CN104065087A - 配电变压器无功补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种配电变压器的无功补偿方法，是一种“高供高计”配电变压器的无功补偿新方法，通过在变压器低压侧进行无功补偿，以提高变压器高压侧的平均功率因数。方法包括：将无功补偿设备连接到配电变压器的低压侧；取配电变压器高压侧的电流、高压侧或低压侧的电压作为无功补偿设备的控制信号；以定功率因数作为静止无功发生器SVG的控制目标，或者以功率因数作为晶闸管投切电容器TSC的投切判据，动态输出无功功率，补偿变压器和负荷的无功功率需求，以提高变压器高压侧的平均功率因数。

Description

配电变压器无功补偿方法

技术领域

本发明涉及电力技术领域，尤其涉及一种配电变压器无功补偿方法。

背景技术

“高供高计”是指以高压向专变用户供电，同时在专变高压侧进行计量。“高供高计”计量方式的优点是减少计量管理工作量，最大限度满足计量要求，可控性大。

根据《国家电网公司电力系统无功补偿配置技术原则》，10kV及其它电压等级配电网的无功补偿以配电变压器低压侧集中补偿为主，以高压补偿为辅。100kVA及以上高压供电的电力用户，在用户高峰负荷时变压器高压侧功率因数不宜低于0.95；其他电力用户，功率因数不宜低于0.90。

对于“高供高计”的专变用户，无功补偿方面的主要考核指标是平均功率因数。目前，大部分“高供高计”的专变，在低压侧都配置了无功补偿装置，以补偿负荷与变压器的无功损耗，维持高压侧的平均功率因数。但是，由于这些“高供高计”配电变压器补偿装置的动态性能差、控制策略不合适，不能快速准确的跟踪并补偿负荷与变压器的无功需求，所以大部分用户都面临着平均功率因数低和功率因数调整电费等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，提供一种配电变压器无功补偿方法，通过在变压器低压侧进行无功补偿，以提高变压器高压侧的平均功率因数。

根据本发明一个方面，提供一种配电变压器无功补偿方法，包括：将无功补偿设备连接到配电变压器的低压侧；取配电变压器高压侧的电流、高压侧的电压作为无功补偿设备的控制信号；以定功率因数作为静止无功发生器SVG的控制目标，或者以功率因数作为晶闸管投切电容器TSC的投切判据，动态输出无功功率。

可选的，以定功率因数作为静止无功发生器SVG的控制策略包括：

设置静止无功发生器SVG的功率因数参考值为一个确定数值；

并且，这个数值为很高的数值，需根据具体的负荷及控制目标有针对性的来确定；

将根据控制信号计算出的配电变压器高压侧的功率因数与参考值进行比较，差值经过比例积分环节后，驱动功率模块，以动态输出相应的无功功率。

可选的，以功率因数作为晶闸管投切电容器TSC的投切判据包括：分别设置晶闸管投切电容器TSC的投入、切除的参考值；将根据控制信号计算出的配电变压器高压侧的功率因数与TSC的投入、切除的功率因数参考值进行比较，当计算出的功率因数小于TSC的投入功率因数参考值时，投入一组电容器；当计算出的功率因数大于TSC的切除功率因数参考值时，切除一组电容器。

根据本发明另一个方面，提供一种配电变压器无功补偿方法，包括：将无功补偿设备连接到配电变压器的低压侧；取配电变压器高压侧的电流、低压侧的电压作为无功补偿设备的控制信号，其中，低压侧的电压根据变压器的变比和联接组别折算为高压侧的电压；以定功率因数作为静止无功发生器SVG的控制策略，或者以功率因数作为晶闸管投切电容器TSC的投切判据。

本发明提供的无功补偿方法，以高压侧功率因数为控制目标，以定功率因数为控制策略，采用动态无功补偿设备SVG进行无功补偿；或者，或者以功率因数作为晶闸管投切电容器TSC的投切判据，采用晶闸管投切电容器TSC进行无功补偿。

附图说明

图1是根据本发明一个实施例提供的一种“高供高计”配电变压器无功补偿方法的原理图；

图2是根据本发明另一个实施例，取高压侧电流和电压为无功补偿设备控制信号的无功补偿控制策略的示意图；

图3是根据本发明另一个实施例，取高压侧电流和低压侧电压为无功补偿设备控制信号的无功补偿控制策略的示意图；

图4是根据本发明另一个实施例提供的一种配电变压器无功补偿方法的方法流程图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图，对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

发明人经研究发现：平均功率因数是指在一段时间内的平均有功功率与平均视在功率的比值，其表达式为：

其中，为平均功率因数，P_av为平均有功功率，S_av为平均视在功率，Q_av为平均无功功率。

或者，平均功率因数也可以用一段时间内的有功电能消耗量W_P和无功电能消耗量W_Q表示为：

所以，为提高一段时间内的平均功率因数，就需要降低该段时间内的累积无功功率吸收量。为此，可以在每个时刻尽量降低无功功率吸收量，即确保每个时刻的瞬时功率因数尽量高，但又不过补。

发明人还发现：无功补偿容量由负荷所需的无功补偿量和变压器所需的无功补偿量来确定。负荷所需的无功补偿量根据测试结果来确定，或者根据自然功率因数进行计算。变压器所需的无功补偿量根据其无功损耗量来确定。其无功损耗量为：

$\mathrm{\Σ\Δ}{Q}_B=S_e\·\frac{I_{\mathrm{BO}}(\%)}{100}\·{\left(\frac{U_1}{U_{1e}}\right)}^2+{\mathrm{\β}}^2\·\frac{U_d(\%)}{100}\·S_e\·{\left(\frac{U_{1e}}{U_1}\right)}^2$

其中，∑ΔQ_B为变压器负载时的自身的无功功率损耗，S_e为变压器的额定容量，I_BO(％)为变压器的空载电流百分数，U₁为变压器的实际电压，U_1e为变压器的额定电压，β为变压器的负载率，U_d(％)为变压器的阻抗电压百分数。

变压器消耗的无功功率一般约为其额定容量的10％～15％。

基于上述发现，根据本发明一个实施例，提供一种“高供高计”配电变压器无功补偿方法，在低压侧进行无功补偿，以提高高压侧平均功率因数。

该方法的原理如图1所示：无功补偿装置根据采集到的电压和电流信号，计算出配电变压器高压侧的功率因数，并与给定的功率因数参考值进行比较，差值经过比例积分(PI)环节后，驱动无功补偿装置的功率模块，以发出相应的无功功率。

控制策略：如图2所示，为维持配电变压器高压侧的高平均功率因数，无功补偿设备取配电变压器高压侧的电压和电流信号为控制信号，计算出配电变压器高压侧的功率因数，采用定功率因数的控制策略，以很高的瞬时功率因数为控制目标，即将功率因数参考值设置为一个很高的值，如0.92，然后将功率因数计算值与参考值进行比较，差值经过比例积分(PI)环节后，驱动功率模块，以动态输出相应的无功功率。

或者，如图3所示，无功补偿设备取配电变压器高压侧的电流和低压侧的电压(根据变压器的变比和联接组别折算为高压侧的电压)信号为控制信号，计算出配电变压器高压侧的功率因数，采用定功率因数的控制策略，以很高的瞬时功率因数为控制目标，即将功率因数参考值设置为一个很高的值，如0.92，然后将功率因数计算值与参考值进行比较，差值经过比例积分(PI)环节后，驱动功率模块，以动态输出相应的无功功率。

具体的，如图4所示，“高供高计”配电变压器无功补偿方法包括：

步骤1、将无功补偿设备连接到配电变压器的低压侧；

步骤2、取配电变压器高压侧的电流、高压侧的电压或低压侧的电压作为无功补偿设备的控制信号；

其中，低压侧的电压根据变压器的变比和联接组别折算为高压侧的电压；

步骤3、以定功率因数作为静止无功发生器SVG的控制目标，或者以功率因数作为晶闸管投切电容器TSC的投切判据，动态输出无功功率。

其中，以定功率因数作为静止无功发生器SVG的控制目标包括：

步骤311、设置静止无功发生器SVG的功率因数参考值；

步骤312、将根据控制信号计算出的配电变压器高压侧的功率因数与参考值进行比较，差值经过比例积分(PI)环节后，驱动功率模块，以动态输出相应的无功功率。

其中，以功率因数作为晶闸管投切电容器TSC的投切判据包括：

步骤321、分别设置晶闸管投切电容器TSC的投入、切除的功率因数参考值；

步骤322、将根据控制信号计算出的配电变压器高压侧的功率因数与TSC的投入、切除的功率因数参考值进行比较，当计算出的功率因数小于TSC的投入功率因数参考值时，投入一组电容器；当计算出的功率因数大于TSC的切除功率因数参考值时，切除一组电容器。

应该注意到并理解，在不脱离后附的权利要求所要求的本发明的精神和范围的情况下，能够对上述详细描述的本发明做出各种修改和改进。因此，要求保护的技术方案的范围不受所给出的任何特定示范教导的限制。

Claims (6)

1.一种配电变压器无功补偿方法，包括：

将无功补偿设备连接到配电变压器的低压侧；

取配电变压器高压侧的电流、高压侧的电压作为无功补偿设备的控制信号；

以定功率因数作为静止无功发生器SVG的控制目标，或者以功率因数作为晶闸管投切电容器TSC的投切判据，动态输出无功功率。

2.根据权利要求1所述的配电变压器无功补偿方法，其中，以定功率因数作为静止无功发生器SVG的控制目标包括：

设置静止无功发生器SVG的功率因数参考值；

将根据控制信号计算出的配电变压器高压侧的功率因数与设置的功率因数参考值进行比较，差值经过比例积分环节后，驱动功率模块，以动态输出相应的无功功率。

3.根据权利要求1所述的配电变压器无功补偿方法，其中，以功率因数作为晶闸管投切电容器TSC的投切判据包括：

分别设置晶闸管投切电容器TSC的投入、切除的功率因数参考值；

将根据控制信号计算出的配电变压器高压侧的功率因数与TSC的投入、切除的功率因数参考值进行比较，当计算出的功率因数小于TSC的投入功率因数参考值时，投入一组电容器；当计算出的功率因数大于TSC的切除功率因数参考值时，切除一组电容器。

4.一种配电变压器无功补偿方法，包括：

将无功补偿设备连接到配电变压器的低压侧；

取配电变压器高压侧的电流、低压侧的电压作为无功补偿设备的控制信号，其中，低压侧的电压根据变压器的变比和联接组别折算为高压侧的电压；

以定功率因数作为静止无功发生器SVG的控制目标，或者以功率因数作为晶闸管投切电容器TSC的投切判据。

5.根据权利要求4所述的配电变压器无功补偿方法，其中，以定功率因数作为静止无功发生器SVG的控制目标包括：

设置静止无功发生器SVG的功率因数参考值；

将根据控制信号计算出的配电变压器高压侧的功率因数与设置的功率因数参考值进行比较，差值经过比例积分环节后，驱动功率模块，以动态输出相应的无功功率。

6.根据权利要求4所述的配电变压器无功补偿方法，其中，以功率因数作为晶闸管投切电容器TSC的投切判据包括：

分别设置晶闸管投切电容器TSC的投入、切除的功率因数参考值；

将根据控制信号计算出的配电变压器高压侧的功率因数与TSC的投入、切除的功率因数参考值进行比较，当计算出的功率因数小于TSC的投入功率因数参考值时，投入一组电容器；当计算出的功率因数大于TSC的切除功率因数参考值时，切除一组电容器。