一種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其方法
【專利摘要】本發(fā)明一種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其方法，屬于電能質(zhì)量治理的無功補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，包括電網(wǎng)電流傳感器、電網(wǎng)電壓傳感器、數(shù)據(jù)中繼器、控制終端、晶閘管投切電容器單元及配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器，電網(wǎng)電流傳感器和電網(wǎng)電壓傳感器分別設(shè)置在電網(wǎng)上，二者均通過數(shù)據(jù)中繼器與控制終端連接；晶閘管投切電容器單元和配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器以并聯(lián)的方式接入電網(wǎng)，并均與控制終端通信連接。該協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其方法給出了TSC和D?STATCOM最佳容量配比為2：1，使TSC能夠?qū)崿F(xiàn)分級(jí)大容量無功補(bǔ)償，D?STATCOM能夠?qū)崿F(xiàn)TSC兩級(jí)之間連續(xù)調(diào)整，TSC和D?STATCOM二者互補(bǔ)來實(shí)現(xiàn)低成本、大容量的快速補(bǔ)償無功。
【專利說明】
一種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于電能質(zhì)量治理的無功補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及到一種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其方法。
【背景技術(shù)】
[0002]電能是一個(gè)國(guó)家發(fā)展水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一，作為現(xiàn)代社會(huì)的支柱能源和經(jīng)濟(jì)命脈是我們?nèi)粘Ｉa(chǎn)、生活不可或缺的。作為交流電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)和運(yùn)行中的一個(gè)重要因素，無功功率與電力系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和安全穩(wěn)定息息相關(guān)。低壓配電網(wǎng)的很多工業(yè)負(fù)荷都消耗著大量的無功功率，無功不足會(huì)引起系統(tǒng)功率因數(shù)降低，電壓降落和閃變，這嚴(yán)重影響了電能質(zhì)量。由此可見，在電力系統(tǒng)中大力發(fā)展動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償技術(shù)勢(shì)在必行，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
[0003]晶閘管投切電容器TSC(Thyristor switched capacitor)是將兩個(gè)反并聯(lián)晶閘管與補(bǔ)償電容器相串聯(lián)，通過投切電容器來補(bǔ)償無功功率的一種無功補(bǔ)償裝置，TSC生產(chǎn)成本較低，但只能進(jìn)行分級(jí)的無功補(bǔ)償，而且效率低，控制精度不高，還可能給電網(wǎng)帶來危害。
[0004]配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器D-STATC0M的核心結(jié)構(gòu)是自換相橋式電路，自換相橋式電路經(jīng)連接電抗器或直接并聯(lián)在電網(wǎng)上，利用對(duì)電路中開關(guān)器件導(dǎo)通與關(guān)斷的控制，調(diào)節(jié)電路交流側(cè)所輸出電壓的相位、改變電壓幅值，也可以直接改變交流側(cè)的電流的大小，使配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器D-STATC0M電路發(fā)出的電流能夠抵消電網(wǎng)中多余的無功電流，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)電網(wǎng)連續(xù)快速補(bǔ)償無功的目的。配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器D-STATC0M不僅能持續(xù)地補(bǔ)償無功，還起到維持電壓穩(wěn)定的作用，并且響應(yīng)速度快、沒有多余損耗，只是由于高造價(jià)和容量受限，沒有得到普及。
[0005]混合型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置，目的是將TSC和D-STATC0M兩部分按一定容量比例結(jié)合實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品成本的降低與性能的提升，由于混合型動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償裝置具有成本低，補(bǔ)償精度高，對(duì)小幅波動(dòng)負(fù)荷響應(yīng)時(shí)間快等特點(diǎn)，在很多方面都具備廣泛的應(yīng)用前景。但如果將TSC與D-STAT⑶M簡(jiǎn)單的接入系統(tǒng)中而不改變其控制策略，只會(huì)造成D-STATC0M部分容量的浪費(fèi)，且在補(bǔ)償速度上不能發(fā)揮D-STATC0M的優(yōu)勢(shì)。
[0006]因此現(xiàn)有技術(shù)當(dāng)中亟需要一種新的技術(shù)方案來解決這一問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是:提供了一種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)中的晶閘管投切電容器與配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器單獨(dú)使用的時(shí)候各自的缺點(diǎn)，結(jié)合了兩者的優(yōu)勢(shì)，使TSC能夠?qū)崿F(xiàn)分級(jí)大容量的無功補(bǔ)償，D-STATC0M能夠?qū)崿F(xiàn)TSC兩級(jí)之間的連續(xù)調(diào)整，達(dá)到了降低動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償系統(tǒng)成本的目的。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0009]—種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征是:包括電網(wǎng)電流傳感器、電網(wǎng)電壓傳感器、數(shù)據(jù)中繼器、控制終端、晶閘管投切電容器單元及配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器，所述電網(wǎng)電流傳感器和電網(wǎng)電壓傳感器分別設(shè)置在電網(wǎng)上，電網(wǎng)電流傳感器和電網(wǎng)電壓傳感器均通過數(shù)據(jù)中繼器與控制終端連接;所述控制終端與電網(wǎng)通信連接，控制終端包括處理器、無線通信收發(fā)器、A/D轉(zhuǎn)化器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器，其中無線通信收發(fā)器、A/D轉(zhuǎn)化器及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器分別與處理器通信連接;所述晶閘管投切電容器單元和配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器以并聯(lián)的方式接入電網(wǎng)中，并均與控制終端通信連接。
[0010]更進(jìn)一步，所述晶閘管投切電容器單元由電容器、電抗器和兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管構(gòu)成，且該晶閘管投切電容器單元的數(shù)量為三個(gè)以上。
[0011 ] 一種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制方法，其特征是:該協(xié)調(diào)控制方法采用所述的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括以下步驟:
[0012]步驟一、采集電網(wǎng)中的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，并將采集信號(hào)發(fā)送至控制終端；
[0013]步驟二、所述控制終端接收所述采集信號(hào)，并計(jì)算晶閘管投切電容器單元應(yīng)投入部分的容量值和配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器應(yīng)投入的容量值，并根據(jù)所述晶閘管投切電容器單元應(yīng)投入部分的容量值發(fā)出第一控制命令，根據(jù)所述配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器應(yīng)投入部分的容量值發(fā)出第二控制命令；
[0014]步驟三、所述晶閘管投切電容器單元接收所述第一控制命令并發(fā)出第一響應(yīng)無功補(bǔ)償電流;所述配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器接收所述第二控制命令并發(fā)出第二響應(yīng)無功補(bǔ)償電流。
[0015]更進(jìn)一步，所述步驟二中晶閘管投切電容器單元與配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器的最佳容量配比為2:1。
[0016]通過上述設(shè)計(jì)方案，本發(fā)明可以帶來如下有益效果:為了能實(shí)現(xiàn)TSC與D-STATC0M動(dòng)作的一致性以及補(bǔ)償容量的互補(bǔ)性，本發(fā)明提供一種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)及其方法，控制終端根據(jù)從電網(wǎng)中采集的信息，通過數(shù)據(jù)處理，來確定D-STATC0M的補(bǔ)償容量以及TSC的投入或切除數(shù)量，給出了TSC和D-STATC0M最佳容量配比為2: I，TSC單元之間的最佳容量配比為1:1:1，同時(shí)將信號(hào)分別發(fā)送給TSC和D-STATC0M，根據(jù)上級(jí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，使TSC能夠?qū)崿F(xiàn)分級(jí)大容量的無功補(bǔ)償，D-STATC0M能夠?qū)崿F(xiàn)TSC兩級(jí)之間的連續(xù)調(diào)整，
[0017]TSC和D-STATC0M 二者互補(bǔ)來實(shí)現(xiàn)低成本、大容量的快速補(bǔ)償無功。從而實(shí)現(xiàn)了在保證混合裝置準(zhǔn)確補(bǔ)償無功的同時(shí)，使其提高了效率，降低了制造運(yùn)行維護(hù)的成本。
【附圖說明】
[0018]下面結(jié)合【附圖說明】和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明:
[0019]圖1為本發(fā)明的一種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖2為圖1中控制終端的結(jié)構(gòu)框圖。
[0021]圖3為本發(fā)明的一種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制方法的流程圖。
[0022]圖中:1_電網(wǎng)電流傳感器、2-電網(wǎng)電壓傳感器、3-數(shù)據(jù)中繼器、4-控制終端、401-處理器、402-無線通信收發(fā)器、403-A/D轉(zhuǎn)化器、404-數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、5-晶閘管投切電容器單元、
6-配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器。
【具體實(shí)施方式】
[0023]請(qǐng)參照?qǐng)D1及圖2，一種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征是:包括電網(wǎng)電流傳感器1、電網(wǎng)電壓傳感器2、數(shù)據(jù)中繼器3、控制終端4、晶閘管投切電容器單元5及配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器6，所述電網(wǎng)電流傳感器I和電網(wǎng)電壓傳感器2分別設(shè)置在電網(wǎng)上，電網(wǎng)電流傳感器I和電網(wǎng)電壓傳感器2均通過數(shù)據(jù)中繼器3與控制終端4連接;所述控制終端4與電網(wǎng)通信連接，控制終端4包括處理器401、無線通信收發(fā)器402、A/D轉(zhuǎn)化器403及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器404，其中無線通信收發(fā)器402、A/D轉(zhuǎn)化器403及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器404分別與處理器401通信連接;所述晶閘管投切電容器單元5和配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器6以并聯(lián)的方式接入電網(wǎng)中，并均與控制終端4通信連接。
[0024]優(yōu)選的，所述晶閘管投切電容器單元5由電容器、電抗器和反并聯(lián)的晶閘管構(gòu)成，且該晶閘管投切電容器單元5的數(shù)量為三個(gè)以上。
[0025]如圖3所示，本發(fā)明的一種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制方法的流程圖，該協(xié)調(diào)控制方法包括以下步驟
[0026]步驟一、采集電網(wǎng)中的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，并將采集信號(hào)發(fā)送至控制終端4;
[0027]步驟二、所述控制終端4接收所述采集信號(hào)，并計(jì)算晶閘管投切電容器單元5應(yīng)投入部分的容量值和配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器6應(yīng)投入的容量值，并根據(jù)所述晶閘管投切電容器單元5應(yīng)投入部分的容量值發(fā)出第一控制命令，根據(jù)所述配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器6應(yīng)投入部分的容量值發(fā)出第二控制命令；
[0028]步驟三、所述晶閘管投切電容器單元5接收所述第一控制命令并發(fā)出第一響應(yīng)無功補(bǔ)償電流;所述配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器6接收所述第二控制命令并發(fā)出第二響應(yīng)無功補(bǔ)償電流。
[0029]所述控制終端4扮演著十分重要的角色，為了能實(shí)現(xiàn)TSC與D-STATC0M動(dòng)作的一致性以及補(bǔ)償容量的互補(bǔ)性，控制終端4根據(jù)從電網(wǎng)中采集的信息，通過數(shù)據(jù)處理，以D-STATC0M容量上限作為約束條件將無功進(jìn)行分配，在先求出D-STATC0M補(bǔ)償容量的前提下求出TSC單元的投入個(gè)數(shù)，使混合無功補(bǔ)償裝置能夠進(jìn)行精確地補(bǔ)償。給出了 TSC和D-STATC0M最佳容量配比為2:1，TSC單元之間的最佳容量配比為1:1: I，同時(shí)將信號(hào)分別發(fā)送給TSC和D-STATC0M，根據(jù)上級(jí)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，使TSC能夠?qū)崿F(xiàn)分級(jí)大容量的無功補(bǔ)償，D-STATC0M能夠?qū)崿F(xiàn)TSC兩級(jí)之間的連續(xù)調(diào)整，TSC和D-STATC0M 二者互補(bǔ)來實(shí)現(xiàn)低成本、大容量的快速補(bǔ)償無功。在保證混合裝置準(zhǔn)確補(bǔ)償無功的同時(shí)，使其提高了效率，降低了制造運(yùn)行維護(hù)的成本。在低成本的情況下，使用兩種系統(tǒng)混合的方式進(jìn)行調(diào)節(jié)，可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)補(bǔ)償，同時(shí)對(duì)電壓也有很好的補(bǔ)償效果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征是:包括電網(wǎng)電流傳感器(1)、電網(wǎng)電壓傳感器(2)、數(shù)據(jù)中繼器(3)、控制終端(4)、晶閘管投切電容器單元(5)及配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器(6)，所述電網(wǎng)電流傳感器(I)和電網(wǎng)電壓傳感器(2)分別設(shè)置在電網(wǎng)上，電網(wǎng)電流傳感器(I)和電網(wǎng)電壓傳感器(2)均通過數(shù)據(jù)中繼器(3)與控制終端(4)連接;所述控制終端(4)與電網(wǎng)通信連接，控制終端(4)包括處理器(401)、無線通信收發(fā)器(402)、A/D轉(zhuǎn)化器(403)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(404)，其中無線通信收發(fā)器(402)、A/D轉(zhuǎn)化器(403)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(404)分別與處理器(401)通信連接;所述晶閘管投切電容器單元(5)和配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器(6)以并聯(lián)的方式接入電網(wǎng)中，并均與控制終端(4)通信連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其特征是:所述晶閘管投切電容器單元(5)由電容器、電抗器和兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管構(gòu)成，且該晶閘管投切電容器單元(5)的數(shù)量為三個(gè)以上。3.—種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制方法，其特征是:該協(xié)調(diào)控制方法采用如權(quán)利要求1所述的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，包括以下步驟: 步驟一、采集電網(wǎng)中的電壓信號(hào)和電流信號(hào)，并將采集信號(hào)發(fā)送至控制終端(4); 步驟二、所述控制終端(4)接收所述采集信號(hào)，并計(jì)算晶閘管投切電容器單元(5)應(yīng)投入部分的容量值和配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器(6)應(yīng)投入的容量值，并根據(jù)所述晶閘管投切電容器單元(5)應(yīng)投入部分的容量值發(fā)出第一控制命令，根據(jù)所述配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器(6)應(yīng)投入部分的容量值發(fā)出第二控制命令； 步驟三、所述晶閘管投切電容器單元(5)接收所述第一控制命令并發(fā)出第一響應(yīng)無功補(bǔ)償電流;所述配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器(6)接收所述第二控制命令并發(fā)出第二響應(yīng)無功補(bǔ)償電流。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種適用于混合無功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制方法，其特征是:所述步驟二中晶閘管投切電容器單元(5)與配電網(wǎng)靜止無功發(fā)生器(6)的最佳容量配比為2:1o
【文檔編號(hào)】H02J3/18GK106099947SQ201610620258
【公開日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年8月1日 公開號(hào)201610620258.0, CN 106099947 A, CN 106099947A, CN 201610620258, CN-A-106099947, CN106099947 A, CN106099947A, CN201610620258, CN201610620258.0
【發(fā)明人】魯海威, 王國(guó)友, 王振浩, 張喜林, 李筱靜
【申請(qǐng)人】國(guó)家電網(wǎng)公司, 國(guó)網(wǎng)吉林省電力有限公司長(zhǎng)春供電公司, 東北電力大學(xué)