CN105406487A - 一种无功功率补偿系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无功功率补偿系统，包括控制模块，所述控制模块连接切换模块，所述切换模块包括瞬时切换模块和延时切换模块，控制模块在初始周期内完成采样与计算，在相邻的下一个周期到来时，控制模块发出控制信号至瞬时切换模块中，将瞬时切换模块导通，当电网的负荷呈感性时，这时电网的电流滞后电压一个角度，当电网负荷呈容性时，这时电网的电流超前于电压一个角度，控制模块发出控制信号至延时切换模块中，将延时切换模块导通；所述控制模块连接无功功率补偿模块。本发明结构简单，使用方便，且对电网变化能做出快速反应。

Description

一种无功功率补偿系统

技术领域

本发明涉及无功功率补偿系统技术领域，尤其涉及一种无功功率补偿系统。

背景技术

无功功率补偿装置在电子供电系统中所承担的作用是提高电网的功率因数，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境。在配电网中，电力发电机所发的无功功率和输电线的功率常常不足以满足网中大量的电机、变压器等感性负载的无功需求以及系统中无功的损耗，因而往往造成电网功率因数下降、电网系统利用率降低。为了减少有功损失和电压降落、减少电力输送中的损耗，更为了电网的安全、经济、高效地运行，提高电力输送的容量和质量，通常都要进行就近的无功功率补偿或者调节。为此，我们提出一种无功功率补偿系统。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种无功功率补偿系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种无功功率补偿系统，包括控制模块，所述所述控制模块连接切换模块，所述切换模块包括瞬时切换模块和延时切换模块，控制模块在初始周期内完成采样与计算，在相邻的下一个周期到来时，控制模块发出控制信号至瞬时切换模块中，将瞬时切换模块导通，当电网的负荷呈感性时，这时电网的电流滞后电压一个角度，当电网负荷呈容性时，这时电网的电流超前于电压一个角度，控制模块发出控制信号至延时切换模块中，将延时切换模块导通；所述控制模块连接无功功率补偿模块，无功功率补偿模块包括静态功率补偿模块和动态功率补偿模块；当电网的负荷平稳时，控制模块发出控制信号至静态功率补偿模块中，将静态功率补偿模块导通，当电网的负荷处于不平稳时，控制模块发出控制信号至动态功率补偿模块中，将动态功率补偿模块导通；控制模块连接滤波补偿模块，滤波补偿模块用于吸收线路中部分谐波电流，来改善线路的畸变率。

优选的，瞬时切换模块和延时切换模块均均采用电力半导体器件。

优选的，控制模块为可编程逻辑控制器。

优选的，控制模块对应连接显示模块和储存模块。

优选的，控制模块连接可将储存模块内的储存信息回复初始状态的复位键。

本发明提出的一种无功功率补偿系统，控制模块在初始周期内完成采样与计算，在相邻的下一个周期到来时，控制模块发出控制信号至瞬时切换模块中，将瞬时切换模块导通，当电网的负荷呈感性时，这时电网的电流滞后电压一个角度，当电网负荷呈容性时，这时电网的电流超前于电压一个角度，控制模块发出控制信号至延时切换模块中，将延时切换模块导通；当电网的负荷平稳时，控制模块发出控制信号至静态功率补偿模块中，将静态功率补偿模块导通，当电网的负荷处于不平稳时，控制模块发出控制信号至动态功率补偿模块中，将动态功率补偿模块导通；滤波补偿模块用于吸收线路中部分谐波电流，来改善线路的畸变率。本发明结构简单，使用方便，且对电网变化能做出快速反应。

附图说明

图1为本发明提出的一种无功功率补偿系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1，一种无功功率补偿系统，包括控制模块，控制模块为可编程逻辑控制器，控制模块对应连接显示模块和储存模块，控制模块连接可将储存模块内的储存信息回复初始状态的复位键。

所述所述控制模块连接切换模块，所述切换模块包括瞬时切换模块和延时切换模块，瞬时切换模块和延时切换模块均均采用电力半导体器件，控制模块在初始周期内完成采样与计算，在相邻的下一个周期到来时，控制模块发出控制信号至瞬时切换模块中，将瞬时切换模块导通；瞬时投切方式即人们熟称的”动态”补偿方式，它是半导体电力器件与数字技术综合的技术结晶，实际就是一套快速随动系统，控制模块一般能在半个周波至1个周波内完成采样、计算，在2个周期到来时，控制模块已经发出控制信号了。通过脉冲信号使晶闸管导通，投切电容器组大约20-30毫秒内就完成一个全部动作，这种控制方式是机械动作的接触器类无法实现的。动态补偿方式作为新一代的补偿装置有着广泛的应用前景，从原理上分析，这种方式响应速度快，闭环使用时，可做到无差调节，使无功损耗降为零。从元件的选择上来说，根据补偿量选择1组电容器即可，不需要再分成多路。既然有这么多的优点，

当电网的负荷呈感性时，这时电网的电流滞后电压一个角度，当电网负荷呈容性时，这时电网的电流超前于电压一个角度，控制模块发出控制信号至延时切换模块中，将延时切换模块导通；用于投切电容的接触器为用的，它具有抑制电容的涌流作用，延时投切的目的在于防止接触器过于频繁的动作时，电容器造成损坏，更重要的是防备电容不停的投切导致供电系统振荡，避免危险的发生，当电网的负荷呈感性时，如电动机、电焊机等负载，这时电网的电流滞后电压一个角度，当负荷呈容性时，如过量的补偿装置的控制器，这是电网的电流超前于电压一个角度，即功率因数超前或滞后是指电流与电压的相位关系。通过控制模块检测供电系统的物理量，来决定电容器的投切，这个物理量可以是功率因数或无功电流或无功功率。例如，当这个物理量满足要求时，如COSΦ（超前）≥0.98，COSΦ（滞后）≥0.95，在这个范围内，此时控制模块没有控制信号发出，这时已投入的电容器组不退出，没投入的电容器组也不投入。当检测到COSΦ超出设定值时，如COSΦ（滞后）≤0.95，那么将一组电容器投入，控制模块则延时一段时间（延时时间可整定），再投入一组电容器，直到全部投入为止。当检测到超前信号如COSΦ≤0.98，即呈容性载荷时，那么控制模块就逐一切除电容器组。要遵循的原则就是：先投入的那组电容器组在切除时就要先切除。如果把延时时间整定为300秒，而这套补偿装置有十路电容器组，那么全部投入的时间就为30分钟，切除也是如此。在这段时间内无功损失补只能是逐步到位。如果将延时时间整定的很短，或没有设定延时时间，就可能会出现这样的情况。当控制模块监测到COSΦ≤0.95，迅速将电容器组逐一投入，而在投入期间，此时电网可能已是容性负载即过补偿了，控制器则控制电容器组逐一切除，周而复始，形成震荡，导致系统崩溃。是否能形成振荡与负载的性质有密切关系，所以说这个参数需要根据现场情况整定，要在保证系统安全的情况下，再考虑补偿效果。

所述控制模块连接无功功率补偿模块，无功功率补偿模块包括静态功率补偿模块和动态功率补偿模块，当电网的负荷平稳时，控制模块发出控制信号至静态功率补偿模块中，将静态功率补偿模块导通，当电网的负荷处于不平稳时，控制模块发出控制信号至动态功率补偿模块中，将动态功率补偿模块导通；在无功功率补偿装置的应用方面，选择那一种补偿方式，还要依电网的状况而定，对于负荷较大且变化较快的工况，电焊机、电动机的线路采用动态补偿，节能效果明显。对于负荷相对平稳的线路应采用静态补偿方式。

控制模块连接滤波补偿模块，滤波补偿模块用于吸收线路中部分谐波电流，来改善线路的畸变率；由于现代半导体器件应用愈来愈普遍，功率也更大，但它的负面影响就是产生很大的非正弦电流。使电网的谐波电压升高，畸变率增大，电网供电质量变坏。如果供电线路上有较大的谐波电压，这些谐波将被补偿装置放大。电容组与线路串联谐振，使线路上的电压、电流畸变率增大，还有可能造成设备损坏，再这种情况下补偿装置是不可使用的。滤波器的设计要使在工频情况下呈容性，以对线路进行无功补偿，对于谐波则为感性负载，以吸收部分谐波电流，改善线路的畸变率。增加电抗器后，要考虑电容端电压升高的问题。滤波补偿装置即补偿了无功损耗又改善了线路质量，对系统中的谐波进行消除。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种无功功率补偿系统，其特征在于，包括控制模块，所述所述控制模块连接切换模块，所述切换模块包括瞬时切换模块和延时切换模块，控制模块在初始周期内完成采样与计算，在相邻的下一个周期到来时，控制模块发出控制信号至瞬时切换模块中，将瞬时切换模块导通，当电网的负荷呈感性时，电网的电流滞后电压一个角度，当电网负荷呈容性时，电网的电流超前于电压一个角度，控制模块发出控制信号至延时切换模块中，将延时切换模块导通；所述控制模块连接无功功率补偿模块，无功功率补偿模块包括静态功率补偿模块和动态功率补偿模块；当电网的负荷平稳时，控制模块发出控制信号至静态功率补偿模块中，将静态功率补偿模块导通，当电网的负荷处于不平稳时，控制模块发出控制信号至动态功率补偿模块中，将动态功率补偿模块导通；控制模块连接滤波补偿模块，滤波补偿模块用于吸收线路中部分谐波电流。

2.根据权利要求1所述的一种无功功率补偿系统，其特征在于，瞬时切换模块和延时切换模块均均采用电力半导体器件。

3.根据权利要求1所述的一种无功功率补偿系统，其特征在于，控制模块为可编程逻辑控制器。

4.根据权利要求1所述的一种无功功率补偿系统，其特征在于，控制模块对应连接显示模块和储存模块。

5.根据权利要求4所述的一种无功功率补偿系统，其特征在于，控制模块连接可将储存模块内的储存信息回复初始状态的复位键。