基于響應(yīng)周期預(yù)測(cè)的接觸器投切無功補(bǔ)償方法
【專利摘要】基于響應(yīng)周期預(yù)測(cè)的接觸器投切無功補(bǔ)償方法，屬于電能質(zhì)量控制【技術(shù)領(lǐng)域】，本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中接觸器響應(yīng)時(shí)間難以預(yù)測(cè)，造成無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確過零點(diǎn)投切的問題。本發(fā)明方法包括以下步驟：一、采集三相電壓信號(hào)和三相電流信號(hào)、接觸器兩端電壓的過零檢測(cè)信號(hào)和裝置當(dāng)前工作的環(huán)境溫度，作為檢測(cè)信號(hào)；二、通過信號(hào)調(diào)理模塊檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的檢測(cè)信號(hào)送入控制模塊；三、計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)的功率因數(shù)；四、當(dāng)功率因數(shù)小于或等于開通閾值時(shí)，執(zhí)行五；當(dāng)功率因數(shù)大于或等于關(guān)斷閾值時(shí)，執(zhí)行六；當(dāng)功率因數(shù)介于開通閾值和關(guān)斷閾值之間時(shí)，保持上一狀態(tài)；五、控制模塊發(fā)出投入補(bǔ)償指令，返回執(zhí)行四；六、控制模塊發(fā)出投切指令，然后返回執(zhí)行三。
【專利說明】基于響應(yīng)周期預(yù)測(cè)的接觸器投切無功補(bǔ)償方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及基于一種對(duì)接觸器響應(yīng)周期的精準(zhǔn)預(yù)測(cè)從而實(shí)現(xiàn)過零投切的接觸器投切無功補(bǔ)償技術(shù)(HVC)，以維持電網(wǎng)的穩(wěn)定性，屬于電能質(zhì)量控制【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]接觸器投切無功補(bǔ)償技術(shù)(HVC)是依靠接觸器開關(guān)投入電容器來動(dòng)態(tài)補(bǔ)償電網(wǎng)中無功功率的技術(shù)，以其價(jià)格低、可靠性高、便于維護(hù)、電壓等級(jí)高、不受電力電子器件耐壓性限制等優(yōu)勢(shì)，在高壓無功補(bǔ)償領(lǐng)域應(yīng)用十分普遍。
[0003]傳統(tǒng)的HVC裝置在控制上對(duì)于接觸器開關(guān)時(shí)刻的選取是隨機(jī)的，并且主要依賴于手動(dòng)或繼電保護(hù)裝置動(dòng)作。這種控制方式顯然不符合自動(dòng)化的控制要求，且由于接觸器開關(guān)的隨機(jī)通斷，會(huì)帶來瞬間電流涌流和過電壓等一系列負(fù)面效應(yīng)，甚至可能造成補(bǔ)償裝置的燒毀，危害電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0004]研究的重點(diǎn)在于通過對(duì)參考相位的過零點(diǎn)進(jìn)行檢測(cè)，采用智能控制器自動(dòng)控制接觸器在電壓過零點(diǎn)開通，在電流過零點(diǎn)關(guān)斷，從而有效地抑制投切補(bǔ)償電容瞬間產(chǎn)生的負(fù)面效應(yīng)。然而由于HVC裝置采用接觸器作為投切開關(guān)，而接觸器屬于機(jī)械開關(guān)，其響應(yīng)時(shí)間受環(huán)境因素的變化而變化，無法達(dá)到電子開關(guān)的精確性，這就給同步投切技術(shù)的實(shí)現(xiàn)增加了難度，即接觸器響應(yīng)時(shí)間難以預(yù)測(cè)，造成無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確過零點(diǎn)投切。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)中接觸器響應(yīng)時(shí)間難以預(yù)測(cè)，造成無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確過零點(diǎn)投切的問題，提供了一種基于響應(yīng)周期預(yù)測(cè)的接觸器投切無功補(bǔ)償方法。
[0006]本發(fā)明所述基于響應(yīng)周期預(yù)測(cè)的接觸器投切無功補(bǔ)償方法，采用接觸器投切電容器的方式進(jìn)行無功補(bǔ)償，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0007]步驟一、采集所述接觸器所在電網(wǎng)的三相電壓信號(hào)ua，ub, Uc和三相電流信號(hào)ia，ib，i。、接觸器兩端電壓的過零檢測(cè)信號(hào)和裝置當(dāng)前工作的環(huán)境溫度，作為檢測(cè)信號(hào)；
[0008]步驟二、通過信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)步驟一獲取的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的檢測(cè)信號(hào)送入控制模塊；
[0009]步驟三、在控制模塊中，根據(jù)處理后的檢測(cè)信號(hào)，并采用瞬時(shí)無功功率理論計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)的功率因數(shù)；
[0010]步驟四、判斷當(dāng)前系統(tǒng)的功率因數(shù)的大小，根據(jù)條件執(zhí)行相應(yīng)操作；
[0011]當(dāng)功率因數(shù)小于或等于開通閾值時(shí)，執(zhí)行步驟五；
[0012]當(dāng)功率因數(shù)大于或等于關(guān)斷閾值時(shí)，執(zhí)行步驟六；
[0013]當(dāng)功率因數(shù)介于開通閾值和關(guān)斷閾值之間時(shí)，保持上一狀態(tài)；
[0014]步驟五、控制模塊發(fā)出投入補(bǔ)償指令，通過驅(qū)動(dòng)電路令接觸器執(zhí)行合閘操作，進(jìn)行無功補(bǔ)償；返回執(zhí)行步驟四；
[0015]步驟六、控制模塊發(fā)出投切指令，通過驅(qū)動(dòng)電路令接觸器執(zhí)行分閘操作，然后返回執(zhí)行步驟三。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明提出了一種基于響應(yīng)周期預(yù)測(cè)的接觸器投切補(bǔ)償無功功率使電容器達(dá)到精準(zhǔn)的過零投切的技術(shù)。本發(fā)明最大的特點(diǎn)在于能將上次接觸器響應(yīng)周期入庫(kù)，在下次投切時(shí)直接調(diào)用上次的響應(yīng)周期作為參考值，無需擔(dān)心由于接觸器工作時(shí)間變長(zhǎng)造成的摩擦變大而影響響應(yīng)周期的問題，達(dá)到響應(yīng)周期自跟隨控制。利用某油田電網(wǎng)無功補(bǔ)償現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析也驗(yàn)證了采用響應(yīng)周期自跟隨控制，能夠控制接觸器的動(dòng)作時(shí)刻在其兩端電壓電流真實(shí)過零點(diǎn)的±lms誤差范圍內(nèi)，從而有效的避免了投切瞬間可能產(chǎn)生的電壓電流沖擊問題。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明本發(fā)明的控制方法達(dá)到了預(yù)期的準(zhǔn)確過零投切效果，避免了投切瞬間可能產(chǎn)生的浪涌電流和過電壓等負(fù)面效應(yīng)，能夠保證HVC裝置的穩(wěn)定運(yùn)行。
[0017]由于操作電壓與環(huán)境溫度變化的不確定性，響應(yīng)周期的數(shù)據(jù)樣本有時(shí)難以完全滿足HVC過零投切控制的需求，需要研究一種可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)周期預(yù)測(cè)分析的方法。通過對(duì)接觸器響應(yīng)周期影響因素的分析及實(shí)驗(yàn)測(cè)試，得到特定操作電壓條件下環(huán)境溫度對(duì)接觸器響應(yīng)周期影響的變化規(guī)律解析表達(dá)式，據(jù)此給出不同環(huán)境溫度下的接觸器響應(yīng)周期值，實(shí)現(xiàn)了對(duì)接觸器響應(yīng)周期的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)。
[0018]采用接觸器同步投切電容器為解決目前電能質(zhì)量領(lǐng)域存在的無功補(bǔ)償裝置高電壓、高功率等級(jí)、低成本問題提供了新的思路，有很高應(yīng)用價(jià)值。本發(fā)明可以動(dòng)態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)需要補(bǔ)償?shù)臒o功功率，實(shí)現(xiàn)接觸器投切電容的精準(zhǔn)過零投切，能夠保證電網(wǎng)的供電質(zhì)量，提高負(fù)載的用電安全性，保障其高效、安全穩(wěn)定運(yùn)行。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為HVC無功補(bǔ)償裝置系統(tǒng)框圖，整個(gè)系統(tǒng)由信號(hào)調(diào)理模塊、控制模塊、驅(qū)動(dòng)模塊以及無功補(bǔ)償模塊等幾部分組成，其中圖中A、B、C為電網(wǎng)中三相交流電，ia，ib，i。為電網(wǎng)三相電流信號(hào)，ua，ub，u。為電網(wǎng)三相電壓信號(hào)，補(bǔ)償模塊采用真空接觸器作為投切補(bǔ)償電容的開關(guān)器件。
[0020]圖2為本發(fā)明具體實(shí)施時(shí)的HVC裝置拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖，采用8421的取值方式進(jìn)行選取，其容量分別為30kVar、60kVar、120kVar，三相電容器組采用角形聯(lián)接。
[0021]圖3為接觸器同步投切控制框圖。
[0022]圖4為同步投切合閘方案示意圖，ts為系統(tǒng)發(fā)出投入補(bǔ)償指令的時(shí)刻，過零檢測(cè)電路是以A相電壓過零點(diǎn)為基準(zhǔn)，tA是監(jiān)測(cè)到與投入補(bǔ)償指令最近的過零點(diǎn)時(shí)刻，At為發(fā)出投入補(bǔ)償指令至檢測(cè)到A相電壓過零點(diǎn)的時(shí)間，t。^為根據(jù)接觸器當(dāng)前工作的環(huán)境溫度確定的延時(shí)時(shí)間，Atl為接觸器實(shí)際動(dòng)作的真實(shí)參考相位點(diǎn)，tdA_J; tdB_J; tdc_j分別為三相最小延時(shí)時(shí)間。
[0023]圖5為同步投切分閘方案示意圖。
[0024]圖6為接觸器響應(yīng)時(shí)間檢測(cè)電路，STM32ARM單片機(jī)通過檢測(cè)從控制信號(hào)發(fā)出到回路中產(chǎn)生電流的時(shí)間差即為接觸器的真實(shí)動(dòng)作時(shí)間。
[0025]圖7為實(shí)驗(yàn)接觸器合閘波形圖。
[0026]圖8為實(shí)驗(yàn)接觸器分閘波形圖。
[0027]圖9為HVC裝置的系統(tǒng)流程圖，其中圖a)是HVC裝置的主流程圖，圖b)是同步投切子程序流程圖。
[0028]圖10為接觸器非過零投入波形圖。
[0029]圖11為接觸器非過零投切波形圖。
[0030]圖12為接觸器首次過零投入波形圖。
[0031]圖13為接觸器首次過零投切波形圖。
[0032]圖14為接觸器第二次過零投入波形圖。
[0033]圖15為接觸器第二次過零投切波形圖。

【具體實(shí)施方式】
[0034]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合圖1說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述基于響應(yīng)周期預(yù)測(cè)的接觸器投切無功補(bǔ)償方法，采用接觸器投切電容器的方式進(jìn)行無功補(bǔ)償，其特征在于，該方法包括以下步驟:
[0035]步驟一、采集所述接觸器所在電網(wǎng)的三相電壓信號(hào)ua，ub, Uc和三相電流信號(hào)ia，ib，i。、接觸器兩端電壓的過零檢測(cè)信號(hào)和裝置當(dāng)前工作的環(huán)境溫度，作為檢測(cè)信號(hào)；
[0036]步驟二、通過信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)步驟一獲取的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的檢測(cè)信號(hào)送入控制模塊；
[0037]步驟三、在控制模塊中，根據(jù)處理后的檢測(cè)信號(hào)，并采用瞬時(shí)無功功率理論計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)的功率因數(shù)；
[0038]步驟四、判斷當(dāng)前系統(tǒng)的功率因數(shù)的大小，根據(jù)條件執(zhí)行相應(yīng)操作；
[0039]當(dāng)功率因數(shù)小于或等于開通閾值時(shí)，執(zhí)行步驟五；
[0040]當(dāng)功率因數(shù)大于或等于關(guān)斷閾值時(shí)，執(zhí)行步驟六；
[0041]當(dāng)功率因數(shù)介于開通閾值和關(guān)斷閾值之間時(shí)，保持上一狀態(tài)；
[0042]步驟五、控制模塊發(fā)出投入補(bǔ)償指令，通過驅(qū)動(dòng)電路令接觸器執(zhí)行合閘操作，進(jìn)行無功補(bǔ)償；返回執(zhí)行步驟四；
[0043]步驟六、控制模塊發(fā)出投切指令，通過驅(qū)動(dòng)電路令接觸器執(zhí)行分閘操作，然后返回執(zhí)行步驟三。
[0044]步驟一中，采集所述接觸器所在電網(wǎng)的三相電壓信號(hào)ua，Ub, U。用于確定A相電壓的過零點(diǎn)做準(zhǔn)備。采集三相電流信號(hào)ia，ib，i。用于計(jì)算功率因數(shù)。系統(tǒng)工作時(shí)，由電流傳感器和電壓傳感器采集系統(tǒng)三相電流信號(hào)和三相電壓信號(hào)，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)電網(wǎng)的無功功率、功率因數(shù)等參數(shù)。由于系統(tǒng)核心控制單元能夠接收的信號(hào)的幅值范圍是0-3.3V，電流傳感器和電壓傳感器的輸出電平不能直接送入控制器的內(nèi)部A/D，需要送入信號(hào)調(diào)理電路經(jīng)過進(jìn)行放大、舉升，通過電壓變換，變成單片機(jī)內(nèi)部A/D輸入電平范圍內(nèi)的信號(hào)方可送入控制器內(nèi)部的A/D進(jìn)行采樣。同時(shí)，為得到接觸器閉合時(shí)的響應(yīng)時(shí)間，需采集接觸器兩端電壓信號(hào)以確定接觸器準(zhǔn)確的閉合時(shí)刻；為得到接觸器開通時(shí)的響應(yīng)時(shí)間，需采集流過電容器的電流信號(hào)亦即流過接觸器的電流信號(hào)以確定接觸器準(zhǔn)確的開通時(shí)刻。同時(shí)，檢測(cè)當(dāng)前的環(huán)境溫度和接觸器的操作電壓以準(zhǔn)確預(yù)測(cè)接觸器的響應(yīng)時(shí)間。
[0045]步驟四中的開通閾值=[0.7,0.8];關(guān)斷閾值=[0.93，0.95]。
[0046]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，步驟三中獲取功率因數(shù)的過程為:
[0047]步驟31、將三相電流信號(hào)ia，ib，ic按公式
Γ-? Γ, I I Ir.η
「? M r 1./2 1 'I ~2 h
?οο48] y 3/2 ^ =π η s ^ h
U」 [O τ — j」U」
[0049]變換為α - β兩相正交坐標(biāo)系上瞬時(shí)電流ia，ie ;
[0050]式中，C372表示3/2坐標(biāo)變換矩陣；
[0051]步驟32、將α-β兩相正交坐標(biāo)系上瞬時(shí)電流i a，i e按公式
pl U Γ/?1 [J Γ sinca -cosft^~|「/ra
[0052]F =J-Em P =J-Em
[q] V2 m iq V2 mL-cos放-siniWi」
[0053]獲収瞬時(shí)有功功率p和瞬時(shí)無功功率q ;
[0054]式中A111表示系統(tǒng)電壓峰值；
[0055]步驟33、根據(jù)公式
P
[0056]a= I 2丄 2
V" +q
[0057]獲取功率因數(shù)a。
[0058]【具體實(shí)施方式】三:下面結(jié)合圖3、圖4、圖6、圖7和圖8說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，步驟五中的控制模塊發(fā)出投入補(bǔ)償指令，通過驅(qū)動(dòng)電路令接觸器執(zhí)行合閘操作的過程為:
[0059]步驟51、確定與投入補(bǔ)償指令發(fā)出時(shí)刻最接近的A相電壓過零點(diǎn)；
[0060]步驟52、根據(jù)公式= 0.00027^-0.00027",—0.09817"y +148.7423+
計(jì)算第j次投入接觸器時(shí)的接觸器開通響應(yīng)周期預(yù)測(cè)值to,—」;j = 1,2,...
[0061]式中4為第j次投入接觸器時(shí)的環(huán)境溫度；Λ 為本次投入接觸器時(shí)的接觸器開通響應(yīng)周期真實(shí)值與上一次投入接觸器時(shí)的接觸器開通響應(yīng)周期預(yù)測(cè)值的差值；令A(yù)tci=O ；
[0062]步驟53、根據(jù)公式
tAA-J = ,7 丨 2/ - tOn-J +8.33
[0063]\tm_^nl2f-ton_^5
tAC-J - n 丨 2/ " tOn-J +1.67
[0064]獲取三相補(bǔ)償電容器對(duì)應(yīng)的接觸器合閘的最小延時(shí)時(shí)間tij，tdB_j，tdc_j ；
[0065]式中:n為接觸器合閘的最小延時(shí)時(shí)間tdA_j, t^j, tdc_j為正的最小整數(shù)值；
[0066]步驟54、以步驟51確定的A相電壓過零點(diǎn)為基點(diǎn)，按步驟53獲取的三相補(bǔ)償電容器對(duì)應(yīng)的接觸器合閘的最小延時(shí)時(shí)間進(jìn)行延時(shí)，然后根據(jù)控制模塊發(fā)出的指令來啟動(dòng)三相接觸器的合閘操作。
[0067]步驟52中記載的本次投入接觸器時(shí)的接觸器開通響應(yīng)周期真實(shí)值是在本次合閘操作完成后，由控制模塊測(cè)量出的數(shù)值，是控制模塊發(fā)出指令到接觸器線圈上電所經(jīng)歷的時(shí)間。采用圖6所示的電路進(jìn)行測(cè)量即可獲取。
[0068]當(dāng)滿足投切條件需要對(duì)接觸器動(dòng)作時(shí)，采集測(cè)量當(dāng)前的溫度信號(hào)，調(diào)用歷史響應(yīng)時(shí)間數(shù)據(jù)庫(kù)，獲取本次投切接觸器時(shí)的接觸器開通響應(yīng)周期真實(shí)值與上一次投切接觸器時(shí)的接觸器開通響應(yīng)周期預(yù)測(cè)值的差值，進(jìn)而計(jì)算出為保證開關(guān)過零投切而需要的動(dòng)作延時(shí)時(shí)間；再以開關(guān)觸點(diǎn)兩端的電壓電流信號(hào)過零檢測(cè)確定的參考相位為基準(zhǔn)，進(jìn)行一定時(shí)間的延時(shí)后，給出系統(tǒng)的投切指令，保證接觸器的過零開通和關(guān)斷。在接觸器響應(yīng)后，計(jì)算單片機(jī)發(fā)出投切指令到接觸器線圈上電的時(shí)間作為本次接觸器響應(yīng)周期，存入數(shù)據(jù)庫(kù)，作為下次接觸器響應(yīng)周期的參考值，如此循環(huán)，可以時(shí)刻根據(jù)HVC現(xiàn)場(chǎng)狀況作出最適合的調(diào)整，即為響應(yīng)周期自跟隨控制。
[0069]本實(shí)施方式所述計(jì)算第j次投入接觸器時(shí)的接觸器開通響應(yīng)周期預(yù)測(cè)值的公式適用于環(huán)境溫度在(_35°C，40°C )之間。當(dāng)環(huán)境溫度位于(_35°C，40°C )之外時(shí)，在環(huán)境溫度低于-35°C時(shí)，響應(yīng)周期預(yù)測(cè)值采用-35°C的值，在環(huán)境溫度高于40°C與時(shí)，響應(yīng)周期預(yù)測(cè)值采用40°C的值。
[0070]所述的響應(yīng)周期預(yù)測(cè)是基于同步投切的目的，為同步投切進(jìn)行服務(wù)，達(dá)到最精準(zhǔn)的過零投切。檢測(cè)到過零點(diǎn)之后，要通過接觸器的響應(yīng)時(shí)間，確定延遲時(shí)間以達(dá)到下個(gè)過零精確投切。過零檢測(cè)電路是A相電壓過零點(diǎn)為基準(zhǔn)，當(dāng)在tA時(shí)刻監(jiān)測(cè)到與合閘指令最近的過零點(diǎn)后，需要根據(jù)接觸器當(dāng)前工作的環(huán)境溫度確定延時(shí)時(shí)間，并確定接觸器實(shí)際動(dòng)作的真實(shí)參考相位點(diǎn)A0,由于參考相位點(diǎn)與監(jiān)測(cè)相位點(diǎn)的時(shí)間差為n/2f，因此三相補(bǔ)償電容器組的合閘順序?yàn)镃相-A相-B相，與參考相位點(diǎn)的相角差分別為30°、90°和150°，投入補(bǔ)償?shù)难訒r(shí)具體情況如圖4所示。圖7和圖8分別給出的合閘時(shí)間和分閘時(shí)間的示意圖。
[0071]【具體實(shí)施方式】四:下面結(jié)合圖1、圖2、圖5、圖10至圖15說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式對(duì)實(shí)施方式一作進(jìn)一步說明，
[0072]步驟六中的控制模塊發(fā)出投切指令，通過驅(qū)動(dòng)電路令接觸器執(zhí)行分閘操作的過程為:
[0073]步驟61、確定與投切指令發(fā)出時(shí)刻最接近的A相電壓過零點(diǎn)；
[0074]步驟62、根據(jù)公式
[0075]t ff_, = 0.00017^ + 0.00037^ -0.03797^ + 0.28717； +21.0165 + Δ^_, '
[0076]計(jì)算第k次投切接觸器時(shí)的接觸器關(guān)斷響應(yīng)周期預(yù)測(cè)值tf-k ;k = 1，2，...
[0077]式中:Tk為第k次投切接觸器時(shí)的環(huán)境溫度；Atk_/為本次投切接觸器時(shí)的接觸器關(guān)斷響應(yīng)周期真實(shí)值與上一次投切接觸器時(shí)的接觸器關(guān)斷響應(yīng)周期預(yù)測(cè)值的差值；令A(yù)t0, = O ；
[0078]步驟63、根據(jù)公式
fdA-k =?/2/-?οη_^ + 8.33
[0079]W=?/2/U
/dC-/t=w/2/_ 1H-Zt+1-67
[0080]獲取三相補(bǔ)償電容器對(duì)應(yīng)的接觸器分閘的最小延時(shí)時(shí)間tM，tdB_k，tdc_k ；
[0081]步驟64、以步驟61確定的A相電壓過零點(diǎn)為基點(diǎn)，按步驟63獲取的三相補(bǔ)償電容器對(duì)應(yīng)的接觸器分閘的最小延時(shí)時(shí)間進(jìn)行延時(shí)，然后根據(jù)控制模塊發(fā)出的指令來啟動(dòng)三相接觸器的分閘操作。
[0082]步驟62中記載的本次投切接觸器時(shí)的接觸器關(guān)斷響應(yīng)周期真實(shí)值是在本次分閘操作完成后，由控制模塊測(cè)量出的數(shù)值，是控制模塊發(fā)出指令到接觸器線圈斷電所經(jīng)歷的時(shí)間。
[0083]本實(shí)施方式所述計(jì)算第j次投切接觸器時(shí)的接觸器關(guān)斷響應(yīng)周期預(yù)測(cè)值的公式適用于環(huán)境溫度在(_35°C，40°C )之間。當(dāng)環(huán)境溫度位于(_35°C，40°C )之外時(shí)，在環(huán)境溫度低于_35°C時(shí)，響應(yīng)周期預(yù)測(cè)值采用_35°C的值，在環(huán)境溫度高于40°C與時(shí)，響應(yīng)周期預(yù)測(cè)值采用40°C的值。
[0084]當(dāng)接觸器分閘時(shí)，根據(jù)接觸器當(dāng)前的環(huán)境溫度對(duì)其響應(yīng)時(shí)間kg進(jìn)行預(yù)測(cè)，則確定了參考過零點(diǎn)A0后，三相補(bǔ)償電容器組的分閘順序?yàn)镃相-A相-B相，與參考相位點(diǎn)的相角差分別為60°、120°和180°，投切延時(shí)的具體情況如圖5所示。
[0085]本實(shí)施方式給出了一個(gè)具體實(shí)施例，按圖2所示設(shè)置HVC裝置，按本發(fā)明所述方法進(jìn)行投切試驗(yàn)，則獲得了圖10至圖15的曲線關(guān)系，由圖10-圖15可以得出接觸器在非過零點(diǎn)的隨機(jī)投切對(duì)維護(hù)HVC裝置的穩(wěn)定運(yùn)行是十分不利的，而采用本發(fā)明所設(shè)計(jì)的同步投切控制方式，基于接觸器響應(yīng)時(shí)間預(yù)測(cè)，把本次響應(yīng)周期入庫(kù)最為下次的參考達(dá)到響應(yīng)周期自跟隨控制，可以有效避免接觸器投切瞬間產(chǎn)生的電壓電流沖擊情況。通過對(duì)比接觸器的兩次投切效果，驗(yàn)證了響應(yīng)時(shí)間自跟隨控制策略，能夠控制接觸器的動(dòng)作時(shí)刻在其兩端電壓電流真實(shí)過零點(diǎn)的±lms誤差范圍內(nèi)，從而有效的避免了投切瞬間可能產(chǎn)生的涌流沖擊問題。
【權(quán)利要求】
1.基于響應(yīng)周期預(yù)測(cè)的接觸器投切無功補(bǔ)償方法，采用接觸器投切電容器的方式進(jìn)行無功補(bǔ)償，其特征在于，該方法包括以下步驟: 步驟一、采集所述接觸器所在電網(wǎng)的三相電壓信號(hào)Ua，ub，u。和三相電流信號(hào)ia，ib，ic>接觸器兩端電壓的過零檢測(cè)信號(hào)和裝置當(dāng)前工作的環(huán)境溫度，作為檢測(cè)信號(hào)； 步驟二、通過信號(hào)調(diào)理模塊對(duì)步驟一獲取的檢測(cè)信號(hào)進(jìn)行處理，并將處理后的檢測(cè)信號(hào)送入控制模塊； 步驟三、在控制模塊中，根據(jù)處理后的檢測(cè)信號(hào)，并采用瞬時(shí)無功功率理論計(jì)算當(dāng)前系統(tǒng)的功率因數(shù)； 步驟四、判斷當(dāng)前系統(tǒng)的功率因數(shù)的大小，根據(jù)條件執(zhí)行相應(yīng)操作； 當(dāng)功率因數(shù)小于或等于開通閾值時(shí)，執(zhí)行步驟五； 當(dāng)功率因數(shù)大于或等于關(guān)斷閾值時(shí)，執(zhí)行步驟六； 當(dāng)功率因數(shù)介于開通閾值和關(guān)斷閾值之間時(shí)，保持上一狀態(tài)； 步驟五、控制模塊發(fā)出投入補(bǔ)償指令，通過驅(qū)動(dòng)電路令接觸器執(zhí)行合閘操作，進(jìn)行無功補(bǔ)償；返回執(zhí)行步驟四； 步驟六、控制模塊發(fā)出投切指令，通過驅(qū)動(dòng)電路令接觸器執(zhí)行分閘操作，然后返回執(zhí)行步驟三。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于響應(yīng)周期預(yù)測(cè)的接觸器投切無功補(bǔ)償方法，其特征在于，步驟三中獲取功率因數(shù)的過程為: 步驟31、將三相電流信號(hào)ia，ib，i。按公式
Γ.? F1 I I Ir.? K] Z 巨1 ~2 ~2 la 3J' 3/2 'b V 3 n V3 _V3
U」 _ 2 2 _ Zc- 變換為α-β兩相正交坐標(biāo)系上瞬時(shí)電流ia，i0 ; 式中，C372表示3/2坐標(biāo)變換矩陣； 步驟32、將α-β兩相正交坐標(biāo)系上瞬時(shí)電流ia，ie按公式 P fj ip [3 sinax -coscot ia _q_ V 2 m iq V 2 m -coscot -sin放-?β 獲取瞬時(shí)有功功率P和瞬時(shí)無功功率q ; 式中:Em表不系統(tǒng)電壓峰值； 步驟33、根據(jù)公式 a = ^=
^p2+^ 獲取功率因數(shù)a。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于響應(yīng)周期預(yù)測(cè)的接觸器投切無功補(bǔ)償方法，其特征在于，步驟五中的控制模塊發(fā)出投入補(bǔ)償指令，通過驅(qū)動(dòng)電路令接觸器執(zhí)行合閘操作的過程為: 步驟51、確定與投入補(bǔ)償指令發(fā)出時(shí)刻最接近的A相電壓過零點(diǎn)； 步驟 52、根據(jù)公式— 0.0002Fyi — 0.0002Γ;' —0.0981Γ; +148.7423+ Az^l μ十算第j次投入接觸器時(shí)的接觸器開通響應(yīng)周期預(yù)測(cè)值to,—」;j = 1,2,...式中4為第j次投入接觸器時(shí)的環(huán)境溫度；Atp1為本次投入接觸器時(shí)的接觸器開通響應(yīng)周期真實(shí)值與上一次投入接觸器時(shí)的接觸器開通響應(yīng)周期預(yù)測(cè)值的差值；令A(yù)t。=O ； 步驟53、根據(jù)公式 h.A~ j.= n/2f- ton_j + 8.33 * ^dB-; =nl2f _ton_j +5 ^dC-./ =?/2/-ton—j +1.67 獲取三相補(bǔ)償電容器對(duì)應(yīng)的接觸器合閘的最小延時(shí)時(shí)間tdA_j，tdc_j ； 式中:n為接觸器合閘的最小延時(shí)時(shí)間t.j, tdB_j, tdc_j為正的最小整數(shù)值； 步驟54、以步驟51確定的A相電壓過零點(diǎn)為基點(diǎn)，按步驟53獲取的三相補(bǔ)償電容器對(duì)應(yīng)的接觸器合閘的最小延時(shí)時(shí)間進(jìn)行延時(shí)，然后根據(jù)控制模塊發(fā)出的指令來啟動(dòng)三相接觸器的合閘操作。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述基于響應(yīng)周期預(yù)測(cè)的接觸器投切無功補(bǔ)償方法，其特征在于，本次投入接觸器時(shí)的接觸器開通響應(yīng)周期真實(shí)值是在本次合閘操作完成后，由控制模塊測(cè)量出的數(shù)值，是控制模塊發(fā)出指令到接觸器線圈上電所經(jīng)歷的時(shí)間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于響應(yīng)周期預(yù)測(cè)的接觸器投切無功補(bǔ)償方法，其特征在于，步驟六中的控制模塊發(fā)出投切指令，通過驅(qū)動(dòng)電路令接觸器執(zhí)行分閘操作的過程為: 步驟61、確定與投切指令發(fā)出時(shí)刻最接近的A相電壓過零點(diǎn)； 步驟62、根據(jù)公式
toff_k = 0.000 If + 0.00037；f -0.03797；; + 0.28717； +21.0165+A^_,， 計(jì)算第k次投切接觸器時(shí)的接觸器關(guān)斷響應(yīng)周期預(yù)測(cè)值tf—k ;k = 1，2，...式中=Tk為第k次投切接觸器時(shí)的環(huán)境溫度；△ tk_/為本次投切接觸器時(shí)的接觸器關(guān)斷響應(yīng)周期真實(shí)值與上一次投切接觸器時(shí)的接觸器關(guān)斷響應(yīng)周期預(yù)測(cè)值的差值；令A(yù)t/=O ； 步驟63、根據(jù)公式
=?/2/-?ΟΜ_? + 8.33 4 tdB-k=nl2f~ton-k+5 tdC-k=n/2f~ton-k+l-67 獲取三相補(bǔ)償電容器對(duì)應(yīng)的接觸器分閘的最小延時(shí)時(shí)間tdA_k，tdc_k ； 步驟64、以步驟61確定的A相電壓過零點(diǎn)為基點(diǎn)，按步驟63獲取的三相補(bǔ)償電容器對(duì)應(yīng)的接觸器分閘的最小延時(shí)時(shí)間進(jìn)行延時(shí)，然后根據(jù)控制模塊發(fā)出的指令來啟動(dòng)三相接觸器的分閘操作。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述基于響應(yīng)周期預(yù)測(cè)的接觸器投切無功補(bǔ)償方法，其特征在于，本次投切接觸器時(shí)的接觸器關(guān)斷響應(yīng)周期真實(shí)值是在本次分閘操作完成后，由控制模塊測(cè)量出的數(shù)值，是控制模塊發(fā)出指令到接觸器線圈斷電所經(jīng)歷的時(shí)間。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于響應(yīng)周期預(yù)測(cè)的接觸器投切無功補(bǔ)償方法，其特征在于，開通閾值=[0.7,0.8];關(guān)斷閾值=[0.93，0.95]。
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK104269864SQ201410562768
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年10月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月21日
【發(fā)明者】王立國(guó), 李振宇, 李雪云, 徐殿國(guó), 于健雄, 高寒, 欒添瑞, 張海聰, 張淋 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)