三相四線制電網(wǎng)部分調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明公開三相四線制電網(wǎng)部分調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償裝置及方法，包括U相、V相和W相調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償單元和控制單元，其中每相調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償單元主要由電流檢測元件，電壓檢測元件，全壓補(bǔ)償電容組，自偶變壓器和調(diào)壓電容組組成。其在三相四線制電網(wǎng)中采取每相獨(dú)立無功補(bǔ)償?shù)目刂品绞?，各相總電容量相同，每相電容等分成n組，其中有一組通過自耦變壓器調(diào)壓調(diào)容，自耦變壓器共有m級(jí)輸出電壓，每相共分n×m檔補(bǔ)償，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電網(wǎng)多級(jí)精細(xì)補(bǔ)償。
【專利說明】三相四線制電網(wǎng)部分調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及三相四線制電網(wǎng)的無功補(bǔ)償，屬于晶閘管控制并聯(lián)電容無功自動(dòng)補(bǔ)償【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種三相四線制電網(wǎng)部分調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]三相四線制電網(wǎng)具有三相負(fù)荷不平衡嚴(yán)重、負(fù)荷變化頻繁、負(fù)載功率因數(shù)較低等缺點(diǎn)，這不利于電網(wǎng)的安全高效運(yùn)行。無功補(bǔ)償是維持電網(wǎng)電壓穩(wěn)定，維護(hù)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行的重要手段，而并聯(lián)電容器是電網(wǎng)進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)闹匾侄巍３Ｒ?guī)的電容器補(bǔ)償裝置采用三相等容量同時(shí)投切方式，容易造成某相過補(bǔ)償，另一相卻欠補(bǔ)償?shù)默F(xiàn)象，而危及電網(wǎng)安全。另外常規(guī)的電容器補(bǔ)償裝置還存在補(bǔ)償實(shí)時(shí)性差、補(bǔ)償精度低和投切過程沖擊電流較大等缺點(diǎn)。為了提高補(bǔ)償精度，目前還出現(xiàn)了采用調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償技術(shù)，其根據(jù)Qc=2 π fCU2原理，當(dāng)電容量C 一定時(shí)，電容超前無功Q與電容兩端電壓U2成正比。這種無功補(bǔ)償技術(shù)一般以自耦變壓器作為調(diào)壓設(shè)備，但自耦變壓器本身是一種既耗能又產(chǎn)生無功的設(shè)備，自耦變壓器容量大對(duì)經(jīng)濟(jì)運(yùn)行極為不利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供針對(duì)三相四線制電網(wǎng)的特點(diǎn)及常規(guī)電容器補(bǔ)償裝置存在的不足，提出一種三相四線制電網(wǎng)部分調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償裝置及方法。
[0004]為解決上述問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]一種三相四線制電網(wǎng)部分調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償裝置，包括U相、V相和W相調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償單元和控制單元，其中每相調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償單元主要由電流檢測元件，電壓檢測元件，全壓補(bǔ)償電容組，自 偶變壓器和調(diào)壓電容組組成；
[0006]每相電流檢測元件串聯(lián)在該相電網(wǎng)的火線上，每相電壓檢測元件并聯(lián)在該相電網(wǎng)的火線和零線上，每相電流檢測元件和每相電壓檢測元件的信號(hào)輸出端與控制單元的輸入端相連；
[0007]每相全壓補(bǔ)償電容組由η-1條并聯(lián)在該相電網(wǎng)火線和零線上的并聯(lián)支路組成；每條支路均由I個(gè)雙向晶閘管Bl1、l個(gè)熔斷器F1、l個(gè)電感Li和I個(gè)電容Ci串聯(lián)而成；雙向晶閘管BI i的TI端連接該相電網(wǎng)的火線，雙向晶閘管BI i的T2端經(jīng)熔斷器F1、電感Li和電容Ci與該相電網(wǎng)的零線相連；雙向晶閘管Bli的T2端連接控制單元的輸入端，雙向晶閘管Bli的G端連接控制單元的輸出端；上述i=l，2，……，n-l ;其中η為每相電容的等分組數(shù)；
[0008]每相自偶變壓器有m級(jí)輸出電壓即具有m個(gè)電壓輸出端，且相鄰兩電壓輸出端的級(jí)壓差一致；該自偶變壓器的輸入端并聯(lián)在該相電網(wǎng)的火線和零線上；
[0009]每相調(diào)壓電容組由I個(gè)電容Cn、l個(gè)熔斷器Fn和m個(gè)雙向晶閘管B2j組成；每個(gè)雙向晶閘管B2j的Tl端連接自偶變壓器的一個(gè)電壓輸出端，所有雙向晶閘管B2j的T2端相連后分為2路，一路經(jīng)熔斷器Fn和電容Cn和接至該相電網(wǎng)的零線，一路連接控制單元的輸入端；所有雙向晶閘管B2j的G端均與控制單元的輸出端相連；上述j=l，2，……，m ;其中m為自偶變壓器的電壓輸出端的個(gè)數(shù)。
[0010]上述方案中，每相自偶變壓器相鄰兩電壓輸出端的級(jí)壓差按無功差A(yù)Qc —致來設(shè)
計(jì)，即
【權(quán)利要求】
1.三相四線制電網(wǎng)部分調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償裝置，其特征在于:包括U相、V相和W相調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償單元和控制單元(6)，其中每相調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償單元主要由電流檢測元件(1)，電壓檢測元件(2)，全壓補(bǔ)償電容組(3)，自偶變壓器(4)和調(diào)壓電容組(5)組成； 每相電流檢測元件(I)串聯(lián)在該相電網(wǎng)的火線上，每相電壓檢測元件(2)并聯(lián)在該相電網(wǎng)的火線和零線上，每相電流檢測元件(I)和每相電壓檢測元件(2)的信號(hào)輸出端與控制單元(6)的輸入端相連； 每相全壓補(bǔ)償電容組(3)由η-1條并聯(lián)在該相電網(wǎng)火線和零線上的并聯(lián)支路組成；每條支路均由I個(gè)雙向晶閘管Bl1、l個(gè)熔斷器F1、l個(gè)電感Li和I個(gè)電容Ci串聯(lián)而成；雙向晶閘管BI i的TI端連接該相電網(wǎng)的火線，雙向晶閘管BI i的T2端經(jīng)熔斷器F1、電感Li和電容Ci與該相電網(wǎng)的零線相連；雙向晶閘管Bli的T2端連接控制單元(6)的輸入端，雙向晶閘管Bli的G端連接控制單元(6)的輸出端；上述i=l，2，……，n-l ;其中η為每相電容的等分組數(shù)； 每相自偶變壓器(4)有m級(jí)輸出電壓即具有m個(gè)電壓輸出端，且相鄰兩電壓輸出端的級(jí)壓差一致；該自偶變壓器(4)的輸入端并聯(lián)在該相電網(wǎng)的火線和零線上； 每相調(diào)壓電容組(5)由I個(gè)電容Cn、l個(gè)熔斷器Fn和m個(gè)雙向晶閘管B2j組成；每個(gè)雙向晶閘管B2j的Tl端連接自偶變壓器(4)的一個(gè)電壓輸出端，所有雙向晶閘管B2j的T2端相連后分為2路，一路經(jīng)熔斷器Fn和電容Cn和接至該相電網(wǎng)的零線，一路連接控制單元(6)的輸入端；所有雙向晶 閘管B2j的G端均與控制單元(6)的輸出端相連；上述j=l，2，……，m;其中m為自偶變壓器(4)的電壓輸出端的個(gè)數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三相四線制電網(wǎng)部分調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償裝置，其特征在于:每相自偶變壓器(4)相鄰兩電壓輸出端的級(jí)壓差按無功差—致來設(shè)計(jì)，SPAQc =2π:Κ:η(Uj2-1^1) = IsKfCnU2 ;上述j=l，2，……，m ;m為自偶變壓器(4)的電壓輸出
m端的個(gè)數(shù)；f為電網(wǎng)的頻率；Cn為電容Cn的電容值；U為相電壓。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的三相四線制電網(wǎng)部分調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償裝置，其特征在于:所述η和m均為大于等于3的整數(shù)。
4.基于權(quán)利要求1所述裝置的三相四線制電網(wǎng)部分調(diào)壓調(diào)容無功補(bǔ)償方法，其特征在于:包括如下步驟: ①控制單元(6)根據(jù)電流檢測元件(I)所檢測出的單相電流信號(hào)和電壓檢測元件(2 )所檢測出的單相電壓信號(hào)，計(jì)算無功量Q，其中Q=UIsincK式中U為相電壓值，I為相電流值，Φ為相電壓和電流的相位； ②控制單元(6)根據(jù)無功量Q計(jì)算電容的投切，即選擇全壓補(bǔ)償電容組(3 )的投入支路數(shù)及調(diào)壓電容組(5)的工作電壓； ③控制單元(6)累計(jì)全壓補(bǔ)償電容組(3)中電容C1、C2、……和Cn-1的各自工作時(shí)間；如果需要增加投入支路，要選擇累計(jì)工作時(shí)間短的支路投入，如果需要減少投入支路，要選擇累計(jì)工作時(shí)間長的支路切斷； ④控制單元(6)檢測各雙向晶閘管Bl1、B2j的端電壓，要投入支路時(shí)，選擇雙向晶閘管Bl1、B2j的端電壓接近零的時(shí)刻投入以避免電容投入引起沖擊電流；⑤控制單元(6)計(jì)算電容支路投入前后電網(wǎng)無功量Q的無功減少量AQ，并將無功減少量AQ與新投入電容支路的理論無功值Qc進(jìn)行比較，其中Qc=2JifCU2，式中f為電網(wǎng)的頻率，C為投切支路的電容值；U電容端電壓值；若無功減少量AQ與理論無功值Q。的差值在允許的范圍內(nèi)，則說明投切的電容支路工作正常，并指示該電容支路正常工作狀態(tài)；若無功減少量AQ與理論無功值％的差值在超過了允許的范圍，則說明投切的電容支路工作異常，并指示該電容支路異 常工作狀態(tài)。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK103490432SQ201310460406
【公開日】2014年1月1日 申請日期:2013年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月30日
【發(fā)明者】韋壽祺, 劉志杰, 蘇振源, 陳敘, 黎明, 李雪嬌, 崔九喜 申請人:桂林電子科技大學(xué)