CN105762812A - 一种基于有源逆变和电容投切的无功补偿装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种基于有源逆变和电容投切的无功补偿装置，与系统电网并联，包括有源逆变回路，还包括电容分级投切回路，所述有源逆变回路通过第一变压器与系统电网并联，包括相连接的有源电力滤波器和第一电抗器，所述电容分级投切回路包括相连接的投切控制器和电容投切单元，所述投切控制器与有源电力滤波器连接，所述电容投切单元依次通过第二变压器、断路器与系统电网连接，有源电力滤波器与第二变压器连接；有源电力滤波器根据系统电网信息，向投切控制器发送电容分组投切控制信号，投切控制器根据所接收到的信号控制电容投切单元进行无功补偿。与现有技术相比，本发明具有补偿控制精准快速、可靠性高、可同时实现无功补偿和谐波补偿等优点。

Description

一种基于有源逆变和电容投切的无功补偿装置
技术领域
本发明涉及一种无功补偿装置，尤其是涉及一种基于有源逆变和电容投切的无功补偿装置。
背景技术
无功功率补偿对电力系统具有重要意义。对电力系统进行适当的无功补偿，可以稳定电网电压，提高功率因数，提高设备利用率，减小网络有功功率损耗输电能力，平衡三相功率，为系统提供电压，提高系统运行安全性。尤其是近年来，随着现代工业和电力工业的不断发展，企业广泛采用异步电动机和电力变压器，以及大型可控硅装置产生的大功率冲击性负荷的存在，使得供电系统功率因低，电压波动加大。因此，无论从提高输电网的传输能力、降低损耗、提高系统稳定性，还是从提高供电质量的角度来看，都需要装设大量的无功补偿装置，无功功率补偿装置的发展前景非常广阔。
现有的无功电容补偿装置存在补偿单一、反应时间慢等问题，又或者由于终端负载容量的频繁变化决定需要投切的电容容量也相应调整，补偿不到位达不到效果，而过补对整个电网有负面影响。
发明内容
本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种补偿控制精准快速、可靠性高、可同时实现无功补偿和谐波补偿的基于有源逆变和电容投切的无功补偿装置。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种基于有源逆变和电容投切的无功补偿装置，与系统电网并联，包括有源逆变回路，还包括电容分级投切回路，所述有源逆变回路通过第一变压器与系统电网并联，包括相连接的有源电力滤波器和第一电抗器，所述电容分级投切回路包括相连接的投切控制器和电容投切单元，所述投切控制器与有源电力滤波器连接，所述电容投切单元依次通过第二变压器、断路器与系统电网连接，所述有源电力滤波器与第二变压器连接；
所述有源电力滤波器根据系统电网信息，向投切控制器发送电容分组投切控制信号，投切控制器根据所接收到的信号控制电容投切单元进行无功补偿。
所述电容投切单元包括依次连接的投切开关、第二电抗器和电容组，所述投切开关与投切控制器连接。
所述投切开关包括接触器、复合开关或晶闸管。
所述电容组包括单电容或由三个电容组成的电容组。
所述电容投切单元设有多个，分别与投切控制器连接。
所述投切控制器设有多个，每个投切控制器至少连接一个电容投切单元。
所述投切控制器通过高速数据总线与有源电力滤波器连接。
与现有技术相比，本发明利用投切控制器实现阶梯式的无功补偿，再利用有源电力滤波器对阶梯量进行精细调节，由于投切控制器与有源电力滤波器高速实时的数据连接，实现了高速精确补偿无功功能，有源电力滤波器还可将精补功的剩余能力进行谐波补偿，具有以下优点：
1)有源补偿和无源电容补偿一体化控制设计，补偿控制精准快速。
2)有源部分可设置谐波滤除功能，具备自谐振抑制功能。
3)投切控制与有源电力滤波器之间采用高速数据总线方式连接，所有计算工作由有源电力滤波器完成，将计算结果发给投切控制器，投切控制器根据设置节点的信息自行判断投切方式。
4)计算分析一体化，投运控制双回路独立，有源电力滤波器(有源逆变)的精补及谐波补偿与投切控制执行的投切控制是相互独立的两个流程，任意一回路发生故障，都不影响另一回路正常工作，可靠性高。
5)有源电力滤波器开入/开出节点都可配置，可方便应用配置。
6)投切控制器SC根据投切开关的类型不同可以有多个版本，支持接触器、复合开关和晶闸管等。投切控制器也可以扩展多个，实现大容量多组数扩展。
附图说明
图1为本发明实施例一的结构示意图；
图2为本发明实施例二的部分结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种基于有源逆变和电容投切的无功补偿装置，与系统电网并联，包括有源逆变回路和电容分级投切回路，有源逆变回路通过第一变压器T1与系统电网并联，包括相连接的有源电力滤波器APF和第一电抗器L1，电容分级投切回路包括相连接的投切控制器SC和电容投切单元，投切控制器SC通过高速数据总线与有源电力滤波器APF连接，电容投切单元依次通过第二变压器T2、断路器K2与系统电网连接，有源电力滤波器APF与第二变压器T2连接。本实施例的2套回路在分析计算上为一体化设计，但在任意一个主回路发生故障需要退网时，都不会影响另一个回路的正常工作，2个回路的投运策略独立运作。
电容投切单元包括依次连接的投切开关K1、第二电抗器L2和电容组，投切开关K1与投切控制器SC连接。本实施例中，投切控制器设有1个，电容投切单元设有多个，分别与投切控制器连接。
有源电力滤波器根据系统电网信息，向投切控制器发送电容分组投切控制信号，有源电力滤波器能实现采样分析、有源逆变、无源投切、显示设置、远传通讯等功能。电容组的投切操作由有源电力滤波器发出通讯命令控制投切控制器SC开出量来实现。投切控制器的开出量形式由投切开关的不同而有所变化，投切开关可为接触器、复合开关或晶闸管等。
投切控制器根据所接收到的信号控制电容投切单元进行无功补偿，可以为系统提供分级的无功容量补给，再同时由电容投切所呈现的阶梯补偿效应，可由有源电力滤波器进行精细修补，确保系统能获得更高的无功补偿效果。有源电力滤波器的高响应速度为装置全范围平滑精补补偿提供了保证。
装置内嵌的有源电力滤波器不但具有无功补偿功能，同时具有谐波滤除的功能。当设定启用谐波滤除功能时，有源电力滤波器可将完成无功精补后剩余的能力用作谐波滤除上使用，在谐波滤除时支持选次和智能补偿两种模式。有源电力滤波器专门有独立的一组测量电容投切回路的电流互感器接口，当启用谐波滤除功能时，算法会分析谐波流入电容回路的分量，保证有源电力滤波器输出的谐波补偿电流不与其发生谐振。
实施例2
如图2所示，本实施例提供一种基于有源逆变和电容投切的无功补偿装置，其中，投切控制器设有多个，每个投切控制器连接一个电容投切单元。其余同实施1。
实施例3
如图2所示，本实施例中，投切控制器设有多个，有的投切控制器连接一个电容投切单元，有的投切控制器连接两个电容投切单元。其余同实施1。

Claims (7)

1.一种基于有源逆变和电容投切的无功补偿装置，与系统电网并联，包括有源逆变回路，其特征在于，还包括电容分级投切回路，所述有源逆变回路通过第一变压器与系统电网并联，包括相连接的有源电力滤波器和第一电抗器，所述电容分级投切回路包括相连接的投切控制器和电容投切单元，所述投切控制器与有源电力滤波器连接，所述电容投切单元依次通过第二变压器、断路器与系统电网连接，所述有源电力滤波器与第二变压器连接；
所述有源电力滤波器根据系统电网信息，向投切控制器发送电容分组投切控制信号，投切控制器根据所接收到的信号控制电容投切单元进行无功补偿。
2.根据权利要求1所述的基于有源逆变和电容投切的无功补偿装置，其特征在于，所述电容投切单元包括依次连接的投切开关、第二电抗器和电容组，所述投切开关与投切控制器连接。
3.根据权利要求2所述的基于有源逆变和电容投切的无功补偿装置，其特征在于，所述投切开关包括接触器、复合开关或晶闸管。
4.根据权利要求2所述的基于有源逆变和电容投切的无功补偿装置，其特征在于，所述电容组包括单电容或由三个电容组成的电容组。
5.根据权利要求1所述的基于有源逆变和电容投切的无功补偿装置，其特征在于，所述电容投切单元设有多个，分别与投切控制器连接。
6.根据权利要求1所述的基于有源逆变和电容投切的无功补偿装置，其特征在于，所述投切控制器设有多个，每个投切控制器至少连接一个电容投切单元。
7.根据权利要求1所述的基于有源逆变和电容投切的无功补偿装置，其特征在于，所述投切控制器通过高速数据总线与有源电力滤波器连接。
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