CN110112752A - 一种动态无功及消弧综合补偿方法 - Google Patents

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张振江
董会然
李欢
顼军娜
张菡洁
赵艳
王军超
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Abstract

本发明公开了一种动态无功及消弧综合补偿方法，基于动态无功及消弧综合补偿装置实现，动态无功及消弧综合补偿装置包括控制柜、动态无功补偿装置和中性点专用开关；所述动态无功补偿装置为星接的动态无功补偿装置，中性点专用开关连接在星接动态无功补偿装置的中性点与大地之间；补偿方法为：系统正常运行时，输出无功功率对系统进行无功补偿；发生单相接地故障时，实现对系统无功功率及系统容流的补偿。本发明既可在系统正常运行时起到无功补偿的作用，又能在系统发生单相接地时起到同时补偿无功、补偿系统对地容流以及灭弧的作用，为电网的稳定运行提供了可靠保障。

Description

一种动态无功及消弧综合补偿方法
技术领域
本发明涉及电力系统运行补偿技术领域，特别是一种无功和消弧综合补偿方法。
背景技术
随着城市的快速发展，电网中电缆的使用也快速增多，使得系统的电容电流急剧增加；同时，伴随着用户负荷以及电力电子产品的增加，系统的无功也急剧增加，对电网安全运行构成隐患，越来越引起广泛重视。
电力系统中，用于消除由于系统电容电流较大引起单相接地故障时发生电弧的方法主要是采用消弧线圈进行补偿的方式；消弧线圈的容量应能平滑变动，并自动跟踪测量电容电流，在单相接地时应立即动作和充分补偿工频接地电流，促使电弧迅速熄灭。而用于对系统无功的动态调节，则是采用无功补偿设备进行调节，无功补偿设备应能平滑无极的调节，并自动补偿系统无功，起到节能降耗，稳定电压，提高电网安全性和稳定性。
然而，目前这两种设备都是独立设置，也即动态无功补偿设备通过串联的动态无功补偿开关柜连接在母线上，接地补偿消弧设备则是通过串接的消弧线圈开关柜连接在中性点和地之间，如图1所示。两种成套补偿装置的设置，不仅造成了电网结构复杂，占地面积大，提高了建设和维护成本，而且，还由于系统补偿算法复杂，导致无法及时响应系统的状态变化，不利于电网的稳定运行。
发明内容
本发明需要解决的技术问题是提供一种动态无功及消弧综合补偿方法，可同时满足系统的动态无功补偿以及单相接地时动态无功和对地容流的综合补偿，进一步简化电网结构，减少占地面积，为电网的稳定运行提供保障。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种动态无功及消弧综合补偿方法，所述补偿方法基于动态无功及消弧综合补偿装置实现，所述动态无功及消弧综合补偿装置包括控制柜以及串联连接的动态无功补偿装置和中性点专用开关，控制柜分别与动态无功补偿装置和中性点专用开关连接；所述动态无功补偿装置为星接的动态无功补偿装置，中性点专用开关连接在星接动态无功补偿装置的中性点与大地之间；所述补偿方法包括以下步骤：
A.实时采集系统模拟量；
B.计算系统的瞬时无功功率、功率因数、电压电流有效值；
C.控制柜控制中性点专用开关在未发生单相接地时通过间隔性分合操作，输出特征电流对系统进行扰动，并计算扰动前后的容流；
D.判断系统是否发生单相接地故障，如无单相接地故障发生，进行步骤E，如发生单相接地故障，进行步骤F；
E.根据步骤B获得的无功功率和功率因数，计算系统需要补偿的无功功率，并由动态无功补偿装置输出无功功率对系统进行无功补偿；
F.根据步骤C获得容流值，控制中性点专用开关闭合对地进行不平衡电流的释放，同时控制动态无功补偿装置输出系统所需的无功电流，实现对系统无功功率及系统容流补偿；
G.重复步骤A至F。
上述一种动态无功及消弧综合补偿装置，所述动态无功补偿装置为SVG、TCR型SVC、MCR型SVC或TSC中的一种。
上述一种动态无功及消弧综合补偿装置，所述中性点专用开关为真空接触器、真空断路器或SF6断路器中的一种。
由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。
本发明既可在系统正常运行时无级输出系统所需的容性、感性无功功率，起到无功补偿的作用；又能在系统发生单相接地时，吸收不平衡的容性电流，并通过中性点专用开关流出，起到补偿系统对地容流以及灭弧的作用，与此同时，还能够稳定、快速、准确的对电力系统进行无功功率的补偿。本发明可通过一套星接的动态无功补偿装置及中性点专用开关实现，简化了电网结构，减少了占地面积，降低了系统建设和维护成本，为电网的稳定运行提供了可靠保障。
附图说明
图1为本发明所述系统的拓扑图；
图2为本发明的流程图；
图3为本发明实施例中所述动态无功补偿装置的电气结构图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
一种动态无功及消弧综合补偿方法，该补偿方法基于动态无功及消弧综合补偿装置实现，动态无功及消弧综合补偿装置通过电力电缆串联连接在母线与地之间，动态无功及消弧综合补偿装置与母线之间还串接有开关柜，由动态无功及消弧综合补偿装置和开关柜构成的系统拓扑结构如图1所示。
开关柜用于实现装置的投切操作，开关柜内设置有串接在母线上的断路器和隔离开关。
本实施例中，动态无功及消弧综合补偿装置的结构如图3所示，包括控制柜以及串联连接的动态无功补偿装置和中性点专用开关，控制柜分别与动态无功补偿装置和中性点专用开关连接。本发明中动态无功补偿装置为星接的动态无功补偿装置，中性点专用开关连接在星接动态无功补偿装置的中性点与大地之间。本发明中的动态无功补偿装置为SVG、TCR型SVC、MCR型SVC或TSC中的一种；中性点专用开关为真空接触器、真空断路器或SF6断路器中的一种。
本实施例中动态无功补偿装置采用SVG，其电气结构如图3所示，包括串联连接的启动柜、电抗柜以及功率柜。
启动柜内设置有高压带电显示器以及通过电力电缆串联连接的高压隔离开关、高压真空接触器和高压波纹电阻。其中高压带电显示器用于直观显示出电气设备是否带有运行电压，高压隔离开关和高压真空接触器用于投切后方设备，高压波纹电阻用于实现设备软启动。
电抗柜的作用在于抑制谐波和电气连接，本实施例中电抗柜内设置有串联电抗器和霍尔电流传感器，串联电抗器通过电力电缆与功率柜的输入端连接，所述霍尔电流传感器穿心套在电力电缆上，用于采集系统电流；位于电抗柜内的电力线缆上连接有避雷器。
功率柜的作用在于对系统中的无功功率进行补偿，本实施例中功率柜内的主要设备为成星形连接的三相级联功率单元，级联功率单元由若干串联连接的功率单元构成。
控制柜内设置有控制器以及与控制器分别连接的指示灯、中间继电器以及触摸屏。
基于上述动态无功及消弧综合补偿装置的一种动态无功以及消弧综合补偿方法，其流程如图2所示，具体包括以下步骤。
A.实时采集系统模拟量。本实施例中，控制器通过霍尔电流传感器采集SVG的输出电流值，通过电压互感器、电流互感器采集系统电压、系统电流值。
B.计算系统的瞬时无功功率、功率因数和电压电流有效值。
C.控制柜控制中性点专用开关在未发生单相接地时通过间隔性分合操作，输出特征电流对系统进行扰动，并计算扰动前后的容流。
D.判断系统是否发生单相接地故障，如无单相接地故障发生，进行步骤E，如发生单相接地故障，进行步骤F。
E.根据步骤B获得的系统无功功率和功率因数，计算系统需要补偿的无功功率，控制器计算完成后，通过向动态无功补偿装置的功率单元发出工作指令，从而向系统输出无功功率，实现对系统的无功补偿。
F.根据步骤C获得容流值，控制中性点专用开关闭合对地进行不平衡电流的释放，同时控制功率单元输出系统所需的无功电流，实现对系统无功功率及系统容流的补偿；在此过程中，既能够补偿系统接地容流、自动消除接地弧光，又能够稳定、快速、准确的对电力系统进行无功功率的补偿，为电网安全运行的稳定性和可靠性提供保障。
G.重复步骤A至F。
本发明所述的开关柜、中性点专用开关以及动态无功补偿装置中的高压带电显示器、高压隔离开关、高压真空接触器、高压波纹电阻、串联电抗器、霍尔电流传感器、功率单元、指示灯、中间继电器和触摸屏都可以直接从市场购买获得，按照说明书以及本系统的电气连接关系采用电缆或母排连接即可；本发明中控制器的核心芯片主要采用具有AD转换和功率、容流计算能力以及输出控制指令的微处理器。
以上对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

Claims (3)

1.一种动态无功及消弧综合补偿方法，其特征在于：所述补偿方法基于动态无功及消弧综合补偿装置实现，所述动态无功及消弧综合补偿装置包括控制柜以及串联连接的动态无功补偿装置和中性点专用开关，控制柜分别与动态无功补偿装置和中性点专用开关连接；所述动态无功补偿装置为星接的动态无功补偿装置，中性点专用开关连接在星接动态无功补偿装置的中性点与大地之间；所述补偿方法包括以下步骤：
A.实时采集系统模拟量；
B.计算系统的瞬时无功功率、功率因数、电压电流有效值；
C.控制柜控制中性点专用开关在未发生单相接地时通过间隔性分合操作，输出特征电流对系统进行扰动，并计算扰动前后的容流；
D.判断系统是否发生单相接地故障，如无单相接地故障发生，进行步骤E，如发生单相接地故障，进行步骤F；
E.根据步骤B获得的无功功率和功率因数，计算系统需要补偿的无功功率，并由动态无功补偿装置输出无功功率对系统进行无功补偿；
F.根据步骤C获得容流值，控制中性点专用开关闭合对地进行不平衡电流的释放，同时控制动态无功补偿装置输出系统所需的无功电流，实现对系统无功功率及系统容流补偿；
G.重复步骤A至F。
2.根据权利要求1所述的一种动态无功及消弧综合补偿装置，其特征在于：所述动态无功补偿装置为SVG、TCR型SVC、MCR型SVC或TSC中的一种。
3.根据权利要求1所述的一种动态无功及消弧综合补偿装置，其特征在于：所述中性点专用开关为真空接触器、真空断路器或SF6断路器中的一种。
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