一種無功補(bǔ)償裝置的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明專利公開了一種無功補(bǔ)償裝置，該無功補(bǔ)償裝置針對(duì)配電系統(tǒng)負(fù)荷特性設(shè)計(jì)相間無功補(bǔ)償電容值，降低了需要頻繁進(jìn)行投切的補(bǔ)償電容數(shù)目，極大的提高了大部分補(bǔ)償電容的使用壽命及安全，采用可控半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行換相提高了換相速率，便于實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，上下橋臂的閥組互為備用，使得當(dāng)某閥組發(fā)生故障時(shí)，通過啟用備用閥組形成不同導(dǎo)通回路，進(jìn)行相同的控制方式補(bǔ)償相同的相間補(bǔ)償容量，實(shí)現(xiàn)了故障快速切除且提高了系統(tǒng)的可靠性。
【專利說明】
一種無功補(bǔ)償裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明涉及一種無功補(bǔ)償裝置，具體涉及一種用于電力系統(tǒng)母線三相不平衡情況 下的無功補(bǔ)償裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 現(xiàn)有的無功補(bǔ)償裝置都是只考慮配電系統(tǒng)三相負(fù)荷平衡狀態(tài)下設(shè)計(jì)的，然而鋼鐵 行業(yè)或鐵路配電系統(tǒng)通常包括多個(gè)三相不平衡負(fù)荷、如電弧爐、乳機(jī)或牽引電機(jī)等，導(dǎo)致鋼 鐵行業(yè)或用于鐵路運(yùn)輸?shù)呐潆娤到y(tǒng)通常是三相不平衡系統(tǒng)，三相不平衡系統(tǒng)所需要的無功 補(bǔ)償功率也是不平衡的，因此，當(dāng)采用現(xiàn)有的無功補(bǔ)償裝置對(duì)其進(jìn)行無功補(bǔ)償時(shí)，勢(shì)必造成 部分母線相間嚴(yán)重過補(bǔ)而剩余母線相間嚴(yán)重欠補(bǔ)的問題。例如:AB相間所需動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償 容量為0.8Q，BC相間所需動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償容量為0.8Q，而CA相間所需動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償容量為 0.5C，此時(shí)，如果采用現(xiàn)有無功補(bǔ)償裝置對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償時(shí)，將AB相間動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償容量調(diào)整 為0.8Q，BC相間動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償容量調(diào)整為0.8C，CA相間動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償容量調(diào)整為0.8C，必定 導(dǎo)致CA相間嚴(yán)重?zé)o功過補(bǔ)償?shù)陌l(fā)生，而將AB相間動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償容量調(diào)整為0.5Q，BC相間動(dòng) 態(tài)無功補(bǔ)償容量調(diào)整為〇.5C，CA相間動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償容量調(diào)整為0.5C，必定導(dǎo)致AB、BC相間嚴(yán) 重欠補(bǔ)償問題的發(fā)生，而對(duì)某些欠補(bǔ)償相間追加無功補(bǔ)償容量時(shí)，由于相間無功補(bǔ)償需求 的交替波動(dòng)，導(dǎo)致多個(gè)補(bǔ)償電容頻繁投入和切除，勢(shì)必影響電容的使用壽命。部分鋼鐵行業(yè) 和鐵路運(yùn)輸行業(yè)的配電系統(tǒng)無功波動(dòng)通常具有相間交替波動(dòng)性，例如:t〇-tl時(shí)間段，AB相 間動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償容量需求為0.8Q，BC相間動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償容量需求為0.8C，CA相間動(dòng)態(tài)無功 補(bǔ)償容量需求為〇.5C，tl-t2時(shí)間段，AB相間動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償容量需求為0.5Q，BC相間動(dòng)態(tài)無 功補(bǔ)償容量需求為0.9Q，CA相間動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償容量需求為0.9C，tl-t3時(shí)間段，AB相間動(dòng)態(tài) 無功補(bǔ)償容量需求為〇.7Q，BC相間動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償容量需求為0.5Q，CA相間動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償容 量需求為0.7Q，由此可見，其相間無功需求具備一定規(guī)律性，即某兩相間無功補(bǔ)償需求較 大，而另外一相間無功補(bǔ)償容量需求較小，相間無功補(bǔ)償容量需求較小的相間具有換相性 且其無功補(bǔ)償需求保持不變。為此，本發(fā)明設(shè)計(jì)了一種針對(duì)上述配電系統(tǒng)負(fù)荷特性的無功 補(bǔ)償裝置，該裝置最小相間無功補(bǔ)償具有與配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償容量需求較小的相間換相同 步，且最小相間無功補(bǔ)償容量的補(bǔ)償值與配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償容量需求較小的相間補(bǔ)償容量 相等且為恒定，對(duì)于無功補(bǔ)償需求較大相間，通過可調(diào)電容實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償容量調(diào)整以滿足對(duì)應(yīng) 相間無功補(bǔ)償容量的動(dòng)態(tài)需求，且較大相間無功補(bǔ)償具有與配電系統(tǒng)無功補(bǔ)償容量需求較 大的相間換相同步，通過可控半導(dǎo)體開關(guān)實(shí)現(xiàn)相間換相同步。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種對(duì)包含三相不平衡負(fù)荷的配電 系統(tǒng)進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)难b置。
[0004] 本發(fā)明提供的技術(shù)方案為:一種無功補(bǔ)償裝置，它包括多個(gè)雙向可控閥組、多個(gè)定 值電容、可調(diào)電容、傳感器、控制器和閥組驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于:傳感器采集電網(wǎng) AB、 BC和CA相間電參數(shù)，并將所述電參數(shù)傳輸至控制器，控制器根據(jù)所述電參數(shù)計(jì)算出各相間 無功補(bǔ)償需求值，控制器根據(jù)所述無功補(bǔ)償需求值計(jì)算出各相間需要投切的電容值，并根 據(jù)所述需要投切的電容值查表獲得相應(yīng)需要導(dǎo)通的雙向可控閥組和需要關(guān)斷的雙向可控 閥組，閥組驅(qū)動(dòng)控制裝置根據(jù)控制器指令驅(qū)動(dòng)所述需要導(dǎo)通的雙向可控閥組的導(dǎo)通和驅(qū)動(dòng) 所述需要關(guān)斷的雙向可控閥組的關(guān)斷。
[0005] 可調(diào)電容由多個(gè)串聯(lián)投切開關(guān)的電容并聯(lián)組成，其中，所述投切開關(guān)為雙向可控 閥組，所述控制器通過控制投切開關(guān)的通斷實(shí)現(xiàn)并聯(lián)電容數(shù)的選擇，從而改變可調(diào)電容的 電容值。
[0006] 可調(diào)電容僅包括一個(gè)電容和與其串聯(lián)連接的雙向可控閥組，通過控制雙向可控閥 組導(dǎo)通角改變所述可調(diào)電容的電容值。
[0007] 可調(diào)電容包括通過控制雙向可控閥組導(dǎo)通角改變電容值的電容和多個(gè)通過投切 開關(guān)控制電容通斷的電容，所述通過控制雙向可控閥組導(dǎo)通角改變電容值的電容和所述通 過投切開關(guān)控制電容通斷的電容并聯(lián)。
[0008] 無功補(bǔ)償裝置中的電容共有三個(gè)分別為第一電容、第二電容和第三電容，雙向可 控閥組共有二十二個(gè)，第一閥組與第六閥組于節(jié)點(diǎn)j處串聯(lián)連接組成第一橋臂，第三閥組與 第二閥組于節(jié)點(diǎn)k處串聯(lián)連接組成第二橋臂，第五閥組與第四閥組于節(jié)點(diǎn)1處串聯(lián)連接組成 第三橋臂，第一橋臂、第二橋臂和第三橋臂并聯(lián)連接于節(jié)點(diǎn)d和節(jié)點(diǎn)e，第七閥組與第十二閥 組于節(jié)點(diǎn)m處串聯(lián)連接組成第四橋臂，第九閥組與第八閥組于節(jié)點(diǎn)η處串聯(lián)連接組成第五橋 臂，第十一閥組與第十閥組于節(jié)點(diǎn)〇處串聯(lián)連接組成第六橋臂，第四橋臂、第五橋臂和第六 橋臂并聯(lián)連接于節(jié)點(diǎn)f和節(jié)點(diǎn)g，第十三閥組與第十八閥組于節(jié)點(diǎn)Ρ處串聯(lián)連接組成第七橋 臂，第十五閥組與第十四閥組于節(jié)點(diǎn)q處串聯(lián)連接組成第八橋臂，第十七閥組與第十六閥組 于節(jié)點(diǎn)r處串聯(lián)連接組成第九橋臂，第七橋臂、第八橋臂和第九橋臂并聯(lián)連接于節(jié)點(diǎn)h和節(jié) 點(diǎn)i，第十九閥組兩端分別連接于節(jié)點(diǎn)d和節(jié)點(diǎn)f，第二十閥組兩端分別連接于節(jié)點(diǎn)f和節(jié)點(diǎn) h，第二十一閥組兩端分別連接于節(jié)點(diǎn)e和節(jié)點(diǎn)g，第二十二閥組兩端分別連接于節(jié)點(diǎn)g和節(jié) 點(diǎn)i，需要進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)呐潆娤到y(tǒng)母線A相分別連接節(jié)點(diǎn)j、節(jié)點(diǎn)m和節(jié)點(diǎn)p，B相分別連接節(jié) 點(diǎn)k、節(jié)點(diǎn)η和節(jié)點(diǎn)q，C相分別連接節(jié)點(diǎn)1、節(jié)點(diǎn)〇和節(jié)點(diǎn)r，第一電容兩端分別連接在節(jié)點(diǎn)d和 節(jié)點(diǎn)e，第二電容兩端分別連接在節(jié)點(diǎn)f和節(jié)點(diǎn)g，第三電容兩端分別連接在節(jié)點(diǎn)h和節(jié)點(diǎn)i。 第一電容和第三電容為定值電容，第二電容為可調(diào)電容。第一電容和第二電容為定值電容， 第三電容為可調(diào)電容。第二電容和第三電容為定值電容，第一電容為可調(diào)電容。無功補(bǔ)償裝 置共有六種運(yùn)行方式，第一種運(yùn)行方式為僅第一閥組、第十一閥組、第十五閥組、第二十四 閥組和第二十五閥組雙向?qū)?，第二種運(yùn)行方式為僅第六閥組、第十閥組、第十四閥組、第 二十二閥組、第二十三閥組雙向?qū)?，第三種運(yùn)行方式為僅第五閥組、第九閥組、第十三閥 組、第二十四閥組、第二十五閥組雙向?qū)?，第四種運(yùn)行方式為僅第四閥組、第八閥組、第十 八閥組、第二十二閥組、第二十三閥組雙向?qū)?，第五種運(yùn)行方式為僅第三閥組、第七閥組、 第十七閥組、第二十四閥組、第二十五閥組雙向?qū)?，第六種運(yùn)行方式為僅第二閥組、第十 二閥組、第十六閥組、第二十二閥組、第二十三閥組雙向?qū)ā?br>[0009] 當(dāng)?shù)谝环N運(yùn)行方式下第一閥組、第十一閥組、第十五閥組、第二十四閥組或第二十 五閥組之一發(fā)生故障時(shí)，控制該無功補(bǔ)償裝置進(jìn)入第二運(yùn)行方式，第六閥組、第十閥組、第 十四閥組、第二十二閥組或第二十三閥組之一發(fā)生故障時(shí)，控制該無功補(bǔ)償裝置進(jìn)入第一 運(yùn)行方式，第一運(yùn)行方式和第二運(yùn)行方式互為備用運(yùn)行方式，第一運(yùn)行方式和第二運(yùn)行方 式的切換使得在可調(diào)電容容量不變的情況下僅通過控制不同閥組的投切實(shí)現(xiàn)投入配電系 統(tǒng)相間相同的補(bǔ)償電容值。
[0010]當(dāng)?shù)谌N運(yùn)行方式下第五閥組、第九閥組、第十三閥組、第二十四閥組或第二十五 閥組之一發(fā)生故障時(shí)，控制該無功補(bǔ)償裝置進(jìn)入第四運(yùn)行方式，第四閥組、第八閥組、第十 八閥組、第二十二閥組、第二十三閥組之一發(fā)生故障時(shí)，控制該無功補(bǔ)償裝置進(jìn)入第三運(yùn)行 方式，第三運(yùn)行方式和第四運(yùn)行方式互為備用運(yùn)行方式，第三運(yùn)行方式和第四運(yùn)行方式的 切換使得在可調(diào)電容容量不變的情況下僅通過控制不同閥組的投切實(shí)現(xiàn)投入配電系統(tǒng)相 間相同的補(bǔ)償電容值。
[0011] 當(dāng)?shù)谖宸N運(yùn)行方式下第三閥組、第七閥組、第十七閥組、第二十四閥組或第二十五 閥組之一發(fā)生故障時(shí)，控制該無功補(bǔ)償裝置進(jìn)入第六運(yùn)行方式，第二閥組、第十二閥組、第 十六閥組、第二十二閥組或第二十三閥組之一發(fā)生故障時(shí)，控制該無功補(bǔ)償裝置進(jìn)入第五 運(yùn)行方式，第五運(yùn)行方式和第六運(yùn)行方式互為備用運(yùn)行方式，第五運(yùn)行方式和第六運(yùn)行方 式的切換使得在可調(diào)電容容量不變的情況下僅通過控制不同閥組的投切實(shí)現(xiàn)投入配電系 統(tǒng)相間相同的補(bǔ)償電容值。
[0012] 當(dāng)無功補(bǔ)償容量需求較小的相間補(bǔ)償容量相等為恒定的Q1時(shí)，將Q1結(jié)合系統(tǒng)額定 相間電壓U計(jì)算出該相間對(duì)應(yīng)需要補(bǔ)償?shù)碾娙葜礐0，將第一電容值C1和第三電容的電容值 C3設(shè)計(jì)為C1=C3=2C0,此時(shí)，對(duì)應(yīng)的最小相間補(bǔ)償電容值為（1/2)*2C0=C0,剛好用于補(bǔ)償最 小相間無功補(bǔ)償需求，且可以通過控制第一閥組至第二十五閥組的通斷完成最小相間無功 需求的換相追蹤和換相同步。
[0013]實(shí)施本發(fā)明的無功補(bǔ)償裝置，具有以下有益效果，降低了需要頻繁進(jìn)行投切的補(bǔ) 償電容數(shù)目，從而提高了大部分補(bǔ)償電容的使用壽命及安全，采用可控半導(dǎo)體開關(guān)進(jìn)行換 相提高了換相速率，便于實(shí)現(xiàn)快速動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償，上下橋臂的閥組互為備用，使得當(dāng)某閥組 發(fā)生故障時(shí)，通過啟用備用閥組形成不同導(dǎo)通回路，進(jìn)行相同的控制方式補(bǔ)償相同的相間 補(bǔ)償容量，實(shí)現(xiàn)了故障快速切除且提高了系統(tǒng)的可靠性。
【附圖說明】
[0014] 圖1為本發(fā)明的無功補(bǔ)償裝置整體系統(tǒng)配置圖。
[0015] 圖2為可調(diào)電容的配置示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 圖1為本發(fā)明的第一實(shí)施例：圖1中一種無功補(bǔ)償裝置，由雙向可控閥組1， 雙向可控閥組2，雙向可控閥組3，雙向可控閥組4，雙向可控閥組5，雙向可控閥組6，雙 向可控閥組7,雙向可控閥組8,雙向可控閥組9,雙向可控閥組10,雙向可控閥組11，雙向可 控閥組12,雙向可控閥組13,雙向可控閥組14,雙向可控閥組15,雙向可控閥組16,雙向可控 閥組17，雙向可控閥組18，雙向可控閥組2 2，雙向可控閥組2 3，雙向可控閥組2 4，雙向可控閥 組25,C1電容19，C2可調(diào)電容20,C3電容21，傳感器26,控制器27,閥組驅(qū)動(dòng)控制裝置28組 成。雙向可控閥組1和雙向可控閥組6串聯(lián)，雙向可控閥組3和雙向可控閥組2串聯(lián)，雙向可控 閥組5和雙向可控閥組4串聯(lián)，雙向可控閥組1~雙向可控閥組6呈3采用三相全橋連接，雙向 可控閥組1、雙向可控閥組3和雙向可控閥組5位于全橋結(jié)構(gòu)的上橋臂;雙向可控閥組6、雙向 可控閥組2和雙向可控閥組4位于全橋結(jié)構(gòu)的下橋臂；雙向可控閥組7和雙向可控閥組12串 聯(lián)，雙向可控閥組9和雙向可控閥組8串聯(lián)，雙向可控閥組11和雙向可控閥組10串聯(lián)，雙向可 控閥組7~雙向可控閥組12呈3采用三相全橋連接，雙向可控閥組7、雙向可控閥組9和雙向可 控閥組11位于全橋結(jié)構(gòu)的上橋臂;雙向可控閥組12、雙向可控閥組8和雙向可控閥組10位于 全橋結(jié)構(gòu)的下橋臂；雙向可控閥組13和雙向可控閥組18串聯(lián)，雙向可控閥組15和雙向可控 閥組14串聯(lián)，雙向可控閥組17和雙向可控閥組16串聯(lián)，雙向可控閥組13~雙向可控閥組18呈 3采用三相全橋連接，雙向可控閥組13、雙向可控閥組15和雙向可控閥組17位于全橋結(jié)構(gòu)的 上橋臂;雙向可控閥組18、雙向可控閥組14和雙向可控閥組16連接在全橋結(jié)構(gòu)的下橋臂；可 調(diào)電容19連接在節(jié)點(diǎn)d、e之間，可調(diào)電容20連接在節(jié)點(diǎn)f、g之間，可調(diào)電容21連接在節(jié)點(diǎn)h、i 之間，雙向可控閥組22連接在節(jié)點(diǎn)d、f之間，雙向可控閥組23連接在節(jié)點(diǎn)f、h之間，雙向可控 閥組24連接在節(jié)點(diǎn)e、g之間，雙向可控閥組25連接在節(jié)點(diǎn)g、i之間，三相母線電源A相分別連 接在節(jié)點(diǎn)j、m、p，三相母線電源B相分別連接在節(jié)點(diǎn)k、n、q，三相母線電源C相分別連接在節(jié) 點(diǎn)1、〇、r。利用傳感器采集電網(wǎng)AB、BC和CA相間電壓、電流和相位角等電參數(shù)，將上述電參數(shù) 傳輸至控制器，控制器根據(jù)上述電參數(shù)計(jì)算出各相間無功補(bǔ)償需求值，控制器將上述無功 補(bǔ)償需求值計(jì)算成相對(duì)應(yīng)的各相間需要投切的電容值，定義電力系統(tǒng)中三相母線AB相間所 需無功補(bǔ)償為Qab，BC相間所需無功補(bǔ)償為Qbc，CA相間所需無功補(bǔ)償為Qca，當(dāng)電力系統(tǒng)處 于三相平衡時(shí)，各相間所需無功補(bǔ)償也處于平衡狀態(tài)Qab=Qbc=Qca，然而大部分情況下，電 力系統(tǒng)處于三相不平衡狀態(tài)，所需各相間所需無功補(bǔ)償也處于不平衡狀態(tài)Qab辛Qbc辛Qca， 特別是電弧爐或乳機(jī)等負(fù)荷屬于嚴(yán)重三相不平衡負(fù)荷，對(duì)其進(jìn)行無功補(bǔ)償通常要根據(jù)負(fù)荷 特性進(jìn)行專項(xiàng)補(bǔ)償，電弧爐或乳機(jī)等負(fù)荷各相間所需無功補(bǔ)償通常處于如下幾種情況：（1) Qbc=Qca>Qab，（2)Qab=Qbc>Qca，（3)Qab=Qca>Qbc，而且上述3種無功需求情況交替出現(xiàn)， 為此，可以利用控制器對(duì)各可控閥組導(dǎo)進(jìn)行導(dǎo)通或關(guān)斷控制，以使得針對(duì)相間無功需求較 大的相間進(jìn)行集中補(bǔ)償，對(duì)相間無功需求較小的相間進(jìn)行弱補(bǔ)償。
[0017] 當(dāng)情況（l)Qbc=Qca>Qab發(fā)生時(shí)，可以使控制器控制僅使閥組1、11、15、24、25雙向 導(dǎo)通或僅閥組6、10、14、22、23導(dǎo)通，通過不斷調(diào)節(jié)可調(diào)電容02的電容投入值來改變需要集 中補(bǔ)償?shù)腂C相間電容、CA相間電容，對(duì)BC相間和CA相間進(jìn)行集中補(bǔ)償，對(duì)AB相間進(jìn)行弱補(bǔ) 償，具體調(diào)節(jié)情況可參見表1: 僅閥組1、11、15、24、25導(dǎo)通或者僅閥組6、10、14、22、23導(dǎo)通，
當(dāng)Qbc、Qca無功需求增大時(shí)，通過增大BC相間和CA相間的電容來增加 BC相間和CA相間 的無功補(bǔ)償容量直至滿足其無功需求為止，當(dāng)閥組1、11、15、24或25之一發(fā)生故障時(shí)，可以 通過僅導(dǎo)通閥組6、10、14、22和23，完成相同的相間電容投切控制。
[0018] 當(dāng)情況(2)Qab=Qbc>Qca發(fā)生時(shí)，可以使控制器控制僅使閥組1、11、15、24、25雙向 導(dǎo)通或僅閥組4、8、18、22、23導(dǎo)通，通過不斷調(diào)節(jié)可調(diào)電容02的電容投入值來改變需要集中 補(bǔ)償?shù)腁B相間電容、BC相間電容，對(duì)AB相間和BC相間進(jìn)行集中補(bǔ)償，對(duì)CA相間進(jìn)行弱補(bǔ)償， 具體調(diào)節(jié)情況可參見表2: 僅閥組5、9、13、24、25導(dǎo)通或者僅閥組4、8、18、22、23導(dǎo)通，
當(dāng)Qab、Qbc無功需求增大時(shí)，通過增大AB相間和BC相間的電容來增加 AB相間和BC相間 的無功補(bǔ)償容量直至滿足其無功需求為止。當(dāng)閥組5、9、13、24或25之一發(fā)生故障時(shí)，可以通 過僅導(dǎo)通閥組4、8、18、22和23，完成相同的相間電容投切控制。
[0019] 當(dāng)情況(3)Qab=Qca>Qbc發(fā)生時(shí)，可以使控制器控制僅使閥組3、7、17、24、25雙向 導(dǎo)通或者僅閥組2、12、16、22、23導(dǎo)通，通過不斷調(diào)節(jié)可調(diào)電容02的電容投入值來改變需要 集中補(bǔ)償?shù)腁B相間電容、AC相間電容，對(duì)AB相間和AC相間進(jìn)行集中補(bǔ)償，對(duì)BC相間進(jìn)行弱補(bǔ) 償，具體調(diào)節(jié)情況可參見表3: 使閥組3、7、17、24、25雙向?qū)ɑ蛘邇H閥組2、12、16、22、23導(dǎo)通，
當(dāng)Qab、Qca無功需求增大時(shí)，通過增大AB相間和CA相間的電容來增加 AB相間和CA相間 的無功補(bǔ)償容量直至滿足其無功需求為止，當(dāng)閥組3、7、17、24或25之一發(fā)生故障時(shí)，可以通 過僅導(dǎo)通閥組2、12、16、22和23，完成相同的相間電容投切控制。
[0020] 上述表格僅概括了部分調(diào)整電容C2的策略，可以通過增加并聯(lián)電容的組數(shù)，不斷 調(diào)整C2的值，例如：當(dāng)C2=kC時(shí)，最大相間補(bǔ)償電容值對(duì)應(yīng)為(k/k+1)C，當(dāng)k趨近于無窮大時(shí)， 最大相間補(bǔ)償電容值接近于C，因此，C2用于調(diào)整集中補(bǔ)償容量時(shí)，其可調(diào)范圍為(1/2)C~C。
[0021] 按照上述方法也可以將Cl設(shè)計(jì)為可調(diào)電容，C2和C3為不可調(diào)電容或?qū)3設(shè)計(jì)為可 調(diào)電容，C1和C2為不可調(diào)電容。
[0022]另外可調(diào)電容C2的電容可調(diào)，可以是通過控制器控制的GT0或IGBT通斷來實(shí)現(xiàn)電 容連續(xù)可調(diào)，也可以是投切開關(guān)控制并聯(lián)電容器的組數(shù)實(shí)現(xiàn)電容可調(diào)或者將上述兩種方式 實(shí)現(xiàn)的可調(diào)電容并聯(lián)來實(shí)現(xiàn)電容可調(diào)。
[0023]當(dāng)無功補(bǔ)償容量需求較小的相間補(bǔ)償容量相等為恒定的Q1時(shí)，將Q1結(jié)合系統(tǒng)額定 相間電壓U計(jì)算出該相間對(duì)應(yīng)需要補(bǔ)償?shù)碾娙葜礐0,可以將C1和C3的電容值設(shè)計(jì)為C1=C3= 2C0,此時(shí)，由表1~表3數(shù)據(jù)可以看出最小相間補(bǔ)償電容值為（1/2)*2C0=C0,剛好用于補(bǔ)償最 小相間無功補(bǔ)償需求，且可以通過控制閥組1~25的通斷完成最小相間無功需求的換相追蹤 和換相同步。
[0024] 圖2為可調(diào)電容可以設(shè)計(jì)成的兩種形式，圖2a中僅列出了四組電容的情況并聯(lián)投 切以改變可調(diào)電容C2電容值的情況，其可以設(shè)計(jì)為k組電容的投切情況，k為1~200之間的自 然數(shù)，各組電容之間的電容值可以相同也可以不同，也可以將其設(shè)計(jì)為某幾組電容值相同 而其他組電容值各異的情況，可以根據(jù)待無功補(bǔ)償母線的負(fù)荷特性、三相不平衡度或補(bǔ)償 精度需求自行設(shè)計(jì)和選擇電容值。
[0025] 圖2b中僅列出了四組電容并聯(lián)投切的情況，其中一組電容可以通過閥組導(dǎo)通角的 控制改變電容值，其可以設(shè)計(jì)為k組電容的投切情況，k為1~200之間的自然數(shù)，各組電容之 間的電容值可以相同也可以不同，也可以將其設(shè)計(jì)為某幾組電容值相同而其他組電容值各 異的情況，可以根據(jù)待無功補(bǔ)償母線的負(fù)荷特性、三相不平衡度或補(bǔ)償精度需求自行設(shè)計(jì) 和選擇電容值。
[0026] 本發(fā)明不限于所公開的實(shí)施例和附圖，旨在覆蓋落入本發(fā)明精神和保護(hù)范圍的各 種變化和變形。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種無功補(bǔ)償裝置，它包括多個(gè)雙向可控閥組、多個(gè)定值電容、可調(diào)電容、傳感器、控 制器和閥組驅(qū)動(dòng)控制裝置，其特征在于:傳感器采集電網(wǎng)AB、BC和CA相間電參數(shù)，并將所述 電參數(shù)傳輸至控制器，控制器根據(jù)所述電參數(shù)計(jì)算出各相間無功補(bǔ)償需求值，控制器根據(jù) 所述無功補(bǔ)償需求值計(jì)算出各相間需要投切的電容值，并根據(jù)所述需要投切的電容值查表 獲得相應(yīng)需要導(dǎo)通的雙向可控閥組和需要關(guān)斷的雙向可控閥組，閥組驅(qū)動(dòng)控制裝置根據(jù)控 制器指令驅(qū)動(dòng)所述需要導(dǎo)通的雙向可控閥組的導(dǎo)通和驅(qū)動(dòng)所述需要關(guān)斷的雙向可控閥組 的關(guān)斷。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無功補(bǔ)償裝置，其特征在于:所述可調(diào)電容由多個(gè)串聯(lián)投切開 關(guān)的電容并聯(lián)組成，其中，所述投切開關(guān)為雙向可控閥組，所述控制器通過控制投切開關(guān)的 通斷實(shí)現(xiàn)并聯(lián)電容數(shù)的選擇，從而改變可調(diào)電容的電容值。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無功補(bǔ)償裝置，其特征在于:所述可調(diào)電容僅包括一個(gè)電容和 與其串聯(lián)連接的雙向可控閥組，通過控制雙向可控閥組導(dǎo)通角改變所述可調(diào)電容的電容 值。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的無功補(bǔ)償裝置，其特征在于:所述可調(diào)電容包括通過控制雙向 可控閥組導(dǎo)通角改變電容值的電容和多個(gè)通過投切開關(guān)控制電容通斷的電容，所述通過控 制雙向可控閥組導(dǎo)通角改變電容值的電容和所述通過投切開關(guān)控制電容通斷的電容并聯(lián)。5. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的無功補(bǔ)償裝置，其特征在于:無功補(bǔ)償裝置中的電容共有三個(gè) 分別為第一電容、第二電容和第三電容，雙向可控閥組共有二十二個(gè)，第一閥組與第六閥組 于節(jié)點(diǎn)j處串聯(lián)連接組成第一橋臂，第三閥組與第二閥組于節(jié)點(diǎn)k處串聯(lián)連接組成第二橋 臂，第五閥組與第四閥組于節(jié)點(diǎn)1處串聯(lián)連接組成第三橋臂，第一橋臂、第二橋臂和第三橋 臂并聯(lián)連接于節(jié)點(diǎn)d和節(jié)點(diǎn)e，第七閥組與第十二閥組于節(jié)點(diǎn)m處串聯(lián)連接組成第四橋臂，第 九閥組與第八閥組于節(jié)點(diǎn)η處串聯(lián)連接組成第五橋臂，第十一閥組與第十閥組于節(jié)點(diǎn)〇處串 聯(lián)連接組成第六橋臂，第四橋臂、第五橋臂和第六橋臂并聯(lián)連接于節(jié)點(diǎn)f和節(jié)點(diǎn)g，第十三閥 組與第十八閥組于節(jié)點(diǎn)P處串聯(lián)連接組成第七橋臂，第十五閥組與第十四閥組于節(jié)點(diǎn)q處串 聯(lián)連接組成第八橋臂，第十七閥組與第十六閥組于節(jié)點(diǎn)r處串聯(lián)連接組成第九橋臂，第七橋 臂、第八橋臂和第九橋臂并聯(lián)連接于節(jié)點(diǎn)h和節(jié)點(diǎn)i，第十九閥組兩端分別連接于節(jié)點(diǎn)d和節(jié) 點(diǎn)f，第二十閥組兩端分別連接于節(jié)點(diǎn)f和節(jié)點(diǎn)h，第二十一閥組兩端分別連接于節(jié)點(diǎn)e和節(jié) 點(diǎn)g，第二十二閥組兩端分別連接于節(jié)點(diǎn)g和節(jié)點(diǎn)i，需要進(jìn)行無功補(bǔ)償?shù)呐潆娤到y(tǒng)母線A相 分別連接節(jié)點(diǎn)j、節(jié)點(diǎn)m和節(jié)點(diǎn)p，B相分別連接節(jié)點(diǎn)k、節(jié)點(diǎn)η和節(jié)點(diǎn)q，C相分別連接節(jié)點(diǎn)1、節(jié) 點(diǎn)〇和節(jié)點(diǎn)r，第一電容兩端分別連接在節(jié)點(diǎn)d和節(jié)點(diǎn)e，第二電容兩端分別連接在節(jié)點(diǎn)f和節(jié) 點(diǎn)g，第三電容兩端分別連接在節(jié)點(diǎn)h和節(jié)點(diǎn)i。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的無功補(bǔ)償裝置，其特征在于：第一電容和第三電容為定值電 容，第二電容為可調(diào)電容。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的無功補(bǔ)償裝置，其特征在于：第一電容和第二電容為定值電 容，第三電容為可調(diào)電容。8. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的無功補(bǔ)償裝置，其特征在于：第二電容和第三電容為定值電 容，第一電容為可調(diào)電容。9. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的無功補(bǔ)償裝置，其特征在于：無功補(bǔ)償裝置共有六種運(yùn)行方 式，第一種運(yùn)行方式為僅第一閥組、第十一閥組、第十五閥組、第二十四閥組和第二十五閥 組雙向?qū)?，第二種運(yùn)行方式為僅第六閥組、第十閥組、第十四閥組、第二十二閥組、第二十 三閥組雙向?qū)?，第三種運(yùn)行方式為僅第五閥組、第九閥組、第十三閥組、第二十四閥組、第 二十五閥組雙向?qū)?，第四種運(yùn)行方式為僅第四閥組、第八閥組、第十八閥組、第二十二閥 組、第二十三閥組雙向?qū)?，第五種運(yùn)行方式為僅第三閥組、第七閥組、第十七閥組、第二十 四閥組、第二十五閥組雙向?qū)ǎ诹N運(yùn)行方式為僅第二閥組、第十二閥組、第十六閥組、 第二十二閥組、第二十三閥組雙向?qū)ā?0.根據(jù)權(quán)利要求9所述的無功補(bǔ)償裝置，其特征在于：當(dāng)?shù)谝环N運(yùn)行方式下第一閥組、 第十一閥組、第十五閥組、第二十四閥組或第二十五閥組之一發(fā)生故障時(shí)，控制該無功補(bǔ)償 裝置進(jìn)入第二運(yùn)行方式，第六閥組、第十閥組、第十四閥組、第二十二閥組或第二十三閥組 之一發(fā)生故障時(shí)，控制該無功補(bǔ)償裝置進(jìn)入第一運(yùn)行方式，第一運(yùn)行方式和第二運(yùn)行方式 互為備用運(yùn)行方式，第一運(yùn)行方式和第二運(yùn)行方式的切換使得在可調(diào)電容容量不變的情況 下僅通過控制不同閥組的投切實(shí)現(xiàn)投入配電系統(tǒng)相間相同的補(bǔ)償電容值。
【文檔編號(hào)】H02J3/26GK106026124SQ201610508799
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月2日
【發(fā)明人】周岳
【申請(qǐng)人】周岳