CN112583028B - 电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法及装置 - Google Patents

电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法及装置 Download PDF

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CN112583028B CN202011420178.3A CN202011420178A CN112583028B CN 112583028 B CN112583028 B CN 112583028B CN 202011420178 A CN202011420178 A CN 202011420178A CN 112583028 B CN112583028 B CN 112583028B
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Abstract

本发明提供了一种电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法及装置，方法包括：根据电动钻机的类型确定对应的无功补偿设备；根据电动钻机的额定功率和功率因数确定所需的无功补偿容量；根据所需的无功补偿容量确定无功补偿设备的容量；根据获得的无功补偿设备的容量配置电动钻机无功补偿及谐波抑制设备。本申请首先确定用于电动钻机的无功补偿装置的类型，然后计算需要进行补偿的无功补偿容量，然后配置无功补偿及谐波抑制装置。由于现有的石油钻机无功补偿设备未提供具体的补偿参数计算方法，本申请减少了谐波对系统潮流及稳定造成不良影响。

Description

电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法及装置
技术领域
本申请属于谐波滤波与无功补偿技术领域，具体地讲，涉及一种电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法及装置。
背景技术
电动钻机属于冲击性、波动性的负荷，目前采用直流调速系统的钻机存在功率因数相对较低、谐波含量较大甚至超标的问题；而采用交流调速系统的钻机一般功率因数虽然较高，但也有可能存在谐波含量较高或谐波超标的问题。
发明内容
本申请提供了一种电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法及装置，以至少解决当前电动石油钻机无功补偿设备未提供具体的补偿参数的计算方法的问题，减少了谐波以及功率因数低对系统稳定性造成的不良影响。
根据本申请的一个方面，提供了一种电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法，包括：
根据电动钻机的类型确定对应的无功补偿设备；
根据电动钻机的额定功率和功率因数确定所需的无功补偿容量；
根据所需的无功补偿容量确定无功补偿设备的容量；
根据获得的无功补偿设备的容量配置电动钻机无功补偿及谐波抑制设备。
在一实施例中，根据电动钻机的类型确定对应的无功补偿设备，包括：
当电动钻机的类型为直流电动机时，选用SVC设备作为无功补偿设备；
当电动钻机的类型为交流电动机时，选用SVG设备作为无功补偿设备。
在一实施例中，根据电动钻机的额定功率和功率因数确定所需的无功补偿容量，包括：
根据电动钻机额定功率中的有功功率平均值和无功功率平均值获得无功功率补偿容量；
根据无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量；
根据无功功率补偿容量和单调谐滤波器滤除的谐波确定单调谐滤波器的无功补偿容量及电容值；
根据无功功率补偿容量和单调谐滤波器的无功补偿容量确定高通滤波器补偿容量及电容值。
在一实施例中，根据无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量，包括：
选取TCR电抗器的最小晶闸管触发延迟角；
根据最小晶闸管触发延迟角及无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量。
在一实施例中，根据无功功率补偿容量和单调谐滤波器滤除的谐波确定单调谐滤波器的无功补偿容量及电容值，包括：
根据获取的单调谐滤波支路的电容值及滤波支路串联电感值获得流过单调谐滤波器的基波电流；
根据基波电流获得单调谐滤波器的无功补偿容量；
根据单调谐滤波器的无功补偿容量获得滤波电容值。
在一实施例中，根据无功功率补偿容量和单调谐滤波器的无功补偿容量确定高通滤波器补偿容量及电容值，包括：
求取各单调谐滤波器的无功补偿容量之和；
根据无功功率补偿容量与各单调谐滤波器的无功补偿容量之和的差值获得高通滤波器补偿容量；
根据高通滤波器补偿容量获得高通滤波器的电容值。
根据本申请的另一方面，还提供了一种电动钻机的无功补偿和谐波抑制装置，包括：
无功补偿设备确定单元，用于根据电动钻机的类型确定对应的无功补偿设备；
所需容量确定单元，用于根据电动钻机的额定功率和功率因数确定所需的无功补偿容量；
设备容量确定单元，用于根据所需的无功补偿容量确定无功补偿设备的容量；
配置单元，用于根据获得的无功补偿设备的容量配置电动钻机无功补偿及谐波抑制设备。
在一实施例中，所需容量确定单元包括：
第一确定模块，用于当电动钻机的类型为直流电动机时，选用SVC设备作为无功补偿设备；
第二确定模块，用于当电动钻机的类型为交流电动机时，选用SVG设备作为无功补偿设备。
在一实施例中，所需容量确定单元包括：
无功功率补偿容量获取模块，用于根据电动钻机额定功率中的有功功率平均值和无功功率平均值获得无功功率补偿容量；
TCR无功补偿容量获取模块，用于根据无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量；
单调谐滤波器补偿容量及电容值确定模块，用于根据无功功率补偿容量和单调谐滤波器滤除的谐波确定单调谐滤波器的无功补偿容量及电容值；
高通滤波器补偿容量及电容值确定模块，用于根据无功功率补偿容量和单调谐滤波器的无功补偿容量确定高通滤波器补偿容量及电容值。
在一实施例中，TCR无功补偿容量获取模块包括：
最小触发延迟角选取模块，用于选取TCR电抗器的最小晶闸管触发延迟角；
计算模块，用于根据最小晶闸管触发延迟角及无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量。
在一实施例中，单调谐滤波器补偿容量及电容值确定模块包括：
基波电流获取模块，用于根据获取的单调谐滤波支路的电容值及滤波支路串联电感值获得流过单调谐滤波器的基波电流；
谐滤波器补偿容量获取模块，用于根据基波电流获得单调谐滤波器的无功补偿容量；
滤波电容值获取模块，用于根据单调谐滤波器的无功补偿容量获得滤波电容值。
在一实施例中，高通滤波器补偿容量及电容值确定模块包括：
求和模块，用于求取各单调谐滤波器的无功补偿容量之和；
高通滤波器补偿容量获取模块，用于根据无功功率补偿容量与各单调谐滤波器的无功补偿容量之和的差值获得高通滤波器补偿容量；
高通滤波器电容获取模块，用于根据高通滤波器补偿容量获得高通滤波器的电容值。
本申请提供给了一种适用于电动石油钻机调速系统的无功补偿及谐波抑制方法，首先确定用于电动钻机的无功补偿装置的类型，然后计算需要进行补偿的无功补偿容量，然后配置无功补偿及谐波抑制装置。由于现有的石油钻机无功补偿设备未提供具体的补偿参数计算方法，本申请减少了谐波对系统潮流及稳定造成不良影响。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请提供的一种电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法流程图。
图2为本申请实施例中根据电动钻机的类型确定对应的无功补偿设备流程图。
图3为本申请实施例中根据电动钻机的额定功率和功率因数确定所需的无功补偿容量流程图。
图4A为本申请实施例中根据无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量流程图。
图4B为本申请实施例中单调谐滤波器的无功补偿容量及电容值的确定方法。
图5为本申请实施例中根据无功功率补偿容量和单调谐滤波器的无功补偿容量确定高通滤波器补偿容量及电容值流程图。
图6为本申请实施例中二阶高通滤波器的电路结构图。
图7为本申请提供的一种电动钻机的无功补偿和谐波抑制装置结构框图。
图8为本申请实施例中无功补偿设备确定单元的结构框图。
图9为本申请实施例中所需容量确定单元的结构框图。
图10为本申请实施例中TCR无功补偿容量获取模块的结构框图。
图11为本申请实施例中单调谐滤波器补偿容量及电容值确定模块的结构框图。
图12为本申请实施例中高通滤波器补偿容量及电容值确定模块的结构框图。
图13为本申请实施例中一种电子设备的具体实施方式。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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他实施例，都属于本发明保护的范围。
基于背景技术中存在的问题，本申请提供了一种无功补偿及谐波抑制方法，该方法对于石油钻机无功补偿装置的配置具有参考意义。
如图1所示，本申请提供的电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法，包括：
S101：根据电动钻机的类型确定对应的无功补偿设备。
电驱动石油钻机包括直流电动机和交流电动机两类。直流电动机采用晶闸管整流调速，功率因数相对较低，谐波含量相对较高。交流电动机采用变频调速装置，包括整流及逆变两个环节，相比直流调速装置，功率因数相对较高，谐波含量相对较低。电动钻机属于冲击性、波动性负荷，采用电容器补偿无法达到相应的响应速度。电机在启动、调速过程短时从电网吸收大量无功，要求无功补偿设备具备较快的响应速度。
在一实施例中，根据电动钻机的类型确定对应的无功补偿设备，如图2所示，包括：
S201：当电动钻机的类型为直流电动机时，选用SVC设备作为无功补偿设备。
S202：当电动钻机的类型为交流电动机时，选用SVG设备作为无功补偿设备。
在一具体实施例中，无功补偿装置选择SVC或者SVG设备，SVC的响应时间约为30ms-40ms，SVG的响应时间约为10ms，二者相应速度较快，可以满足补偿需要。SVC采用TCR+FC组合。TCR本身不具备滤波功能，并且本身会向系统注入一定的谐波，因此有必要与滤波电容(FC)共同使用，FC的配置应具备滤除钻机及TCR典型谐波。SVG具备无功补偿及谐波抑制的功能，当钻井装置功率因数较低时，SVG可以配合补偿电容器共同使用，但补偿电容器不应同时兼做滤波电容器，以避免对SVG滤波功能产生不利影响。
S102：根据电动钻机的额定功率和功率因数确定所需的无功补偿容量。
确定所需的无功补偿容量一般如下：
1、查阅钻机的额定功率及功率因数，确定补偿容量。
2、若钻机功率因数等信息无法提供，应结合现场实测，掌握负荷的有功、无功变化曲线，测试数据应具备代表性，并且包括钻井过程的各类典型工况下负荷较重的时段。对测量时段的有功功率、无功曲线进行积分运算，分别计算各类工况下有功功率及无功功率的平均值。按照预定的补偿后的功率因数，结合各类工况下有功功率的平均值，计算各类工况下无功功率允许的最大值，并与各类工况下无功功率的实际值进行比较，确定各类工况下无功需补偿的容量QC。选取各类工况下无功补偿容量中最大的值QCMAX。
S103：根据所需的无功补偿容量确定无功补偿设备的容量。
考虑到钻机调速装置对系统电压水平的影响不明显，并且钻机属于冲击性负荷，由负荷变动(尤其是无功功率的波动)易引起的电压波动和闪变，因此无功补偿设备应考虑按功率因数控制或按无功功率控制的方式。无功补偿设备的容量一般应不低于设备容量的30％-40％，且不低于QCMAX。
S104：根据获得的无功补偿设备的容量配置电动钻机无功补偿及谐波抑制设备。
在一具体实施例中，配置电动钻机无功补偿及谐波抑制设备具体可以有以下两种方案：
(1)SVC方案
SVC方案的容量配置应综合考虑装置无功补偿及谐波抑制的需求。
FC的总的容量应满足第二部分的要求，并考虑容量在各类无功补偿(滤波)支路间的分配。TCR通过调整晶闸管的触发角，使得TCR吸收的无功功率连续可调，TCR吸收的无功功率部分抵消FC发出无功功率，使得补偿装置整体发出的无功功率连续可调。TCR容量的计算方法见计算说明。
FC滤波支路的配置应考虑具体的谐波含量，对于直流(交流)调速系统的三相桥式整流(逆变)电路，其谐波含量一般为6n±1(n＝1,2,3…)次。且各次谐波含量的幅值与谐波次数成反比，谐波次数越高，其幅值越低。可视钻机具体谐波含量，为低次谐波(一般是5次、7次等)单独配置单调谐滤波支路，为其余高次谐波配置高通滤波支路，同时将无功补偿容量分配到各滤波支路，使滤波支路同时承担无功补偿的功能。具体计算方法见计算说明。
(2)SVG方案
SVG方案可以考虑单独配置，也可以与无功补偿电容器配合使用，此时无功补偿电容器仅承担无功补偿功能，不应承担滤波功能。
在一实施例中，根据电动钻机的额定功率和功率因数确定所需的无功补偿容量，如图3所示，包括：
S301：根据电动钻机额定功率中的有功功率平均值和无功功率平均值获得无功功率补偿容量。
在一具体实施例中，有功功率P的平均值计算如下：
Figure BDA0002820275320000071
其中t1-t2时段为负荷较重的时段。
无功功率平均值Q0计算如下：
Figure BDA0002820275320000072
若补偿后无功功率值为Q，则无功功率补偿量QC为：
QC＝Q0-Q (3)
S302：根据无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量。
TCR电抗器的容量应保证实现无功补偿范围内的连续调节，TCR电抗器容量不应低于无功补偿容量。
在一实施例中，根据无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量，如图4A所示，包括：
S4011：选取TCR电抗器的最小晶闸管触发延迟角。
晶闸管触发延迟角的工作范围为90°-180°，考虑到晶闸管的可靠开通和关断，其触发延迟角范围应适当降低，这里可以选取为105°-165°。
S4021：根据最小晶闸管触发延迟角及无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量。
在一具体实施例中，为了保证TCR电抗器容量不应低于无功补偿容量，TCR的容量应适当增加。TCR容量QTCR可以按照以下公式计算(其中αmin＝105°)：
Figure BDA0002820275320000073
αmin为触发延迟角的最小值。
S303：根据无功功率补偿容量和单调谐滤波器滤除的谐波确定单调谐滤波器的无功补偿容量及电容值。
在一实施例中，根据无功功率补偿容量和单调谐滤波器滤除的谐波确定单调谐滤波器的无功补偿容量及电容值，如图4B所示，包括：
S401：根据获取的单调谐滤波支路的电容值及滤波支路串联电感值获得流过单调谐滤波器的基波电流。
S402：根据基波电流获得单调谐滤波器的无功补偿容量。
S403：根据单调谐滤波器的无功补偿容量获得滤波电容值。
在一具体实施例中，单调谐滤波器的补偿容量QCn按照以下公式计算，其中滤除的谐波含量为n次谐波，In为谐波含量为n次谐波的电流。
Figure BDA0002820275320000081
近似认为滤波支路接入的交流母线电压不包含谐波含量，交流母线电压有效值近似为基波有效值为U1，则流过单谐调滤波器的基波电流为：
Figure BDA0002820275320000082
其中，C为n次谐波滤波支路电容值，L为滤波支路串联电感值，该滤波支路补偿的无功容量近似为：
Figure BDA0002820275320000083
其中ω为角频率。
进而，可求得滤波电容值及串联电抗器的电抗值。
以上是单调谐滤波器的补偿容量及滤波电容值计算方法，当存在多个单调谐滤波器支路时，可以分别按照上述方法进行计算。
S304：根据无功功率补偿容量和单调谐滤波器的无功补偿容量确定高通滤波器补偿容量及电容值。
在一实施例中，根据无功功率补偿容量和单调谐滤波器的无功补偿容量确定高通滤波器补偿容量及电容值，如图5所示，包括：
S501：求取各单调谐滤波器的无功补偿容量之和。
S502：根据无功功率补偿容量与各单调谐滤波器的无功补偿容量之和的差值获得高通滤波器补偿容量。
S503：根据高通滤波器补偿容量获得高通滤波器的电容值。
在一具体实施例中，二阶高通滤波器如图6所示，二阶高通滤波器的截止频率fH为：
Figure BDA0002820275320000091
对于频率低于fH的谐波，高通滤波器呈高阻性；对于频率高于fH的谐波，高通滤波器呈低阻性。例如，当5次和7次谐波已配置了单调谐滤波器，要求高通滤波器滤除11、13、17、19次等谐波时，则fH应介于350Hz与550Hz之间。
二阶高通滤波器阻抗值为(n次谐波的角频率为nω)：
Figure BDA0002820275320000092
Figure BDA0002820275320000093
将(10)代入(9)得：
Figure BDA0002820275320000094
即对于高次谐波，二阶高通滤波器近似可看成一个电容。
高通滤波器的补偿容量QH按照以下公式计算：
QH＝QC-∑QCi (12)
其中，ΣQCi为各单调谐滤波器补偿的无功功率的总和。
近似认为滤波支路接入的交流母线电压不包含谐波含量，交流母线电压有效值近似为基波有效值为U1，QH全部经由高通滤波器补偿，得到滤波电容值为：
Figure BDA0002820275320000095
基于同一发明构思，本申请实施例还提供了一种无功补偿及谐波抑制装置，可以用于实现上述实施例中所描述的方法，如下面实施例所述。由于该无功补偿及谐波抑制装置解决问题的原理与无功补偿及谐波抑制方法相似，因此无功补偿及谐波抑制装置的实施可以参见无功补偿及谐波抑制方法的实施，重复之处不再赘述。以下所使用的，术语“单元”或者“模块”可以实现预定功能的软件和/或硬件的组合。尽管以下实施例所描述的系统较佳地以软件来实现，但是硬件，或者软件和硬件的组合的实现也是可能并被构想的。
如图7所示，本申请还提供了一种电动钻机的无功补偿和谐波抑制装置，包括：
无功补偿设备确定单元701，用于根据电动钻机的类型确定对应的无功补偿设备；
所需容量确定单元702，用于根据电动钻机的额定功率和功率因数确定所需的无功补偿容量；
设备容量确定单元703，用于根据所需的无功补偿容量确定无功补偿设备的容量；
配置单元704，用于根据获得的无功补偿设备的容量配置电动钻机无功补偿及谐波抑制设备。
在一实施例中，如图8所示，无功补偿设备确定单元701包括：
第一确定模块801，用于当电动钻机的类型为直流电动机时，选用SVC设备作为无功补偿设备；
第二确定模块802，用于当电动钻机的类型为交流电动机时，选用SVG设备作为无功补偿设备。
在一实施例中，如图9所示，所需容量确定单元702包括：
无功功率补偿容量获取模块901，用于根据电动钻机额定功率中的有功功率平均值和无功功率平均值获得无功功率补偿容量；
TCR无功补偿容量获取模块902，用于根据无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量；
单调谐滤波器补偿容量及电容值确定模块903，用于根据无功功率补偿容量和单调谐滤波器滤除的谐波确定单调谐滤波器的无功补偿容量及电容值；
高通滤波器补偿容量及电容值确定模块904，用于根据无功功率补偿容量和单调谐滤波器的无功补偿容量确定高通滤波器补偿容量及电容值。
在一实施例中，如图10所示，TCR无功补偿容量获取模块902包括：
最小触发延迟角选取模块1001，用于选取TCR电抗器的最小晶闸管触发延迟角；
计算模块1002，用于根据最小晶闸管触发延迟角及无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量。
在一实施例中，如图11所示，单调谐滤波器补偿容量及电容值确定模块903包括：
基波电流获取模块1101，用于根据获取的单调谐滤波支路的电容值及滤波支路串联电感值获得流过单调谐滤波器的基波电流；
谐滤波器补偿容量获取模块1102，用于根据基波电流获得单调谐滤波器的无功补偿容量；
滤波电容值获取模块1103，用于根据单调谐滤波器的无功补偿容量获得滤波电容值。
在一实施例中，如图12所示，高通滤波器补偿容量及电容值确定模块904包括：
求和模块1201，用于求取各单调谐滤波器的无功补偿容量之和；
高通滤波器补偿容量获取模块1202，用于根据无功功率补偿容量与各单调谐滤波器的无功补偿容量之和的差值获得高通滤波器补偿容量；
高通滤波器电容获取模块1203，用于根据高通滤波器补偿容量获得高通滤波器的电容值。
本申请提供的方案填补了当前石油钻机无功补偿设备未提供具体的补偿参数的计算方法的空白，解决了目前采用直流调速系统的钻机存在功率因数相对较低、谐波含量较大甚至超标的问题，减少了其对系统潮流及稳定造成不良影响，提升电驱动钻机的运行可靠性，降低了电驱动钻机系统谐波对网电设备的影响。
本领域内的技术人员应明白，本发明的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本发明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，本发明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。
本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的方法中全部步骤的一种电子设备的具体实施方式，参见图13，所述电子设备具体包括如下内容：
处理器(processor)1301、内存1302、通信接口(Communications Interface)1303、总线1304和非易失性存储器1305；
其中，所述处理器1301、内存1302、通信接口1303通过所述总线1304完成相互间的通信；
所述处理器1301用于调用所述内存1302和非易失性存储器1305中的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述实施例中的方法中的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
根据电动钻机的类型确定对应的无功补偿设备；
根据电动钻机的额定功率和功率因数确定所需的无功补偿容量；
根据所需的无功补偿容量确定无功补偿设备的容量；
根据获得的无功补偿设备的容量配置电动钻机无功补偿及谐波抑制设备。
本申请的实施例还提供能够实现上述实施例中的方法中全部步骤的一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述实施例中的方法的全部步骤，例如，所述处理器执行所述计算机程序时实现下述步骤：
根据电动钻机的类型确定对应的无功补偿设备；
根据电动钻机的额定功率和功率因数确定所需的无功补偿容量；
根据所需的无功补偿容量确定无功补偿设备的容量；
根据获得的无功补偿设备的容量配置电动钻机无功补偿及谐波抑制设备。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于硬件+程序类实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。虽然本说明书实施例提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或终端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块或子单元的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。本发明是参照根据本发明实施例的方法、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。
本领域技术人员应明白，本说明书的实施例可提供为方法、系统或计算机程序产品。因此，本说明书实施例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，本说明书实施例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。本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本说明书实施例的至少一个实施例或示例中。
在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。以上所述仅为本说明书实施例的实施例而已，并不用于限制本说明书实施例。对于本领域技术人员来说，本说明书实施例可以有各种更改和变化。凡在本说明书实施例的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书实施例的权利要求范围之内。

Claims (14)

1.一种电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法，其特征在于，包括：
根据电动钻机的类型确定对应的无功补偿设备；
根据电动钻机的额定功率和功率因数确定所需的无功补偿容量；当钻机功率因数信息无法提供时，对测量时段的有功功率、无功曲线进行积分运算，分别计算各类工况下有功功率及无功功率的平均值；按照预定的补偿后的功率因数，结合各类工况下有功功率的平均值，计算各类工况下无功功率允许的最大值，并与各类工况下无功功率的实际值进行比较，确定各类工况下无功需补偿的容量QC，选取各类工况下无功补偿容量中最大的值QCMAX；
根据所需的无功补偿容量确定无功补偿设备的容量；
根据获得的所述无功补偿设备的容量配置电动钻机无功补偿及谐波抑制设备。
2.根据权利要求1所述的电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法，其特征在于，所述根据电动钻机的类型确定对应的无功补偿设备，包括：
当所述电动钻机的类型为直流电动机时，选用SVC设备作为无功补偿设备；
当所述电动钻机的类型为交流电动机时，选用SVG设备作为无功补偿设备。
3.根据权利要求1所述的电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法，其特征在于，所述根据电动钻机的额定功率和功率因数确定所需的无功补偿容量，包括：
根据电动钻机额定功率中的有功功率平均值和无功功率平均值获得无功功率补偿容量；
根据所述无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量；
根据所述无功功率补偿容量和单调谐滤波器滤除的谐波确定单调谐滤波器的无功补偿容量及电容值；
根据所述无功功率补偿容量和单调谐滤波器的无功补偿容量确定高通滤波器补偿容量及电容值。
4.根据权利要求3所述的电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法，其特征在于，所述根据所述无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量，包括：
选取所述TCR电抗器的最小晶闸管触发延迟角；
根据所述最小晶闸管触发延迟角及所述无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量。
5.根据权利要求3所述的电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法，其特征在于，所述根据所述无功功率补偿容量和单调谐滤波器滤除的谐波确定单调谐滤波器的无功补偿容量及电容值，包括：
根据获取的单调谐滤波支路的电容值及滤波支路串联电感值获得流过单调谐滤波器的基波电流；
根据所述基波电流获得所述单调谐滤波器的无功补偿容量；
根据所述单调谐滤波器的无功补偿容量获得滤波电容值。
6.根据权利要求5所述的电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法，其特征在于，所述根据所述无功功率补偿容量和单调谐滤波器的无功补偿容量确定高通滤波器补偿容量及电容值，包括：
求取各单调谐滤波器的无功补偿容量之和；
根据所述无功功率补偿容量与所述各单调谐滤波器的无功补偿容量之和的差值获得高通滤波器补偿容量；
根据所述高通滤波器补偿容量获得高通滤波器的电容值。
7.一种电动钻机的无功补偿和谐波抑制装置，其特征在于，包括：
无功补偿设备确定单元，用于根据电动钻机的类型确定对应的无功补偿设备；
所需容量确定单元，用于根据电动钻机的额定功率和功率因数确定所需的无功补偿容量；当钻机功率因数信息无法提供时，对测量时段的有功功率、无功曲线进行积分运算，分别计算各类工况下有功功率及无功功率的平均值；按照预定的补偿后的功率因数，结合各类工况下有功功率的平均值，计算各类工况下无功功率允许的最大值，并与各类工况下无功功率的实际值进行比较，确定各类工况下无功需补偿的容量QC，选取各类工况下无功补偿容量中最大的值QCMAX；
设备容量确定单元，用于根据所需的无功补偿容量确定无功补偿设备的容量；
配置单元，用于根据获得的所述无功补偿设备的容量配置电动钻机无功补偿及谐波抑制设备。
8.根据权利要求7所述的电动钻机的无功补偿和谐波抑制装置，其特征在于，所述无功补偿设备确定单元包括：
第一确定模块，用于当所述电动钻机的类型为直流电动机时，选用SVC设备作为无功补偿设备；
第二确定模块，用于当所述电动钻机的类型为交流电动机时，选用SVG设备作为无功补偿设备。
9.根据权利要求7所述的电动钻机的无功补偿和谐波抑制装置，其特征在于，所述所需容量确定单元包括：
无功功率补偿容量获取模块，用于根据电动钻机额定功率中的有功功率平均值和无功功率平均值获得无功功率补偿容量；
TCR无功补偿容量获取模块，用于根据所述无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量；
单调谐滤波器补偿容量及电容值确定模块，用于根据所述无功功率补偿容量和单调谐滤波器滤除的谐波确定单调谐滤波器的无功补偿容量及电容值；
高通滤波器补偿容量及电容值确定模块，用于根据所述无功功率补偿容量和单调谐滤波器的无功补偿容量确定高通滤波器补偿容量及电容值。
10.根据权利要求9所述的电动钻机的无功补偿和谐波抑制装置，其特征在于，所述TCR无功补偿容量获取模块包括：
最小触发延迟角选取模块，用于选取所述TCR电抗器的最小晶闸管触发延迟角；
计算模块，用于根据所述最小晶闸管触发延迟角及所述无功功率补偿容量计算TCR电抗器的容量。
11.根据权利要求9所述的电动钻机的无功补偿和谐波抑制装置，其特征在于，所述单调谐滤波器补偿容量及电容值确定模块包括：
基波电流获取模块，用于根据获取的单调谐滤波支路的电容值及滤波支路串联电感值获得流过单调谐滤波器的基波电流；
单调谐滤波器补偿容量获取模块，用于根据所述基波电流获得所述单调谐滤波器的无功补偿容量；
滤波电容值获取模块，用于根据所述单调谐滤波器的无功补偿容量获得滤波电容值。
12.根据权利要求11所述的电动钻机的无功补偿和谐波抑制装置，其特征在于，所述高通滤波器补偿容量及电容值确定模块包括：
求和模块，用于求取各单调谐滤波器的无功补偿容量之和；
高通滤波器补偿容量获取模块，用于根据所述无功功率补偿容量与所述各单调谐滤波器的无功补偿容量之和的差值获得高通滤波器补偿容量；
高通滤波器电容获取模块，用于根据所述高通滤波器补偿容量获得高通滤波器的电容值。
13.一种电子设备，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计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现权利要求1至6中任意一项所述电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法。
14.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述电动钻机的无功补偿和谐波抑制方法。
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