[发明专利]一种分布式发电无功补偿装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种电网补偿装置，尤其是涉及一种分布式发电无功补偿装置。

背景技术

随着电力需求的不断增长，集中式大电网在过去数十年里得以快速发展，成为主要的电力供应渠道。然而这种供电模式也存在很多弊端：运营成本高，控制难度大，难以满足用户越来越高的安全性和可靠性要求。尤其是近几年来，世界范围内接连发生几次大面积停电事故以后，大电网的脆弱性充分暴露出来，这使得分布式发电日益受到重视。分布式发电一般是指发电功率在数千瓦至50兆瓦的小型化、模块化、分散式、布置在用户附近为用户供电的连接到配电系统的小型发电系统。光伏发电、风力发电、燃料电池、微型燃气轮机、小型水电等经过长期的发展，在技术上取得长足进步的同时价格不断降低，这为分布式发电的普及提供了可能。

分布式发电本身可以产生大量的有功和无功，特别是比较成熟的小型水电、风力发电与光伏发电，其能能量来源具有随机性和瞬时性的特点，不能产生稳定的有功和无功功率，这就相当于系统中介入了一个大型的随机负载。这些发电单元的启动和停机也将对电网造成较大的有功与无功的波动，这些都会造成接入出电网电压的波形，对电力系统的稳定产生严重影响。解决以上问题最行之有效的措施就是在分布式发电单元与电网接入点进行无功补偿，保证接入点的无功稳定在一定的范围内，以减少可能对电网造成的无功冲击，从而充分发挥分布式电源有功输出的能力，提高电力系统的电能质量。

常用的无功补偿设备有调相机、同步发电机、静止无功补偿器和静止无功发生器等。调相机与同步发电机等补偿设备属于旋转设备，损耗和噪声都很大，静止无功发生器成本高，需要外接电源，因此上述三种设备均不适用于对分布式发电进行无功补偿。静止无功补偿器是目前电力系统中应用做多的并联补偿设备，它包括固定电容器组、并联饱和电抗器、晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器等形式。在静止无功补偿器的各种结构中，将固定电容器组和晶闸管控制电抗器联合起来使用是使用较多的一种形式，其中电容支路为固定连接，晶闸管控制电抗器支路采用触发延迟控制形成连续可控制的感性电抗，通常晶闸管控制电抗器的容量大于固定电容器组的容量以保证技能输出容性无功也能输出感性无功。实际应用中晶闸管控制电抗器会在补偿无功的同时产生大量的谐波电流，因此必须在这种结构中配置无源滤波器组以消除该谐波([1]姜齐荣，谢小荣，陈建业.电力系统并联补偿[M].北京：机械工业出版社，2004)。无源滤波器具有结构简单、设备投资较少、运行费用较低等优点，但是也存在一些无法根除的缺点：补偿效果对负载有依赖性，使用不够灵活，容易引发串联和并联谐振等，这些缺点极大地影响了整套无功补偿装置的稳定性。

有源电力滤波器对电网进行实时监测，在检测到系统谐波的同时向系统注入一组与之大小相等方向相反的电流来抵消谐波电流，从而抑制谐波畸变。现有的改进的固定电容器组和晶闸管控制电抗器组合的无功补偿装置的有源电力滤波器可以克服上述提到的无源滤波器的缺点([2]邓礼宽，姜新建，朱东起，等.APF和SVC联合运行的稳定控制[J].电力系统自动化.2005，29(18)：29-32)。但是在这种情况下，有源电力滤波器的开关器件承受的电压等级需要大于电网电压，这提高了整套无功补偿装置的成本，因此性价比不高。

发明内容

本发明的目的在于针对现有的发电无功补偿装置存在的上述不足，提供一种可以稳定运行不会产生谐振的分布式发电无功补偿装置。

本发明设有晶闸管控制电抗器、固定电容器组、有源电力滤波器和控制电路，所述闸管控制电抗器直接并联接入电网，固定电容器组与有源电力滤波器串联后并联接入电网，控制电路的驱动脉冲信号端分别接晶闸管控制电抗器和有源电力滤波器。

所述控制电路可设有电网电压电流采样电路、数字信号处理DSP控制器、IPM驱动电路、晶闸管驱动电路、液晶显示器和保护电路，电网电压电流采样电路通过霍尔元件对电网电压电流进行隔离采样，电网电压电流采样电路输出端接数字信号处理DSP控制器输入端，数字信号处理DSP控制器的导通角信号输出端接晶闸管驱动电路输入端，数字信号处理DSP控制器的IPM脉冲驱动信号输出端接IPM驱动电路输入端；液晶显示器的输入端和保护电路的输入端分别接数字信号处理DSP控制器的输出端，液晶显示器负责对目前系统运行状态进行显示；保护电路监视电网电压电流与输出信号并对异常情况进行处理。