CN107478910B

CN107478910B - 用于测量无功功率补偿系统的损耗的装置

Info

Publication number: CN107478910B
Application number: CN201710388226.7A
Authority: CN
Inventors: 崔用吉
Original assignee: LSIS Co Ltd
Current assignee: LS Electric Co Ltd
Priority date: 2016-06-07
Filing date: 2017-05-27
Publication date: 2020-06-19
Anticipated expiration: 2037-05-27
Also published as: CN107478910A; JP2017221104A; JP6348208B2; KR20170138167A; EP3258276A1; US20170350924A1

Abstract

本公开涉及一种用于测量无功功率补偿系统的损耗以补偿无功功率的装置，其包括：连接到接收端的至少一个负载；连接到接收端并且包括至少一个装置的无功功率补偿单元；在至少一个装置处所提供的并且检测电压、电压的相位、电流以及电流的相位的至少一个检测单元；基于由至少一个检测单元检测到的电压、电压的相位、电流以及电流的相位来测量电压数据、电流数据和相位角的测量单元；以及基于测量出的电压数据、电流数据和相位角来计算至少一个装置的损耗功率的损耗计算单元。

Description

用于测量无功功率补偿系统的损耗的装置

技术领域

本公开涉及一种用于测量无功功率补偿系统的损耗的装置。

背景技术

当功率被供应给连接到负载的接收端时，功率没有全部被负载使用。换句话说，功率没有被负载全部用作有功功率，并且功率的一部分作为无功功率而损耗，这没有对真正工作作出贡献。

为了最小化或者补偿无功功率，采用了无功功率补偿系统。

无功功率补偿系统调整电压的相位或者电流的相位，并且因此可以最小化无功功率。

同时，或许存在由于无功功率补偿系统的构成装置引起的损耗。

然而，存在以下问题，困难的是识别由常规无功功率补偿系统中配置的各个装置已经发生了多少损耗。

因此，从无功功率补偿系统的购买者的视角来看，存在以下问题，困难的是对购买无功功率补偿系统确定经济效率。此外，不可能连续识别由于无功功率补偿系统引起的损耗并且准备对应于识别出的损耗的对策。

此外，从无功功率补偿系统的制造商的视角来看，既然无功功率补偿系统的损耗不能被识别，那么难于回答购买者的关于损耗的询问，并且此外，难于向购买者给系统的可靠性做广告。

另外，为了反映维修/修理的量以及无功功率补偿系统的损耗来进行设计，应该识别无功功率补偿系统的损耗。然而，根据有关技术，还不能识别无功功率补偿系统的损耗。

因此，由于不能识别无功功率补偿系统的损耗，则关于包括无功功率补偿系统的整个系统的精确评估是不可能的，并且损耗不能被反映在下一个系统的设计中。

发明内容

本公开的目标是解决上述问题以及其他问题。

本公开的另一目标是提供一种用于测量无功功率补偿系统的损耗的装置，通过该装置可以识别无功功率补偿系统中所包括的各个装置的损耗。

本公开的目标不限于上述目标，并且根据下面的描述本领域的技术人员可以理解其他目标和优势。此外，容易理解的是，可以通过附属权利要求与其组合中所记载的手段来实践本公开的目标和优势。

根据本公开的一方面，提供了一种用于测量无功功率补偿系统的损耗以用于补偿无功功率的装置，其包括：至少一个负载、无功功率补偿单元、至少一个检测单元、测量单元以及损耗计算单元。

至少一个负载可以被连接到接收端。

无功功率补偿单元可以被连接到接收端，并且可以包括至少一个装置。

至少一个检测单元可以被设置在至少一个装置处，并且可以检测电压、电压的相位、电流以及电流的相位。

测量单元可以基于由至少一个检测单元检测到的电压、电压的相位、电流以及电流的相位来测量电压数据、电流数据和相位角。

损耗计算单元可以基于测量出的电压数据、电流数据和相位角来计算至少一个装置的损耗功率。

附图说明

图1示出根据本公开的实施例的用于测量无功功率补偿系统的损耗的装置。

图2是无功功率补偿系统的补偿方法的流程图。

具体实施方式

通过参考附图根据详细描述，上面目标、特征和优势将变得显而易见。实施例足够详细地被描述以使本领域的技术人员能够容易地实践本公开的技术理念。为了不必要地模糊本公开的要点，众所周知的功能或配置的详细描述可以被省略。在下文中，本公开的实施例将通过参考附图而详细地被描述。在整个附图中，相同的参考数字指代相同的元件。

由于发明构思允许各种改变和许多实施例，因此特定的实施例将在附图中被示出并且在书面描述中被详细描述，其中在附图中的相同参考数字表示相同的元件，并且因此它们的描述不会被重复。在书写说明书时仅考虑到容易度，在下面的描述中所使用的部件的后缀“模块”和“单元”被指定并且被混合。也就是说，后缀本身不具有歧义或角色。然而，不意图将本发明构思限制到实践的特定模式，并且可以理解的是，不脱离本发明构思的精神和技术范围的所有改变、等同物和替换被包含在本发明构思中。在本发明构思的描述中，当被认为他们可以不必模糊本构思的精髓时，有关领域的某些详细解释被省略。

参考图1，根据本实施例的用于测量无功功率补偿系统的损耗的装置可以包括无功功率补偿单元30和控制系统40。

多个负载21a、21b、21c、23a、23b和23c可以被连接到接收端11。详细地，分支线路12可以从接收端11分支，并且负载21a、21b、21c、23a、23b和23c可以被连接到分支线路12。

尽管图1示出分支线路12被连接到接收端11，但是负载21a、21b、21c、23a、23b和23c可以在不具有分支线路12的情况下直接地被连接到接收端11。

负载21a、21b、21c、23a、23b和23c可以被连接到除了接收端11之外的系统。该系统可以是AC系统、DC系统、或者HVDC系统。然而，本公开不限于此。

负载21a、21b、21c、23a、23b和23c可以是在钢铁厂中提供的负载，例如，电弧炉21a、21b和21c或者冶炼炉23a、23b和23c。然而，本公开不限于此。

无功功率补偿单元30可以并联连接到负载21a、21b、21c、23a、23b和23c，并且与负载21a、21b、21c、23a、23b和23c共同地连接到分支线路12或接收端11，但本公开不限于此。因此，被供应给接收端11的功率不仅可以被供应给负载21a、21b、21c、23a、23b和23c，而且可以被供应给无功功率补偿单元30。

如图2所示的无功功率补偿单元30可以包括晶闸管控制电抗器(TCR)25、晶闸管投切电容器(TSC)27和谐波滤波单元29。

TCR 25可以包括电抗器和晶闸管开关。电抗器的数量或布置可以被各种方式实施。

TSC 27可以包括电容器和晶闸管开关。电容器的数量或布置可以被各种方式实施。

谐波滤波单元29可以包括多个过滤器。每一个过滤器可以包括电阻器、电容器和电感器。尽管电阻器和电感器可以并联连接，但是本公开不限于此。

可以不必提供TCR 25和TSC 27两者。可以仅提供TCR 25与TSC 27中的一个，但是本公开不限于此。

尽管没有示出，但是除了TCR 25和TSC 27之外，还可以提供固定补偿单元。固定补偿单元可以是固定的电容器。

无功功率补偿单元30可以控制其中提供的晶闸管开关以补偿无功功率。

下面详细地描述上面的配置。

如图2所示，电压、电流以及相位角可以被测量(S111)。

例如，电压、电流以及相位角可以被第一检测单元13检测，并且然后由控制系统40中提供的测量单元41测量。详细地，第一检测单元13的电压互感器13a可以检测被施加到分支线路12的电压和电压的相位，以及第一检测单元13的电流互感器13b可以检测被施加到分支线路12的电流和电流的相位。

被第一检测单元13检测到的电压和电压的相位、以及电流和电流的相位被提供给测量单元41。因此，测量单元41可以基于电压、电压的相位、电流以及电流的相位来测量电压数据、电流数据以及相位角。

可以基于电压的相位和电流的相位来计算相位角。例如，当电流的相位超前于电压的相位时，其可以被称为超前，并且当电压的相位超前于电流的相位时，其可以被称为滞后。

例如，当通过正相位角表达超前的相位角时，负相位角可以表达滞后的相位角。

当负载21a、21b、21c、23a、23b和23c直接地被连接到接收端11时，在接收端11的线路上的电压和电压的相位被第一检测单元13的电压互感器13a检测，并且流动在接收端11的线路中的电流和电流的相位可以被第一检测单元13的电流互感器13b检测。

控制器45可以基于测量出的电压、电流和相位角来计算无功功率(S113)。接下来，控制器45可以基于计算出的无功功率来计算无功功率补偿量(S115)。

可以通过数学表达式“功率因数补偿目标值-当前功率因数”来计算无功功率补偿量。

功率因数可以指示有功功率和视在功率的比率。视在功率可以指示被供应给接收端11的功率，并且有功功率可以是通过从视在功率排除无功功率而获取的功率。因此，由于功率因数被功率因数补偿改进，所以可以增加有功功率并且因此可以减少功率损耗并且可以有效使用功率。

根据其是超前无功功率还是滞后无功功率，无功功率补偿量可以被计算成+Q或-Q。

超前无功功率可以是当电流的相位超前于电压的相位时的无功功率，并且滞后无功功率可以是当电压的相位超前于电流的相位时的无功功率。

控制器45可以根据无功功率补偿量+Q或-Q来控制无功功率补偿单元30中提供的晶闸管开关(S117)。

像这样，由于无功功率在晶闸管开关的控制下被补偿，因此被供应给分支线路12的功率的无功功率被最小化，并且因此对应功率可以被用于负载21a、21b、21c、23a、23b和23c。

无功功率补偿单元30可以包括多个装置。例如，无功功率补偿单元30可以包括TCR25、TSC 27和谐波滤波单元29。TCR 25、TSC 27和谐波滤波单元29可以是主装置。

此外，无功功率补偿单元30可以包括：作为辅助装置的电池、应急发电机或空调，但本公开不限于此。

由于无功功率补偿单元30的装置也进行操作，因此损耗被生成。然而，常规地，由于由无功功率补偿单元30的装置生成的损耗没有被识别出，因此各个随后操作不可用。

根据本公开，由于可以识别出无功功率补偿单元30的装置中的每个的损耗，因此可以基于包括装置的损耗的无功功率补偿单元30的总体损耗来采取各个评估或随后的动作。

为了测量无功功率补偿单元30的损耗，可以提供多个检测单元。

例如，由于在接收端11和分支线路12之间提供了第一检测单元13，因此可以检测到在分支线路12上的电压、电压的相位、电流以及电流的相位。

例如，由于在无功功率补偿单元30的TCR 25的输入侧处提供了第二检测单元15，因此可以检测到在TCR 25的输入侧上的电压、电压的相位、电流以及电流的相位。

电流在补偿期间可以流入TCR 25，或者可以从TCR 25流出。

例如，由于在无功功率补偿单元30的TSC 27的输入侧处提供了第三检测单元17，因此可以检测到在TSC 27的输入侧处的电压、电压的相位、电流以及电流的相位。电流在补偿期间可以流入TSC 27，或者可以从TCR 25流出。

例如，由于在无功功率补偿单元30的谐波滤波单元29的输入侧处提供了第四检测单元19，因此可以检测到在谐波滤波单元29的输入侧处的电压、电压的相位、电流以及电流的相位。

例如，由于在无功功率补偿单元30的每一个辅助装置的输入侧处提供了第五检测单元33，因此可以检测到在每一个辅助装置的输入侧处的电压、电压的相位、电流以及电流的相位。

辅助装置可以是例如电池、应急发电机或者空调，但本公开不限于此。

第一至第五检测单元13、15、17、19和33可以分别地包括电压互感器13a、15a、17a、19a和33a，以及电流互感器13b、15b、17b、19b和33b。

控制系统40可以包括测量单元41、损耗计算单元43、控制器以及存储单元47。

控制器45可以管理并且控制包括无功功率补偿单元30的总体系统。

在控制系统40中包括的测量单元41、损耗计算单元43和存储单元47可以在控制器45的控制下执行具体功能。

测量单元41可以接收例如由第一至第五检测单元13、15、17、19和33检测到的电压、电压的相位、电流以及电流的相位的输入，并且可以基于电压、电压的相位、电流以及电流的相位来测量某个装置的电压数据、电流数据以及相位角。

由第一至第五检测单元13、15、17、19和33检测到的电压、电压的相位、电流以及电流的相位可以是模拟信号。

测量单元41可以将作为检测到的模拟信号的电压、电压的相位、电流以及电流的相位转换成数字信号；放大和/或调制经转换的信号；并且测量电压数据、电流数据以及相位角。

损耗计算单元43可以基于由第一检测单元13检测到的并且由测量单元41测量的电压数据、电流数据和相位角来计算经由接收端11所供应的供应功率。

损耗计算单元43可以基于由测量单元41测量的电压数据、电流数据和相位角来计算每一个装置的损耗功率。

可以通过下面的等式1来计算每一个装置的损耗功率。

【等式1】

P_loss＝VIt

在等式1中，“P_loss”可以表示损耗功率，“V”可以表示在具体装置处测量的电压，“I”可以表示在具体装置处测量的电流，以及“t”可以表示时间。

可以以时间为单位累积地计算损耗功率。例如，当损耗功率被累积地计算一小时时，损耗功率可以被累积地计算每天二十四(24)次，并且因此可以计算24次累积计算出的损耗功率的平均量。24次累积计算出的损耗功率和日平均量可以被存储在存储单元47中。

因此，通过每一个小时计算出的损耗功率或者每天计算出的日平均量可以容易地识别无功功率补偿单元30的损耗。因此，由于损耗的识别不是一次性性能，所以只要无功功率补偿单元30操作，损耗就可以被持续地且实时地识别。

因此，从无功功率补偿单元30的购买者或者操作者的视角来看，可以根据损耗来确定经济效率。

例如，损耗计算单元43可以通过将由无功功率补偿单元30消耗的损耗功率与用于补偿无功功率的补偿功率进行比较，来确定无功功率补偿单元30的经济效率。因此，可以获取无功功率补偿单元30的周期性电价降低效果。

经济效率可以被控制器45而不是损耗计算单元43来确定。

当产品生产量根据负载操作量而增加时，无功功率补偿的效果按其比例而发生。特别是在电价高的夏季时，无功功率补偿的经济效果可能会增加。

此外，从无功功率补偿单元30的购买者或操作者的视角来看，无功功率补偿单元30的劣化程度及其替换周期可以通过识别无功功率补偿单元30的损耗的增加来识别。此外，关于针对无功功率补偿单元30获取的损耗的信息可以被反映到总体系统或下一个新系统的设计中。

从销售无功功率补偿单元30的制造商的视角来看，无功功率补偿单元30可以通过做出以下的广告而被销售的更多：不仅无功功率补偿单元30的无功功率补偿是可以的，而且可以识别出无功功率补偿单元30的损耗。

此外，随着负载21a、21b、21c、23a、23b和23c当中的在使用中的负载的数量可以根据时间而改变，并且随着负载21a、21b、21c、23a、23b和23c的数量改变，在无功功率补偿单元30中生成的损耗可以改变。然而，由于根据在使用中的负载21a，21b，21c，23a，23b和23c的数量而改变的无功功率补偿单元30的损耗可以通过根据本公开的用于测量无功功率补偿单元30的损耗的装置来测量，所以可以容易地找到其评估或对策。

如上所述，根据本公开的用于测量无功功率补偿系统的损耗的装置的效果如下。

根据本公开的实施例中的至少一个，可以容易地识别出无功功率补偿系统的损耗，并且可以连续且实时地识别出损耗。

根据本公开的实施例中的至少一个，从无功功率补偿单元的购买者或操作者的视角来看，可以确定根据损耗导致的经济效率，并且可以通过识别无功功率补偿单元30的损耗的增加来识别无功功率补偿单元的劣化程度及其更换周期。

根据本公开的实施例中的至少一个，从销售无功功率补偿单元的制造商的视角来看，无功功率补偿单元可以通过做出以下广告而被销售的更多：不仅无功功率补偿单元30的无功功率补偿是可以的，而且可以识别出无功功率补偿单元30的损耗。

根据本公开的实施例中的至少一个，由于根据在使用中的负载的数量而改变的无功功率补偿单元的损耗可以由根据本公开的用于测量无功功率补偿单元的损耗的装置来测量，所以可以容易地找到其评估或对策。

在不脱离本公开的范围和精神的情况下，本发明构思所属领域的技术人员可以对上述本公开进行各种替换，改变和修改。因此，本公开不限于上述示例性实施例和附图。

Claims

1.一种用于测量无功功率补偿系统的损耗以补偿无功功率的装置，所述装置包括：

至少一个负载，其被连接到接收端；

无功功率补偿单元，其被连接到所述接收端并且包括至少一个装置；

至少一个检测单元，其被设置在所述至少一个装置处并且检测电压、电压的相位、电流以及电流的相位；

测量单元，其基于由所述至少一个检测单元检测到的电压、电压的相位、电流以及电流的相位来测量电压数据、电流数据和相位角；以及

损耗计算单元，其基于测量出的电压数据、电流数据和相位角来计算所述至少一个装置的损耗功率，

所述至少一个装置包括至少一个主装置和至少一个辅助装置，

所述至少一个主装置包括晶闸管控制电抗器、晶闸管投切电容器和谐波滤波单元中的至少一个，

所述至少一个辅助装置包括电池、应急发电机和空调中的至少一个。

2.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个检测单元包括：

第一检测单元，其被设置在所述晶闸管控制电抗器的输入侧处；

第二检测单元，其被设置在所述晶闸管投切电容器的输入侧处；以及

第三检测单元，其被设置在所述谐波滤波单元的输入侧处。

3.根据权利要求1所述的装置，其中所述至少一个检测单元包括：

第四检测单元，其被设置在所述电池的输入侧处；

第五检测单元，其被设置在所述应急发电机的输入侧处；以及

第六检测单元，其被设置在所述空调处的输入侧处。

4.根据权利要求1所述的装置，还包括在所述接收端和所述至少一个负载之间设置的另一检测单元。

5.根据权利要求1所述的装置，还包括存储单元，其存储了由所述损耗计算单元计算出的以小时为单位的损耗功率和日平均量。

6.根据权利要求1所述的装置，其中所述损耗计算单元通过将由所述无功功率补偿单元消耗的损耗功率与用于对无功功率进行补偿的补偿功率进行比较，来确定所述无功功率补偿单元的经济效率。