CN101340098B - 一种动态无功补偿方法 - Google Patents

Abstract

一种应用于电力系统领域，尤其是应用于电气化铁路牵引变电站的动态无功补偿方法。该方法包括以下步骤：信号检测装置实时检测M相和T相的电压和电流信号；控制装置根据信号检测装置测得的电压和电流信号实时计算出M相和T相的无功量；控制装置根据计算得出的实时无功量确定需要补偿的无功量，通过触发各补偿支路的高压大功率开关器件，实现对补偿装置各补偿支路的动态投切。通过实施本发明，能够使无功补偿装置随着负载功率因数的快速变化而实时动态地投切，而不需要开关设备的动作，电压过零时投入，不产生投入涌流，电流过零时关断，不产生过电压，从而有效地滤除电网中的谐波，进一步改善电能的质量。

Description

一种动态无功补偿方法

所属技术领域

本发明涉及一种应用于电力系统领域的无功补偿方法，尤其是一种应用于电气化铁路牵引变电站的动态无功补偿方法。

背景技术

在我国，铁路运输蓬勃发展，电气化铁路的建设迅速扩大。因此，为了更好地满足运量和运速的持续发展的需要，解决网压跌落，提高牵引网供电能力，抑制电网谐波，改善电能质量已经成为近年来铁路领域急待解决的技术问题。目前，在我国铁路电气领域普遍使用的无功补偿装置主要是两种形式的传统无功补偿装置。一种是采用机械开关投切的静止无功补偿装置，即FC(固定补偿电容器)的形式，其电气原理图如图1所示。其中无功补偿装置接在变压器M相和T相次级绕组上，为固定补偿电容器组，包括隔离开关QS、QS′，断路器QF、QF′，高压并联电容器CF、CF′，串联电抗器LF、LF′。因为这种静止无功补偿装置采用机械开关投切的方式，所以一是不能随着负载功率因数的快速变化而实时的投切，二是不能设置多种补偿容量的组合，不能使负载由小到大快速变化都能达到最佳功率因数，三是在补偿装置投入时会在电网中产生很大的涌流，在补偿装置切除时产生过电压。这样一来，就严重影响了机械开关和补偿装置的使用寿命。

另一种目前应用的无功补偿装置是改进型的静止无功补偿装置，即SVC(static var compensator)形式，也叫作TCR(晶闸管控制器电抗器)+FC形式，其电气原理图如图2所示，高压装置和无功补偿支路接在变压器M相和T相次级绕组上，其中高压装置包括：隔离开关QS1、QS1′，断路器包括QF1、QF1′，无功补偿装置包括FC(FC′)和TCR(TCR′)两条支路，其中FC、FC′支路包括：隔离开关QS1、QS1′，电流互感器TA1、TA1′，高压并联电容器CF、CF′，串联电抗器LF、LF′。TCR、TCR′支路包括：隔离开关QS2、QS2′，电流互感器TA2、TA2′，并联电抗器L11、L12、L11′、L12′，高压晶闸管阀组SCR1、SCR1′。这种改进型的无功补偿装置由于采用了晶闸管控制器电抗器(TCR)，因此具有了较好的动态补偿性能。但是这种无功补偿装置响应速度较慢，对电网电压的波动表现出恒阻抗特性，在电网电压波动时不仅不能充分发挥其作用，而且自身会产生较多的谐波电流注入电网，同时需要庞大的储能设备(如：电容和电抗)来实现无功补偿的目的。此外，这种无功补偿装置对于无功的调节只能产生滞后(感性)无功，调节范围十分有限，而且成本高，占地大。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种采用高压大功率开关器件投切电容器的动态无功补偿方法。通过实施本发明，能够使无功补偿装置随着负载功率因数的快速变化而实时地投切，从而有效地滤除电网中的谐波，进一步改善电能的质量。

按照本发明，上述技术问题是通过权利要求1所描述的技术特征来实现的：

一种解决上述问题的动态补偿方法的实施方式，用于实施动态无功补偿方法的动态无功补偿装置包括在变电站变压器M相和T相次级绕组上连接的高压开关设备、信号检测装置和n个支路的高压大功率开关器件投切电容器型补偿装置以及控制装置，其中n≥1，该动态无功补偿方法包括以下步骤：信号检测装置实时检测M相和T相的电压和电流信号，控制装置计算出M相和T相的实时无功量，确定需要补偿的无功量，并根据需要补偿的无功量完成对M相和T相补偿装置各补偿支路投切命令的动态投切控制。

其投切命令是根据对以下公式的计算而发出的：

Q_LM＝U_MI_Msinα                            (1)

Q_LT＝U_TI_Tsinβ                            (2)

$\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_{\mathrm{Ti}}\≤Q_{\mathrm{LM}}\≤\underset{i=1}{\overset{k+1}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_{\mathrm{Ti}}---\left(3\right)$

$\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_{\mathrm{Ti}}^{\′}\≤Q_{\mathrm{LT}}\≤\underset{i=1}{\overset{k+1}{\mathrm{\Σ}}}{Q}_{\mathrm{Ti}}^{\′}---\left(4\right)$

其中，Q_LM为M相实时计算的无功量，Q_LT为T相实时计算的无功量，U_M为M相电压有效值，U_T为T相电压有效值，I_M为M相电流有效值，I_T为T相电流有效值、α为M相电流与电压之间的角度，β为T相电流与电压之间的角度，Q_Ti为M相第i条补偿支路的补偿容量，Q′_Ti为T相第i条补偿支路的补偿容量，k为投入的支路数。

其中，信号检测装置包括：M相和T相电流电压检测装置，用来完成M相和T相电压U_T、U_M，电流I_T、I_M的检测。控制装置完成M相、T相实时无功量的计算和需要补偿无功量的确定，其计算方法由上述式(1)和式(2)给出。动态无功补偿装置实时检测和计算M相和T相的无功量，得出需要补偿的无功量，通过对补偿装置各补偿支路的高压大功率开关器件实时投切，实时动态补偿电力系统中的无功量，从而使系统达到最佳功率因数。投入k个支路使补偿无功量最佳，投入k+1个支路过补。这样不管负载如何变化，系统总是保持最佳功率因数，并兼有滤除谐波的作用。以对M相进行补偿为例，若 $\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q}_{\mathrm{Ti}}<Q_{\mathrm{LM}}$ (即M相需要补偿的无功量大于无功补偿装置k条支路补偿的总量)，说明M相欠补偿，控制装置计算并判断投入下一个支路；若 $Q_{\mathrm{LM}}<\underset{i=1}{\overset{k+1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q}_{\mathrm{Ti}}$ (即M相需要补偿的无功量小于无功补偿装置k条支路补偿的总量)，说明M相过补偿，控制装置计算并判断切除一个支路。若 $Q_{\mathrm{LM}}=\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q}_{\mathrm{Ti}},$ 则说明M相达到理想的最佳补偿状态。动态无功补偿装置对T相的投切控制原理与M相是相同的。信号检测装置还可以进一步包括补偿装置各补偿支路的电流检测装置，用于各动态补偿支路电流信号I_i、I′_i的检测。

作为进一步的实施方式，动态无功补偿装置根椐计算得出的实时无功量与预先设置给定的无功量进行比较，确定需要补偿的无功量，并发出投切命令，这些预先设置给定的无功量均为最佳无功补偿量。其中，预先设置给定的无功补偿量等于或略小于实际通过实时计算得到的无功量，以保证M相和T相均不出现过补偿现象。另外，补偿装置每一个补偿支路的补偿容量都是额定的，其补偿容量的计算标准是根据长期负荷检测得到的负载无功量或机车的类型、行车数、行车密度得到的。

作为进一步的实施方式，为了达到最佳功率因数(也就是最佳补偿)，补偿装置的总容量按M相、T相分别为最大负载时达到需要补偿的最大无功容量选取。根据负载变化情况，补偿装置合理地分成多个支路的组合，可以选择分成2支路，3支路，4支路，或者5支路以及n个更多支路，当然也可以是单支路。补偿装置各个支路根据负载的谐波含量特点，配置成3次、5次、7次和高次(11、13次)滤波装置，在一般的电力系统中通常3次谐波最为严重。控制装置则根据系统需要补偿的无功量(随负载变化)实时投切各补偿支路。

作为一种较佳实施方式，在变电站变压器的M相和T相次级绕组上留有抽头，高压开关设备和高压大功率开关器件投切电容器型补偿装置串联支路接在其抽头上。这样做可以进一步降低高压开关设备和补偿装置，包括高压并联电容器、串联电抗器、高压大功率开关器件组件等的耐压要求。

作为另一种较佳实施方式，在发出投切命令去触发高压大功率开关器件完成动态投切的同时完成电压过零同步脉冲列的形成，在电压过零时完成同步触发，保证补偿装置投入时无冲击电流；在电流过零时关断，使补偿装置切除时无冲击过电压。这样动态无功补偿装置就不会在电力系统中产生涌流，同时极大地提高了高压开关设备和补偿装置的使用寿命。

通过应用此种实施方式所描述的方法，利用高压大功率开关器件的开通和关断实现补偿装置的投入和切除，而不需要开关设备的动作，在电压过零时投入，因此不产生投入涌流，在电流过零时关断，因此不产生过电压，这样就极大地提高了开关设备和补偿装置的使用寿命。利用控制装置实时检测，实时计算，根据负载功率因数的快速变化而实时地进行投切，这样就很好地抑制了电网中的谐波，提高了电网的供电能力，极大地改善了电能的质量，现有技术存在的问题得到了有效的解决。

附图说明

图1是现有技术机械开关投切型静止无功补偿装置的电气原理图，

图2是现有技术SVC型无功补偿装置的电气原理图，

图3是本发明动态无功补偿装置一种典型实施方式的电气原理图，

图4是本发明动态无功补偿装置另一典型实施方式的电气原理图，

图5本发明的整体结构框图，

图6是本发明第一控制电路部分及外围电路框图，

图7是本发明第二控制电路部分及外围电路框图，

图8是本发明CPU1所执行的流程图，

图9是本发明CPU2所执行的流程图。

其中：

1-变压器 201-控制装置 301-M相补偿装置 301′-T相补偿装置 401-M相信号检测装置 401′-T相信号检测装置 2-M相高压开关设备 2′-T相高压开关设备 3-M相补偿元件组合电路 3′-T相补偿元件组合电路 4-M相高压大功率开关组件电路 4′-T相高压大功率开关组件 5-M相信号发送电路 5′-T相信号发送电路 6-M相信号接收电路 6′-T相信号接收电路 7-第一控制单元 8-第二控制单元 9-故障保护电路 10-信号入出电路 11-直流电源 12-485通讯电路 701-CPU1 702-CPLD 703-A/D转换器 704-保护逻辑环节 101-数字I/O 102-信号调理电路 801-CPU2 802-过零触发信号产生环节 803-脉冲列形成环节 804-快速封锁环节

CF、CF′：高压并联电容器

LF、LF′：串联电抗器

L11、L11′、L12、L12′：并联电抗器

SCR1-SCR1′：高压晶闸管阀组

FC、FC′：固定补偿电容器组

TCR、TCR′：晶闸管控制电抗器

TM：变压器

TV、TV′：电压互感器

TA、TA′、TA1-TAn、TA1′-TAn′：电流互感器

QS、QS′、QS1-QSn、QS1′-QSn′：隔离开关

QF、QF′：断路器

C1-Cn、C1′-Cn′：高压并联电容器

L1-Ln、L1′-Ln′：串联电抗器

R1-Rn：电阻器

SCR1-SCRn、SCR1′-SCRn′：高压晶闸管阀组

TSC1-TSCn、TSC1′-TSCn′：晶闸管投切电容器

具体实施方式

在具体实施方式中给出了本发明在电力机车领域的一种典型应用，具体说来是本发明所描述的动态无功补偿方法在电气化铁路牵引变电站中的应用。当然，本发明也可以应用于风力发电、民用电力系统等其他输配电和用电领域。

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的说明。

作为本发明所述动态无功补偿方法的一种典型实施方式，用于实施动态无功补偿方法的动态无功补偿装置包括在变电站牵引变压器M相和T相绕组抽头上连接的高压开关设备2，2′、信号检测装置401，401′和n个支路的高压大功率开关器件投切电容器型补偿装置301，301′，以及控制装置201，其中n≥1，补偿装置301，301′又具体包括由各补偿元件支路组成的补偿元件组合电路3，3′和由各高压大功率开关器件组成的高压大功率开关组件电路。信号检测装置401，401′实时检测次级绕组抽头上的电压、电流信号，控制装置201实时计算出M相和T相的无功量，通过控制补偿装置301，301′各补偿支路的高压大功率开关器件实时投切，实现无功量的实时动态补偿。在本实施例中，高压大功率开关器件使用高压晶闸管阀组SCR，当然该高压大功率开关器件还可以使用GTO、IGBT和IGCT等器件，高压大功率开关器件投切电容器型动态补偿装置则具体为TSC(晶闸管投切电容器)型动态无功补偿装置，如图3所示。

其投切命令是根据以下公式计算而发出的：

Q_LM＝U_MI_Msinα                          (1)

Q_LT＝U_TI_Tsinβ                          (2)

$\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q}_{\mathrm{Ti}}\&le;Q_{\mathrm{LM}}\&le;\underset{i=1}{\overset{k+1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q}_{\mathrm{Ti}}---\left(3\right)$

$\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q}_{\mathrm{Ti}}^{\&prime;}\&le;Q_{\mathrm{LT}}\&le;\underset{i=1}{\overset{k+1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q}_{\mathrm{Ti}}^{\&prime;}---\left(4\right)$

其中，Q_LM为M相实时计算的无功量，Q_LT为T相实时计算的无功量，U_M为M相电压有效值，U_T为T相电压有效值，I_M为M相电流有效值，I_T为T相电流有效值、α为M相电流与电压之间的角度，β为T相电流与电压之间的角度，Q_Ti为M相第i条补偿支路的补偿容量，Q′_Ti为T相第i条补偿支路的补偿容量，k为投入的支路数。

M相信号检测装置401包括电流互感器TA、电压互感器TV、补偿支路电流互感器TA1-TAn；T相信号检测装置401′包括电流互感器TA′、电压互感器TV′、补偿支路电流互感器TA1′-TAn′。信号检测装置用来完成M相和T相电压U_T、U_M、电流I_T、I_M和各补偿支路电流信号I_i、I′_i的检测，控制装置201用来完成M相、T相实时无功量的计算和需要补偿的无功量的确定，其计算方法由上述式(1)和式(2)给出，根椐计算得出的无功量和预先设置给定的无功量进行比较，得出需要补偿的无功量，并发出投切命令。预先设置给定的无功量一般满足Q_CM≤Q_LM和Q_CT≤Q_LT(Q_CM为M相实时无功量为Q_LM时，M相对应需要补偿的无功量；Q_CT为M相实时无功量为Q_LT时，T相对应需要补偿的无功量)，也就是说预先设定的无功补偿量等于或略小于实际计算得到的无功量，即M相和T相均不应出现过补偿现象。

在这里，每一个补偿支路的补偿容量都是额定的，其补偿容量Q的计算标准是根据长期负荷检测得到的负载无功量或机车的类型、行车数、行车密度得到的。通常，补偿容量在电路计算上由以下公式给出，即： $Q=\frac{U^2}{|X_C-X_L|},$ 其中，Q为补偿容量，U为补偿支路的电压，X_C为补偿支路的容抗，X_L为补偿支路的感抗。通过设计各补偿支路的X_C和X_L，就能够得到满足特定补偿容量要求的各个补偿支路。

动态无功补偿装置实时检测和计算M相和T相的无功量，得出需要补偿的无功量，通过对动态无功补偿装置各补偿支路的高压晶闸管阀组实时投切，实时动态补偿电力系统中的无功量，从而使系统达到最佳功率因数。投入k个支路使补偿无功量最佳，投入k+1个支路过补。

在控制部分，为了便于描述，将总的控制任务分成了由第一控制单元和第二控制单元共同完成，如图5所示。但是这种描述方法不应理解为是对本发明实施方式的一种限制。其中一种典型的控制过程具体是由以下方法实现的，首先由TA、TA′，TV、TV′检测M相和T相的电流和电压信号，送至信号入出电路10，经过信号调理电路102，再经过A/D转换器703将模拟信号转换成数字信号交由第一控制单元7，经第一控制单元7的CPU1 701计算处理，得到M相和T相的实时无功量，与预先设置给定的无功量相比较，得到补偿装置301，301′各补偿支路的投、切信号，该得到的投、切信号通过数字I/O 101送至第二控制单元8，如图6所示。如图7所示，第二控制单元8接受第一控制单元7发来的投切命令和由信号检测电路10发来的同步信号，首先经过过零触发信号产生环节802，再经过脉冲列形成环节803完成电压过零同步脉冲列的形成，脉冲列通过M相信号发送电路5和T相信号发送电路5′传输，然后进行脉冲放大，去触发M相补偿装置4的高压晶闸管阀组SCR1-SCRn，以及T相补偿装置4′的高压晶闸管阀组SCR1′-SCRn′，实现动态投切。同时M相和T相补偿装置各补偿支路中的电流互感器TA1-TAn，TA1′-TAn′将检测到的高压晶闸管阀组SCR状态信号(包括但不限于补偿支路电流I1-In和I1′-In′)通过M相信号接收电路6和T相信号接收电路6′反馈回控制装置201，经过逻辑判断，发现有元件损坏，立即发出保护信号，通过快速封锁环节804封锁触发脉冲，对高压晶闸管阀组SCR进行保护。否则由于剩余的阀组承担较高的电压，会引起整串阀组损坏。同时该保护信号也送至故障保护电路9，故障保护电路发出跳闸信号和警告信号，使断路器QF和/或断路器QF′分断，保护补偿系统的安全。由信号检测电路401，401′检测的各补偿支路和系统M相和T相的电压、电流、不平衡电压等信号(包括I₁-I_n、I′₁-I′_n、U_T、U_M、I_T、I_M等)经调理后送至故障保护电路9，故障保护电路将实测值和保护给定值比较得到保护信号，发出跳闸信号和警告信号，使断路器QF和/或断路器QF′分断，保护补偿系统的安全。在一种典型实施例当中，M相信号发送电路5，信号接收电路6和T相信号发送电路5′，信号接收电路6′均采用光信号传输方式，以进一步增强装置的抗干扰能力，当然信号传输方式也可以采用本领域技术人员公知的其他方法，在这里不应理解成是对本发明实施方式的一种限制。

在本发明的一种典型实施方式中，高压开关设备包括：隔离开关QS、QS′，以及断路器QF、QF′，高压开关设备的一端接在牵引变压器M相和T相的次级绕组上，另一端接在补偿装置上，同时高压开关设备也是故障保护的执行机构。以M相为例，包括：高压开关设备2和补偿装置301，高压开关设备2具体包括隔离开关QS和断路器QF。补偿装置301包括由隔离开关QS1-QSn、高压并联电容器C1-Cn、串联电抗器L1-Ln组成的M相补偿元件组合电路3，以及由高压晶闸管阀组SCR1-SCRn组成的M相高压大功率开关组件电路4。补偿元件组合电路中还可以进一步包括电阻R1-Rn(在图中未示出R1)。图中示出n个支路的补偿装置，其总补偿容量可以根据M相和T相的最大负载时补偿到最佳无功量来选取。当负载急剧变化引起功率因数变化时，由控制电路201检测出M相的实时无功量Q_LM，确定需要补偿的无功量，同时根据各支路的补偿容量Q_Ti，实时跟踪投切k个支路，使 $\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q}_{\mathrm{Ti}}\&le;Q_{\mathrm{LM}}\&le;\underset{i=1}{\overset{k+1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q}_{\mathrm{Ti}},$ 以保证不管负载如何变化，都不会出现过补或欠补而保证最佳无功补偿，从而维持电力系统较高的功率因数，T相的补偿过程也是如此。

如图4所示，在本发明的另一种实施方式中，在变电站变压器的M相和T相次级绕组上留有抽头，使抽头点的电压由原来额定27.5kV降低到一合适的电压，如降到7kV，高压开关设备和随后的TSC动态无功补偿装置串联支路接在其抽头上。这样做可以进一步降低高压开关设备和补偿装置，包括高压并联电容器、串联电抗器、高压晶闸管阀组(SCR)等的耐压要求。因为补偿装置是就地补偿负载无功，负载从补偿装置上吸收无功，而不用从供电系统吸收无功，所以不用增加变压器容量，可以减小所用设备的体积和降低成本。同时，因为抽头的系统电压降低了，所以可以方便实施多支路动态无功补偿的组合。

在本发明的另一种实施方式中，为了达到最佳功率因数(也就是到达最佳补偿)，补偿装置的总容量按M相、T相最大负载时达到需要补偿的最大无功容量选取，根据负载变化情况，合理的分成多支路组合，可以选择分成2支路，3支路，4支路，或者5支路以及n个更多支路，当然也可以是单支路。每支路根据负载的谐波含量特点，配置成3次、5次、7次和高次(11、13次)滤波装置。其中，滤除谐波的次数可以根据调整各支路相应的电容和电感来改变，也就是改变电路的谐振频率。一般在电力系统中最严重的是3次谐波。这样做，使得无功补偿装置还具有滤除谐波的功能，进一步改善了电力系统的电能质量。

在软件部分，其任务主要由两片CPU的程序相对独立完成。CPU1负责对模拟信号的采样和计算，然后根据采样计算的结果与预先设定的参数进行比较，进而发出投切命令(如图7所示)。CPU2负责形成触发脉冲和保护信号，如果接受到投切信号，则形成触发脉冲(如图8所示)。为提高软件的实时性，两片CPU软件的主要任务处理都是基于中断的。当然出于简化电路，提高集成度的考虑，也可以仅使用一个CPU完成CPU1和CPU2的任务，在此不应理解为是对本发明实施方式的一种限制。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是本领域的普通技术人员可以在所附权利要求的范围内作出各种变形或修改。本发明也可以应用于其他电力领域。

Claims (7)

1.一种动态无功补偿方法，该方法所应用的动态无功补偿装置包括高压开关设备(2，2′)，信号检测装置(401，401′)，控制装置(201)和有n个支路的高压大功率开关器件投切电容器型补偿装置(301，301′)，其中n≥1，该方法包括以下步骤：

在变电站变压器(1)的M相和T相次级绕组上设置抽头，高压开关设备(2，2′)和补偿装置(301，301′)串联支路通过抽头连接变电站变压器(1)M相和T相的次级绕组；

信号检测装置(401，401′)实时检测M相和T相的电压信号U_T、U_M，电流信号I_T、I_M；

控制装置(201)根据信号检测装置(401，401′)测得的U_T、U_M、I_T、I_M实时计算出M相和T相的无功量；

控制装置(201)根据计算得出的实时无功量确定需要补偿的无功量，通过触发各补偿支路的高压大功率开关器件，实现对补偿装置(301，301′)各补偿支路的动态投切；

控制装置(201)按照以下公式对M相和T相的实时无功量进行计算，并实现对补偿装置(301，301′)各补偿支路的投切控制，

Q_LM＝U_MI_Msinα                        (1)

Q_LT＝U_TI_Tsinβ                        (2)

$\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q}_{\mathrm{Ti}}\&le;Q_{\mathrm{LM}}\&le;\underset{i=1}{\overset{k+1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q}_{\mathrm{Ti}}---\left(3\right)$

$\underset{i=1}{\overset{k}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q_{\mathrm{Ti}}}^{\&prime;}\&le;Q_{\mathrm{LT}}\&le;\underset{i=1}{\overset{k+1}{\mathrm{\&Sigma;}}}{Q_{\mathrm{Ti}}}^{\&prime;}---\left(4\right)$

若计算得到的无功量大于各补偿支路补偿量的总和，则欠补偿，控制装置计算并判断投入下一个支路；若计算得到的无功量小于各动态无功补偿支路补偿量的总和，则过补偿，控制装置(201)计算并判断切除一个支路；

其中，Q_LM为M相实时计算的无功量，Q_LT为T相实时计算的无功量，U_M为M相电压有效值，U_T为T相电压有效值，I_M为M相电流有效值，I_T为T相电流有效值、α为M相电流与电压之间的角度，β为T相电流与电压之间的角度，Q_Ti为M相第i条补偿支路的补偿容量，Q_Ti′为T相第i条补偿支路的补偿容量，k为投入的支路数。

2.根据权利要求1所述的一种动态无功补偿方法，其特征在于：需要补偿的无功量是预先设置给定的，控制装置(201)根椐计算得出的实时无功量和预先设置给定的无功量进行比较，得出需要补偿的无功量，并发出对补偿装置(301，301′)各补偿支路的投切命令，其中，预先设置给定的无功补偿量等于或略小于实际计算得到的无功量，以保证M相和T相均不出现过补偿现象。

3.根据权利要求2所述的一种动态无功补偿方法，其特征在于：所述补偿装置(301，301′)每一个补偿支路的补偿容量都是额定的，其补偿容量的计算标准是根据长期负荷检测得到的负载无功量或机车的类型、行车数、行车密度得到的。

4.根据权利要求1、2、3中任一权利要求所述的一种动态无功补偿方法，其特征在于：控制装置(201)触发各补偿支路的高压大功率开关器件，实现对补偿装置(301，301′)各补偿支路的投切控制包括以下步骤：

在控制装置(201)发出投切命令触发高压大功率开关器件完成动态投切的同时形成电压过零同步脉冲列，在电压过零时完成高压大功率开关器件投切命令的同步触发，保证补偿装置(301，301′)投入时无冲击电流；在电流过零时关断高压大功率开关器件，使补偿装置(301，301′)切除时无冲击过电压。

5.根据权利要求4所述的一种动态无功补偿方法，其特征在于：所述方法包括高压大功率开关器件保护步骤，该步骤包括：

将检测到的高压大功率开关器件状态信号通过反馈至控制装置(201)，经过逻辑判断，发出保护信号，对高压大功率开关器件进行保护；检测高压开关设备(2，2′)跳闸信号，快速封锁触发脉冲，保证高压开关设备无载断开。

6.根据权利要求5所述的一种动态无功补偿方法，其特征在于：补偿装置(301，301′)的总容量按照M相和T相最大负载时达到需要补偿的无功容量选取，根据负载变化情况，合理配置成多个支路的组合。

7.根据权利要求6所述的一种动态无功补偿方法，其特征在于：所述方法包括将补偿装置(301，301′)的各补偿支路根据负载的谐波含量特点配置成3次、5次、7次和高次(11、13次)滤波装置。

Images