[发明专利]三相四线制电网部分调压调容无功补偿装置及方法

权利要求书

1.三相四线制电网部分调压调容无功补偿装置，其特征在于：包括U相、V相和W相调压调容无功补偿单元和控制单元（6），其中每相调压调容无功补偿单元主要由电流检测元件（1），电压检测元件（2），全压补偿电容组（3），自偶变压器（4）和调压电容组（5）组成；

每相电流检测元件（1）串联在该相电网的火线上，每相电压检测元件（2）并联在该相电网的火线和零线上，每相电流检测元件（1）和每相电压检测元件（2）的信号输出端与控制单元（6）的输入端相连；

每相全压补偿电容组（3）由n-1条并联在该相电网火线和零线上的并联支路组成；每条支路均由1个双向晶闸管B1i、1个熔断器Fi、1个电感Li和1个电容Ci串联而成；双向晶闸管B1i的T1端连接该相电网的火线，双向晶闸管B1i的T2端经熔断器Fi、电感Li和电容Ci与该相电网的零线相连；双向晶闸管B1i的T2端连接控制单元（6）的输入端，双向晶闸管B1i的G端连接控制单元（6）的输出端；上述i=1，2，……，n-1；其中n为每相电容的等分组数；

每相自偶变压器（4）有m级输出电压即具有m个电压输出端，且相邻两电压输出端的级压差一致；该自偶变压器（4）的输入端并联在该相电网的火线和零线上；

每相调压电容组（5）由1个电容Cn、1个熔断器Fn和m个双向晶闸管B2j组成；每个双向晶闸管B2j的T1端连接自偶变压器（4）的一个电压输出端，所有双向晶闸管B2j的T2端相连后分为2路，一路经熔断器Fn和电容Cn和接至该相电网的零线，一路连接控制单元（6）的输入端；所有双向晶闸管B2j的G端均与控制单元（6）的输出端相连；上述j=1，2，……，m；其中m为自偶变压器（4）的电压输出端的个数。

2.根据权利要求1所述的三相四线制电网部分调压调容无功补偿装置，其特征在于：每相自偶变压器（4）相邻两电压输出端的级压差按无功差ΔQ_C一致来设计，即ΔQC=2πfCn(Uj2-Uj-12)=1m2πfCnU2;]]>上述j=1，2，……，m；m为自偶变压器（4）的电压输出端的个数；f为电网的频率；Cn为电容Cn的电容值；U为相电压。

3.根据权利要求1或2所述的三相四线制电网部分调压调容无功补偿装置，其特征在于：所述n和m均为大于等于3的整数。

4.基于权利要求1所述装置的三相四线制电网部分调压调容无功补偿方法，其特征在于：包括如下步骤：

①控制单元（6）根据电流检测元件（1）所检测出的单相电流信号和电压检测元件（2）所检测出的单相电压信号，计算无功量Q，其中Q=UIsinφ，式中U为相电压值，I为相电流值，φ为相电压和电流的相位；

②控制单元（6）根据无功量Q计算电容的投切，即选择全压补偿电容组（3）的投入支路数及调压电容组（5）的工作电压；

③控制单元（6）累计全压补偿电容组（3）中电容C1、C2、……和Cn-1的各自工作时间；如果需要增加投入支路，要选择累计工作时间短的支路投入，如果需要减少投入支路，要选择累计工作时间长的支路切断；

④控制单元（6）检测各双向晶闸管B1i、B2j的端电压，要投入支路时，选择双向晶闸管B1i、B2j的端电压接近零的时刻投入以避免电容投入引起冲击电流；

⑤控制单元（6）计算电容支路投入前后电网无功量Q的无功减少量ΔQ，并将无功减少量ΔQ与新投入电容支路的理论无功值Q_C进行比较，其中Q_C=2πfCU²，式中f为电网的频率，C为投切支路的电容值；U电容端电压值；若无功减少量ΔQ与理论无功值Q_C的差值在允许的范围内，则说明投切的电容支路工作正常，并指示该电容支路正常工作状态；若无功减少量ΔQ与理论无功值Q_C的差值在超过了允许的范围，则说明投切的电容支路工作异常，并指示该电容支路异常工作状态。