[实用新型]一种盾构机全自动混合型无功功率补偿控制系统

说明书

技术领域

本实用新型属于盾构机自动控制技术领域，尤其涉及一种盾构机全自动混合型无功功率补偿控制系统。

背景技术

目前，盾构施工法在隧道与地下工程的掘进中得到越来越广泛的应用，为装备制造业的发展起到积极地推动作用，也为基础元件产业“2025中国制造”技术发展提出新的要求。通常在盾构机电网系统中存在大量的感性负载，感性负载消耗着大量的无功功率。由于盾构机供电网络中流过的无功功率增加，会导致有功电流增大和视在功率增加，从而使变压器、控制设备和电缆等电器设备容量增加，增大供电设备成本，同时会增大供电设备及线路损耗；另外还会导致变压器及线路的压降增大，使电网电压产生波动，从而使供电最末端的刀盘电机等大功率用电设备出力下降，掘进效率降低，整体能耗增加。

在盾构机供电系统中，由于大都采用的是无功功率标准型补偿的方式，这种方式难以及时反映及补偿盾构机在不同工况模式下，由于负载率不同而导致的无功功率需求不一的问题，使得在现场运行过程中，容易产生过补偿或欠补偿的问题，再加之盾构机上存在着如刀盘主驱动变频器等多种非线性负载，非线性负载产生大量谐波电流并注入到供电系统电网中，当这些谐波电流流经标准型无功补偿装置时，可能诱发谐波谐振等现象，从而导致盾构系统的无功补偿装置出现故障或损坏。因此，如何通过无功补偿提高盾构机系统供电质量，降低盾构机供电损耗是当前面临的一个严峻问题，而盾构机供电系统中的无功补偿装置的合理投运，是能否实现低成本节能的重要环节。

针对上述问题，一般采用安装无功补偿设备的方式，通过合理的补偿无功功率来提高电能质量，达到节能降耗的目的。静止无功补偿器(Static var Compensator，STATCOM)能够进行动态连续的无功功率补偿，但是当单台STATCOM容量要求较大时，由于电力电子器件制造工艺和工程造价的限制，往往在设计和工程实现上存在困难。而晶闸管投切电容器(Thyristor Switched Capacitor，TSC)虽然能够满足工程容量的要求，但其不能进行连续无级的无功功率补偿，并且装置的响应速度也不快，很难满足大型盾构机供电系统对无功功率补偿的要求。

为了克服上述缺陷，本实用新型针对大型盾构机低成本动态节能的实际需求提供了一种盾构机全自动混合型无功功率补偿控制系统，该控制系统具有自动控制、监控和恶劣环境下工作的盾构机无功功率自动补偿功能，实现无级调节无功，抑制电网电压跌落和电压波动，低成本、大容量、动态连续的无功功率补偿，提高电能质量，降低盾构机供电系统成本，节约用电，提高经济效益。

实用新型内容

本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种具有自动控制、监控和恶劣环境下工作的盾构机无功功率自动补偿功能，实现无级调节无功，抑制电网电压跌落和电压波动，低成本、大容量、动态连续的无功功率补偿，提高电能质量，降低盾构机供电系统成本，节约用电，提高经济效益的盾构机全自动混合型无功功率补偿控制系统。

本实用新型为解决其技术问题所采取的技术方案是：一种盾构机全自动混合型无功功率补偿控制系统，包括：DSP控制器、模糊PI解耦控制器、电容器循环控制器、无功功率自动补偿系统、供电母线，无功功率自动补偿系统包括静止无功补偿器(TATCOM)和晶闸管投切电容器组(TSC组)，DSP控制器分别与模糊PI解耦控制器和电容器循环控制器连接，模糊PI解耦控制器和电容器循环控制器与无功功率自动补偿系统连接，无功功率自动补偿系统与供电母线连接，供电母线与DSP控制器之间连接有电压互感器和电流互感器，电压互感器和电流互感器并联。

进一步地，所述静止无功补偿器(TATCOM)和晶闸管投切电容器组(TSC组)并联。

进一步地，所述DSP控制器的一个输出端与电容器循环控制器的输入端电性连接，另一个输出端与模糊PI解耦控制器的输入端电性连接。

进一步地，所述电容器循环控制器的输出端与晶闸管投切电容器组(TSC组)的输入端电性连接。

进一步地，所述模糊PI解耦控制器的输出端与静止无功补偿器(TATCOM)的输入端电性连接。

进一步地，所述晶闸管投切电容器组(TSC组)由多个晶闸管投切电容器并联构成。

进一步地，所述供电母线的一个输出端与电压互感器的输入端电性连接，另一个输出端与电流互感器的输入端电性连接，所述电压互感器和电流互感器的输出端与DSP控制器的输入端电性连接。

进一步地，所述无功功率自动补偿系统与供电母线之间设有开关柜。

本实用新型具以下优点和积极效果：