小水電無(wú)功功率補(bǔ)償裝置和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及水力發(fā)電站無(wú)功功率補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種小水電無(wú)功功率補(bǔ)償裝置和方法。
【背景技術(shù)】
[0002]小水電站一般裝機(jī)容量小，普遍存在于偏遠(yuǎn)山區(qū)，由于設(shè)備不配套，電能雖好，但欠發(fā)無(wú)功功率現(xiàn)象特別嚴(yán)重。尤其在豐水期，小水電站為了充分利用水能，搶發(fā)有功功率，欠發(fā)無(wú)功功率的情況尤為嚴(yán)重，不僅對(duì)電網(wǎng)的供電質(zhì)量造成影響，同時(shí)對(duì)電站也造成了極大的經(jīng)濟(jì)損失。為了解決小水電站長(zhǎng)期欠發(fā)無(wú)功功率的問(wèn)題，現(xiàn)在的處理方法是在發(fā)電機(jī)母線側(cè)并聯(lián)成套的低壓無(wú)功補(bǔ)償電容器組。
[0003]發(fā)明人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)中存在如下問(wèn)題:小水電在并網(wǎng)發(fā)電模式和孤島運(yùn)行模式下對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枨笥胁煌囊?，孤島運(yùn)行時(shí)，由于島內(nèi)負(fù)荷分布的不平衡，會(huì)導(dǎo)致三相無(wú)功功率需求存在差異，現(xiàn)有的無(wú)功補(bǔ)償電容器不能夠同時(shí)滿足兩種模式的特殊需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]基于上述情況，本發(fā)明提出了一種小水電無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，能夠同時(shí)滿足小水電在并網(wǎng)發(fā)電模式和孤島運(yùn)行模式下對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)奶厥庑枨?，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低，符合實(shí)際應(yīng)用。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例為:
[0006]一種小水電無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，包括水位流量采樣模塊、交/直流采樣模塊、處理模塊、三相共補(bǔ)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組和三相分補(bǔ)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組；
[0007]在所述小水電并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，所述水位流量采樣模塊采集所述小水電的發(fā)電水流量、水位高度和所述小水電發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子施加的勵(lì)磁電流，所述處理模塊根據(jù)所述小水電的發(fā)電水流量、水位高度和所述小水電發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子施加的勵(lì)磁電流，從預(yù)先存儲(chǔ)的所述小水電發(fā)電機(jī)的實(shí)際出力數(shù)據(jù)中得到所述小水電發(fā)電機(jī)實(shí)際有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)信息，并將所述信息與所述小水電并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行需要的有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)信息進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果發(fā)送投入或退出指令給所述三相共補(bǔ)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組；
[0008]在所述小水電孤島運(yùn)行時(shí)，所述交/直流采樣模塊采集所述小水電發(fā)電機(jī)母線上電壓和電流的波形曲線，并根據(jù)所述波形曲線得到所述小水電發(fā)電機(jī)母線上電壓和電流的有效值、所述小水電發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)信息，所述處理模塊根據(jù)所述小水電發(fā)電機(jī)母線上電壓和電流的有效值和預(yù)先存儲(chǔ)的所述小水電發(fā)電機(jī)電壓和功率因數(shù)的歷史變化曲線，預(yù)測(cè)島內(nèi)用電負(fù)荷對(duì)所述小水電發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)需求信息，并將所述島內(nèi)用電負(fù)荷對(duì)所述小水電發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)需求信息與所述交/直流采樣模塊得到的所述小水電發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)信息進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果發(fā)送投入或退出指令給所述三相共補(bǔ)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組或所述三相分補(bǔ)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組。
[0009]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明還提出了一種小水電無(wú)功功率補(bǔ)償方法，在滿足小水電并網(wǎng)運(yùn)行情況下無(wú)功補(bǔ)償特點(diǎn)的同時(shí)，兼顧了小水電孤島運(yùn)行時(shí)對(duì)分相無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枨?，方法?jiǎn)單，降低小水電無(wú)功功率補(bǔ)償成本，適合應(yīng)用。
[0010]本發(fā)明技術(shù)方案的實(shí)施例為:
[0011]一種小水電無(wú)功功率補(bǔ)償方法，包括以下步驟:
[0012]在所述小水電并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，采集所述小水電的發(fā)電水流量、水位高度和所述小水電發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子施加的勵(lì)磁電流，根據(jù)所述小水電的發(fā)電水流量、水位高度和所述小水電發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子施加的勵(lì)磁電流從預(yù)先存儲(chǔ)的所述小水電發(fā)電機(jī)的實(shí)際出力數(shù)據(jù)中得到所述小水電發(fā)電機(jī)實(shí)際有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)信息，并將所述信息與所述小水電并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行需要的有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)信息進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果投入或退出三相共補(bǔ)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組；
[0013]在所述小水電孤島運(yùn)行時(shí)，采集所述小水電發(fā)電機(jī)母線上電壓和電流的波形曲線，并根據(jù)所述波形曲線得到所述小水電發(fā)電機(jī)母線上電壓和電流的有效值、所述小水電發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)信息，根據(jù)所述小水電發(fā)電機(jī)母線上電壓和電流的有效值和預(yù)先存儲(chǔ)的所述小水電發(fā)電機(jī)電壓和功率因數(shù)的歷史變化曲線，預(yù)測(cè)島內(nèi)用電負(fù)荷對(duì)所述小水電發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)需求信息，并將所述島內(nèi)用電負(fù)荷對(duì)所述小水電發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)需求信息與所述小水電發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)信息進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果投入或退出三相共補(bǔ)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組或三相分補(bǔ)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為:本發(fā)明小水電無(wú)功功率補(bǔ)償裝置和方法，在小水電并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，通過(guò)對(duì)發(fā)電水流量、水位高度以及發(fā)電機(jī)勵(lì)磁電流的監(jiān)控，得到需要補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率，主動(dòng)投切無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組，提高了無(wú)功功率補(bǔ)償?shù)男?；在孤島運(yùn)行時(shí)將根據(jù)小水電發(fā)電機(jī)母線上電壓和電流的波形曲線得到的出力數(shù)據(jù)與預(yù)測(cè)得到的島內(nèi)用電負(fù)荷對(duì)小水電出力需求進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果投切無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組，減少不必要的無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組的投切次數(shù)，適合應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1為一個(gè)實(shí)施例中小水電無(wú)功功率補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2為基于圖1所示裝置一個(gè)具體示例中小水電無(wú)功功率補(bǔ)償裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017]圖3為一個(gè)實(shí)施例中小水電并網(wǎng)發(fā)電時(shí)小水電無(wú)功功率補(bǔ)償方法流程圖；
[0018]圖4為一個(gè)實(shí)施例中小水電孤島運(yùn)行時(shí)小水電無(wú)功功率補(bǔ)償方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實(shí)施方式】?jī)H僅用以解釋本發(fā)明，并不限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0020]一個(gè)實(shí)施例中小水電無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，如圖1所示，包括水位流量采樣模塊、交/直流采樣模塊、處理模塊、三相共補(bǔ)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組和三相分補(bǔ)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組；
[0021]在所述小水電并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，所述水位流量采樣模塊采集所述小水電的發(fā)電水流量、水位高度和所述小水電發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子施加的勵(lì)磁電流，所述處理模塊根據(jù)所述小水電的發(fā)電水流量、水位高度和所述小水電發(fā)電機(jī)勵(lì)磁裝置對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子施加的勵(lì)磁電流，從預(yù)先存儲(chǔ)的所述小水電發(fā)電機(jī)的實(shí)際出力數(shù)據(jù)中得到所述小水電發(fā)電機(jī)實(shí)際有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)信息，并將所述信息與所述小水電并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行需要的有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)信息進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果發(fā)送投入或退出指令給所述三相共補(bǔ)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組；
[0022]在所述小水電孤島運(yùn)行時(shí)，所述交/直流采樣模塊采集所述小水電發(fā)電機(jī)母線上電壓和電流的波形曲線，并根據(jù)所述波形曲線得到所述小水電發(fā)電機(jī)母線上電壓和電流的有效值、所述小水電發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)信息，所述處理模塊根據(jù)所述小水電發(fā)電機(jī)母線上電壓和電流的有效值和預(yù)先存儲(chǔ)的所述小水電發(fā)電機(jī)電壓和功率因數(shù)的歷史變化曲線，預(yù)測(cè)島內(nèi)用電負(fù)荷對(duì)所述小水電發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)需求信息，并將所述島內(nèi)用電負(fù)荷對(duì)所述小水電發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)需求信息與所述交/直流采樣模塊得到的所述小水電發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)信息進(jìn)行比較，根據(jù)比較結(jié)果發(fā)送投入或退出指令給所述三相共補(bǔ)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組或所述三相分補(bǔ)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組。
[0023]從以上描述可知，本發(fā)明小水電無(wú)功功率補(bǔ)償裝置，能夠同時(shí)滿足小水電在并網(wǎng)發(fā)電模式和孤島運(yùn)行模式下對(duì)無(wú)功補(bǔ)償?shù)奶厥庑枨?，易于?shí)現(xiàn)且成本低，符合實(shí)際應(yīng)用。
[0024]作為一個(gè)實(shí)施例，在所述小水電并網(wǎng)發(fā)電時(shí)，投入所述三相共補(bǔ)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組后，所述小水電的無(wú)功功率仍欠補(bǔ)時(shí)，所述處理模塊發(fā)送投入指令給所述三相分補(bǔ)無(wú)功功率補(bǔ)償電容器組；
[0025]在小水電并網(wǎng)發(fā)電運(yùn)行模式下，提供兩段式的無(wú)功功率補(bǔ)償，避免投入過(guò)量無(wú)功補(bǔ)償電容器組，適合應(yīng)用。
[0026]作為一個(gè)實(shí)施例，在所述小水電孤島運(yùn)行時(shí)，所述處理模塊將所述島內(nèi)用電負(fù)荷對(duì)所述小水電發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)需求信息中的無(wú)功出力信息與所述交/直流采樣模塊得到的所述小水電發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)信息中的無(wú)功出力進(jìn)行差值計(jì)算，當(dāng)計(jì)算得到的結(jié)果小于或等于設(shè)定閾值時(shí)，所述處理模塊根據(jù)所述交/直流采樣模塊得到的所述小水電發(fā)電機(jī)有功出力、無(wú)功出力、功角和功率因數(shù)信息，發(fā)送投入或退出指令