jié)能力，可以維持負(fù)荷側(cè)電壓，提高負(fù)荷側(cè)供電系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性。3、補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率，提高功率因數(shù)，降低線損，節(jié)能降耗。電力系統(tǒng)中的大量負(fù)荷，如異步電動(dòng)機(jī)、電弧爐、軋機(jī)以及大容量的整流設(shè)備等，在運(yùn)行中需要大量的無功；同時(shí)，配電網(wǎng)絡(luò)中線路阻抗等也會產(chǎn)生一定的無功，導(dǎo)致系統(tǒng)功率因數(shù)降低。4、抑制電壓波動(dòng)和閃變電壓波動(dòng)和閃變主要是負(fù)荷的急劇變化引起的，負(fù)荷的急劇變化會導(dǎo)致負(fù)荷電流產(chǎn)生對應(yīng)的劇烈波動(dòng)，劇烈波動(dòng)的電流使系統(tǒng)電壓損耗快速變化，從而引起受電端電網(wǎng)電壓閃變。引起電壓閃變的典型負(fù)荷有電弧爐、軋鋼機(jī)、電力機(jī)車等。柔性無功補(bǔ)償裝置能夠快速地提供變化的無功功率，以補(bǔ)償負(fù)荷變化弓丨起的電壓波動(dòng)和閃變現(xiàn)象。

圖1為本實(shí)用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說明。實(shí)施例如圖1所示，一種柔性無功補(bǔ)償裝置，該裝置連接于交流電網(wǎng)4上，包括無功功率采集模塊1、控制模塊2和逆變模塊3，無功功率采集模塊I設(shè)在交流電網(wǎng)的負(fù)載側(cè)5和逆變模塊3的輸出端，控制模塊2分別連接無功功率采集模塊I和逆變模塊3，該逆變模塊3的輸出端通過電抗器6接入交流電網(wǎng)4。無功功率采集模塊通過電流互感器及電壓互感器生成采樣數(shù)字信號，經(jīng)計(jì)算生成對應(yīng)的無功功率，最終輸入控制模塊進(jìn)行處理，控制模塊通過DSP+ARM芯片實(shí)現(xiàn)。本實(shí)施例中，采用PWM調(diào)制方法，使用滯環(huán)比較控制方法。該方法把補(bǔ)償?shù)臒o功功率指令信號與實(shí)際的補(bǔ)償無功功率信號進(jìn)行比較，兩者的偏差作為滯環(huán)比較器的輸入，通過滯環(huán)比較器產(chǎn)生控制主電路中開關(guān)通斷的PWM信號，該P(yáng)WM信號經(jīng)驅(qū)動(dòng)電路來控制開關(guān)的通斷，從而控制補(bǔ)償無功功率的變化。其主要優(yōu)點(diǎn)是計(jì)算簡單，便于在線實(shí)時(shí)運(yùn)算?？刂颇K可以通過RS232接口、RS485接口、以太網(wǎng)接口和CAN接口等標(biāo)準(zhǔn)化接口與上位機(jī)7連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)分析和儲存管理。逆變模塊包括三相橋式逆變電路以及為三相橋式逆變電路輸出補(bǔ)償無功功率提供能量的直流電容。三相橋式逆變電路采用IGBT，IGBT是一種N溝道增強(qiáng)型場控(電壓)復(fù)合器件，它兼有了 POWER MOSFET和雙極性器件的優(yōu)點(diǎn):高的輸入阻抗(容抗性質(zhì))、開關(guān)頻率高(可達(dá)20KHZ)、速度快、安全工作區(qū)寬；飽和壓降比較低，甚至接近GTR的飽和壓降，耐壓高、電流大。具有投切無沖擊、無暫態(tài)過電壓，使用壽命長和動(dòng)態(tài)響應(yīng)快等優(yōu)點(diǎn)。此外，該裝置還設(shè)有保護(hù)報(bào)警模塊，具備完善的保護(hù)功能，可以對過載、過壓、欠壓、過流、溫度過高等情況進(jìn)行保護(hù)和報(bào)警，從而提高裝置的使用安全性。該柔性無功補(bǔ)償裝置不僅能補(bǔ)償系統(tǒng)無功功率，提高功率因數(shù)，降低線損，節(jié)能降耗；還能抑止電壓波動(dòng)和閃變；而且能夠快速地補(bǔ)償由于負(fù)載不平衡所產(chǎn)生的負(fù)序電流，始終保證 流入電網(wǎng)的三相電流平衡，大大提高供用電的電能質(zhì)量。
權(quán)利要求1.一種柔性無功補(bǔ)償裝置，該裝置連接于交流電網(wǎng)上，其特征在于，包括無功功率采集模塊、控制模塊和無功功率逆變模塊，所述的無功功率采集模塊設(shè)在交流電網(wǎng)的負(fù)載側(cè)和逆變模塊的輸出端，所述的控制模塊分別連接無功功率采集模塊和逆變模塊，該逆變模塊的輸出端通過電抗器接入交流電網(wǎng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性無功補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述的控制模塊包括DSP芯片和ARM芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性無功補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述的逆變模塊包括三相橋式逆變電路以及為三相橋式逆變電路輸出無功功率的直流電容。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種柔性無功補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述的三相橋式逆變電路采用IGBT。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性無功補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述的控制模塊設(shè)有標(biāo)準(zhǔn)化接口， 通過該標(biāo)準(zhǔn)化接口與上位機(jī)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種柔性無功補(bǔ)償裝置，其特征在于，所述的標(biāo)準(zhǔn)化接口為RS232接口、RS485接口、以太網(wǎng)接口和CAN接口。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種柔性無功補(bǔ)償裝置，其特征在于，該裝置還設(shè)有保護(hù)報(bào)警模塊。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種柔性無功補(bǔ)償裝置，該裝置連接于交流電網(wǎng)上，包括系統(tǒng)無功功率采集模塊、控制模塊和無功功率逆變模塊，所述的無功功率采集模塊設(shè)在交流電網(wǎng)的負(fù)載側(cè)和逆變模塊的輸出端，所述的控制模塊分別連接無功功率采集模塊和逆變模塊，該逆變模塊的輸出端通過電抗器接入交流電網(wǎng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型不僅能發(fā)送系統(tǒng)無功功率或吸收無功功率，提高功率因數(shù)，降低線損，節(jié)能降耗；還能抑止電壓波動(dòng)和閃變；而且能夠快速地補(bǔ)償由于負(fù)載不平衡所產(chǎn)生的負(fù)序電流，始終保證流入電網(wǎng)的三相電流平衡，大大提高供用電的電能質(zhì)量。
文檔編號H02J3/18GK203119486SQ20122072092
公開日2013年8月7日 申請日期2012年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月23日
發(fā)明者陳勇, 盛連軍, 蘇國豪, 吳家華, 張建興, 包虎平 申請人:上海市電力公司, 江蘇方程電力科技有限公司, 國家電網(wǎng)公司