[发明专利]曲线磁阀式可控电抗器谐波优化方法、系统及应用

说明书

本发明属于电力系统无功补偿技术领域，公开了一种曲线磁阀式可控电抗器谐波优化方法、系统及应用，对曲线磁阀的谐波数学模型的谐波优化转化为对高斯点的谐波优化，对高斯点x_i采用粒子群优化算法后得到的最优高斯点，并通过高斯点x'式进行反变换，得到原积分空间[0,l]内的最优高斯点，然后通过拟合得到磁阀曲线f(x)。本发明曲线磁阀结构磁阀两端分别对称地分布绕组，上下两绕组均接有抽头，通过可控硅K₁,K₂连接，两工作柱铁心的上下绕组通过交叉连接后并联至电网，续流二极管D横跨在交叉端点。相比传统磁阀式可控电抗器，本发明能够满足国家标准的同时降低成本。

技术领域

本发明属于电力系统无功补偿技术领域，尤其涉及一种曲线磁阀式可控电抗器谐波优化方法、系统及应用。

背景技术

目前，磁阀式可控电抗器(Magnetically controlled reactor，MCR)是一种重要的无功补偿设备，其无功功率连续可调，而且相对于晶闸管控制电抗器(Thyristorcontrolled reactor，TCR)更便于使用于特高压环境，目前已经在电力系统中广泛应用。

但由于MCR工作原理基于磁阀的磁饱和，饱和过程中不可避免地会产生各次谐波，随着MCR工作电压和容量的升高，其注入的谐波也会随之升高，若不采取限制措施，谐波注入电网将影响系统安全。不能稳定运行。

谐波抑制方法通常分为外部电路抑制法或内部磁路抑制法。电路抑制法通过外改变磁控电抗器的连接方式或增加额外滤波装置或其他设备达到抑制谐波的目的，但额外设备的应用会导致成本增加而且某些环境下不适合增加额外设备，成本更高。内部磁路抑制法通过改善磁阀式可控电抗器内部磁阀结构，能够从根本上降低磁阀式可控电抗器的谐波输出，其关键在于磁阀结构的优化。

已有论文研究中提出了采用多级式磁阀结构降低总谐波的方法。

通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：

现有技术对磁阀的最大截面积与最小截面积比、磁阀曲线形状进行优化效果差，造成材料利用率低，而且不能降低谐波。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供了一种曲线磁阀式可控电抗器谐波优化方法、系统、电抗器及应用。目的在于达到提高磁控电抗器材料利用率且最大程度降低输出谐波。

本发明是这样实现的，一种曲线磁阀式可控电抗器谐波优化方法，包括：

对曲线磁阀的谐波数学模型的谐波优化转化为对高斯点的谐波优化，对高斯点x_i采用粒子群优化算法后得到的最优高斯点，并通过高斯点x'式进行反变换，得到原积分空间[0,l]内的最优高斯点，然后通过拟合得到磁阀曲线f(x)。

进一步，所述曲线磁阀式可控电抗器谐波优化方法进一步包括：

1)获取的曲线磁阀的谐波数学模型为：

其中，β_x为距离最小截面x处微元磁阀的磁饱和度，β₀为最小截面磁饱和度，未加直流励磁时初始状态为0，其最大值为β_0max＝(k_l-1)π，i₁为基波电流有名值，B_t0为最小截面临界饱和时的磁感应强度，i_(2m+1)为第2m+1次谐波电流的有名值，N为工作线圈匝数，μ₀为真空磁导率；

2)磁控电抗器输出谐波仅与磁阀形状f(x)，最大最小截面积比K_l两个参数有关；建立谐波优化模型如式(2)，通过优化磁阀形状使得在整个磁控电抗器工作域内的最大谐波含量最小：