CN109617087B - 一种无功及谐波自适应补偿方法及系统 - Google Patents

一种无功及谐波自适应补偿方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种无功及谐波自适应补偿方法及系统，测量三相无功及谐波电流；基于所述三相无功及谐波电流之和判断是否超过装置补偿限值，当超过时采用加权补偿方式，否则采用全补偿方式；其中，所述加权补偿方式基于无功电流和谐波电流的偏离程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值，能够在装置容量小于系统要求的无功及谐波补偿容量时，实现无功及谐波补偿容量的自适应分配，不会产生额外的无功及谐波。

Description

一种无功及谐波自适应补偿方法及系统
技术领域
本发明涉及配电网电能质量控制领域，具体涉及一种无功及谐波自适应补偿方法及系统。
背景技术
随着现代工业的发展，电网中非线性负荷(例如晶闸管整流设备、电弧炉、家用电器等)大量增加，使得电网中的无功及谐波问题日益严重。无功及谐波会增加输、供和用电设备及输电线路的额外附加损耗，降低设备的利用率和经济效益，缩短设备的使用寿命。为了改善电能质量、提高功率因数和用电效率、节能降损，谐波及无功补偿装置(如静止无功补偿器(SVC)、静止无功发生器(STATCOM或SVG)、有源电力滤波器(APF))在国内外得到广泛应用。高性能的APF及STATCOM装置一般都具有同时补偿无功及谐波的能力，但当装置容量小于系统要求补偿的无功及谐波容量时，由于装置容量限幅，会导致装置不仅不能完全补偿系统要求的无功和谐波，而且还会产生额外的无功及谐波。
发明内容
为了解决现有技术中所存在的问题，本发明提供一种无功及谐波自适应补偿方法及系统。
本发明提供的技术方案是：
一种无功及谐波自适应补偿方法，所述方法包括：
测量三相无功及谐波电流；
基于所述三相无功及谐波电流之和判断是否超过装置补偿限值，当超过时采用加权补偿方式，否则采用全补偿方式；
其中，所述加权补偿方式基于无功电流和谐波电流的偏离程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值。
优选的，所述基于无功电流和谐波电流的偏离程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值，包括：
基于所述实际测量的三相负载无功电流和谐波电流有效值计算无功电流和谐波电流的三相平均值；
判断所述无功电流和谐波电流的三相平均值是否超过预先设置的无功电流和谐波电流指标；
基于超过的所述无功电流和谐波电流的三相平均值确定负载无功及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度；
基于所述负载无功及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值。
优选的，所述基于所述无功电流和谐波电流的三相平均值确定负载无功及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度，计算式如下：
Figure BDA0001880976830000021
式中，Sq为三相负载无功电流与预先设置的无功电流指标的偏离程度；Iq为三相负载无功电流有效值的三相平均值；Iqe为预先设置的无功电流指标；Sh为三相负载谐波电流与预先设置的谐波电流指标的偏离程度；Ih为三相负载谐波电流有效值的三相平均值；Ihe为预先设置的谐波电流指标。
优选的，所述基于所述负载无功及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值，计算式如下：
Figure BDA0001880976830000022
式中，dq为三相负载无功电流补偿加权值；dh为三相负载谐波电流补偿加权值。
优选的，所述采用加权补偿方式，包括：
基于加权补偿方式，生成补偿电流指令；
所述采用全补偿方式进行补偿包括：
基于全补偿方式生成补偿电流指令。
优选的，所述基于加权补偿方式，生成补偿电流指令的计算式如下：
Figure BDA0001880976830000031
式中，ix *为补偿电流指令；ixq为实际检测的三相负载无功电流；ixh为实际检测的三相负载谐波电流；dq为三相负载无功电流补偿加权值；dh为三相负载谐波电流补偿加权值；Iq为三相负载无功电流有效值的三相平均值；Ih为三相负载谐波电流有效值的三相平均值；Ilim为补偿限值；x＝a,b,c为a,b,c三相。
优选的，所述基于全补偿方式生成补偿电流指令的计算式如下：
ix *＝ixq+ixh
式中，ix *为补偿电流指令；ixq为实际检测的三相负载无功电流；ixh为实际检测的三相负载谐波电流。
一种无功及谐波自适应补偿系统，所述系统包括：
测量模块：用于测量三相无功及谐波电流；
补偿模块：用于基于所述三相无功及谐波电流之和判断是否超过装置补偿限值，当超过时采用加权补偿方式，否则采用全补偿方式；
其中，所述加权补偿方式基于无功电流和谐波电流的偏离程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值。
优选的，所述补偿模块，还包括：确认模块；
所述确认模块，包括：计算单元、第一确认单元和第二确认单元；
所述计算单元，用于基于所述实际测量的三相负载无功电流和谐波电流有效值计算无功电流和谐波电流的三相平均值；
所述第一确认单元，用于基于所述无功电流和谐波电流的三相平均值确定负载无功及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度；
所述第二确认单元，用于基于所述负载无功及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值。
优选的，所述第一确认单元的计算式如下：
Figure BDA0001880976830000041
式中，Sq为三相负载无功电流与预先设置的无功电流指标的偏离程度；Iq为三相负载无功电流有效值的三相平均值；Iqe为预先设置的无功电流指标；Sh为三相负载谐波电流与预先设置的谐波电流指标的偏离程度；Ih为三相负载谐波电流有效值的三相平均值；Ihe为预先设置的谐波电流指标。
优选的，所述第二确认单元的计算式如下：
Figure BDA0001880976830000042
式中，dq为三相负载无功电流补偿加权值；dh为三相负载谐波电流补偿加权值；Sq为三相负载无功电流与预先设置的无功电流指标的偏离程度；Sh为三相负载谐波电流与预先设置的谐波电流指标的偏离程度。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
一种无功及谐波自适应补偿方法及系统，测量三相无功及谐波电流；基于所述三相无功及谐波电流之和判断是否超过装置补偿限值，当超过时采用加权补偿方式，否则采用全补偿方式；其中，所述加权补偿方式基于无功电流和谐波电流的偏离程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值，能够在装置容量小于系统要求的无功及谐波补偿容量时，实现无功及谐波补偿容量的自适应分配，不会产生额外的无功及谐波。
附图说明
图1为本发明的无功及谐波自适应补偿流程示意图；
图2为本发明的加权计算环节和补偿电流生成环节流程图。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合说明书附图和实例对本发明的内容做进一步的说明。
一种无功及谐波自适应补偿方法，包括加权计算环节和补偿电流指令生成环节，其中，加权计算环节是根据负载实测无功电流及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度，计算补偿无功及谐波电流的加权值，补偿电流指令生成环节是根据所述补偿无功及谐波电流的加权值得到补偿电流指令值。
如图1所示，具体包括以下步骤：
步骤一：测量三相无功及谐波电流；
步骤二：基于所述三相无功及谐波电流之和判断是否超过装置补偿限值，当超过时采用加权补偿方式，否则采用全补偿方式；
其中，所述加权补偿方式基于无功电流和谐波电流的偏离程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值。
实施例1：
步骤一：测量三相无功及谐波电流；
在加权计算环节，首先检测三相负载无功及谐波电流ixq及ixh(其中下标x＝a,b,c，表示a、b、c三相)，再计算ixq及ixh有效值的三相平均值分别为Iq及Ih，设系统要求的无功及谐波电流指标分别为Iqe及Ihe；
步骤二：基于所述三相无功及谐波电流之和判断是否超过装置补偿限值，当超过时采用加权补偿方式，否则采用全补偿方式；
负载实测无功及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度分别为Sq及Sh，有
Figure BDA0001880976830000051
Sq为三相负载无功电流与预先设置的无功电流指标的偏离程度；Iq为三相负载无功电流有效值的三相平均值；Iqe为预先设置的无功电流指标；Sh为三相负载谐波电流与预先设置的谐波电流指标的偏离程度；Ih为三相负载谐波电流有效值的三相平均值；Ihe为预先设置的谐波电流指标。
无功及谐波电流补偿加权值分别为dq及dh，有
Figure BDA0001880976830000061
dq为三相负载无功电流补偿加权值；dh为三相负载谐波电流补偿加权值；Sq为三相负载无功电流与预先设置的无功电流指标的偏离程度；Sh为三相负载谐波电流与预先设置的谐波电流指标的偏离程度。
在补偿电流指令生成环节，首先判断实测的负载无功及谐波电流之和(即Iq+Ih)是否超过装置补偿限值Ilim，如果Iq+Ih≤Ilim，则采用全补偿，即补偿电流指令为ix *＝ixq+ixh，其中下标x＝a、b、c，表示a、b、c三相，ixq及ixh分别表示实测的三相负载无功及谐波电流，如果Iq+Ih＞Ilim，则采用加权补偿，即补偿电流指令为
Figure BDA0001880976830000062
实施例2：
基于同一种发明构思，本发明还提供了一种无功及谐波自适应补偿系统，所述系统包括：
测量模块：用于测量三相无功及谐波电流；
补偿模块：用于基于所述三相无功及谐波电流之和判断是否超过装置补偿限值，当超过时采用加权补偿方式，否则采用全补偿方式；
其中，所述加权补偿方式基于无功电流和谐波电流的偏离程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值。
所述补偿模块，还包括：确认模块；
所述确认模块，包括：计算单元、第一确认单元和第二确认单元；
所述计算单元，用于基于所述实际测量的三相负载无功电流和谐波电流有效值计算无功电流和谐波电流的三相平均值；
所述第一确认单元，用于基于所述无功电流和谐波电流的三相平均值确定负载无功及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度；
所述第二确认单元，用于基于所述负载无功及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值。
所述第一确认单元的计算式如下：
Figure BDA0001880976830000071
式中，Sq为三相负载无功电流与预先设置的无功电流指标的偏离程度；Iq为三相负载无功电流有效值的三相平均值；Iqe为预先设置的无功电流指标；Sh为三相负载谐波电流与预先设置的谐波电流指标的偏离程度；Ih为三相负载谐波电流有效值的三相平均值；Ihe为预先设置的谐波电流指标。
所述第二确认单元的计算式如下：
Figure BDA0001880976830000072
式中，dq为三相负载无功电流补偿加权值；dh为三相负载谐波电流补偿加权值；Sq为三相负载无功电流与预先设置的无功电流指标的偏离程度；Sh为三相负载谐波电流与预先设置的谐波电流指标的偏离程度。
显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
以上仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在申请待批的本发明的权利要求范围之内。

Claims (6)

1.一种无功及谐波自适应补偿方法，其特征在于，所述方法包括：
测量三相无功及谐波电流；
基于所述三相无功及谐波电流之和判断是否超过装置补偿限值，当超过时采用加权补偿方式，否则采用全补偿方式；
其中，所述加权补偿方式基于无功电流和谐波电流的偏离程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值；
所述基于无功电流和谐波电流的偏离程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值，包括：
基于实际测量的三相负载无功电流和谐波电流有效值计算无功电流和谐波电流的三相平均值；
判断所述无功电流和谐波电流的三相平均值是否超过预先设置的无功电流和谐波电流指标；
基于超过的所述无功电流和谐波电流的三相平均值确定负载无功及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度；
基于所述负载无功及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值；
所述基于所述负载无功及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值，计算式如下：
Figure FDA0003607038630000011
式中，dq为三相负载无功电流补偿加权值；dh为三相负载谐波电流补偿加权值；
所述采用加权补偿方式，包括：
基于加权补偿方式，生成补偿电流指令；
所述采用全补偿方式进行补偿包括：
基于全补偿方式生成补偿电流指令；
所述基于加权补偿方式，生成补偿电流指令的计算式如下：
Figure FDA0003607038630000021
式中，ix *为补偿电流指令；ixq为实际检测的三相负载无功电流；ixh为实际检测的三相负载谐波电流；dq为三相负载无功电流补偿加权值；dh为三相负载谐波电流补偿加权值；Iq为三相负载无功电流有效值的三相平均值；Ih为三相负载谐波电流有效值的三相平均值；Ilim为补偿限值；x＝a,b,c为a,b,c三相；
所述基于全补偿方式生成补偿电流指令的计算式如下：
ix *＝ixq+ixh
式中，ix *为补偿电流指令；ixq为实际检测的三相负载无功电流；ixh为实际检测的三相负载谐波电流。
2.如权利要求1所述的无功及谐波自适应补偿方法，其特征在于，所述基于所述无功电流和谐波电流的三相平均值确定负载无功及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度，计算式如下：
Figure FDA0003607038630000022
式中，Sq为三相负载无功电流与预先设置的无功电流指标的偏离程度；Iq为三相负载无功电流有效值的三相平均值；Iqe为预先设置的无功电流指标；Sh为三相负载谐波电流与预先设置的谐波电流指标的偏离程度；Ih为三相负载谐波电流有效值的三相平均值；Ihe为预先设置的谐波电流指标。
3.一种用于如权利要求1-2任一项所述无功及谐波自适应补偿方法的无功及谐波自适应补偿系统，其特征在于，所述系统包括：
测量模块：用于测量三相无功及谐波电流；
补偿模块：用于基于所述三相无功及谐波电流之和判断是否超过装置补偿限值，当超过时采用加权补偿方式，否则采用全补偿方式；
其中，所述加权补偿方式基于无功电流和谐波电流的偏离程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值。
4.如权利要求3所述的无功及谐波自适应补偿系统，其特征在于，所述补偿模块，还包括：确认模块；
所述确认模块，包括：计算单元、第一确认单元和第二确认单元；
所述计算单元，用于基于所述实际测量的三相负载无功电流和谐波电流有效值计算无功电流和谐波电流的三相平均值；
所述第一确认单元，用于基于所述无功电流和谐波电流的三相平均值确定负载无功及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度；
所述第二确认单元，用于基于所述负载无功及谐波电流偏离系统要求指标的严重程度确定负载无功及谐波电流补偿加权值。
5.如权利要求4所述的无功及谐波自适应补偿系统，其特征在于，所述第一确认单元的计算式如下：
Figure FDA0003607038630000031
式中，Sq为三相负载无功电流与预先设置的无功电流指标的偏离程度；Iq为三相负载无功电流有效值的三相平均值；Iqe为预先设置的无功电流指标；Sh为三相负载谐波电流与预先设置的谐波电流指标的偏离程度；Ih为三相负载谐波电流有效值的三相平均值；Ihe为预先设置的谐波电流指标。
6.如权利要求4所述的无功及谐波自适应补偿系统，其特征在于，所述第二确认单元的计算式如下：
Figure FDA0003607038630000032
式中，dq为三相负载无功电流补偿加权值；dh为三相负载谐波电流补偿加权值；Sq为三相负载无功电流与预先设置的无功电流指标的偏离程度；Sh为三相负载谐波电流与预先设置的谐波电流指标的偏离程度。
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