[发明专利]一种无功补偿装置和无功补偿方法

说明书

【技术领域】

本发明具体涉及电力系统无功补偿领域，具体涉及一种应用磁控电抗器的无功补偿装置和无功补偿方法。

【背景技术】

无功是电力系统中发配供网络中的一个重要指标，容性无功和感性无功必须维持一定的平衡，否则，将会导致系统电压下降，功率因数降低，损耗增加，电气设备得不到充分利用，更严重的会导致设备损坏。因此，解决好电力网络无功补偿问题，对电力网络降损节能有着极为重要的意义。目前电力系统高压无功补偿主要有同步调相机、FC(投切固定电容器和电抗器) 、TCR(晶闸管控制电抗器)加固定电容器、MCR（磁控电抗器）加固定电容器及全控型电力电子器件的静止无功发生器(SVG)等方式。

同步调相机的基本原理就是让同步发电机发无功，运行成本很高，现在很少使用；FC方式，采用断路器分组投切电容器，有级离散，投切涌流冲击大，易损坏，频繁投切更易导致故障，但是成本低；TSC方式，分组投切，投切涌流冲击很小，可频繁投切，一般用于10kV及以下高压；TCR方式，动态无级平滑调节，响应速度快，但是晶闸管串接在高压回路中，易发生故障，可靠性低，谐波较大；MCR方式动态无级平滑调节，响应速度快，晶闸管两端电压较低，稳定性高，谐波小，占地面积小，成本相对较低；SVG方式动态无级平滑调节，响应速度最快，可发出超前、滞后的无功，技术先进，但是IGBT连接在高压回路中，也易发生故障，可靠性也较低，成本非常高，目前实际应用不是很多。基于上述原因，目前电力系统中使用最多的还是MCR（磁控电抗器）加固定电容器的无功补偿方式。该方式中，为提高补偿精度，电容器往往被分成几个支路，与电抗器一起并联在系统母线上。电容器提供固定的容性无功为QC，磁控电抗器输出感性无功为QI ，系统的无功为QS，一般为感性，控制的基本原理就是让总的无功Q(Q = QS + QI - QC)保持为一个恒定值，可以看出只要改变QI的值就能实现控制目的。 

磁控电抗器采用直流助磁原理，通过连续改变电抗器的次级的直流电流，来改变线圈内部一小段铁芯的饱和程度，进而改变整个铁芯的磁导率，从而实现电抗值连续可调，因此，只要控制电抗器的次级的直流电流，就能控制电抗器发出的感性无功功率。而对直流电流的控制是通过改变可控整流的导通角来实现的。 

现有的应用磁控电抗器实现的无功补偿装置，多采用无功变换器接入控制器，接线复杂并且系统有功很低时，无功补偿装置仍与系统母线连接，存在较大的系统损耗。 

【发明内容】

为了解决上述问题，本发明提供一种实现方式简单的无功补偿装置。

本发明的无功补偿装置采用的技术方案是, 包括并接在系统母线和补偿母线之间的第一分支断路器，并联在系统母线上的第一电压互感器，设置在主进线上的第一电流互感器，无功补偿控制器，一条并联在补偿母线上的电抗器支路，至少两条并联在补偿母线上的电容器支路；补偿母线并接在系统母线上；第一分支断路器、第一电压互感器、第一电流互感器分别接入无功补偿控制器；电抗器支路包括依次串联连接的第二分支断路器，第二电压互感器，第二电流互感器，磁控电抗器，电抗器支路通过第二分支断路器连接补偿母线，第二分支断路器、第二电压互感器、第二电流互感器、磁控电抗器分别接入无功补偿控制器；电容器支路包括依次串联连接的分支断路器，电压互感器，电流互感器，电容器，电容器支路通过分支断路器连接补偿母线，分支断路器、电压互感器、电流互感器分别接入无功补偿控制器。 

优选的，所述无功补偿控制器主板，显示板，电源板，模拟信号板，开入信号板，光纤信号板，开出信号板；显示板，电源板，模拟信号板，开入信号板，光纤信号板，开出信号板分别和主板电连接，模拟信号板，开入信号板，光纤信号板，开出信号板分别和电源板电连接。 

优选的，所述磁控电抗器和所述无功补偿控制器之间采用光纤或双绞线传递信号。 

优选的，所述主板的处理器型号是TMS320F28335PGFA，模数转换芯片型号是AD7658，现场可编程逻辑阵列型号是EP1C6Q240。 

优选的，所述光纤信号板采用NPN型三极管和PNP型三极管的集电极连接构成的推挽电路驱动光纤头。 

优选的，所述主板上设置GRRS模块，串口和/或网络口。 

本发明还提供一种无功补偿方法，包括如下步骤： 

S1，主板A/D采样各电压互感器的电压，各电流互感器的电流等电气量值；

S2，根据第一电流互感器测量的电压U1，第一电流互感器测量的电流I1，计算出系统有功WS。