CN104716649A

CN104716649A - 配电网节能优化方法

Info

Publication number: CN104716649A
Application number: CN201510160122.1A
Authority: CN
Inventors: 陈静; 宋兴宇; 袁佑新; 程琪戬
Original assignee: Wuhan University of Technology WUT
Current assignee: Wuhan University of Technology WUT
Priority date: 2015-04-07
Filing date: 2015-04-07
Publication date: 2015-06-17

Abstract

本发明提供的配电网节能优化方法，是通过数字电能信号检测单元(4)、控制器(6)、谐波滤波子系统(5)与无功补偿子系统(7)构成的配电网节能优化系统来优化控制配电网的谐波治理与无功补偿，该方法包括启动运行、检测传输、谐波治理、无功补偿和系统切除等5个步骤。本发明的谐波滤波子系统(5)采用“先投切，后切除”方法，并与无功补偿子系统(7)协调配合，动态跟踪谐波及无功功率变化，优化控制，滤除谐波，提高功率因数，实现节能的同时保证配电网中其它设备能正常运行。

Description

配电网节能优化方法

技术领域

本发明涉及谐波滤波和无功补偿领域，特别是涉及一种配电网节能优化方法。

背景技术

随着电力系统的发展，各行业领域使用的非线性负载和感性负载的数量越来越大，在配电网中产生大量谐波，功率因数降低，从而使电能质量变差，影响了电网中其它设备的正常运行。

针对上述问题，本发明申请人先前申报的专利“动态调谐滤波器(200910063641.0)”和“用于复合电力负载的动态谐波滤波器(ZL201420115270.2)”，主要涉及一种动态滤波装置，该装置的应用可以动态调节可变电抗器的电感量，滤除单一频次的电网谐波，有效滤除电路中的谐波，同时能提供一部分无功功率，保证设备安全稳定运行；专利“基于可变电抗的静止无功补偿器(ZL20092008 7271.X)”，通过智能控制器控制可变电抗器，改变流过可变电抗器的电流，从而使无功补偿器电路吸收或者发出无功功率，实现负荷动态无功功率补偿的目的。

上述专利在谐波滤波与无功补偿方面均能达到良好的效果，但并未考虑两者之间的相互影响。配电网中的谐波大致使无法投入无功补偿装置，严重时可烧坏无功补偿装置的核心器件(如补偿电容)，而且配电网中其它设备也不能正常运行。

发明内容

本发明所要解决的问题是：针对上述问题，提供一种配电网节能优化方法，使谐波滤波子系统和无功补偿子系统协调配合，动态跟踪谐波及无功功率变化，优化控制，滤除谐波，提高功率因数，实现节能的同时保证配电网中其它设备能正常运行。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的配电网节能优化方法，其通过数字电能信号检测单元、谐波滤波子系统、控制器与无功补偿子系统)构成的配电网节能优化系统来优化控制配电网的谐波治理与无功补偿，该方法的步骤为：

1)启动运行：

手动合闸高压隔离开关、高压断路器，电路中的数字电能信号检测单元和控制器(6)接入电源，控制器开始工作；

2)检测传输：

数字电能信号检测单元分析处理电压电流互感器采集的电流电压，得到数字电能信号，该数字电能信号包括谐波电流Ih、有功功率P、无功功率Q、功率因数ph信号，然后通过RS485总线送入控制器中；

3)谐波治理：

控制器根据谐波电流Ih值，投入/切出谐波滤波子系统；当Ih值大于指标Ib值时，闭合接触器KM1，投入谐波滤波子系统，滤除谐波，保证电网稳定地运行，并提供一定的无功补偿；

4)无功补偿：

控制器根据P、Q和ph值，计算所需补偿的无功补偿量Qb，据此投入/切出无功补偿子系统；当ph值不满足Phn<0.90要求时，闭合接触器KM2，投入无功补偿子系统，向配电网发出无功，提高功率因数；

5)系统切除：

当配电网节能优化系统出现故障或人为停车时，首先切除无功补偿子系统，然后切除谐波滤波子系统，使配电网节能优化系统正常停车，实现节能的同时保证配电网中其它设备能正常运行。

所述的谐波滤波子系统采用“先投切，后切除”方法，以防止因谐波滤波子系统提供无功而产生过补偿，以及确保无功补偿子系统的正常投入和使用。

所述的谐波滤波子系统和无功补偿子系统协调配合由控制器的控制策略来实现，该控制策略包括动态跟踪谐波及无功功率变化，优化控制，滤除谐波，提高功率因数。

本发明与现有技术相比具有以下的优点：

(1)配电网节能优化方法具有“滤除谐波和无功补偿”双重功能，实现节能，保证配电网中其它设备能正常运行。

(2)根据谐波电流值，投入/切出谐波滤波子系统，滤除谐波，保证电网稳定地运行，并提供一定的无功补偿，可达到10％左右的节能效果。

(3)根据所需补偿的无功补偿量，投入/切出无功补偿子系统，向配电网发出无功，提高功率因数，实现对配电网的动态无功快速补偿。

(4)控制器采用智能控制策略，使谐波滤波子系统与无功补偿子系统协调地工作，实现最佳谐波滤波及无功补偿。

总之，本发明能动态跟踪谐波及无功功率变化，优化控制，滤除谐波，提高功率因数，保证电网压降在5％以内，可达到节能效果。

附图说明

图1是本发明配电网节能优化方法的原理图。

图中：1.高压隔离开关；2.高压断路器；3.电压电流互感器；4.数字电能信号检测单元；5.谐波滤波子系统；6.控制器；7.无功补偿子系统。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明作进一步说明，但并不局限于下面所述内容。

本发明提供的配电网节能优化方法，是通过数字电能信号检测单元4、控制器6、谐波滤波子系统5与无功补偿子系统7构成的配电网节能优化系统来优化控制配电网的谐波治理与无功补偿。该方法的步骤为：

1)启动运行：

手动合闸高压隔离开关1(QS)、高压断路器2(QF)，电路中的数字电能信号检测单元4和控制器6接入电源，控制器6开始工作。

2)检测传输：

数字电能信号检测单元4分析处理电压电流互感器3采集的电流电压，得到谐波电流Ih、有功功率P、无功功率Q、功率因数ph等电能信号，通过RS485总线送入控制器6。

3)谐波治理：

控制器6根据谐波电流值Ih，投入/切出谐波滤波子系统5。当Ih大于指标Ib时，闭合接触器KM1，投入谐波滤波子系统5，滤除谐波，保证电网稳定地运行，并提供一定的无功补偿。

4)无功补偿：

控制器6根据P、Q和ph，计算所需补偿的无功补偿量Qb，据此投入/切出无功补偿子系统7。当ph不满足要求Phn(<0.90)时，闭合接触器KM2，投入无功补偿子系统7，向配电网发出无功，提高功率因数。

5)系统切除：

当配电网节能优化系统出现故障或人为停车时，首先切除无功补偿子系统7，然后切除谐波滤波子系统5，使配电网节能优化系统正常停车。

通过以上步骤1)～5)，谐波滤波子系统5和无功补偿子系统7协调配合，能动态跟踪谐波及无功功率变化，优化控制，滤除谐波，提高功率因数，实现节能的同时保证配电网中其它设备能正常运行。

为了防止因谐波滤波子系统5提供无功而产生过补偿，以及确保无功补偿子系统7的正常投入和使用，所述的谐波滤波子系统5采用“先投切，后切除”方法。

所述的谐波滤波子系统5和无功补偿子系统7协调配合由控制器6的控制策略来实现。

本发明提供的上述配电网节能优化方法，可以通过图1所示的配电网节能优化系统来实现，该系统的结构是：由数字电能信号检测单元4、谐波滤波子系统5、控制器6、无功补偿子系统7组成。所述谐波滤波子系统5和无功补偿子系统7，其一端接入配电网，其另一端接地；控制器6通过RS485总线分别与数字电能信号检测单元4、谐波滤波子系统5与无功补偿子系统7相连接。

所述的数字电能信号检测单元4可购买电子式电能采集模块WB1867B35，通过分析处理电压电流互感器3检测到的配电网中的电压和电流信号，得到有功功率、无功功率、功率因数、谐波电流等电能参数。

所述的谐波滤波子系统5在滤除谐波的同时，能提供一部分无功功率，可达到10％左右的节能效果。为了防止因谐波滤波子系统5提供无功而产生过补偿，采用“先投切，后切除”方法。

所述的谐波滤波子系统5可选用申请人发明的“用于复合电力负载的动态谐波滤波器(ZL201420115270.2)”或“动态调谐滤波器(200910063641.0)”。

所述的控制器6采用智能控制策略，使谐波滤波子系统5与无功补偿子系统7协调地工作，实现最佳谐波滤波和无功补偿。

所述的控制器6采用PLC控制系统，PLC控制系统由与电源相连的PLC控制器、数字电能信号检测单元4和人机界面等组成。

所述的无功补偿子系统7根据实时检测的电能信号，计算得到所需无功补偿量，调节无功补偿子系统7参数，实现对配电网的动态无功快速补偿。

所述的无功补偿子系统7可选用申请人发明的“基于可变电抗的静止无功补偿器(ZL200920087271.X)”。

所述的人机界面可选用MCGS触摸屏。

该配电网节能优化系统的工作过程如下：

控制器6通过“启动运行、检测传输、分析计算、谐波治理和无功补偿”过程，达到对配电网的节能优化目的，具体如下：

步骤一：手动合闸高压隔离开关1(QS)、高压断路器2(QF)，电路中的数字电能信号检测单元4和控制器6接入电源，控制器6开始工作；

步骤二：数字电能信号检测单元4分析处理电压电流互感器3采集的电流电压，得到谐波电流Ih。

步骤三：控制器6根据谐波电流值Ih，投入/切出谐波滤波子系统5。当Ih大于指标Ib时，闭合接触器KM1，投入谐波滤波子系统5，滤除谐波，保证电网稳定地运行，并提供一定的无功补偿；

步骤四：谐波滤波子系统5运行正常后，数字电能信号检测单元4分析处理电压电流互感器3采集的电流电压，得到有功功率P、无功功率Q、功率因数ph；

步骤五：控制器6根据P、Q和ph，计算所需补偿的无功补偿量Qb，据此投入/切出无功补偿子系统7。当ph不满足要求Phn(<0.90)时，闭合接触器KM2，投入无功补偿子系统，向配电网发出无功，提高功率因数。

通过以上步骤一至五，谐波滤波子系统和无功补偿子系统协调配合，动态跟踪谐波及无功功率变化，优化控制，滤除谐波，提高功率因数，确保配电网安全经济运行。

当配电网节能优化系统出现故障或人为停车时，首先断开交流接触器KM2，切除无功补偿子系统7然后断开交流接触器KM1，切除谐波滤波子系统5，使配电网节能优化系统正常停车。

本发明配电网节能优化方法，其结合谐波滤波技术与无功补偿技术，可滤除非线性负载和感性负载在配电网中产生谐波，提高功率因数和电能质量，使电网中其它设备能正常运行，并实现节能。

Claims

1.配电网节能优化方法，其特征是通过数字电能信号检测单元(4)、谐波滤波子系统(5)、控制器(6)与无功补偿子系统(7)构成的配电网节能优化系统来优化控制配电网的谐波治理与无功补偿，该方法的步骤为：

1)启动运行：

手动合闸高压隔离开关(1)、高压断路器(2)，电路中的数字电能信号检测单元(4)和控制器(6)接入电源，控制器(6)开始工作；

2)检测传输：

数字电能信号检测单元(4)分析处理电压电流互感器(3)采集的电流电压，得到数字电能信号，该数字电能信号包括谐波电流Ih、有功功率P、无功功率Q、功率因数ph信号，然后通过RS485总线送入控制(6)器；

3)谐波治理：

控制器(6)根据谐波电流Ih值，投入/切出谐波滤波子系统(5)；当Ih值大于指标Ib值时，闭合接触器KM1，投入谐波滤波子系统(5)，滤除谐波，保证电网稳定地运行，并提供一定的无功补偿；

4)无功补偿：

控制器(6)根据P、Q和ph值，计算所需补偿的无功补偿量Qb，据此投入/切出无功补偿子系统(7)；当ph值不满足Phn<0.90要求时，闭合接触器KM2，投入无功补偿子系统(7)，向配电网发出无功，提高功率因数；

5)系统切除：

当配电网节能优化系统出现故障或人为停车时，首先切除无功补偿子系统(7)，然后切除谐波滤波子系统(5)，使配电网节能优化系统正常停车，实现节能的同时保证配电网中其它设备能正常运行。

2.根据权利要求1所述的配电网节能优化方法，其特征在于：为了防止因谐波滤波子系统(5)提供无功而产生过补偿，以及确保无功补偿子系统(7)的正常投入和使用，所述的谐波滤波子系统(5)采用“先投切，后切除”方法。

3.根据权利要求2所述的配电网节能优化方法，其特征在于：所述的谐波滤波子系统(5)和无功补偿子系统(7)协调配合由控制器(6)的控制策略来实现，该控制策略包括动态跟踪谐波及无功功率变化，优化控制，滤除谐波，提高功率因数。