具有變壓器無功電流實時補償功能的無功補償方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種智能動態(tài)無功補償裝置，屬于電能質(zhì)量控制領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著電力系統(tǒng)的發(fā)展，對無功功率進行快速動態(tài)補償?shù)男枨笠苍絹碓酱螅虼隧?應(yīng)速度快、連續(xù)可調(diào)、操作簡單、成本低成為了無功補償?shù)男乱蟆?br>[0003] 早期的無功功率動態(tài)補償裝置是同步調(diào)相機，但由于它是旋轉(zhuǎn)電機，因此損耗、噪 聲較大，運行維護復(fù)雜、響應(yīng)速度慢，因此逐漸被靜止型無功補償裝置（SVC)所取代。
[0004] SVC雖然具有快速響應(yīng)、維護簡單、可靠性高等優(yōu)點，但同時也有設(shè)備體積大、易產(chǎn) 生諧波、易發(fā)生諧振、不能連續(xù)調(diào)節(jié)的缺點。
[0005] 靜止無功發(fā)生器（SVG)的出現(xiàn)，避免了SVC的缺點，SVG的基本原理是將自換橋式 電路通過電抗器并聯(lián)到電網(wǎng)上，適當?shù)恼{(diào)節(jié)橋式電路交流輸出電壓的相位和幅值，或者直 接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無功電流，實現(xiàn)無功補償 的目的。雖相比SVC響應(yīng)速度更快、運行范圍更寬、能夠連續(xù)調(diào)節(jié)，但由于成本高，未能廣泛 應(yīng)用。
[0006] 市場上出現(xiàn)了TSC與SVG混合使用方式，但基本上都是簡單的組合，沒有對兩者之 間的配合補償進行最優(yōu)化的控制，往往提及的無極補償、空載小電流補償、快速性、防止過 補償都是實現(xiàn)不了的。
[0007] 考核用戶的功率因數(shù)時，通常是考核變壓器一次側(cè)的功率因數(shù)值，即變壓器消耗 的功率也參與到了功率因數(shù)的計算中，變壓器的無功損耗包括空載無功損耗和隨負載率變 化的無功損耗。也就是說考核用戶的功率因數(shù)包括了變壓器的無功損耗和負載的無功損 耗。但現(xiàn)在所有補償裝置大部分是以補償負載中的無功功率，沒有考慮到變壓器的無功功 率對功率因數(shù)的影響，這樣長時間累積用戶的功率因數(shù)無法達標，導(dǎo)致了供電局的罰款；或 者對變壓器的無功補償進行固定的補償，或者互感器放到變壓器原邊進行檢測這種方式檢 測誤差會很大，這些都不能很好的實時的對變壓器的無功功率進行補償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 為了解決現(xiàn)有補償裝置沒有對變壓器的無功功率進行補償，進而導(dǎo)致用戶的功率 因數(shù)無法達標的技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種有變壓器無功電流實時補償功能的智能動態(tài)無 功補償裝置及補償方法。
[0009] 本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下：
[0010] 一種有變壓器無功電流實時補償功能的智能動態(tài)無功補償方法，其特殊之處在 于：包括以下步驟：
[0011] 1】對網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)、靜止無功發(fā)生器SVG輸出的電流瞬時值、靜止無功發(fā)生器SVG 的直流母線電壓瞬時值進行采集，
[0012] 2】根據(jù)網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)及靜止無功發(fā)生器SVG輸出的電流瞬時值計算負載補償電 流iF*指令；
[0013] 3】根據(jù)網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)及變壓器參數(shù)計算變壓器無功補償電流iT*指令，變壓器無 功補償電流iT*指令即包含對空載無功損耗的補償又包含對變壓器隨負載率變化的無功 補償；
[0014] 4】將變壓器無功補充電流iT*指令疊加到負載補償電流iF*指令上，得到最終的 補償電流I*指令；
[0015] 5】根據(jù)最終的補償電流I*指令，輸出靜止無功發(fā)生器SVG的控制信息；
[0016] 同時根據(jù)最終的補償電流I*指令，計算TSC需要投入的最小電容組數(shù)量，利用最 優(yōu)控制理論，選出最優(yōu)的投切組合，輸出TSC控制信號；
[0017] 6】實時調(diào)整SVG在TSC投切前后的輸出指令I(lǐng)*，實現(xiàn)控制的無極性。
[0018] 上述最優(yōu)控制理論的狀態(tài)方程（1)及給定的初態(tài)（2)為：
[0019] x(t) =f(x(t)，u(t)，t)， (1)
[0020] x(t〇) =t〇 (2)
[0021] u(t)為輸入時刻網(wǎng)側(cè)無功功率的大小；
[0022] x(t)為輸出時刻SVG和TSC的無功功率；
[0023] x(tQ)為前一個時刻SVG和TSC輸出的無功功率；
[0024] 規(guī)定的目標集⑶為：
[0025] M{x(tf) :x(tf)GRn,gj(x(tf),tf) = 0,gj(x(tf),tf) ^ 0} (3)
[0026] Rn為電容的總支路數(shù)對應(yīng)的容量；
[0027] 整機的容量；
[0028] x(tf)為心時刻需要投入的容量；
[0029] 最優(yōu)控制的控制策略需要滿足投切電容支路數(shù)最少、SVG先補償、無極補償?shù)臈l 件，按照這些限制條件，使得指標函數(shù)（4)
[0030]
【主權(quán)項】
1. 一種有變壓器無功電流實時補償功能的智能動態(tài)無功補償方法，其特征在于：包括 以下步驟： 1】對網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)、靜止無功發(fā)生器SVG輸出的電流瞬時值、靜止無功發(fā)生器SVG的直 流母線電壓瞬時值進行采集， 2】根據(jù)網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)及靜止無功發(fā)生器SVG輸出的電流瞬時值計算負載補償電流iF* 指令； 3】根據(jù)網(wǎng)側(cè)電流參數(shù)及變壓器參數(shù)計算變壓器無功補償電流iT*指令，變壓器無功補 償電流iT*指令即包含對空載無功損耗的補償又包含對變壓器隨負載率變化的無功補償； 4】將變壓器無功補充電流iT*指令疊加到負載補償電流iF*指令上，得到最終的補償 電流I*指令； 5】根據(jù)最終的補償電流I*指令，輸出靜止無功發(fā)生器SVG的控制信息； 同時根據(jù)最終的補償電流I*指令，計算TSC需要投入的最小電容組數(shù)量，利用最優(yōu)控 制理論，選出最優(yōu)的投切組合，輸出TSC控制信號； 6】實時調(diào)整SVG在TSC投切前后的輸出指令I(lǐng)*，實現(xiàn)控制的無極性。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的有變壓器無功電流實時補償功能的智能動態(tài)無功補償方法， 其特征在于： 最優(yōu)控制理論的狀態(tài)方程（1)及給定的初態(tài)（2)為： x(t) = f (x(t)，u(t)，t)， (I) x(t〇) = t〇 (2) u(t)為輸入：t時刻網(wǎng)側(cè)無功功率的大??； X (t)為輸出：t時刻SVG和TSC的無功功率； X (tQ)為前一個時刻SVG和TSC輸出的無功功率； 規(guī)定的目標集（3)為： M {x (tf) : X (tf) e Rn, gl (χ (tf), tf) = Ο, gi (χ (tf), tf) ^ 0} (3) Rn為電容的總支路數(shù)對應(yīng)的容量； giS整機的容量； x(tf)為&時刻需要投入的容量； 最優(yōu)控制理論的控制策略需要滿足投切電容支路數(shù)最少、SVG先補償、無極補償?shù)臈l 件，按照這些限制條件，使得指標函數(shù)（4)
其中J[u(.)]表示網(wǎng)側(cè)無功功率；S(x(tf)，tf)表示負載的無功功率；
表是SVG無功功率； 對該函數(shù)進行求解，記為f(t)，稱u#(t)為最優(yōu)控制，也即最優(yōu)的投切組合。
3. -種有變壓器無功電流實時補償功能的智能動態(tài)無功補償裝置，其特征在于： 包括靜止無功發(fā)生器SVG、晶閘管控制投切電容器TSC及控制器， 所述控制器包括采樣及繼電板、控制板、IGBT驅(qū)動板、晶閘管驅(qū)動板， 所述采樣及繼電板對網(wǎng)測電流進行采集并將采集的電流信息反饋給控制板， 所述控制板根據(jù)投切策略及最優(yōu)控制理論得出投切組合，并實時調(diào)整靜止無功發(fā)生器 SVG在晶閘管控制投切電容器TSC投切前后的輸出指令；發(fā)出控制信息給IGBT驅(qū)動板及晶 閘管驅(qū)動板， 所述IGBT驅(qū)動板用于靜止無功發(fā)生器SVG的控制，所述晶閘管驅(qū)動板用于晶閘管控制 投切電容器TSC的控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有變壓器無功電流實時補償功能的智能動態(tài)無功補償裝置， 其特征在于： 所述智能動態(tài)無功補償裝置還包括觸摸屏，所述觸摸屏的對無功補償裝置的輸出電 流、網(wǎng)測的情況實時監(jiān)控，顯示整機的狀態(tài)，故障上報。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有變壓器無功電流實時補償功能的無功補償方法及裝置，屬于電能質(zhì)量控制領(lǐng)域。本發(fā)明對變壓器的空載損耗、及有負載時的損耗(根據(jù)負載率變化)進行實時的計算，實現(xiàn)變壓器無功電流的實時補償，解決變壓器無功損耗導(dǎo)致的功率因數(shù)低的問題；同時采用最優(yōu)控制理論對靜止無功發(fā)生器SVG與TSC電容補償?shù)耐肚胁呗赃M行計算，使得SVG與TSC的投切達到最優(yōu)化效果，完全體現(xiàn)快速性、無極性的優(yōu)勢。
【IPC分類】H02J3-18
【公開號】CN104538975
【申請?zhí)枴緾N201410828943
【發(fā)明人】王森, 張麗娟, 高鵬
【申請人】西安愛科賽博電氣股份有限公司
【公開日】2015年4月22日
【申請日】2014年12月26日