CN101872980A - 一种按变压器高压侧无功补偿控制量控制低压侧无功补偿设备的方法 - Google Patents

一种按变压器高压侧无功补偿控制量控制低压侧无功补偿设备的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种按变压器高压侧无功补偿控制量控制低压侧无功补偿设备的方法，其包括如下步骤：a)通过数据采集器采集变压器低压侧的交流电压和交流电流；b)CPU根据变压器低压侧的交流电压和交流电流以及变压器损耗参数，计算出变压器高压侧的无功补偿控制量；c)CPU根据变压器高压侧无功补偿控制量，通过控制开关来控制连接在变压器低压侧的低压无功补偿设备进行投或切，从而实现无功补偿，使得变压器高压侧的无功补偿控制量在设定值的范围内。本发明具有使变压器无功损耗能够得到就近补偿，减少无功远距离传输造成的线路损耗和变电站无功补偿容量，无功补偿时设备成本低，维护方便等优点。

Description

一种按变压器高压侧无功补偿控制量控制低压侧无功补偿设备的方法
[技术领域]
本发明涉及一种应用于电力系统检测与控制的方法，更具体地是涉及一种按变压器高压侧无功补偿控制量控制低压侧无功补偿设备的方法。
[背景技术]
无功补偿是电力系统节能的一项重要措施，无功补偿越靠近负荷节能效果越好。目前，有两种补偿方法，一种是：按配电变压器低压侧无功补偿控制量来控制配电变压器低压侧的无功补偿设备；另一种是：按配电变压器高压侧无功补偿控制量来控制配电变压器高压侧的无功补偿设备。
采用第一种补偿方法，由于计算无功补偿控制量时，没有将配电变压器损耗计算在内，这样会存在如下问题：
1、变压器的无功损耗往往要从变电站远距离输送，增加了变压器高压侧输电线路损耗和变电站无功补偿容量。
2、电力用户专用变压器大都在变压器高压侧考核功率因数。按照变压器低压侧无功补偿控制量补偿时，往往达不到功率因数考核要求，会增加电力用户的功率因数调整电费。
采用第二种补偿方法，计算无功补偿控制量时，将配电变压器损耗算在内，这样克服了第一种方法的缺点，但是，由于是在配电变压器高压侧补偿，存在无功补偿设备成本高、维护困难的问题。
[发明内容]
本发明克服了上述技术的不足，提供了一种按变压器高压侧无功补偿控制量控制低压侧无功补偿设备的方法，本方法使变压器无功损耗能够得到就近补偿，减少无功远距离传输造成的线路损耗和变电站无功补偿容量，同时克服了在变压器高压侧补偿时设备成本高、维护困难的问题。
为实现上述目的，本发明采用了下列技术方案：一种按变压器高压侧无功补偿控制量控制低压侧无功补偿设备的方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)通过数据采集器采集变压器低压侧的交流电压和交流电流；
(b)CPU根据变压器低压侧的交流电压和交流电流以及变压器损耗参数，计算出变压器高压侧的无功补偿控制量，其中无功补偿控制量为功率因数或无功功率或无功电流或功率因数角；
(c)CPU根据变压器高压侧无功补偿控制量，通过控制开关来控制连接在变压器低压侧的低压无功补偿设备进行投或切，从而实现无功补偿，使得变压器高压侧的无功补偿控制量在设定值的范围内。
本发明的有益效果是：本发明按变压器高压侧无功补偿控制量控制低压侧无功补偿设备的方法，本方法使变压器无功损耗能够得到就近补偿，减少无功远距离传输造成的线路损耗和变电站无功补偿容量，还可以提高电力用户高压侧考核功率因数，减少电费支出。在变压器低压侧补偿时设备成本低、维护方便。
[附图说明]
图1为本发明的数据采集及控制原理图；
图2为图1的具体电路原理图。
[具体实施方式]
下面结合图1、图2与本发明的实施方式作进一步详细的描述：
本发明为一种按变压器高压侧无功补偿控制量控制低压侧无功补偿设备的方法，其包括如下步骤：
(a)通过数据采集器采集变压器低压侧的交流电压和交流电流；
(b)CPU根据变压器低压侧的交流电压和交流电流以及变压器的损耗参数，计算出变压器高压侧的无功补偿控制量，其中无功补偿控制量为功率因数或无功功率或无功电流或功率因数角；变压器损耗参数是指变压器的空载试验和短路试验参数，或者指变压器阻抗参数；
(c)CPU根据变压器高压侧无功补偿控制量，通过控制开关来控制连接在变压器低压侧的低压无功补偿设备进行投或切，从而实现无功补偿，使得变压器高压侧的无功补偿控制量在设定值的范围内。
参见图2，所述控制开关采用的是接触器，当然也可以是电子开关或机械电子复合开关。
所述低压无功补偿设备采用低压无功补偿电容器组13，同样，其他类型的低压无功补偿设备如静止无功功率补偿器SVC、或晶闸管控制电抗器TCR、或晶闸管投切电容器TSC、或晶闸管投切电抗器TSR、晶闸管控制高阻抗变压器器TCT、或晶闸管控制饱和电抗器SR等，也可以根据变压器高压侧无功补偿控制量实现控制，使得变压器高压侧的无功补偿控制量在设定值的范围内。
所述数据采集器包括有外部交流变换电路1、内部交流变换电路2、采样保持电路3、多路开关4以及A/D转换电路5；
所述变压器低压侧的交流电压由外部交流变换电路1中的电压引线引入，所述变压器低压侧的交流电流由外部交流变换电路1中的电流互感器引入；
所述内部交流变换电路2将交流电压、交流电流分别变换成代表变压器低压侧交流电压的模拟电压信号uab及代表变压器低压侧交流电流的模拟电流信号ic；
所述采样保持电路3、多路开关4、A/D转换电路5组成多路模数转换电路，并将模拟电压信号uab、模拟电流信号ic分别模数转换成数字电压信号uabk、数字电流信号ick，其中，k＝1，2...N，N为交流电一周期采样次数；
所述CPU6计算出变压器低压侧的电压有效值(V)
Figure BSA00000145149300041
和电流有效值(A)
Figure BSA00000145149300042
根据三相电路对称性计算出变压器低压侧输出的无功功率(kvar)
Figure BSA00000145149300051
变压器低压侧输出的有功功率(kW)
Figure BSA00000145149300052
变压器无功功率损耗(kvar)
Figure BSA00000145149300053
变压器有功功率损耗(kW)
Figure BSA00000145149300054
其中，
Figure BSA00000145149300055
U2e是变压器低压侧额定线电压(V)，I0％是变压器空载线电流百分数，Se是变压器额定容量(kVA)，I2e是变压器低压侧额定线电流(A)，Ud％是变压短路电压的百分数，P0是变压器空载有功损耗(kW)，Pd是变压阿器短路有功损耗(kW)；
所述CPU6计算出变压器高压侧无功功率(kvar)Q1＝Q2+ΔQ、变压器高压侧有功功率(kW)P1＝P2+ΔP、变压器高压侧视在功率(kVA)
Figure BSA00000145149300056
由此计算出变压器高压侧功率因数
Figure BSA00000145149300057
所述CPU6根据变压器高压侧功率因数
Figure BSA00000145149300058
通过输出继电器12和接触器K1、K2...KN来控制低压无功补偿电容器组13的投或切，使变压器高压侧功率因数在设定值的范围内。所述低压无功补偿电容器组13为低压无功补偿设备中的一种。
所述CPU6或者根据变压器高压侧无功功率Q1控制低压无功补偿电容器组13投或切，使变压器高压侧无功功率Q1在设定值的范围内。
所述CPU6或者根据变压器高压侧无功电流(A)控制低压无功补偿电容器组13投或切，使变压器高压侧无功电流I1Q在设定值的范围内，其中K′为变压器变比。
所述CPU6或者根据变压器高压侧功率因数角
Figure BSA00000145149300062
控制低压无功补偿电容器组13投或切，使变压器高压侧功率因数角
Figure BSA00000145149300063
在设定值的范围内。
当然，采集变压器低压侧其他任意相交流电压、任意相交流电流的组合并根据变压器空载试验和短路试验参数或变压器阻抗参数也可以计算出变压器高压侧无功补偿控制量，并实现对低压无功补偿设备同样的控制，使其值在设定值的范围内。

Claims (5)

1.一种按变压器高压侧无功补偿控制量控制低压侧无功补偿设备的方法，其特征在于包括如下步骤：
(a)通过数据采集器采集变压器低压侧的交流电压和交流电流；
(b)CPU根据变压器低压侧的交流电压和交流电流以及变压器损耗参数，计算出变压器高压侧的无功补偿控制量，其中无功补偿控制量为功率因数或无功功率或无功电流或功率因数角；
(c)CPU根据变压器高压侧无功补偿控制量，通过控制开关来控制连接在变压器低压侧的低压无功补偿设备进行投或切，从而实现无功补偿，使得变压器高压侧的无功补偿控制量在设定值的范围内。
2.根据权利要求1所述的一种按变压器高压侧无功补偿控制量控制低压侧无功补偿设备的方法，其特征在于所述数据采集器包括有外部交流变换电路(1)、内部交流变换电路(2)、采样保持电路(3)、多路开关(4)以及A/D转换电路(5)；
所述变压器低压侧的交流电压由外部交流变换电路(1)中的电压引线引入，所述变压器低压侧的交流电流由外部交流变换电路(1)中的电流互感器引入；
所述内部交流变换电路(2)将交流电压、交流电流分别变换成代表变压器低压侧交流电压的模拟电压信号uab及代表变压器低压侧交流电流的模拟电流信号ic；
所述采样保持电路(3)、多路开关(4)、A/D转换电路(5)组成多路模数转换电路，并将模拟电压信号uab、模拟电流信号ic分别模数转换成数字电压信号uabk、数字电流信号ick，其中，k＝1，2...N，N为交流电一周期采样次数；
所述CPU(6)计算出变压器低压侧的电压有效值
Figure FSA00000145149200021
和电流有效值
Figure FSA00000145149200022
根据三相电路对称性计算出变压器低压侧输出的无功功率
Figure FSA00000145149200023
变压器低压侧输出的有功功率
Figure FSA00000145149200024
变压器无功功率损耗变压器有功功率损耗
Figure FSA00000145149200026
其中，
Figure FSA00000145149200027
U2e是变压器低压侧额定线电压，I0％是变压器空载线电流百分数，Se是变压器额定容量，I2e是变压器低压侧额定线电流，Ud％是变压短路电压的百分数，P0是变压器空载有功损耗，Pd是变压器短路有功损耗；
所述CPU(6)计算出变压器高压侧无功功率Q1＝Q2+ΔQ、变压器高压侧有功功率P1＝P2+ΔP、变压器高压侧视在功率由此计算出变压器高压侧功率因数
Figure FSA00000145149200029
所述CPU(6)根据变压器高压侧功率因数
Figure FSA000001451492000210
控制低压无功补偿设备的投或切，使变压器高压侧功率因数
Figure FSA000001451492000211
在设定值的范围内。
3.根据权利要求2所述的一种按变压器高压侧无功补偿控制量控制低压侧无功补偿设备的方法，其特征在于所述CPU(6)直接根据变压器高压侧无功功率Q1控制低压无功补偿设备的投或切，使变压器高压侧无功功率Q1在设定值的范围内。
4.根据权利要求2所述的一种按变压器高压侧无功补偿控制量控制低压侧无功补偿设备的方法，其特征在于所述CPU(6)根据变压器高压侧无功电流
Figure FSA00000145149200031
控制低压无功补偿设备的投或切，使变压器高压侧无功电流I1Q在设定值的范围内，其中K′为变压器变比。
5.根据权利要求2所述的一种按变压器高压侧无功补偿控制量控制低压侧无功补偿设备的方法，其特征在于所述CPU(6)根据变压器高压侧功率因数角控制低压无功补偿设备的投或切，使变压器高压侧功率因数角
Figure FSA00000145149200033
在设定值的范围内。
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