本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)領(lǐng)域，特別涉及一種無(wú)功補(bǔ)償裝置的控制方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

電力系統(tǒng)運(yùn)行過程中，負(fù)載不是固定不變的，這會(huì)導(dǎo)致系統(tǒng)中的諧波組成和含量也在實(shí)時(shí)變化，而現(xiàn)有針對(duì)由低壓電力電容器與低壓濾波電抗器組成的無(wú)功補(bǔ)償裝置經(jīng)設(shè)計(jì)完成后，接入電力系統(tǒng)中的電容電抗組的數(shù)值固定不變，無(wú)法針對(duì)負(fù)載的諧波變化狀況進(jìn)行電抗率匹配，導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)于抑制系統(tǒng)中的諧波的效果有限，影響電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是為了克服現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)功補(bǔ)償裝置對(duì)電力系統(tǒng)中諧波的消除效果不佳的缺陷，提供一種可以實(shí)時(shí)調(diào)整接入電力系統(tǒng)中電容電抗組的數(shù)值的無(wú)功補(bǔ)償裝置的控制方法和系統(tǒng)。

本發(fā)明是通過下述技術(shù)方案來(lái)解決上述技術(shù)問題：

一種無(wú)功補(bǔ)償裝置的控制方法，用于電力系統(tǒng)，所述無(wú)功補(bǔ)償裝置包括若干針對(duì)3次諧波電抗率的電容電抗組和若干針對(duì)5次和7次諧波電抗率的電容電抗組，每組電容電抗組設(shè)有投切開關(guān)，其特點(diǎn)是，包括以下步驟：

S₁、采集所述電力系統(tǒng)的輸入電流和輸入電壓；

S₂、獲取所述輸入電流中無(wú)功電流、3次諧波電流、5次諧波電流和7次諧波電流的含量；

S₃、計(jì)算針對(duì)5次和7次諧波的電抗率與針對(duì)3次諧波的電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量比；

S₄、根據(jù)所述無(wú)功電流計(jì)算所述電力系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)狡谕β室驍?shù)需要的期望無(wú) 功補(bǔ)償容量和補(bǔ)償?shù)焦β室驍?shù)為1時(shí)需要的無(wú)功補(bǔ)償容量；

S₅、計(jì)算針對(duì)5次和7次諧波的電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量與針對(duì)3次諧波的電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量，以同時(shí)滿足所述期望無(wú)功補(bǔ)償容量和所述無(wú)功補(bǔ)償容量比；

S₆、分別計(jì)算針對(duì)5次和7次諧波的電抗率和針對(duì)3次諧波的電抗率需要工作的電容電抗組的數(shù)量，以滿足針對(duì)5次和7次諧波的電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量與針對(duì)3次諧波的電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量；

S₇、控制所述無(wú)功補(bǔ)償裝置中每組電容電抗組的投切開關(guān)的投切，以滿足所述數(shù)量的電容電抗組接入所述供電系統(tǒng)。

不同的電抗率對(duì)于電力系統(tǒng)中不同次諧波的抑制作用不同，本方案中，針對(duì)3次諧波電抗率的電容電抗組是指該電容電抗組的電抗率適合抑制3次諧波，而針對(duì)5次和7次諧波電抗率的電容電抗組是指該電容電抗組的電抗率適合抑制5次和7次諧波。投切開關(guān)用于將其控制的電容電抗組接入或者斷離電力系統(tǒng)。S₄中的期望功率因數(shù)由具體需求決定。

較佳地，S₃包括：計(jì)算5次諧波電流的含量與7次諧波電流的含量的平方和，再計(jì)算該平方和開平方的結(jié)果與3次諧波電流的含量的比值，并以該比值作為針對(duì)5次和7次諧波的電抗率與針對(duì)3次諧波的電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量比。

較佳地，所述針對(duì)3次諧波電抗率的電容電抗組和針對(duì)5次和7次諧波電抗率的電容電抗組為呈兩種不同切換狀態(tài)的同一種電容電抗組。

本方案中，電容電抗組為同一種，通過開關(guān)能夠配置接入系統(tǒng)中的電容的容值，從而呈現(xiàn)兩種不同的電抗率。

較佳地，所述針對(duì)5次和7次諧波的電抗率為7％，所述針對(duì)3次諧波的電抗率為14％。

較佳地，步驟S₆采用以下公式計(jì)算得出RO₇和RO₁₄：

${\mathrm{RO}}_{14}=\[\frac{Q_{r14}}{Q_{o2}}+0.5\],{\mathrm{RO}}_7=\[min(\frac{Q_{max}-{\mathrm{RO}}_{14}*Q_{o2}}{Q_{o1}},\[\frac{Q_r-{\mathrm{RO}}_{14}*Q_{o2}}{Q_{o1}}+0.5\])\];$

其中，

RO₇為針對(duì)5次和7次諧波的電抗率的需要工作的電容電抗組的數(shù)量，

RO₁₄為針對(duì)3次諧波的電抗率的需要工作的電容電抗組的數(shù)量，

min為取最小值函數(shù)，

Q_o1為針對(duì)5次和7次諧波的電抗率的電容電抗組每組能夠提供的無(wú)功補(bǔ)償容量，

Q_o2為針對(duì)3次諧波的電抗率的電容電抗組每組能夠提供的無(wú)功補(bǔ)償容量，

Q_r為所述電力系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)狡谕β室驍?shù)的期望無(wú)功補(bǔ)償容量，

Q_max為所述電力系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)焦β室驍?shù)為1時(shí)的無(wú)功補(bǔ)償容量，

Q_r14為所述電力系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)狡谕β室驍?shù)的針對(duì)3次諧波的電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量。

本發(fā)明還提供一種無(wú)功補(bǔ)償裝置的控制系統(tǒng)，用于電力系統(tǒng)，所述無(wú)功補(bǔ)償裝置包括若干針對(duì)3次諧波電抗率的電容電抗組和若干針對(duì)5次和7次諧波電抗率的電容電抗組，每組電容電抗組設(shè)有投切開關(guān)，其特點(diǎn)是，所述控制系統(tǒng)包括：

采集模塊，用于采集所述電力系統(tǒng)的輸入電流和輸入電壓；

電流含量獲取模塊，用于獲取所述輸入電流中無(wú)功電流、3次諧波電流、5次諧波電流和7次諧波電流的含量；

補(bǔ)償容量比計(jì)算模塊，用于計(jì)算針對(duì)5次和7次諧波的電抗率與針對(duì)3次諧波的電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量比；

補(bǔ)償總?cè)萘坑?jì)算模塊，用于根據(jù)所述無(wú)功電流計(jì)算所述電力系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)狡谕β室驍?shù)需要的期望無(wú)功補(bǔ)償容量和補(bǔ)償?shù)焦β室驍?shù)為1時(shí)需要的無(wú)功補(bǔ)償容量；

補(bǔ)償容量計(jì)算模塊，用于計(jì)算針對(duì)5次和7次諧波的電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量與針對(duì)3次諧波的電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量，以同時(shí)滿足所述期望無(wú)功補(bǔ)償容量和所述無(wú)功補(bǔ)償容量比；

組數(shù)計(jì)算模塊，用于分別計(jì)算針對(duì)5次和7次諧波的電抗率和針對(duì)3次諧波的電抗率需要工作的電容電抗組的數(shù)量，以滿足針對(duì)5次和7次諧波的電抗 率的無(wú)功補(bǔ)償容量與針對(duì)3次諧波的電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量；

投切模塊，用于控制所述無(wú)功補(bǔ)償裝置中每組電容電抗組的投切開關(guān)的投切，以滿足所述數(shù)量的電容電抗組接入所述供電系統(tǒng)。

較佳地，所述補(bǔ)償容量比計(jì)算模塊用于計(jì)算5次諧波電流的含量與7次諧波電流的含量的平方和，再計(jì)算該平方和開平方的結(jié)果與3次諧波電流的含量的比值，并以該比值作為針對(duì)5次和7次諧波的電抗率與針對(duì)3次諧波的電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量比。

較佳地，所述針對(duì)3次諧波電抗率的電容電抗組和針對(duì)5次和7次諧波電抗率的電容電抗組為呈兩種不同切換狀態(tài)的同一種電容電抗組。

較佳地，所述針對(duì)5次和7次諧波的電抗率為7％，所述針對(duì)3次諧波的電抗率為14％。

本發(fā)明的積極進(jìn)步效果在于：本發(fā)明通過獲取電力系統(tǒng)中無(wú)功電流和諧波電流的含量情況，計(jì)算出需要接入系統(tǒng)中的不同電抗率的電容電抗組的數(shù)量并投切接入系統(tǒng)，能夠針對(duì)負(fù)載的諧波變化狀況進(jìn)行電抗率匹配，通過無(wú)功補(bǔ)償裝置有效的抑制系統(tǒng)中的諧波，提高電力系統(tǒng)供電質(zhì)量。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明一較佳實(shí)施例的無(wú)功補(bǔ)償裝置的控制方法的流程圖。

圖2為本發(fā)明一較佳實(shí)施例中一組電容電抗組的示意圖。

具體實(shí)施方式

下面通過實(shí)施例的方式進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明，但并不因此將本發(fā)明限制在所述的實(shí)施例范圍之中。

如圖1所示，一種無(wú)功補(bǔ)償裝置的控制方法，用于電力系統(tǒng)，無(wú)功補(bǔ)償裝置包括若干可配置成14％電抗率或7％電抗率的電容電抗組，每組電容電抗組設(shè)有投切開關(guān)，其特點(diǎn)是，該方法包括以下步驟：

101、采集電力系統(tǒng)的輸入電流和輸入電壓；

102、獲取輸入電流中無(wú)功電流、3次諧波電流、5次諧波電流和7次諧波電流的含量；

103、計(jì)算5次諧波電流的含量與7次諧波電流的含量的平方和，再計(jì)算該平方和開平方的結(jié)果與3次諧波電流的含量的比值，并以該比值作為7％電抗率與14％電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量比；

104、根據(jù)步驟102中無(wú)功電流計(jì)算電力系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)狡谕β室驍?shù)需要的期望無(wú)功補(bǔ)償容量和補(bǔ)償?shù)焦β室驍?shù)為1時(shí)需要的無(wú)功補(bǔ)償容量；

105、計(jì)算7％電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量與14％電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量，以同時(shí)滿足步驟104中的期望無(wú)功補(bǔ)償容量和步驟103中的無(wú)功補(bǔ)償容量比；

106、分別計(jì)算7％電抗率和14％電抗率需要工作的電容電抗組的數(shù)量，以滿足步驟105中7％電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量與14％電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量；

107、控制無(wú)功補(bǔ)償裝置中每組電容電抗組的投切開關(guān)的投切，以滿足步驟106中的數(shù)量的電容電抗組接入供電系統(tǒng)。

圖2為本實(shí)施例的一組電容電抗組示意圖，包括兩組低壓電力電容器3、4，一低壓濾波電抗器2，投切電容器接觸器5、6，電流互感器1以及電容電抗組投切開關(guān)7。其中，低壓電力電容器3、4的規(guī)格為額定電壓為480V(V為電壓?jiǎn)挝环?，額定無(wú)功補(bǔ)償容量為30kvar(kvar為千瓦伏)，容值C為414μF，低壓濾波電抗器2的規(guī)格為額定電壓為480V，額定無(wú)功補(bǔ)償容量為30kvar，感抗L為1.711mH。

電抗率k＝(2πf)2LC，7％電抗率的諧振頻率為189Hz，主要針對(duì)5、7次諧波；14％電抗率的諧振頻率為134Hz，主要針對(duì)3次諧波。

電容電抗組實(shí)際無(wú)功補(bǔ)償容量Q_o計(jì)算公式為其中，U_i為實(shí)際電壓，U_e和Q_e為電容電抗組額定電壓和額定無(wú)功補(bǔ)償容量。

當(dāng)只有低壓電力電容器4與低壓濾波電抗器2投入運(yùn)作時(shí)，

k＝(2*π*50)2*414*10-6*1.711*10-3＝7％，

電容電抗組輸出容量$Q_{o1}=\frac{U_i^2}{U_e^2}*\frac{Q_e}{1-k}{400}^2/{480}^2*30/(1-7\%)=22.40k\mathrm{var},$

當(dāng)?shù)蛪弘娏﹄娙萜?、4同時(shí)投入運(yùn)作時(shí)，

k＝(2*π*50)2*414*2*10-6*1.711*10-3＝14％,

此時(shí)電容電抗組輸出容量$Q_{o2}=\frac{U_i^2}{U_e^2}*\frac{Q_e}{1-k}={400}^2/{480}^2*60/(1-14\%)=48.45k\mathrm{var}.$

本實(shí)施例中，控制器通過電流互感器1獲取輸入電流與輸入電壓，分析輸入電流中無(wú)功電流和諧波電流。計(jì)算出系統(tǒng)需要的無(wú)功補(bǔ)償容量，其中補(bǔ)償后期望功率因數(shù)為0.95。

本實(shí)施例中，步驟106采用以下公式計(jì)算得出RO₇和RO₁₄：

${\mathrm{RO}}_{14}=\[\frac{Q_{r14}}{Q_{o2}}+0.5\],{\mathrm{RO}}_7=\[min(\frac{Q_{max}-{\mathrm{RO}}_{14}*Q_{o2}}{Q_{o1}},\[\frac{Q_r-{\mathrm{RO}}_{14}*Q_{o2}}{Q_{o1}}+0.5\])\];$

其中，

RO₇為7％電抗率的需要工作的電容電抗組的數(shù)量，

RO₁₄為14％電抗率的需要工作的電容電抗組的數(shù)量，

Q_o1為7％電抗率的電容電抗組每組能夠提供的無(wú)功補(bǔ)償容量，

Q_o2為14％電抗率的電容電抗組每組能夠提供的無(wú)功補(bǔ)償容量，

Q_r為電力系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)?.95功率因數(shù)的期望無(wú)功補(bǔ)償容量，

Q_max為電力系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)焦β室驍?shù)為1時(shí)的無(wú)功補(bǔ)償容量，

Q_r14為電力系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)狡谕β室驍?shù)的14％電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量。

控制器根據(jù)RO₁₄與RO₇投切電容器接觸器6投入系統(tǒng)，同時(shí)將其中RO₁₄路投切電容器接觸器5投入系統(tǒng)。投入電容電抗組考慮每組電容電抗組的累積通電時(shí)間，電容電抗組放電時(shí)間等因素，保證電容電抗組平均使用時(shí)間，防止浪涌大電流。

本實(shí)施例還包括一種無(wú)功補(bǔ)償裝置的控制系統(tǒng)，用于電力系統(tǒng)，無(wú)功補(bǔ)償裝置包括若干可配置為14％電抗率或7％電抗率的電容電抗組，每組電容電抗組設(shè)有投切開關(guān)，其特點(diǎn)是，控制系統(tǒng)包括：采集模塊，用于采集所述電力系統(tǒng)的輸入電流和輸入電壓；電流含量獲取模塊，用于獲取所述輸入電流中無(wú)功電流、3次諧波電流、5次諧波電流和7次諧波電流的含量；補(bǔ)償容量比計(jì)算模塊，用于計(jì)算5次諧波電流的含量與7次諧波電流的含量的平方和，再計(jì)算該平方和開平方的結(jié)果與3次諧波電流的含量的比值，并以該 比值作為7％電抗率與14％電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量比；補(bǔ)償總?cè)萘坑?jì)算模塊，用于根據(jù)無(wú)功電流計(jì)算電力系統(tǒng)補(bǔ)償?shù)狡谕β室驍?shù)需要的期望無(wú)功補(bǔ)償容量和補(bǔ)償?shù)焦β室驍?shù)為1時(shí)需要的無(wú)功補(bǔ)償容量；補(bǔ)償容量計(jì)算模塊，用于計(jì)算7％電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量與14％電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量，以同時(shí)滿足期望無(wú)功補(bǔ)償容量和無(wú)功補(bǔ)償容量比；組數(shù)計(jì)算模塊，用于分別計(jì)算7％電抗率和14％電抗率需要工作的電容電抗組的數(shù)量，以滿足7％電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量與14％電抗率的無(wú)功補(bǔ)償容量；投切模塊，用于控制無(wú)功補(bǔ)償裝置中每組電容電抗組的投切開關(guān)的投切，以滿足所述數(shù)量的電容電抗組接入供電系統(tǒng)。

雖然以上描述了本發(fā)明的具體實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，這些僅是舉例說(shuō)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍是由所附權(quán)利要求書限定的。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不背離本發(fā)明的原理和實(shí)質(zhì)的前提下，可以對(duì)這些實(shí)施方式做出多種變更或修改，但這些變更和修改均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。