CN102377186A - 动态无功补偿的方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种动态无功补偿的方法，包括如下步骤：(1)可控可逆变整流器从高电压等级电网将所需能量储存在储能介质上；(2)可控分相逆变器将所述能量从所述储能介质输送到低电压等级电网；(3)控制器控制所述可控可逆变整流器和可控分相逆变器，使低电压等级电网获得无功补偿。本发明还公开了一种基于上述方法的系统，包括：可控可逆变整流器、所述储能介质、可控分相逆变器、及控制器。本发明能够解决无功补偿设备体积庞大、容量有限、调控连续性差、电能质量不高的问题。

Description

动态无功补偿的方法及系统
技术领域
本发明涉及一种电网领域的无功控制技术方法，具体涉及一种动态无功补偿的方法。本发明还涉及一种基于上述方法的动态无功补偿的系统。
背景技术
目前，在变电站及大用户侧电网普遍采用电容/电抗器投切的方式解决无功补偿的问题，在个别站点有采用静止型动态无功补偿装置(SVC)、静止无功发生器(SVG)、静止同步补偿器(STATCOM)等较为先进的无功补偿设备。但这些设备都存在一个普遍的问题：无功补偿容量有限，调控连续性差、电能质量不高！面对日益发展的电网和标准更高的用户，只能不断的增加设备投资，但仍然难以完全解决其中可能遇到的土地、技术管理上的问题。体积更小、容量更大、控制更灵活、电能质量更高、动态性能更优等要求成为动态无功补偿设备发展的方向。
因此，提供一种动态无功补偿的方法及系统，能够解决无功补偿设备体积庞大、容量有限、调控连续性差、电能质量不高的问题，是十分必要的。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种动态无功补偿方法，用高电压等级电网的能量来补偿低电压等级电网的无功需求。
本发明所要解决的另一技术问题是提供一种动态无功补偿的系统，它可以解决现有无功补偿设备动态性能差、体积庞大、容量有限、调控连续性差、电能质量不高的问题，使无功补偿更加智能、小型、高效，有效改善电网供电电能质量。
为了解决以上技术问题，本发明提供了一种动态无功补偿的方法，包括如下步骤：
(1)可控可逆变整流器从高电压等级电网将所需能量储存在储能介质上；
(2)可控分相逆变器将所述能量从所述储能介质输送到低电压等级电网；
(3)控制器控制所述可控可逆变整流器和可控分相逆变器，使低电压等级电网获得无功补偿。
优选地，步骤(3)中所述控制器通过控制所述可控可逆变整流器和可控分相逆变器，实现控制流入低电压等级电网能量的幅值和相位连续可调。
进一步地，步骤(3)中控制器采用脉宽调制(Pulse Width Modulation，简称PWM)控制方式对所述可控可逆变整流器和可控分相逆变器进行控制。
本发明还提供了一种基于上述方法的动态无功补偿的系统，包括：
可控可逆变整流器，用于从高电压等级电网将所需能量储存在储能介质上；
所述储能介质，与所述可控可逆变整流器连接，用于储存来自高电压等级电网能量；
可控分相逆变器，与所述储能介质连接，用于将所述能量从所述储能介质输送到低电压等级电网；
控制器，与所述可控可逆变整流器和所述可控分相逆变器连接，通过控制所述可控可逆变整流器和可控分相逆变器，使低电压等级电网获得无功补偿。
优选地，所述的储能介质为超级电容。
优选地，所述可控分相逆变器由三个独立的单相逆变器组成，可分相控制。
本发明具有以下优点：
(1)本发明所揭露的动态无功补偿方法，是利用高电压等级电网能量向低电压等级电网提供动态无功补偿的方法，通过获取高电压等级电网少许能量来满足低电压等级电网的无功补偿需求。
(2)本发明所揭露的动态无功补偿方法，通过可控可逆变整流器将无功补偿所需能量储存到储能介质，再通过以PMW等先进控制方式控制的分相逆变器将能量以纯无功的形式注入低电压等级电网来实现动态无功补偿。
(3)本发明所揭露的动态无功补偿系统，由于所采用的储能介质体积小，而无功补偿容量只与整流器和逆变器容量有关，所以可以解决当前无功补偿设备中大量采用电容器和电抗器无法解决的体积问题。
(4)本发明所揭露的方法与当前普遍采用的无功补偿方法有本质性的区别，应用了包括跨电压等级的能量应用、交直交转换、分相PWM逆变器控制等先进的控制方法，能够使得无功补偿的品质更高、控制灵活性更强、补偿容量更大。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。
图1为本发明一种动态无功补偿的系统结构的示意图。
图中的附图标记为：100、可控可逆变整流器；200、储能介质；300、可控分相逆变器；400、控制器；500、变压器；501、三相三线；502、三相三线/三相四线；600、高电压等级电网；700、低电压等级电网。
具体实施方式
为使本发明的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明。
具体请参考图1，本发明所揭露的动态无功补偿系统包括：
可控可逆变整流器100，用于从高电压等级电网600将所需能量储存在储能介质上200；
储能介质200，与可控可逆变整流器100连接，用于储存来自高电压等级电网600的能量；
可控分相逆变器300，与储能介质200连接，用于将能量从储能介质200输送到低电压等级电网700；
控制器400，与可控可逆变整流器100和可控分相逆变器300连接，通过控制可控可逆变整流器100和可控分相逆变器200，使低电压等级电网700获得无功补偿。
其中，储能介质200优选为超级电容，可控分相逆变器300优选由三个独立的单相逆变器组成，可分相控制。
超级电容器(supercapacitor，ultracapacitor)，又叫双电层电容器(ElectricalDoule-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。
超级电容具有以下特点：
(1)充电速度快，充电10秒～10分钟可达到其额定容量的95％以上；
(2)循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1～50万次，没有“记忆效应”；
(3)大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率≥90％；
(4)功率密度高，可达300W/KG～5000W/KG，相当于电池的5～10倍；
(5)产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源；
(6)充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，长期使用免维护；
(7)超低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃；
(8)检测方便，剩余电量可直接读出；
(9)容量范围通常0.1F--1000F。
本发明一实施例所提供的动态无功补偿方法，主要包括如下步骤：
(1)可控可逆变整流器100从高电压等级电网600将所需能量储存在储能介质200上；
(2)可控分相逆变器300将能量从储能介质200输送到低电压等级电网700；
(3)控制器400控制可控可逆变整流器100和可控分相逆变器300，使低电压等级电网700获得无功补偿。
其中，可控分相逆变器300须采用PWM等先进控制方式来确保其输出幅值及相位连续可控。PWM是一种开关式稳压电源应用，是利用微处理器的数字输出来对模拟电路进行控制的一种非常有效的技术。
综上所述，本发明揭露了一种动态无功补偿方法，可以解决当前无功补偿设备中大量采用电容器和电抗器无法解决的体积问题。同时，本发明所揭露的方法与当前普遍采用的无功补偿方法有本质性的区别，应用了包括PWM控制等先进的逆变器控制方法，能够使得无功补偿的品质更高、控制灵活性更强、补偿容量更大。

Claims (6)

1.一种动态无功补偿的方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)可控可逆变整流器从高电压等级电网将所需能量储存在储能介质上；
(2)可控分相逆变器将所述能量从所述储能介质输送到低电压等级电网；
(3)控制器控制所述可控可逆变整流器和可控分相逆变器，使低电压等级电网获得无功补偿。
2.如权利要求1所述的动态无功补偿的方法，其特征在于，步骤(3)中所述控制器通过控制所述可控可逆变整流器和可控分相逆变器，实现控制流入低电压等级电网能量的幅值和相位连续可调。
3.如权利要求1或2所述的动态无功补偿的方法，其特征在于，步骤(3)中控制器采用脉宽调制控制方式对所述可控可逆变整流器和可控分相逆变器进行控制。
4.一种动态无功补偿的系统，其特征在于，包括：
可控可逆变整流器，用于从高电压等级电网将所需能量储存在储能介质上；
所述储能介质，与所述可控可逆变整流器连接，用于储存来自高电压等级电网能量；
可控分相逆变器，与所述储能介质连接，用于将所述能量从所述储能介质输送到低电压等级电网；
控制器，与所述可控可逆变整流器和所述可控分相逆变器连接，通过控制所述可控可逆变整流器和可控分相逆变器，使低电压等级电网获得无功补偿。
5.如权利要求3所述的动态无功补偿的系统，其特征在于，所述的储能介质为超级电容。
6.如权利要求3所述的动态无功补偿的系统，其特征在于，所述可控分相逆变器由三个独立的单相逆变器组成，可分相控制。
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