CN113346511A - 一种无功功率补偿的修正方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种无功功率补偿的修正方法，该方法分别测量位于工频两侧不同频率下的阻抗值，最后比较上一步测量的阻抗，进行补偿修正，整个过程不需要测量电压和电流的相角差。该修正方法，是区别于现有传统的补偿方法，不需要测量电压和电流的相角差的方法，简化了测量方案，降低了设备成本，减少了故障率，提高了稳定性。

Description

一种无功功率补偿的修正方法
技术领域
本发明属于无功功率补偿的技术领域，特别涉及一种无功功率补偿的修正方法。
背景技术
电功率分为：有功功率(P)、无功功率(Q)和视在功率(S)。通常来说，无功功率补偿，也称无功补偿、功率因素补偿等。S2＝P2+Q2，其中功率因素(PF)＝P/S，由此可见，视在功率S只是有功功率P和无功功率Q的数学归一化表达而已。所以，实际上设备消耗的就是有功功率P和无功功率Q；而电能表计量的数据只计算有功电能。虽然无功电能不计费，但是无功功率高了，PF就会小，电力公司会罚款。
另外，PF越小，消耗同等有功功率，线路中的电流的绝对值就会增加，带来线路损耗增加，加快线路老化等问题。
功率因数是供用电系统的一项重要技术经济指标，用电设备在消耗有功功率的同时，还需大量的无功功率由电源送往负荷，功率因数反映的是用电设备在消耗一定的有功功率的同时所需的无功功率。电网中无功功率消耗很大，大约有50％的无功功率消耗在输、变、配电设备上，50％的无功功率消耗于电力用户。为了减少无功功率消耗和由此而造成的电网有功损耗，就必须减少无功功率在电网中的流动，即提高电网负荷的功率因数，从而达到节约电能，降低损耗的目的。
无功功率是有些设备必须要消耗的，这是没有办法消除的。但是可以就近提供无功功率，减少无功功率在电网中的流动，这就是所谓的无功功率补偿。
基于有功功率P＝UIcosφ，表示实际吸收的功率，单位用W表示。无功功率Q＝UIsinφ，此能量在往复交换的过程中，没有消耗掉。单位用Var表示。视在功率S S＝UI，单位用VA表示。φ：表示电压U和电流I的相角差。
纯电容和纯电感电压U和电流I的相角差都是90°，一个提前90°，一个滞后90°，所以纯电容和纯电感的P＝UIcosφ＝UIcos(90°)＝0W；
也就说，纯电容和纯电感在电路中有功功率为0，不消耗有功电能，这就是他们被称为储能元件的原因。
实际应用中，基于上述的原理，为了做到无功功率补偿，都是先测量电压和电流的相角差，然后依据这个相角差，投切适当的电容或电感来达到就近补偿无功功率的目的，即这相当于使得补偿后的PF尽量接近1。
发明内容
技术问题：为了解决上述无功功率补偿时需要测量电压和电流的相角差的技术难题，本发明提供了一种无功功率补偿的修正方法，是区别于现有传统的补偿方法，不需要测量电压和电流的相角差的方法。
具体技术内容，该方法包括：
(1)当工频F0下呈现容性阻抗时，则F0+f下阻抗会变小，F0-f下阻抗会变大，通过减少补偿电容和/或增加补偿电感进行补偿或修正处理；
(2)当工频F0下呈现感性阻抗时，则F0+f下阻抗会变大，F0-f下阻抗会变小，通过增加补偿电容和/或减少补偿电感，进行补偿或修正处理；
(3)当工频F0下呈现纯电阻性质的阻抗特征时，则在F0+f和F0-f下阻抗不变，不需要补偿或修正处理；
其中f为某一数值的频率。
进一步地，也就是，该方法包括
(1)当工频F0下呈现容性阻抗时，则大于F0阻抗会变小，小于F0阻抗会变大，通过减少补偿电容和/或增加补偿电感进行补偿或修正处理；
(2)当工频F0下呈现感性阻抗时，则大于F0阻抗会变大，小于阻抗会变小，增加补偿电容和/或减少补偿电感，进行补偿或修正处理；
(3)当工频F0下呈现纯电阻性质的阻抗特征时，则大于F0和小于F0阻抗基本不变，不需要补偿或修正处理。
作为本发明的具体实施方式，工频F0为标准交流电工频50Hz，具体为：该方法满足以下约束条件：
①用电负载在工频下的容抗和感抗平衡时，呈现出纯电阻特性的阻抗特征，表现为功率因素为1，在更低频(F0-f)和更高频(F0+f)下，阻抗变化不明显；
②在工频下呈现容抗特征时，更低频阻抗变大，更高频阻抗变小；
③在工频下呈现感抗特征时，更低频阻抗变小，更高频阻抗变大。
作为本发明的具体实施方式，工频F0为标准交流电工频50Hz，具体为：
如果50Hz下呈现容性阻抗，则在工频50+(1～45)Hz下的阻抗会变小，在工频50-(1～45)Hz下的阻抗会变大，通过减少补偿电容和/或增加补偿电感进行补偿或修正处理。
如果50Hz下呈现感性阻抗，则在工频50+(1～45)Hz下的阻抗会变大，在工频50-(1～45)Hz下的阻抗会变小，通过增加补偿电容和/或减少补偿电感进行补偿或修正处理。
进一步地，当f为10Hz时，本发明的方法具体为：
如果50Hz下呈现容性阻抗，则在60Hz下的阻抗会变小，40Hz下的阻抗会变大，通过减少补偿电容和/或增加补偿电感进行补偿或修正处理；。
如果50Hz下呈现感性阻抗，则在60Hz下的阻抗会变大，40Hz下的阻抗会变小，通过增加补偿电容和/或减少补偿电感，进行补偿或修正处理。
有益效果：本发明提供的无功功率补偿的修正方法，是区别于现有传统的补偿方法，不需要测量电压和电流的相角差的方法，简化了测量方案，降低了设备成本，减少了故障率，提高了稳定性。
附图说明
图1为本发明实施例1中电阻R、电感L、电容c的阻抗频率特性曲线。
图2为本发明实施例1的工频下阻抗平衡。
图3为本发明实施例1的负载呈现强感性负载特性。
图4为本发明实施例1的负载呈现强容性负载特性。
具体实施方式
下面对本发明附图结合实施例作出进一步说明。
无功功率补偿的修正方法，是区别于现有传统的补偿方法，不需要测量电压和电流的相角差的方法，
具体技术内容：该方法是满足以下的约束条件：
①用电负载在工频下的容抗和感抗平衡时，呈现出纯电阻特性的阻抗特征，表现为功率因素为1，在本方法更低频(F0-f)和更高频(F0+f)下，阻抗变化不明显；
②在工频下呈现容抗特征时，更低频阻抗变大，更高频阻抗变小；
③在工频下呈现感抗特征时，更低频阻抗变小，更高频阻抗变大。
本发明的修正方法，包括：
(1)当工频F0下呈现容性阻抗时，则F0+f下阻抗会变小，F0-f下阻抗会变大，通过减少补偿电容和/或增加补偿电感进行补偿或修正处理；
(2)当工频F0下呈现感性阻抗时，则F0+f下阻抗会变大，F0-f下阻抗会变小，通过增加补偿电容和/或减少补偿电感，进行补偿或修正处理；
(3)当工频F0下呈现纯电阻性质的阻抗特征时，则在F0+f和F0-f下阻抗基本不变，不需要补偿或修正处理；
其中f为某一数值的频率。
作为本发明的具体实施方式，工频F0为标准交流电工频50Hz，f为10H时，具体为：
如果50Hz下呈现容性阻抗，则在60Hz下的阻抗会变小，40Hz下的阻抗会变大，通过减少补偿电容和/或增加补偿电感进行补偿或修正处理；。
如果50Hz下呈现感性阻抗，则在60Hz下的阻抗会变大，40Hz下的阻抗会变小，通过增加补偿电容和/或减少补偿电感，进行补偿或修正处理。
该方法通过测量位于工频两侧不同频率下的阻抗，比较上一步测量的阻抗，进行补偿修正，整个过程不需要测量电压和电流的相角差。
实施例1
本发明中为了简化阻抗的测量，可以不直接测量负载在某一频率下的阻抗准确值，而是分别测量位于工频两侧不同频率下的阻抗值(不需要准确，只要和实际准确阻抗线性相关)，然后再比较他们的相对大小即可，如图3、图4所示。
该实施例是先由测量电路分别产生40Hz和60Hz的正弦波探测信号源，各自通过各自的分压网络接到负载的供电电路上，各自分别测量负载的分压情况，再通过比较测量结果的大小，去做补偿的调整。
具体内容为：比较位于工频两侧不同频率下的阻抗，具体的可以为负载在40Hz和60Hz的阻抗，进行比较：
图3中，负载呈现强感性负载特性，负载在60Hz下的阻抗大于40Hz下的阻抗。
图4中，负载呈现强容性负载特性，负载在60Hz下的阻抗小于40Hz下的阻抗。
也就是说：当Z40>Z60，表示呈现容抗特性，则减少补偿电容和/或增加补偿电感；
当Z40<Z60，表示呈现感抗特性，则减少补偿电感和/或增加补偿电容；
如果，Z40等于Z60，表示当前负载的电容和电感在50Hz下，大致互相平衡。不需要修改补偿策略。
作为本发明的另一种实施方式，可以比较负载在40Hz和59Hz下的阻抗，获得了上述相同的实验结果数据，也验证了本发明修正方法的可靠性。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (3)

1.一种无功功率补偿的修正方法，其特征在于：该方法包括
(1)当工频F0下呈现容性阻抗时，则在F0+f下阻抗会变小，在F0-f下阻抗会变大，通过减少补偿电容和/或增加补偿电感进行补偿或修正处理；
(2)当工频F0下呈现感性阻抗时，则在F0+f下阻抗会变大，在F0-f下阻抗会变小，通过增加补偿电容和/或减少补偿电感进行补偿或修正处理；
(3)当工频F0下呈现纯电阻性质的阻抗特征时，则在F0+f和F0-f下阻抗不变，不需要补偿或修正处理；
其中f为某一数值的频率。
2.根据权利要求1所述无功功率补偿的修正方法，其特征在于：该方法满足以下约束条件：
①用电负载在工频下的容抗和感抗平衡时，呈现出纯电阻特性的阻抗特征，表现为功率因素为1，在本方法更低频F0-f和更高频F0+f下，阻抗变化不明显；
②在工频下呈现容抗特征时，更低频阻抗变大，更高频阻抗变小；
③在工频下呈现感抗特征时，更低频阻抗变小，更高频阻抗变大。
3.根据权利要求1或2所述无功功率补偿的修正方法，其特征在于：工频F0为标准交流电工频50Hz，具体为：
如果50Hz下呈现容性阻抗，则在工频50+(1～45)Hz下的阻抗会变小，在工频50-(1～45)Hz下的阻抗会变大，通过减少补偿电容和/或增加补偿电感进行补偿或修正处理。
如果50Hz下呈现感性阻抗，则在工频50+(1～45)Hz下的阻抗会变大，在工频50-(1～45)Hz下的阻抗会变小，通过增加补偿电容和/或减少补偿电感进行补偿或修正处理。
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