CN102983580A - 智能混合式高压动态无功补偿装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开的智能混合式高压动态无功补偿装置，包括补偿柜和用于控制所述补偿柜内温度的温控器及散热风机，补偿柜由滤波器、一组并联连接的电容器和一组并联连接的电抗器组成，所述电抗器为基于磁通可调电抗器，补偿柜内还包括控制器和补偿控制单元，所述控制器负责采集三相高压电，所述补偿控制单元由触发板、晶闸管模块和IGBT模块组成，接收所述控制器的投切命令，用于系统参数检测和投入与退出补偿控制，触发板通过晶闸管模块和IGBT模块对电抗器进行双调节，实现连续无级可调的控制方式且调节范围广。

Description

智能混合式高压动态无功补偿装置
技术领域
本发明涉及无功补偿装置，尤其是一种智能混合式高压动态无功补偿装置。
背景技术
目前我国常用的无功补偿设备为机械式并联电抗器、投切电容器，属于静止型补偿，存在调节不连续、响应速度慢的问题。而动态无功补偿装置通常由晶闸管控制电抗器、晶闸管投切的电容器、滤波器组构成，晶闸管控制电抗器通过改变与电抗器串联的晶闸管的导通角，能快速连续改变装置的感性电流，从而获得平滑调节的无功功率。
常见动态无功补偿装置的电抗器是用晶闸管控制的，其感性无功电流可以变化，当晶闸管关断时，电抗器没有电流，而电容器固定连接，因此整套装置的补偿量最大，当调节晶闸管的导通角时，电抗器的感性电流就会抵消一部分电容器电流，因此补偿量减少，导通角越大，电抗器的电流越大，补偿量就越小。当晶闸管全通时，电抗器电流就会将电容器电流全部抵消，此时补偿量为0。当晶闸管的导通角小于90°时，电抗器的电流非正弦含有谐波成分，因此必须将固定电容器组设计成滤波器形式或者配备另外的滤波器，结构复杂，损耗大。在高压系统中，由于晶闸管的单管耐压值有限，所以采用多管串联方式来实现高压系统，不仅降低了系统的可靠性，同时大大浪费了晶闸管的通流能力，出现调节范围不足，损耗大，谐波大等问题。
发明内容
 为了解决上述技术问题，本发明提供一种智能混合式高压动态无功补偿装置，采用双调节的方案，调节范围广且连续无级可调，低压控制高压从而实现高压系统下的动态无功补偿。
为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案是：
智能混合式高压动态无功补偿装置，包括补偿柜、控制器和用于调控所述补偿柜内温度的温控器及散热风机，所述补偿柜由滤波器、一组并联连接的电容器和一组并联连接的电抗器组成，电抗器为磁通可调电抗器，所述补偿柜内还包括控制器和补偿控制单元，控制器负责采集三相高压电，用于完成无功电流计算、参数存储、投切命令发送和提供电源供电；补偿控制单元由触发板、晶闸管模块和IGBT模块组成，接收所述控制器的投切命令，用于系统参数检测和投入与退出补偿控制，触发板通过晶闸管模块和IGBT模块对电抗器进行双调节，晶闸管模块控制粗调节，IGBT模块控制细调节，从而实现连续无级可调的控制方式。
进一步改进，所述补偿柜上设置有人机交互界面，所述人机交互界面通过与所述控制器连接用于完成系统状态显示，参数设置和控制方式切换。
进一步改进，所述控制器设置有人机接口，用于连接人机交互界面，通过用户界面来实现交互操作，方便快捷。
进一步改进，所述触发板内置有故障报警装置，用于实时检测设备的工作情况。
进一步改进，所述触发板为可控硅触发板。
本发明的有益效果：本智能混合式高压动态无功补偿装置，根据控制器计算出当时的负载无功容量和各路补偿的容量，通过调节晶闸管和IGBT的双调节控制方式进行补偿，调节范围广且连续无级可调，使装置产生的容性无功电流快速、准确地跟踪抵消电网中的感性无功电流，减少无功功率在电网中的流动，因此降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，从而实现高压系统下的动态无功补偿，该装置损耗低、补偿精度高，避免产生谐波污染。
附图说明
图1是本发明的控制系统示意图。
图2是本发明的高压动态无功补偿原理示意图。
图3是本发明的基于IGBT控制细调节的原理示意图。
具体实施方式
参照图1至图2，本发明提供的智能混合式高压动态无功补偿装置，包括补偿柜1和用于控制所述补偿柜1内温度的温控器及散热风机4，补偿柜1由滤波器、一组并联连接的电容器和一组并联连接的电抗器组成，所述电抗器为基于磁通可调电抗器，工作在线性区且不存在铁芯饱和问题及发热量大等问题。补偿柜1内还包括控制器2和补偿控制单元5，控制器2负责采集三相高压电，包括三相电流和三相电压，通过检测的数据来完成无功电流计算和投切命令分配，还有为其它模块提供电源供电。补偿控制单元5由触发板51、晶闸管模块52和IGBT模块53组成，接收来自于控制器2的投切命令，用于系统参数检测和投入与退出补偿控制，其中，触发板51为可控硅触发板。
控制器2计算出当时的负载无功容量，根据各路补偿的容量，立即分配投切命令给予当前无功容量最接近的补偿支路的触发板51，触发板51生成触发信号，触发对应的晶闸管，使晶闸管导通，立即投入相应的补偿支路。反之，退出补偿动作时，触发板51输出触发信号使晶闸管闭合，通过晶闸管模块52控制调节电抗器的过程为粗调节，同时为了增强系统的可靠性，采用在二次侧控制晶闸管过零投切，大大降低了晶闸管的损坏几率，增强系统的可靠性。控制器2同时控制IGBT，采用基于磁通补偿原理的可调电抗器进行双向调节，保证系统的连续无级可调，大大的提高了装置的性能。
具体的，触发板51内置有故障报警装置，用于实时检测设备的工作情况，提醒现场巡视或值班人员注意，及时将该设备从系统中切除退出运行，并提醒周围人员不要靠近故障设备，以防发生触电事故，能大大减少巡视时间，提高经济效率。
参照图3,通过控制IGBT模块53来实现细调，其过程是检测补偿对象的电压和电流，经指令电流运算电路计算得出补偿电流的指令信号，该信号经补偿电流发生电路放大，得出补偿电流，补偿电流与负载电流中要补偿的无功、谐波及不平衡等电流抵消，最终得到期望的只含基波的电源电流。其原理是对装置输出电压相位的控制，和电力系统的网络参数和网络结构实施灵活、快速的控制，从感性到容性的整个范围进行连续的无功调节，达到快速补偿系统对无功功率的需求，从而抑制电压波动并增强系统稳定性，装置能动态地补偿无功电流和谐波电流，从而对减少线路损耗，增大有功输送能力，抑制谐波，提高电能质量都起到很好的作用。
补偿柜1上设置有人机交互界面3，人机交互界面3通过人机接口与所述控制器2连接，通过与人机交互界面3连接进行人机对话，可以进行系统状态显示、控制方式切换和参数设置，通过用户界面来实现交互操作，方便快捷。
无功补偿的实现方式是由容性负荷输出的无功功率补偿可以提供感性负载所消耗的无功功率，减少了电网电源向感性负荷提供、由线路输送的无功功率，降低线路和变压器因输送无功功率造成的电能损耗，提高功率因数，稳定电网质量。同时采用粗调节和细调节可调电抗器控制方式，以IGBT及晶闸管根据功率因数调节电抗器二次电流的幅值相位，达到一次侧电抗器连续可调，实现高压系统下的动态无功补偿，解决了无功补偿装置调节范围不足，损耗大，谐波大的问题，投切安全性高，可靠性高，且成本低。

Claims (5)

1.智能混合式高压动态无功补偿装置，包括补偿柜（1）、控制器（2）和用于调控所述补偿柜内温度的温控器及散热风机（4），所述补偿柜（1）由滤波器、一组并联连接的电容器和一组并联连接的电抗器组成，所述控制器（2）采集三相高压电，用于完成无功电流计算、参数存储、投切命令发送和提供电源供电，其特征在于：所述电抗器为磁通可调电抗器，还包括，
补偿控制单元（5），由触发板（51）、晶闸管模块（52）和IGBT模块（53）组成，接收所述控制器（2）的投切命令，用于系统参数检测和投入与退出补偿控制，所述触发板（51）通过晶闸管模块（52）和IGBT模块（53）对电抗器进行双调节。
2.根据权利要求1所述智能混合式高压动态无功补偿装置，其特征在于：所述补偿柜（1）上设置有人机交互界面（3），用于完成系统状态显示、参数设置和控制方式切换。
3.根据权利要求1所述智能混合式高压动态无功补偿装置，其特征在于：所述控制器（2）设置有人机接口，用于连接人机交互界面（3）。
4.根据权利要求1所述智能混合式高压动态无功补偿装置，其特征在于：所述触发板（51）内置有故障报警装置。
5.根据权利要求1或4所述智能混合式高压动态无功补偿装置，其特征在于：所述触发板（51）为可控硅触发板。
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