CN107968412A - 一种改进型的晶闸管投切电容器及控制方法 - Google Patents

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魏业文
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朱偲
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Abstract

一种改进型的晶闸管投切电容器，包括a相母线、b相母线及c相母线，a相母线、b相母线及c相母线分别与第一电感L1、第二电感L2及第三电感L3的一端相连，第一电感L1、第二电感L2及第三电感L3的另一端与晶闸管开关控制单元S1相连；本发明提供一种改进型的晶闸管投切电容器及控制方法，在原有SF6开关基础上增加了一组晶闸管，两者共同作用，通过改变控制方法来更好的实现无功补偿。

Description

一种改进型的晶闸管投切电容器及控制方法
技术领域
本发明涉及电力系统无功补偿领域，尤其是一种改进型的晶闸管投切电容器及控制方法。
背景技术
无功补偿技术是保持电网高质量运行的一种重要手段，也是当今电气自动化技术及电力系统研究领域面临的一个重要课题，受到越来越多人的关注。对系统进行合理的无功功率补偿是提高供电效率，改善供电环境的重要举措。
早期的动态无功补偿电容器的投切开关大多都是采用SF6开关，采用这种投切开关存在很多缺点。一是SF6开关工作频率低，不能快速跟踪无功负荷的变化；二是SF6开关的三相触头只能一起来进行通判控制，不能够做到分别选择各向的投入相角，而且无法做到过零投切，因次每次投切电容器组时都会产生很大的冲击电流，会给电网造成干扰，也很容易烧毁开关的触头，从而影响电容器和SF6开关的使用寿命。三是SF6开关在开通和关断过程中机械损耗较大。针对上述的问题，本技术提出了一种改进型晶闸管投切电容器电路及控制方法，在原有SF6开关基础上增加了一组晶闸管，两者共同作用，通过改变控制方法来更好的实现无功补偿。采用这种方法能够很好的保护SF6开关，解决SF6开关触头易损坏、工作频率低等问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种改进型的晶闸管投切电容器及控制方法，在原有SF6开关基础上增加了一组晶闸管，两者共同作用，通过改变控制方法来更好的实现无功补偿。采用这种方法能够很好的保护SF6开关，解决SF6开关触头易损坏、工作频率低等问题。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种改进型的晶闸管投切电容器，包括a相母线、b相母线及c相母线，a相母线、b相母线及c相母线分别与第一电感L1、第二电感L2及第三电感L3的一端相连，第一电感L1、第二电感L2及第三电感L3的另一端与晶闸管开关控制单元S1相连；
所述晶闸管开关控制单元S1包括第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2、第三晶闸管VT3、第四晶闸管VT4、第五晶闸管VT5及第六晶闸管VT6，每两个晶闸管通过反并联的方式进行组合，第一晶闸管VT1的阴极与第二晶闸管VT2的阳极连接后与第一电感L1的一端相连，第三晶闸管VT3的阴极与第四晶闸管VT4的阳极连接后与第二电感L2的一端相连，第五晶闸管VT5的阴极与第六晶闸管VT6的阳极连接后与第三电感L3的一端相连；晶闸管开关控制单元S1的一端与电感相连后，另一端与SF6开关控制单元相连。
优选的，所述SF6开关控制单元S2包括三只SF6开关，SF6开关控制单元S2的一端与晶闸管开关控制单元S1相连，另一端分别与第一电容电容C1、第二电容C2及第三电容C3相连。
一种改进型的晶闸管投切电容器在不频繁操作时的控制方法，包括开通过程和关断过程，所述开通过程包括以下步骤：步骤一，开通SF6开关控制单元S2；步骤二，开通晶闸管开关控制单元S1；
所述关断过程包括以下步骤：步骤一，关断晶闸管开关控制单元S1；步骤二，关断SF6开关控制单元S2；
不频繁操作时，先导通开通SF6开关控制单元S2，然后再触晶闸管开关控制单元S1导通，投切电容器一次，然后再切除电容器一次。
一种改进型的晶闸管投切电容器在频繁操作时的控制方法，包括开通过程和关断过程，所述开通过程包括以下步骤：步骤一，开通SF6开关控制单元S2，保持SF6开关控制单元S2持续导通；步骤二，开通晶闸管开关控制单元S1；
所述关断过程包括以下步骤：步骤一，关断晶闸管开关控制单元S1；步骤二，关断SF6开关控制单元S2；
频繁操作时，保持SF6开关控制单元S2一直处于导通状态，通过晶闸管开关控制单元S1来实现不同时刻的功率补偿；系统稳定后，再切除电容器。
针对传统无功补偿所采取的SF6开关控制存在的开关过程中机械损耗大、由于频繁操作导致开关密度降低，开关性能变差以及不能进行过零投切，电压、电流冲击大等问题，本技术方案提出了一种改进型的晶闸管投切电容器电路及控制方法，其优点具体表现为以下：
(1)在改进型的晶闸管投切电容器主电路中包含由晶闸管控制的开关S1和由SF6开关控制的开关S2，与传统的单独SF6开关进行控制的方法相比，在原有开关控制单元增加了一组晶闸管，能够有效的实现无功补偿，更重要的能够实现频繁操作，减小了开关过程中所产生的机械损耗，防止了SF6开关触头被损坏，保护了SF6开关的寿命。
(2)通过对开关S1和开关S2进行控制，不管是单相投切电容器还是三相投切电容器，不管是频繁补偿还是不频繁补偿都可以快速实现开通和关断。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明单相投切的结构示意图；
图3为传统SF6开关投切电容器电流波形图；
图4为传统SF6开关投切电容器负载无功功率和电容器补偿无功功率波形图；
图5为本发明投切电容器电流波形图；
图6为本发明投切电容器负载无功功率和电容器补偿无功功率波形图。
具体实施方式
如图1所示，一种改进型的晶闸管投切电容器，包括a相母线、b相母线及c相母线，a相母线、b相母线及c相母线分别与第一电感L1、第二电感L2及第三电感L3的一端相连，第一电感L1、第二电感L2及第三电感L3的另一端与晶闸管开关控制单元S1相连；
所述晶闸管开关控制单元S1包括第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2、第三晶闸管VT3、第四晶闸管VT4、第五晶闸管VT5及第六晶闸管VT6，每两个晶闸管通过反并联的方式进行组合，第一晶闸管VT1的阴极与第二晶闸管VT2的阳极连接后与第一电感L1的一端相连，第三晶闸管VT3的阴极与第四晶闸管VT4的阳极连接后与第二电感L2的一端相连，第五晶闸管VT5的阴极与第六晶闸管VT6的阳极连接后与第三电感L3的一端相连；晶闸管开关控制单元S1的一端与电感相连后，另一端与SF6开关控制单元相连。
优选的，所述SF6开关控制单元S2包括三只SF6开关，SF6开关控制单元S2的一端与晶闸管开关控制单元S1相连，另一端分别与第一电容电容C1、第二电容C2及第三电容C3相连。
(1)不频繁操作时
当电网的无功功率波动较小时，通过控制晶闸管开关控制单元S1和SF6开关控制单元S2的先后顺序，在对电网进行有效无功补偿的同时也可以减小机械损耗，提高补偿的效率。设定每分钟投切一次的为频繁操作，一分钟以上投切一次的为不频繁操作。
1)开通过程
当需要对电网进行无功补偿时，先开通由SF6开关控制单元S2，再开通晶闸管开关控制单元S1，这样的目的是为了减小开关损耗，提高SF6开关控制单元S2的工作效率。
2)关断过程
先关断晶闸管开关控制单元S1，主要是通过停止对晶闸管的触发信号，再关断SF6开关控制单元S2，这样就可以减小电流冲击，保护SF6开关控制单元S2的触头。
(2)频繁操作时
当电网的无功功率波动较大时，由于SF6开关控制单元S2不能够实现频繁操作，所以不能够单独进行无功补偿，这时候就要借助由晶闸管控制的晶闸管开关控制单元S1共同作用，通过控制晶闸管开关控制单元S1和SF6开关控制单元S2的先后顺序来实现不断变化的功率补偿。
1)开通过程
先开通SF6开关控制单元S2，保持SF6开关控制单元S2持续导通，然后再开通晶闸管开关控制单元S1，通过改变晶闸管的触发角，来实现多级无功调节。这样不仅可以更好的实现无功补偿，也能防止由于不断变化的无功功率所带来的电压、电流冲击损坏SF6开关控制单元S2的触头，降低其使用寿命。
2)关断过程
先关断晶闸管开关控制单元S1，再关断SF6开关控制单元S2，跟不频繁操作的原理一样，主要是为了减小在开通和关断过程中产生的电流冲击，保护SF6开关的触头。
这两个开关的相互配合作用主要是，在投入的时候先投机械开关，然后再触发晶闸管，这样就避免了由于在开关投切的瞬间所造成的过电流和过电压损坏机械开关，也对电力系统的设备造成严重的损害。起到了保护机械开关的作用。
关断时，先关断晶闸管，再关断机械开关，这样就避免了在关断晶闸管的瞬间其加载在晶闸管两端的电压多大而造成晶闸管击穿的现象，当机械开关一旦断开，线路中就没有了电流，起到了保护晶闸管的作用。
如图2所示，为单相投切电容时的结构示意图；其操作步骤与三相的相同。
为了验证电路设计以及控制方法的合理性，使用PSIM软件对电路进行仿真，，验证其开通过程。通过设计两组负载在不同时刻投入系统，根据投入的无功功率合理的选择电容器投入的组数。图3和图4为传统的SF6开关投切电容器的仿真波形图，图5和图6为本技术提出的改进型的晶闸管投切电容器的仿真波形图，下面分别对这些仿真波形进行分析。
图3为传统的SF6开关投切电容器投切过程中电流波形图，从图中可以看出，使用传统的SF6开关对电容器进行投切时，电流冲击很大，当投入一组电容器时，电流最大值达到50A，当在0.5S以后投入第二组电容器时，电流最大值达到100A，而且在这个阶段电流出现周期性的震荡。
图4为传统SF6开关投切电容器负载无功功率和电容器补偿无功功率波形图，图中上部分将负载无功功率和电容器补偿无功功率分别表示出来，其中红色波形图为负载无功功率，蓝色波形图为电容器补偿无功功率，图中下部分为电网无功功率。通过对图4进行分析可知，传统的SF6开关虽然能够实现电容器的投切，但是补偿效果很差，补偿的无功波动很大，在投入第一组电容器时电网无功冲击超过2000Var，在投入第二组电容器时电网无功冲击超过4000Var，同时电网无功也表现为周期性震荡。
图5为本技术提出的改进型的晶闸管投切电容器投切过程中电流波形图，从图中可以看出，使用改进型的晶闸管投切电容器电路对电容器进行投切时，电流冲击明显改善，当投入一组电容器时，电流除了投切瞬间在60A处有个过渡外，基本处于稳定状态，稳定状态电流最大值达到10A，当在0.5S以后投入第二组电容器时，在投切瞬间电流达到60A后处于稳定状态，稳定状态电流最大值达到20A，电流震荡情况明显改善。
图6为本技术提出的改进型晶闸管投切电容器负载无功功率和电容器补偿无功功率波形图，图中上部分将负载无功功率和电容器补偿无功功率分别表示出来，其中红色波形图为负载无功功率，蓝色波形图为电容器补偿无功功率，图中下部分为电网无功功率。通过对图6进行分析可知，本技术提出的改进型晶闸管投切电容器电路不仅能够有效的实现电容器的投切，而且补偿效果相对传统的SF6开关投切电容器来说有了明显的改善，电网的无功功率只在投切瞬间出现波动，在投入后保持稳定。图中在投切瞬间出现的冲击问题涉及到软开关技术，本专利不做解释。
本技术对晶闸管开关控制单元S1和SF6开关控制单元S2所提出的控制方法，方法简单易行，操作简便，能够快速实现无功补偿。
本技术提出的一种改进型的晶闸管投切电容器电路不仅能够实现对电网的无功补偿，而且可以有效的降低机械损耗，使得在频繁操作的情况下能够起到保护SF6开关触头的作用，延长其使用寿命。
上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种改进型的晶闸管投切电容器，其特征在于，包括a相母线、b相母线及c相母线，a相母线、b相母线及c相母线分别与第一电感L1、第二电感L2及第三电感L3的一端相连，第一电感L1、第二电感L2及第三电感L3的另一端与晶闸管开关控制单元S1相连；
所述晶闸管开关控制单元S1包括第一晶闸管VT1、第二晶闸管VT2、第三晶闸管VT3、第四晶闸管VT4、第五晶闸管VT5及第六晶闸管VT6，每两个晶闸管通过反并联的方式进行组合，第一晶闸管VT1的阴极与第二晶闸管VT2的阳极连接后与第一电感L1的一端相连，第三晶闸管VT3的阴极与第四晶闸管VT4的阳极连接后与第二电感L2的一端相连，第五晶闸管VT5的阴极与第六晶闸管VT6的阳极连接后与第三电感L3的一端相连；晶闸管开关控制单元S1的一端与电感相连后，另一端与SF6开关控制单元相连。
2.根据权利要求1所述一种改进型的晶闸管投切电容器，其特征在于，所述SF6开关控制单元S2包括三只SF6开关，SF6开关控制单元S2的一端与晶闸管开关控制单元S1相连，另一端分别与第一电容电容C1、第二电容C2及第三电容C3相连。
3.根据权利要求1或2所述一种改进型的晶闸管投切电容器在不频繁操作时的控制方法，其特征在于，包括开通过程和关断过程，所述开通过程包括以下步骤：步骤一，开通SF6开关控制单元S2；步骤二，开通晶闸管开关控制单元S1；
所述关断过程包括以下步骤：步骤一，关断晶闸管开关控制单元S1；步骤二，关断SF6开关控制单元S2；
不频繁操作时，先导通开通SF6开关控制单元S2，然后再触晶闸管开关控制单元S1导通，投切电容器一次，然后再切除电容器一次。
4.根据权利要求1或2所述一种改进型的晶闸管投切电容器在频繁操作时的控制方法，其特征在于，包括开通过程和关断过程，所述开通过程包括以下步骤：步骤一，开通SF6开关控制单元S2，保持SF6开关控制单元S2持续导通；步骤二，开通晶闸管开关控制单元S1；
所述关断过程包括以下步骤：步骤一，关断晶闸管开关控制单元S1；步骤二，关断SF6开关控制单元S2；
频繁操作时，保持SF6开关控制单元S2一直处于导通状态，通过晶闸管开关控制单元S1来实现不同时刻的功率补偿；系统稳定后，再切除电容器。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201048291Y (zh) * 2007-05-16 2008-04-16 郑学超 并联高压动态无功补偿装置
CN201388061Y (zh) * 2009-04-21 2010-01-20 北京森硕电气设备有限公司 一种高压变低压无功补偿柔性投切装置
CN201868885U (zh) * 2010-11-22 2011-06-15 国网南自控股（杭州）有限公司 低压分相动态无功补偿专用成套装置
CN202190081U (zh) * 2011-09-07 2012-04-11 许青 无功补偿装置
CN102522758A (zh) * 2011-12-27 2012-06-27 郑州建豪电器技术有限公司 高压电容器组无损智能投切装置
CN204089209U (zh) * 2014-10-31 2015-01-07 上海一德电气科技有限公司 一种可控硅投切的无功功率补偿装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN201048291Y (zh) * 2007-05-16 2008-04-16 郑学超 并联高压动态无功补偿装置
CN201388061Y (zh) * 2009-04-21 2010-01-20 北京森硕电气设备有限公司 一种高压变低压无功补偿柔性投切装置
CN201868885U (zh) * 2010-11-22 2011-06-15 国网南自控股（杭州）有限公司 低压分相动态无功补偿专用成套装置
CN202190081U (zh) * 2011-09-07 2012-04-11 许青 无功补偿装置
CN102522758A (zh) * 2011-12-27 2012-06-27 郑州建豪电器技术有限公司 高压电容器组无损智能投切装置
CN204089209U (zh) * 2014-10-31 2015-01-07 上海一德电气科技有限公司 一种可控硅投切的无功功率补偿装置

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