[发明专利]压控型无功自动补偿系统及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种电网补偿领域的技术，具体是一种压控型无功自动补偿系统及其方法。

背景技术

当前有很多无功调节手段，例如TBBZ分组投切、TCR-SVC型无功补偿、MCR-SVC型无功补偿和SVG无功补偿装置等，但是都有各自的缺陷。TBBZ分组投切需要控制电容器组的投切，容易产生合闸涌流和操作过电压，并且无法精准补偿，经常会造成欠补偿或者过补偿，而且响应时间长。TCR-SVC型无功补偿不仅占地面积大，维护困难，而且谐波含量高，特别是其所产生的谐波对电力系统造成严重污染。MCR-SVC型无功补偿使用大量半导体器件，容易损坏且维修困难，自身也会产生谐波，对电力系统造成污染。SVG无功补偿装置使用大量半导体器件，容易损坏且维修困难，并且占地面积大，谐波含量高，容易对电力系统造成污染。

发明内容

本发明针对现有技术无法防止运行时产生谐波，容易造成电力系统谐波污染的缺陷，提出一种压控型无功自动补偿系统及其方法，其稳定性强，不产生合闸涌流、操作过电压以及大量谐波污染，可以精准的进行无功补偿，且响应速度快，根据系统的需求进行调节，满足系统电压稳定以及无功功率就地平衡的要求，大大提高了电压无功管理水平，大幅度降低线损，提高企业的经济效益。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种压控型无功自动补偿系统，包括：无功补偿控制器以及依次串联于主变压器低压侧的断路器、电流互感器、自耦调压器、串联电抗器和电容器组，其中：无功补偿控制器分别采集来自主变压器低压侧的电压电流信息、来自断路器的开关信号、来自电流互感器的回路电流互感信息、来自自耦调压器的非电量监测信息，当系统出现电压或者功率因数越限时，无功补偿控制器根据控制优化算法计算出改变系统电压对电压的影响、改变无功功率对系统电压的影响、改变系统电压对功率因数的影响以及改变无功功率对功率因数的影响，并在满足限制条件的情况下，计算无功补偿的结果，即需要调节的电压或无功功率，向自耦调压器和主变压器分别输出调档指令。

所述的非电量监测信息是指：自耦调压器的运行状态，包括但不限于：自耦调压器的高温和超高温状态监测、自耦变压器的轻瓦斯和重瓦斯状态监测、自耦变压器的压力释放状态监测等。

所述的调档指令是指：根据自耦调压器或主变压器当前档位计算需要调节的次数，确定调节档位，具体为：每调节一档后，无功补偿控制器即进行一次控制优化算法处理，并发出调节指令。

所述的调档指令中：自耦变压器调节优先级最高，其次是主变压器和自耦变压器组合，即：主变压器和自耦变压器同时作为调节对象，最后是主变压器。

所述的无功补偿控制器根据是否接入自耦变压器和主变压器，根据实际情况来选择调节的对象。例如，主变压器档位电缆未接入控制器时，无功补偿控制器会自主识别当前的情况，禁止调节主变压器。

所述的控制优化算法是指：

其中：U'为需要调节的电压，Q'为需要调节的无功功率，U为母线中有效电压，I为母线中的有效电流，ρ为电压U与功率因数的相关系数，ΔUu为改变系统电压对电压的影响，单位为Kv，ΔUq为改变无功功率对系统电压的影响，单位为Kv，为系统的功率因数，为改变系统电压对功率因数的影响(余弦值，无量纲)，为改变无功功率对功率因数的影响(余弦值，无量纲)，λ₁和λ₂为相关的比例系数，f₁和f₂为无功功率和系统电压调节过程中参与计算的相关元素的函数关系；并且上述变量满足：其中：F₁、F₂、F₃、F₄为无功功率调节过程中的四个限制关系式，为功率因数调节上限值，为功率因数调节下限值，U_MAX为系统电压调节的上限值，U_MIN为系统电压调节的下限值。

本发明涉及上述系统的自动控制方法，包括以下步骤：

1)采集母线中的电压和电流，并获得功率因数；

2)当电压或功率因数不在设定范围内，则运行控制优化算法得到主变压器或自耦调压器的档位调节指令；

3)预估档位调节后的电网运行情况；

4)无功补偿控制器监测主变压器和自耦变压器的档位电缆的接入情况，若未接入控制器，该对象禁止调节。在此基础上，无功补偿控制器依据优化控制算法，选择调节对象。