[发明专利]带谐振检测及谐波过流保护的无功补偿方法及其装置

说明书

技术领域

本发明涉及配电网络技术领域，尤其涉及一种带谐振检测及谐波过流保护的无功补偿方法及其装置。

背景技术

电网中的电力负荷大部分属于感性负荷，如电动机、变压器等，在运行过程中需向这些设备提供相应的无功功率。在电网中安装并联电容器等无功补偿设备以后，可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，由于减少了无功功率在电网中的流动，因此可以降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗。目前所使用的无功补偿装置的不足之处是：1、核心部分用8或16位单片机，响应速度慢，精度低，数据处理能力差。2、选用cosφ为检测量，然而cosφ并不能准确地反映电网中无功分量大小。在重载时，虽然无功分量大，但由于在总负荷中占比重小，cosφ也较大，甚至高于系统补偿的整定值，使装置作出不补偿的决定；在轻载时，无功分量不大，但功率因数有可能也小，使装置作出补偿的决定，投入后造成过补，又要切除电容造成投切振荡。同时一般装置的补偿盲区也会导致投切震荡。3、装置的投切电容器方式一般分为循环投切和编码投切。理论上说，编码投切电容的方式，可以最大限度的利用电容柜的空间和元件，使同样的电容柜，具有更细的补偿级数或更大的补偿范围。比如，同样是4组电容器，循环投切，只有0--4个单位电容的4个补偿级数，如果用编码投切，则可以完成0--15个单位电容的16个补偿级数。但是编码方式，要求知道柜子内部电容的情况，新的用户使用好办，老用户自己改造，设定各种参数有些麻烦。4、市面上无功补偿装置的种类很多，有些只能进行一般的控制，不能存储数据和通信，从而不能很好地了解装置的投运情况，如投入装置以后系统平均功率因数达到多少等，装置也没有自检功能，有可能因为装置本身的缺陷造成事故的发生。

发明内容

本发明目的是针对以上不足之处，借助高速数字信号处理技术提出一种带谐振检测及谐波过流保护的无功补偿方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：带谐振检测及谐波过流保护的无功补偿方法，包括步骤1)、采集电网的低压侧电压、母线侧电流和电容器侧电流数据；2)、利用快速傅立叶变换对步骤1)所采集的电量参数进行计算；3)、进行系统故障自检，如系统故障则进行告警，如系统无故障则进行步骤4)；4)、进行电压判断，如电压超范围进行告警并进行步骤5)，如未超范围直接进行步骤5)；5)、对当前电压下的电容器容量进行校准；6)、采用自组织控制策略确定电容器投切的最佳组合；7)、根据当前电网条件判断是否满足电容器的投切条件；8)、进行谐振检测及谐振干扰控制；9)、根据步骤6)判断出的电容器投切最佳组合进行电容器的投切控制。

作为进一步的改进，还包括在进行步骤4)之前计算电能和频率的步骤。

作为进一步的改进，步骤3)所述的系统故障自检方法是如果系统检测到Q2N＜Q1N/2，则说明系统有故障。

作为进一步的改进，步骤5)所述对当前电压下的电容器容量进行校准是根据电容器的额定容量及额定电压校准当前电压下的电容器容量QN1，QN1＝(UN1*UN1)/[(U_N*U_N)/QN]。

作为进一步的改进，步骤6)所述自组织控制策略包括以下步骤：a、将N组电容器的容量根据实际情况排列；b、排列好之后将容量的二次值以定值的形式存储到装置的EEPROM中；c、用0代表电容器切，用1代表电容器投，N组电容器则对应N位二进制数，所以共有2^N种组合；d、根据检测到的所缺的无功量从所述256种组合中查找电容器投切的最佳组合。步骤d中所述的电容器投切的最佳组合的电容器容量之和应小于所缺的无功量。

作为进一步的改进，步骤7)包括e、过电压检测，如果母线侧电压大于αU_N，并且计算时间大于延时时间定值之后则投入的电容器全切，如果不大于αU_N，则进行步骤f；f、欠电压检测，如果母线侧电压小于αU_N，并且计算时间大于延时时间定值之后则投入的电容器全切，如果不小于αU_N，则进行步骤g；g、谐波过电流检测，如果电容器侧电流大于βI_N，并且计算时间大于延时时间定值之后则投入的电容器全切，如果不大于βI_N，则进行步骤8)。

作为进一步的改进，步骤8)所述的谐振检测及谐振干扰控制是当监测到设备已进入或邻近串、并联谐振状态，将实施谐振干扰控制，拉动设备偏离谐振状态。