CN111769554B - 一种无功补偿装置动态响应时间测试系统及方法 - Google Patents

一种无功补偿装置动态响应时间测试系统及方法 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种无功补偿装置动态响应时间测试系统及方法，至少包括测试电源、电子负载和数据采集模块，所述电子负载分别与测试电源和无功补偿装置的对应相线连接；所述数据采集模块分别实时采集电子负载的三相电流和无功补偿装置输出的三相补偿电流，以至少一相的电子负载电流开始突变到无功补偿装置的补偿电流达到目标值的预设比例的时间作为无功补偿装置的动态响应时间；通过引入电子负载产生定期的冲击电流波形，既避免了投入感性负荷的冲击暂态的问题，也能产生间歇冲击电流波形方便切除后再次投入的动态响应时间测试，极大的提高了测试的准确性。

Description

一种无功补偿装置动态响应时间测试系统及方法
技术领域
本公开涉及无功补偿技术领域，特别涉及一种无功补偿装置动态响应时间测试系统及方法。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。
低压成套无功功率补偿装置是由一个或多个低压开关设备、低压电容器和与之相关的控制、测量、信号、保护、调节等设备，由制造商完成所有内部的电气和机械的连接，用结构部件完整地组装在一起的一种组合体，是电力系统中用于对无功功率进行补偿的装置，对于提高电能质量、减少谐波污染具有重要作用，是电力系统网络中不可或缺的设备。
GB/T 15576-2008《低压成套无功功率补偿装置》是对低压成套无功功率补偿装置的推荐性标准要求，目前国内主要是研究该标准与IEC61439-1的对比差异，主要集中在材料与部件的强度、工频耐受电压、温升等的研究。
随着诸如轧钢机、密炼机、点焊机等快速冲击性负荷设备的大量应用，动态无功补偿装置的需求变得越来越大，这种补偿装置的动态响应时间需要达到20ms，是从有无功负荷变化到所需要的补偿路数全部投入的时间，若补偿响应慢了没有及时投入或切除所需要的容量会导致欠补、过补、电压跌落等问题。所以对这类几十毫秒响应的动态无功补偿装置的响应时间测试要求就比较高。
本公开发明人发现，现有的测试方法存在如下问题：(1)对于晶闸管投切的电容器，有的投切开关是判断开关的零电压才能再次投入，当切除电容器后电容器的残压要等到和电网电压一致时才能达到投切开关的零电压开通的条件，而当补偿回路串联电抗器后，电容器在切除时残压比电网电压还要高，需要较长的放电时间，才能放到和电网电压一致，所以即使控制器发出指令给投切开关，此补偿支路切除后也无法马上再次投入。鉴于此原因对于动态无功补偿装置就需要研究全部投入的响应时间，而不应该测试投入一个支路的时间，并且还需要测试切了再次投的响应时间；(2)现有的标准测试方式采用测试感性电压的方式来记录开始的时间会导致电流滞后电压90度而带来测试误差，因为负荷的电流是滞后电压90度(对于50Hz是5ms)，补偿装置是采样的电流，对于50Hz的系统必然会导致5ms的测试误差，这对于几十毫秒的动态补偿装置来说误差就已经很大了；(3)采用投入感性负荷的方式会存在投入时的暂态电流，会使记录时刻的波形混乱及带来检测误差；(4)有的补偿装置初次投很快，但再次投入需要放电后才能再次使用，若是快速响应的补偿装置就需要验证切除后快速再补偿的响应时间。
发明内容
为了解决现有技术的不足，本公开提供了一种无功补偿装置动态响应时间测试系统及方法，通过引入电子负载产生定期的冲击电流波形，既避免了投入感性负荷的冲击暂态的问题，也能产生间歇冲击电流波形方便切除后再次投入的动态响应时间测试，极大的提高了测试的准确性。
为了实现上述目的，本公开采用如下技术方案：
本公开提供了一种无功补偿装置动态响应时间测试系统。
一种无功补偿装置动态响应时间测试系统，至少包括测试电源、电子负载和数据采集模块，所述电子负载分别与测试电源和无功补偿装置的对应相线连接；
所述数据采集模块分别实时采集电子负载的三相电流和无功补偿装置输出的三相补偿电流，以至少一相的电子负载电流开始突变到无功补偿装置的补偿电流达到目标值的预设比例的时间作为无功补偿装置的动态响应时间。
本公开第二方面提供了一种无功补偿装置动态响应时间测试方法。
一种无功补偿装置动态响应时间测试方法，利用本公开第一方面所述的无功补偿装置动态响应时间测试系统，包括以下步骤：
电子负载产生符合响应时间的定期变化的无功阶跃；
无功补偿开启自动补偿模式运行；
同时测试负载三相电流波形和无功补偿装置输出的补偿电流波形，从电子负载的无功负荷开始突变到无功补偿装置输出达到目标值的预设比例，得到动态响应时间。
本公开第三方面提供了一种无功补偿装置动态响应时间测试仿真方法。
一种无功补偿装置动态响应时间测试仿真方法，包括以下步骤：
将电子负载分别与测试电源和无功补偿装置的对应相线在虚拟界面模拟连接；
电子负载根据预设的参数产生符合响应时间的定期变化的无功阶跃；
无功补偿开启自动补偿模式运行；
同时测试负载三相电流波形和无功补偿装置输出的补偿电流波形，从电子负载的无功负荷开始突变到无功补偿装置输出达到目标值的预设比例，得到动态响应时间。
本公开第四方面提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开第三方面所述的无功补偿装置动态响应时间测试仿真方法中的步骤。
本公开第五方面提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开第三方面所述的无功补偿装置动态响应时间测试仿真方法中的步骤。
与现有技术相比，本公开的有益效果是：
1、本公开所述的内容，通过引入电子负载产生定期的冲击电流波形，既避免了投入感性负荷的冲击暂态的问题，也能产生间歇冲击电流波形方便切除后再次投入的动态响应时间测试，极大的提高了测试的准确性。
2、本公开所述的内容，电子负载先通过编程产生符合响应时间的定期变化的无功负载，且无功阶跃的最大无功量应大于补偿装置的输出容量，通过阶跃电子负载实现了整个容量的变化范围，并且可以阶跃产生变化，能试验出切了再投的效果，能够实现真正的动态响应时间的测试。
3、本公开所述的内容，通过构建包括电子负载、无功补偿装置和测试电源的仿真系统，验证了本公开所述的测试方法的准确性，证明了本公开所述的动态无功补偿检测方法能够测试出几十毫秒级的动态响应时间。
附图说明
构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。
图1为本公开实施例1提供的无功补偿装置动态响应时间测试系统的结构示意图。
图2为本公开实施例1提供的动态响应时间示意图。
图3为本公开实施例1提供的零电压投入的电容投切开关应用在单相电路仿真原理图。
图4为本公开实施例1提供的零电压投入的电容投切开关应用在单相电路仿真波形图。
图5为本公开实施例1提供的不串电抗器时零电压投入的电容投切开关应用在三相共补回路的原理图。
图6为本公开实施例1提供的不串电抗器时零电压投入的电容投切开关应用在三相共补回路的仿真波形图。
图7为本公开实施例1提供的带电抗器时零电压投入的电容投切开关应用在三相共补回路的原理图。
图8为本公开实施例1提供的带电抗器时零电压投入的电容投切开关应用在三相共补回路的仿真波形图。
图9为本公开实施例1提供的锁相触发电容动态投切开关的仿真原理图。
图10为本公开实施例1提供的锁相触发电容动态投切开关的仿真波形图。
图11为本公开实施例1提供的锁相触发电容动态投切开关的实测波形图。
图12为本公开实施例3提供的测试系统仿真原理图.
图13为本公开实施例3提供的阶跃无功电子负载的内部仿真原理图。
图14为本公开实施例3提供的阶跃无功电子负载的内部的主回路仿真原理图。
图15为本公开实施例3提供的阶跃无功电子负载的内部的阶跃时刻及无功量的控制仿真原理图。
图16为本公开实施例3提供的阶跃无功电子负载的内部的指令产生及三角载波比较电路仿真原理图。
图17为本公开实施例3提供的阶跃无功电子负载的内部的死区产生电路仿真原理图。
图18为本公开实施例3提供的高速动态无功补偿装置内部仿真原理图。
图19为本公开实施例3提供的高速动态补偿装置内部投切主回路单元的仿真原理图。
图20为本公开实施例3提供的高速动态补偿装置的无功检测单元仿真原理图。
图21为本公开实施例3提供的高速动态补偿装置的无功控制单元仿真原理图。
图22为本公开实施例3提供的高速动态补偿装置的投切时序管理单元仿真原理图。
图23为本公开实施例3提供的系统动态响应时间仿真原理波形图。
图24为本公开实施例3提供的图23局部放大后的波形图。
图25为本公开实施例3提供的取C相电流的负峰值的90％时的动态响应时间测试波形图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本公开作进一步说明。
应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
实施例1：
如图1-2所示，本公开实施例1提供了一种无功补偿装置动态响应时间测试系统，包括测试电源、电子负载和数据采集模块，所述电子负载分别与测试电源和无功补偿装置的对应相线连接；
所述数据采集模块分别实时采集电子负载的三相电流和无功补偿装置输出的三相补偿电流，以至少一相的电子负载电流开始突变到无功补偿装置的补偿电流达到目标值的预设比例的时间作为无功补偿装置的动态响应时间。
本实施例主要从如下几个方面介绍：
(1)现有的标准试验方法
无功补偿装置按照投切电容器的元件类型分为三类：1)机电开关(例如接触器)；2)半导体电子开关(例如晶闸管)；3)复合开关(半导体电子开关和机电开关并联的组合体)。对于采用半导体电子开关或复合开关投切的装置，其动态响应时间应不大于1s。
在GB/T15576-2008中7.14条规定的动态响应时间检测方法：将装置放在自动工作状态，给装置施加额定电压，在主电路中投入大于设定值的感性负荷，检测感性负荷电压的变化，并记录该时刻为T1，同时检测电容器投入的电流变化，并记录补偿电容器输出电流发生变化的时刻T2，则T2-T1为装置的动态响应时间T。试验做3次，取最长时间T值。装置的动态响应时间，即电压发生变化与电流发生变化的时间差。
(2)动态响应时间的影响因素
标准中规定的试验方法没有明确是全部投入的响应时间，实际测试多是采用一个支路的响应进行测试，全部投入的响应时间可能会较长，对于快速响应的补偿装置就不适合这种测试；标准采用测试感性电压的方式来记录开始的时间会导致电流滞后电压90度，而带来测试误差；采用投入感性负荷的方式会存在投入时的暂态电流，会使记录时刻的波形混乱及带来检测误差；有的补偿装置初次投很快，但再次投入需要放电后才可，若是快速响应的补偿装置就需要验证切除后快速再补偿的响应时间测试。
针对毫秒级快速响应的动态无功补偿装置的动态响应时间的影响因素主要有两点：一个是投入方式；另一个是控制器的处理速度和运算方法。投入方式分为零电压投入和锁相触发两种情况。
(2-1)投入方式
(2-1-1)零电压投入
零电压投入的电容投切开关是检测可控硅两端的电压为零时投入的一种开关。在不串联电抗器的单相回路中能实现快速投切，而在串联电抗器后，电容器切除时的电压要高于电网电压，可控硅两端的电压过零点需要电容器放电一段时间后才能出现，因此在电容器切除后一段时间内即使控制器发出了投入指令信号，由于主回路可控硅两端的电压还没有达到零电压而无法触发可控硅，也就投入不了电容器，需要电容放电一段时间后才能达到可控硅的电压过零点，从而造成了响应时间的滞后。下面对单相电路、三相共补回路(不串电抗器)和三相共补回路(带电抗器)的电容投切开关进行仿真分析零电压投入对动态响应时间的影响。
1)单相电路
零电压投入的电容投切开关应用在单相电路仿真原理图和波形图如图3和4所示，可以看出，第一次的电容投入响应时间很快没有延时，但是切除后再次投入，响应时间就比较长，不能马上投入。这种情况，若采用原始的检测方法，切除完了后若等电容放电后再次投入响应时间测试的结果就很快，但这不能代表实际的响应时间，所以有必要在切除后马上再次发投入指令来测试响应时间。
2)三相共补回路(不串电抗器)
零电压投入的电容投切开关在三相共补回路中一般设计是两相采用晶闸管、一相直通的设计方法，具体如图5和6所示。
可以看出初次投入时无延时，立马投入，但切除后马上再次投入会出现缺相运行的现象，究其原因是电容器切除后的残压不均匀，一个可控硅满足零电压开通后，另一个可控硅不满足零电压需要等待电容器放电，所以出现了一相可控硅通而另一相不通的缺相运行的现象。如果按照以前的测试方法也认为了补偿器做出了较快的响应，但缺相运行这是不合理的，应该按照三相全部工作的时间进行测试。
3)三相共补回路(带电抗器)
零电压投入的电容投切开关应用在三相共补回路(带电抗器)仿真原理图和波形图如图7和8所示，可以看出初次投入时无延时，立马投入但切除后马上再次投入也会出现缺相运行的现象，究其原因是电容器切除后的残压不均匀，一个可控硅满足零电压开通后，另一个可控硅不满足零电压需要等待电容器放电，所以出现了一相可控硅通而另一相不通的缺相运行的现象。第三次投入指令发出后较长时间也没有反应，这是因为随着切除点的不同，加电抗器后的电容器的残压导致的可控硅端电压都在过零点以下，于是没有可控硅满足零电压条件而无法触发开通，需要电容器放电一段时间后，过零点才会出现，才可以再次投入。如果按照以前的测试方法也认为了补偿器最初做出了较快的响应，但后续的缺相运行或不响应也是不合理的，应该按照三相全部工作的时间进行测试。
(2-1-2)锁相触发
锁相触发电容动态投切开关是按照锁相的方式在相应的电网电压定点时刻点触发的，不需要检测可控硅两端的电压，所以不需要等待电容的放电过程，响应时间快，触发原理图和波形图如图9和10所示。从锁相触发电容动态投切开关的仿真波形可以看出响应时间很快。
锁相触发电容动态投切开关的实测波形如图11所示，从实测波形上看，此投切开关响应时间快，切除后能快速重新投入。
(2-2)控制器的处理速度和运算方法
控制器的处理速度和运算方法造成的延时是一个固定的延时，不受测试方法和投切开关响应时间的影响。而要想达到几十毫秒的动态响应，控制器的检测速度首先应足够快方可满足要求。
综上所述，对于晶闸管投切的电容器，有的投切开关是判断开关的零电压才能再次投入，当切除电容器后电容器的残压要等到和电网电压一致时才能达到投切开关的零电压开通的条件，而当补偿回路串联电抗器后，电容器在切除时残压比电网电压还要高，需要较长的放电时间，才能放到和电网电压一致，所以即使控制器发出指令给投切开关，此补偿支路切除后也无法马上再次投入，而有的投切开关采用锁相触发的方式，投切响应时间快。鉴于此原因对于动态无功补偿装置就需要研究全部投入的响应时间，而不应该测试投入一个支路的时间，并且还需要测试切了再次投的响应时间。
(3)本实施例提供的测试系统
针对毫秒级快速响应的动态无功补偿装置由于响应时间有的很快达到20毫秒，通过上述对其影响因素的仿真分析，本实施例提出搭建新的测试平台，比如可以采用电子负载(电子负载是一种电子能量回馈式负载，可以编程产生所需的无功、谐波等电流波形)，通过编程产生定期的冲击电流波形，既避免了投入感性负荷的冲击暂态的问题，也能产生间歇冲击电流波形方便切除后再次投入的动态响应时间测试。
具体检测方法如下：当负载无功功率发生突变后，从补偿对象开始突变到装置输出无功达到目标值的90％所需要的时间，如图2所示。
这里的90％也可以是80％，85％，或者100％，本领域技术人员可以根据具体的测试要求进行选择。
本实施例所述的阶跃无功电子负载的主回路是一个二极管充电的回路，由一个可控硅，一个二极管，投切电感和电容组成。切除完之后，电容器电流为零即电压处于峰值点，第二个电容器马上充电到要投入时刻的电压，已经做好要投入的准备，从而实现快速投切。
实施例2：
本公开实施例2提供了一种无功补偿装置动态响应时间测试方法，利用实施例1所述的测试系统，包括以下步骤：
(a)电子负载先通过编程产生符合响应时间的定期变化的无功负载，且无功阶跃的最大无功量应大于补偿装置的输出容量。
(b)无功补偿开启自动补偿模式运行。
(c)示波器一方面测试负载三相电流波形一方面测试补偿柜进线处的补偿电流波形，从补偿对象开始突变到装置输出达到目标值的90％，用示波器分别测量电流波形数据，测量出响应时间。
(d)根据记录的数据分析无功补偿装置的响应时间，应满足响应时间的要求。
这里的90％也可以是80％，85％，或者100％，本领域技术人员可以根据具体的测试要求进行选择。
通过阶跃负载实现了整个容量的变化范围，并且可以阶跃产生变化，能试验出切了再投的效果，这样就能达到真正的动态响应时间的测试。
本实施例所述的检测方法，只要处理器速度足够快，就没有任何延时，只有投切点之间的时间，没有任何冲击电流，没有冲击过程。
本实施例所述的检测方法，通过锁相找到无涌流投入时刻，投入时没有涌流，暂态投入没有冲击电流。
实施例3：
本公开实施例3提供了一种无功补偿装置动态响应时间测试仿真方法，包括以下步骤：
将电子负载分别与测试电源和无功补偿装置的对应相线在虚拟界面模拟连接；
电子负载根据预设的参数产生符合响应时间的定期变化的无功阶跃；
无功补偿开启自动补偿模式运行；
同时测试负载三相电流波形和无功补偿装置输出的补偿电流波形，从电子负载的无功负荷开始突变到无功补偿装置输出达到目标值的90％，得到动态响应时间。
这里的90％也可以是80％，85％，或者100％，本领域技术人员可以根据具体的测试要求进行选择。
测试系统由测试电源、电子负载及被测试品无功补偿装置三部分组成。其中的电子负载可以通过编程输出测试所需的阶跃无功，其阶跃的时刻、间隔、发生的无功量都可以通过参数进行设定，无功补偿装置为电子开关或复合开关构成的快速投切响应的动态补偿装置，无功补偿装置通过检测负载(或系统)的无功进行快速投切内部的电容电抗组达到快速补偿的目的。
阶跃无功电子负载的内部仿真原理图如图13所示，具体结构分为主电路、阶跃时刻及无功量的控制电路、指令产生及三角载波比较电路和死区产生电路。通过编程输出测试所需的阶跃无功，其阶跃的时刻、间隔、发生的无功量都可以通过参数进行设定。
阶跃无功电子负载的内部主回路仿真原理图如图14所示，图14中主回路由I型三电平的IGBT构成，输出采用LCL型载波滤波器。阶跃时刻及无功量的控制电路中发生电流指令icca、iccb和iccc，同时主回路中的icca、iccb和iccc产生补偿所需的无功电流。
阶跃无功电子负载的内部的阶跃时刻及无功量的控制仿真原理图如图15所示，图15中在DQ坐标系下通过控制Iq的发生的时刻及大小，再通过DQ反变换及二三反变换后即可生成所需发生的电流指令，再由内部控制电路控制功率器件就可产生所需的无功电流。
阶跃无功电子负载的内部的指令产生及三角载波比较电路仿真原理图如图16所示，电路有6个比较器，A、B、C三相每相有2个。比较器前端有两个源，一个是直流源，另一个是三角载波发生器。三角载波发生器会产生三角载波信号。比较器前端会给一个调制信号和三角载波进行比较，高于三角载波出现高电平，低于三角载波出现低电平，最后产生高低电平，形成相应的开关信号控制电流发生器产生所需要的目标电流，这是个控制器自动控制电路。
阶跃无功电子负载的内部的死区产生电路仿真原理图如图17所示，所谓死区就是上下管有两个管不能同时开通，有延时即一个管关闭，延时后另一个管才能开通，为实现延时加这个电路。
高速动态无功补偿装置内部仿真原理图如图18所示。装置内部由投切主回路单元、无功检测单元、无功控制单元和投切时序管理单元组成。
高速动态补偿装置内部投切主回路单元的仿真原理图如图19所示，投切主回路单元由电子开关(本仿真采用了可控硅)、电抗器、电容器构成。本仿真原理图采用了三个投切支路，分别为480V 120kvar电容器、480V 60kvar电容器、480V 30kvar电容器，其在400V系统下串6％电抗率后的实际输出无功功率分别为88.65kvar(128A)、44.33kvar(64A)、22.16kvar(32A)。其电子开关的投切受无功控制单元及投切时序管理单元的控制。
高速动态补偿装置的无功检测单元仿真原理图如图20所示，IA、IB和IC是负载电流，通过矩阵变换，最终将三相电流转换成无功电流的瞬时值，再乘以相应系数变为有效值和后面的控制信号进行比较。针对快速响应的问题我们采用了瞬时无功检测算法，只要处理器速度足够快，就没有任何延时，只有投切点之间的时间，没有任何冲击电流，没有冲击过程。检测速度快，延时小。
高速动态补偿装置的无功控制单元仿真原理图如图21所示，无功控制单元功能是根据系统检测出的无功电流及每个支路的补偿无功电流大小选择所需要投入的的支路。
高速动态补偿装置的投切时序管理单元仿真原理图如图22所示，投切时序管理单元实现的功能是通过锁相找到无涌流投入的时刻，当收到无功控制单元投入的指令后在无涌流投入时刻触发所对应支路的晶闸管投入电容电抗组。
系统动态响应时间仿真原理波形图如图23和24所示，由于检测到突变的无功后刚好错过了线电压Vab的峰值点导致AB线间的可控硅不能马上投入，延迟一段时间后到来了Vbc的峰值点先投入了BC线间的可控硅，接着先后触发了CA线间的可控硅、AB线间的可控硅，此时的响应时间接近20ms，如若检测到无功后恰巧马上到了可控硅的触发时刻，这时测得的响应时间最短接近13.33ms，与负载起始相位有关。
取三相电流负峰值的90％时动态响应时间测试图如图25所示，图中取的是C相电流负峰值的90％，响应时间测试为17ms。
综上仿真分析可以看出，本实施例提出的动态无功补偿检测方法可以更有效、快速的测试出几十毫秒级的动态响应时间。
实施例4：
本公开实施例4提供了一种介质，其上存储有程序，该程序被处理器执行时实现如本公开实施例3所述的无功补偿装置动态响应时间测试仿真方法中的步骤。
实施例5：
本公开实施例5提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，所述处理器执行所述程序时实现如本公开实施例3所述的无功补偿装置动态响应时间测试仿真方法中的步骤。
本领域内的技术人员应明白，本公开的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本公开可采用硬件实施例、软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本公开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和光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本公开是参照根据本公开实施例的方法、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。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccessMemory，RAM)等。
以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种无功补偿装置动态响应时间测试系统，其特征在于，至少包括测试电源、电子负载和数据采集模块，所述电子负载分别与测试电源和无功补偿装置的对应相线连接；所述电子负载的主回路为一个二极管充电回路，至少包括可控硅、二极管、投切电感和电容，所述可控硅为I型三电平的绝缘栅双极型晶体管，所述电子负载的输出采用LCL型载波滤波器；所述电子负载通过编程产生间歇的冲击电流波形用于试验切除后再次投入的动态响应时间测试；
所述数据采集模块分别实时采集电子负载的三相电流和无功补偿装置输出的三相补偿电流，以至少一相的电子负载电流开始突变到无功补偿装置的补偿电流达到目标值的预设比例的时间作为无功补偿装置的动态响应时间。
2.如权利要求1所述的无功补偿装置动态响应时间测试系统，其特征在于，所述数据采集模块为示波器，通过示波器分别测量电流波形数据，得到动态响应时间。
3.如权利要求1所述的无功补偿装置动态响应时间测试系统，其特征在于，所述电子负载通过编程输出测试所需的阶跃无功，阶跃的时刻、间隔和发生的无功量通过参数设定。
4.如权利要求1所述的无功补偿装置动态响应时间测试系统，其特征在于，所述预设比例的范围为80％-100％。
5.权利要求1所述的无功补偿装置动态响应时间测试系统，其特征在于，无功补偿装置为电子开关或复合开关构成的快速投切响应的动态补偿装置。
6.一种无功补偿装置动态响应时间测试方法，其特征在于，利用权利要求1-5任一项所述的无功补偿装置动态响应时间测试系统，包括以下步骤：
电子负载产生符合响应时间的定期变化的无功阶跃；无功补偿开启自动补偿模式运行；
同时测试负载三相电流波形和无功补偿装置输出的补偿电流波形，从电子负载的无功负荷开始突变到无功补偿装置输出达到目标值的预设比例，得到动态响应时间；电子负载通过编程产生间歇的冲击电流波形还用于试验切除后再次投入的动态响应时间测试。
7.如权利要求6所 述的无功补偿装置动态响应时间测试方法，其特征在于，无功阶跃的最大无功量大于无功补偿装置的输出容量。
8.如权利要求6所 述的无功补偿装置动态响应时间测试方法，其特征在于，通过锁相找到无涌流投入时刻。
9.一种无功补偿装置动态响应时间测试仿真方法，其特征在于，至少包括电子负载仿真和无功补偿装置仿真，电子负载仿真至少包括电子负载内部的阶跃时刻及无功量的控制仿真和电子负载内部的死区产生电路仿真；
无功补偿装置仿真至少包括投切主回路单元仿真、无功检测单元仿真、无功控制单元仿真和投切时序管理单元仿真，包括以下步骤：
将电子负载分别与测试电源和无功补偿装置的对应相线在虚拟界面模拟连接；
电子负载根据预设的参数产生符合响应时间的定期变化的无功阶跃；
无功补偿开启自动补偿模式运行；
同时测试负载三相电流波形和无功补偿装置输出的补偿电流波形，从电子负载的无功负荷开始突变到无功补偿装置输出达到目标值的预设比例，得到动态响应时间。
10.一种介质，其上存储有程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现如权利要求9所述的无功补偿装置动态响应时间测试仿真方法中的步骤。
11.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求9所述的无功补偿装置动态响应时间测试仿真方法中的步骤。
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113466653B (zh) * 2021-07-29 2023-11-03 浙江方圆电气设备检测有限公司 一种多功能晶闸管投切开关检测方法
CN114142486B (zh) * 2021-11-30 2024-01-16 全球能源互联网研究院有限公司 动态无功补偿响应时间的计算方法、装置及计算机设备

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104050366A (zh) * 2014-06-13 2014-09-17 国家电网公司 一种动态无功补偿装置响应时间测试方法
CN105388372A (zh) * 2015-10-23 2016-03-09 中国电力科学研究院 一种风电场无功补偿装置动态响应时间检测方法
CN105445580A (zh) * 2015-11-18 2016-03-30 中国电力科学研究院 一种无功补偿装置响应时间的测试方法
CN207488377U (zh) * 2017-09-07 2018-06-12 北京英博新能源有限公司 响应时间测定装置
CN108183492A (zh) * 2018-01-27 2018-06-19 青海电研科技有限责任公司 无功补偿控制装置的测试系统及测试方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3022819B1 (en) * 2013-07-19 2016-11-16 ABB Schweiz AG Methods and devices for power compensation
FR3028681B1 (fr) * 2014-11-19 2018-04-20 Mathieu PERCHAIS Procede pour optimiser la consommation de l'energie reactive

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104050366A (zh) * 2014-06-13 2014-09-17 国家电网公司 一种动态无功补偿装置响应时间测试方法
CN105388372A (zh) * 2015-10-23 2016-03-09 中国电力科学研究院 一种风电场无功补偿装置动态响应时间检测方法
CN105445580A (zh) * 2015-11-18 2016-03-30 中国电力科学研究院 一种无功补偿装置响应时间的测试方法
CN207488377U (zh) * 2017-09-07 2018-06-12 北京英博新能源有限公司 响应时间测定装置
CN108183492A (zh) * 2018-01-27 2018-06-19 青海电研科技有限责任公司 无功补偿控制装置的测试系统及测试方法

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