專利名稱：一種無源濾波器無功補(bǔ)償容量分配及支路投切方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無源濾波器無功補(bǔ)償容量分配及支路投切方法，是一種電氣成套設(shè)備的參數(shù)設(shè)計方法和運行控制方法，是一種保證應(yīng)用于供電系統(tǒng)無功補(bǔ)償和諧波抑制的無源濾波器成套裝置具有良好動態(tài)性能的設(shè)計方法和實現(xiàn)裝置自動安全動作的方法。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代化煤礦供電系統(tǒng)的諧波源主要有變頻膠帶輸送機(jī)、采煤機(jī)變頻裝置、提升機(jī)電控系統(tǒng)等，一般為3、5、7、11次諧波，煤礦負(fù)荷因煤礦生產(chǎn)特點呈階梯性變化且不存在電弧爐負(fù)荷造成的三相電壓電流嚴(yán)重不平衡現(xiàn)象。諧波治理及無功補(bǔ)償成套裝置有無源濾波器固定補(bǔ)償、無源濾波器動態(tài)補(bǔ)償、無源濾波器固定補(bǔ)償加可調(diào)電抗、有源濾波器及其結(jié)合等形式，無源濾波器動態(tài)補(bǔ)償動作可靠、維護(hù)簡單、投資少，是最適合煤礦的一種諧波治理和無功補(bǔ)償方式。無源濾波器動態(tài)補(bǔ)償裝置由多組濾波支路組成，各支路調(diào)諧于同一頻率或數(shù)個頻率，每組具有固定的基波無功容量，可以同時實現(xiàn)濾波與無功補(bǔ)償功能。目前無源濾波器的支路無功容量分配大多采用平均分配法，或單純按照各次諧波電流大小進(jìn)行分配，支路組合方式簡單，無功調(diào)節(jié)性能較差，在系統(tǒng)負(fù)荷變化時，不能完全保證系統(tǒng)電能質(zhì)量合格；濾波器投切操作只是簡單地按照投入時由低次向高次投入，退出時由高次向低次退出，在濾波器運行方式投切過程中可能造成短時諧波放大、電流或電壓波形畸變、系統(tǒng)功率因數(shù)越限、系統(tǒng)保護(hù)誤動等，影響系統(tǒng)和設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運行。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)的問題，本發(fā)明提出一種無源濾波器無功補(bǔ)償容量分配及支路投切方法。所述的方法用于解決礦井無功補(bǔ)償和諧波抑制的無源濾波器設(shè)計及控制問題，兼顧礦井負(fù)荷運行特性和諧波源電流進(jìn)行無源濾波支路初始無功補(bǔ)償容量分配，各濾波支路分配到的無功補(bǔ)償容量是濾波支路的有效補(bǔ)償容量；以流入系統(tǒng)的諧波電流不被放大為原則，生成濾波支路所有可行組合方式；以補(bǔ)償容量滿足系統(tǒng)無功補(bǔ)償要求及開關(guān)操作成本最小為目標(biāo)，操作過程中不產(chǎn)生諧波放大、功率因數(shù)不越限為原則，提出了一種無源濾波器支路投切方法。本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的一種無源濾波器無功補(bǔ)償容量的分配方法，所述的方法設(shè)計的無源濾波器具有多個濾波支路，所述的濾波支路由投切繼電器、電容器、電阻器、電抗器組成，所述各濾波支路的投切繼電器與控制器電連接，所述方法的步驟如下
計算總無功補(bǔ)償量的步驟用于使用公式
權(quán)利要求
1. 一種無源濾波器無功補(bǔ)償容量的分配方法，所述的方法設(shè)計的無源濾波器具有多個濾波支路，所述的濾波支路由投切繼電器、電容器、電阻器、電抗器組成，所述各濾波支路的投切繼電器與控制器電連接，所述方法的步驟如下 計算總無功補(bǔ)償量的步驟用于使用公式Qi= PrnpAtm η-tm^i)計算無源濾波器的總無功補(bǔ)償量，式中，α為濾波器總無功補(bǔ)償量，4ν為負(fù)載系數(shù)， "力月最大有功負(fù)載；餌. 為補(bǔ)償前后功率因數(shù)角；計算濾波支路負(fù)載率的步驟用于計算η次濾波支路的負(fù)載率之； 其特征在于計算濾波支路補(bǔ)償容量的步驟用于根據(jù)η次濾波支路的負(fù)載率4使用公式Q·、=認(rèn)與叫風(fēng)計算η次濾波支路的無功補(bǔ)償量，式中，&為總的無功補(bǔ)償量，Qm為η次濾波支路無功補(bǔ)償量，Λ、為分別為反映支路諧波電流、無功補(bǔ)償量的權(quán)重系數(shù)，忍為《次諧波電流值，h為第J類諧波電流值，各類諧波按照諧波次數(shù)從低到高進(jìn)行排序，J取值為1，2， k -計算各個濾波支路元件參數(shù)的步驟用于根據(jù)η次濾波支路的無功補(bǔ)償量βΦ 計算出各濾波支路的電容、電感和電阻值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分配方法，其特征在于，所述的計算濾波支路負(fù)載率的步驟包括以下子步驟計算最低次諧波濾波支路的負(fù)載率4 取礦井月度最低負(fù)荷時計算所得無功補(bǔ)償量與總無功補(bǔ)償量&的比值，若最低次諧波濾波支路無功補(bǔ)償量相對較大，可以將其按無功補(bǔ)償量2:1的比例拆分為兩個最低次諧波濾波支路； 計算對其它濾波支路的負(fù)載率4，使用公式_k-j + l —k~lkΑ·為諧波總數(shù)—力諧波次數(shù)，J為《次諧波對應(yīng)的諧波序數(shù)，取值為2，3，-k。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述的計算各個濾波支路元件參數(shù)的步驟中的η次濾波支路的無功補(bǔ)償量以系數(shù)1. 04-1. 13。
4.使用權(quán)利要求3所述方法設(shè)計的無源濾波器的支路投切方法，其特征在于，所述方法的步驟如下生成支路可行組合方式組的步驟根據(jù)支路數(shù)m，自動生成2m-l種組合，將這些組合進(jìn)行二進(jìn)制編碼，輸入一種支路組合、系統(tǒng)阻抗參數(shù)、支路參數(shù)，計算無源濾波器是否使各次諧波放大，如不存在使需要濾除的任何次諧波放大情況，將該支路組合放入可行組合方式組，如果存在使需要濾除的任何次諧波放大情況，刪除該種組合，依次判斷其它組合，生成可行組合方式組；濾波支路投切啟動的步驟用于不斷的監(jiān)測母線電壓和進(jìn)線功率因數(shù)，如果母線電壓或進(jìn)線功率因數(shù)低于或高于設(shè)定值并持續(xù)2-3秒，進(jìn)入下一步驟；計算系統(tǒng)無功缺額的步驟讀入母線有功功率及功率因數(shù)、目標(biāo)功率因數(shù)，一般可取目標(biāo)功率因數(shù)為區(qū)間(cos夠Lws^")，計算系統(tǒng)無功缺額Gc/、β/ ；生成備用運行方案組的步驟讀入各支路無功補(bǔ)償容量及可行組合方式組，計算各種可行組合方式與當(dāng)前運行方式的無功差值，若該差值在(Q1J - Qc )范圍內(nèi)，將該種可行組合方式放入備用運行方案組；生成最優(yōu)運行方案的步驟對照濾波器當(dāng)前運行方式，計算每種備用運行方案開關(guān)操作成本N，根據(jù)Qci / ^ ,其中Λ為開關(guān)操作成本系數(shù)，Qci為第,種備用運行方案的無功補(bǔ)償量，對各備用運行方案進(jìn)行排序，選出值最大的備用運行方案為最優(yōu)運行方案；生成(ml) ！個操作順序方案的步驟將最優(yōu)運行方案與當(dāng)前運行方式比較，得到需要進(jìn)行的分合閘操作集，其元素個數(shù)為ml，應(yīng)用遞歸算法將需要進(jìn)行分合閘的操作集分解為 (ml) ！個全排列組合，稱為操作順序方案組1 ；生成(ml-1)個過渡運行方式的步驟根據(jù)當(dāng)前運行方式及第一步操作，得到第一步操作后的過渡運行方式，依次生成操作順序方案組1中每一種操作順序方案的過渡運行方式集合；生成操作順序方案組2的步驟用于對操作順序方案組1中的所有操作順序進(jìn)行“是否在操作過程中放大諧波”和“是否功率因數(shù)超出允許極大值或低于允許極小值”的判斷， 首先提出的一個操作順序方案，對其進(jìn)行“是否在操作過程中放大諧波”，如果“是”則刪除該方案，如果“否”則進(jìn)一步判斷“是否功率因數(shù)超出允許極大值或低于允許極小值”，如果 “是”則也要刪除該方案，如果“否”則將該方案保留，依次判斷操作順序方案組1中所有操作順序方案，將保留的操作順序方案組合生成操作順序方案組2，如果操作順序方案組2只有一個操作順序方案時，則進(jìn)入“進(jìn)行投切操作的步驟”，如果操作順序方案組中有多個操作順序方案則進(jìn)入下一步驟；生成最優(yōu)操作順序方案的步驟將操作順序方案組2的操作順序方案依過渡運行方式無功補(bǔ)償量總和從大至小進(jìn)行排序，過渡運行方式無功補(bǔ)償量總和最大的操作順序方案即為最優(yōu)操作順序方案；進(jìn)行投切操作的步驟用于根據(jù)最優(yōu)操作順序方案進(jìn)行投切操作，投切操作完成后回到“濾波支路投切啟動的步驟”。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無源濾波器無功補(bǔ)償容量分配及支路投切方法。所述的方法設(shè)計的無源濾波器具有多個濾波支路，濾波支路由投切繼電器、電容器、電阻器、電抗器組成，所述方法的步驟計算總無功補(bǔ)償量的步驟；計算濾波支路補(bǔ)償容量的步驟；計算各個濾波支路元件參數(shù)的步驟。采用本發(fā)明所述的無源濾波器無功補(bǔ)償容量分配方法設(shè)計的無源濾波器進(jìn)行無功補(bǔ)償和濾波抑制，其各個濾波支路的無功補(bǔ)償容量綜合考慮了負(fù)荷運行特性和諧波源電流，各濾波支路的補(bǔ)償量分配更加合理，使無源濾波器運行方式更加靈活，動態(tài)補(bǔ)償性能更好。
文檔編號H02J3/18GK102427235SQ20111041746
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者劉文崗, 石曉軍 申請人:北京天地華泰采礦工程技術(shù)有限公司