申请/专利权人：江苏莱宝电力股份有限公司

申请日：2018-03-07

公开（公告）日：2024-03-19

公开（公告）号：CN108233395B

主分类号：H02J3/18

分类号：H02J3/18;H02J3/01;H02J3/26

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.19#授权;2018.07.24#实质审查的生效;2018.06.29#公开

摘要：本发明涉及一种混合无功补偿装置及混合无功补偿装置的控制方法，其中，混合无功补偿装置通过采用无源补偿模块以及有源补偿模块相结合的方式对三相电网的电能质量问题进行综合治理。通过采用SVG进行有源补偿，实时对系统无功、谐波与不平衡进行快速精细补偿，采用无源补偿模块进行有级投切补偿，利用SVG与无源补偿模块进行结合，实现功率因数‑1～+1的任意调节，以实现零过补。

主权项：1.一种混合无功补偿装置，其特征在于，所述混合无功补偿装置通过采用无源补偿模块以及有源补偿模块相结合的方式对三相电网的电能质量问题进行综合治理；所述混合无功补偿装置还包括有检测模块以及控制模块；所述有源补偿模块、所述无源补偿模块分别通过所述检测模块并联接入三相电网中；所述控制模块分别与所述有源补偿模块、所述无源补偿模块以及所述检测模块电性连接；所述检测模块还与所述有源补偿模块电性连接适于检测三相电网的电流模拟信号并发送给所述控制模块以及所述有源补偿模块；所述有源补偿模块适于依据接收到的电流模拟信号对三相电网进行有源补偿、谐波治理后，所述控制模块适于对接收到的电流模拟信号计算三相电网的无功电流信息并发送给所述有源补偿模块；所述有源补偿模块还适于依据接收到的无功电流信息通过所述控制模块控制所述无源补偿模块对三相电网进行无源补偿，即检测无源补偿侧的电流模拟信号和电压模拟信号；计算三相电网的无功电流信息；依据得出的无功电流信息依次对三相电网进行不平衡补偿、三相共补以及单相分补；不平衡补偿，即当三相电网侧有功含量超过允许值，且三相功率因数均小于设定值、三相有功不平衡系数大于允许值时，打开相间电容器对三相电网进行不平衡补偿；当三相有功最大值与三相有功平均值差值大于三相有功平均值与三相有功最小值的差值，相间电容器增加对应相间电容对三相电网进行不平衡补偿；当三相有功最大值与三相有功平均值差值小于三相有功平均值与三相有功最小值的差值，相间电容器增加对应相间电容对三相电网进行不平衡补偿；当三相有功不平衡系数小于允许值时，停止相间电容器对三相电网进行不平衡补偿；当相与相之间的有功差值大于相间电容的容量时，停止对应相间电容对三相电网进行不平衡补偿；三相共补，即当三相电网侧的三相均处于感性状态、三相电网侧的实时无功均大于一组共补电容的容量时，加投一组共补电容对三相电网进行三相共补；当三相电网侧的三相均处于容性状态、有源补偿输出的三相无功余量均大于任意一组共补电容的容量时，停止一组共补电容对三相电网进行三相共补；当有源补偿输出的三相无功均为感性时，停止一组共补电容对三相电网进行三相共补；单相分补，即当三相电网侧两相进线无功与三相进线无功最小值差值大于一组分补电容的容量时，增加对应分补电容对三相电网进行单相分补；当有源补偿输出的某一相无功额定值与在进行单相分补的相的无功输出值的差值大于一组分补电容的容量时，停止对应相的分补电容对三相电网的单相分补。

全文数据：混合无功补偿装置及混合无功补偿装置的控制方法技术领域[0001]本发明涉及无功补偿领域，具体而言，涉及一种混合无功补偿装置及混合无功补偿装置的控制方法。背景技术[0002]随着电网容量的日趋增加，对电网无功的要求也越来越高。作为在电能传输和转换过程中建立电磁场的必要功率，无功功率的补偿和平衡问题，得到越来越多的关注。解决好电网无功补偿问题，可以稳定电网电压，提高功率因数，提高设备利用率，减小线路损耗，提高输电能力，平衡三相功率，为系统提供电压支撑，是当年各国电网发展的趋势。[0003]静止无功补偿装置StaticVarCompensator，SVC是相对于调相机而言的一种利用电容器和各种类型的电抗器进行无功补偿的装置，可提供可变动的容性或感性无功。它们的优势在于设计简单、无机械磨损，寿命较长，但是其缺点在于不能连续调节无功、相位平衡能力有限、热损耗高、对谐波敏感、灵活性差等缺点。随着电力电子技术的发展，基于自换相变流器结构的静止无功发生器StaticVarGenerat〇r，SVG能够实现感性、容性无功连续双向调节，且由于使用的是电力电子全控型器件，调节速度更快，且能避免大量谐波注入系统。但是其缺点在于成本较高，另外，SVG应用于低压配网无功补偿领域，为取得较好的输出电流波形质量，开关器件要工作在较高的开关频率下，随着补偿电流的增大，开关损耗显著增加，这使得设备的运行效率下降。[0004]如何解决上述问题，是目前亟待解决的。发明内容[0005]本发明的目的是提供一种混合无功补偿装置及混合无功补偿装置的控制方法，以解决上述问题。[0006]为了实现上述目的，本发明实施例采用的技术方案如下：[0007]本发明实施例提供了一种混合无功补偿装置，所述混合无功补偿装置通过采用无源补偿模块以及有源补偿模块相结合的方式对三相电网的电能质量问题进行综合治理。[0008]在本发明较佳的实施例中，所述混合无功补偿装置还包括有检测模块以及控制模块；[0009]所述有源补偿模块、所述无源补偿模块分别通过所述检测模块并联接入三相电网中；[0010]所述控制模块分别与所述有源补偿模块、所述无源补偿模块以及所述检测模块电性连接；[0011]所述检测模块还与所述有源补偿模块电性连接适于检测三相电网的电流模拟信号并发送给所述控制模块以及所述有源补偿模块；[0012]所述有源补偿模块适于依据接收到的电流模拟信号对三相电网进行有源补偿、谐波治理后，所述控制模块适于对接收到的电流模拟信号计算三相电网的无功电流信息并发送给所述有源补偿模块；[0013]所述有源补偿模块还适于依据接收到的无功电流信息通过所述控制模块控制所述无源补偿模块对三相电网进行无源补偿。[0014]在本发明较佳的实施例中，所述无源补偿模块包括共补电容器、分补电容器或相间电容器三者之中任意两种或三种的组合；[0015]所述共补电容器、所述分补电容器以及所述相间电容器均并联接入三相电网中；[0016]所述共补电容器适于在所述控制模块的控制第一投切开关下对三相电网进行三相共补；[0017]所述分补电容器适于在所述控制模块的控制第二投切开关下对三相电网进行单相分补；以及[0018]所述相间电容器适于在所述控制模块的控制第三投切开关下对三相电网进行不平衡补偿。[0019]在本发明较佳的实施例中，所述检测模块包括适于检测三相电网侧的电流模拟信号的第一电流传感器以及检测所述无源补偿模块侧的电流模拟信号的第二电流传感器；[0020]所述第一电流传感器与所述有源补偿模块电性连接，且适于将检测到的电流模拟信号发送给所述有源补偿模块；[0021]所述第二电流传感器与所述控制模块电性连接，且适于将检测到的电流模拟信号发送给所述控制模块。[0022]在本发明较佳的实施例中，所述混合无功补偿装置还包括与所述控制模块电性连接的显示屏;且[0023]所述显示屏适于显示所述无源补偿模块与有源补偿模块进行补偿的状态信息。[0024]本发明实施例还提供了一种混合无功补偿装置的控制方法，所述混合无功补偿装置的控制方法采用有源补偿以及无源补偿相结合的方式对三相电网的电能质量问题进行综合治理。[0025]在本发明较佳的实施例中，检测三相电网侧的电流模拟信号和电压模拟信号；[0026]依据检测到的电流模拟信号和电压模拟信号对三相电网进行有源补偿。[0027]在本发明较佳的实施例中，检测有源补偿的容量；[0028]当有源补偿的容量达到额定容量时，开始对三相电网进行无源补偿。[0029]在本发明较佳的实施例中，检测无源补偿侧的电流模拟信号和电压模拟信号；[0030]计算三相电网的无功电流信息；[0031]依据得出的无功电流信息依次对三相电网进行不平衡补偿、三相共补以及单相分补。[0032]在本发明较佳的实施例中，所述不平衡补偿的方法包括：[0033]当三相电网侧有功含量超过允许值，且三相功率因数均小于设定值、三相有功不平衡系数大于允许值时，打开相间电容器对三相电网进行不平衡补偿；_[0034]当三相有功最大值与三相有功平均值差值大于三相有功平均值与三相有功最小值的差值，相间电容器增加对应相间电容对三相电网进行不平衡补偿；_[0035]当三相有功最大值与三相有功平均值差值小于三相有功平均值与三相有功最小值的差值，相间电容器增加对应相间电容对三相电网进行不平衡补偿；[0036]当三相有功不平衡系数小于允许值时，停止相间电容器对三相电网进行不平衡补偿；[0037]当相与相之间的有功差值大于相间电容的容量时，停止对应相间电容对三相电网进行不平衡补偿；[0038]所述三相共补的方法包括：[0039]当三相电网侧的三相均处于感性状态、三相电网侧的实时无功均大于一组共补电容的容量时，加投一组共补电容对三相电网进行三相共补；[0040]当三相电网侧的三相均处于容性状态、有源补偿输出的三相无功余量均大于任意一组共补电容的容量时，停止一组共补电容对三相电网进行三相共补；[0041]当有源补偿输出的三相无功均为感性时，停止一组共补电容对三相电网进行三相共补；[0042]所述单相分补的方法包括：[0043]当三相电网侧两相进线无功与三相进线无功最小值差值大于一组分补电容的容量时，增加对应分补电容对三相电网进行单相分补；[0044]当有源补偿输出的某一相无功额定值与在进行单相分补的相的无功输出值的差值大于一组分补电容的容量时，停止对应相的分补电容对三相电网的单相分补。[0045]相对于现有技术，本发明实施例具有以下有益效果：[0046]本发明实施例提供了一种混合无功补偿装置及混合无功补偿装置的控制方法，其中混合无功补偿装置通过采用无源补偿模块以及有源补偿模块相结合的方式对三相电网的电能质量问题进行综合治理，可快速对系统无功、谐波、负载不平衡以及谐波过电压等多种电能质量问题进行综合治理，且可避免过补偿，有效提高了系统的可靠性。附图说明[0047]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。[0048]图1示出了本发明实施例所提供的混合无功补偿装置的原理框图。具体实施方式[0049]现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。[0050]第一实施例[0051]请参阅图1，本发明实施例提供了一种混合无功补偿装置，混合无功补偿装置并联接入三相电网中。混合无功补偿装置通过采用无源补偿模块以及有源补偿模块相结合的方式对三相电网的电能质量问题进行综合治理。[0052]具体的，混合无功补偿装置还包括有检测模块以及控制模块;有源补偿模块、无源补偿模块分别通过检测模块并联接入三相电网中；控制模块分别与有源补偿模块、无源补偿模块以及检测模块电性连接;检测模块还与有源补偿模块电性连接适于检测三相电网的电流模拟信号并发送给控制模块以及有源补偿模块;有源补偿模块适于依据接收到的电流模拟信号对三相电网进行有源补偿、谐波治理后，控制模块适于对接收到的电流模拟信号计算三相电网的无功电流信息并发送给有源补偿模块;有源补偿模块还适于依据接收到的无功电流信息通过控制模块控制无源补偿模块对三相电网进行无源补偿。其中，有源补偿模块采用SVG，响应速度快，实时检测无功缺额和谐波电流，动态跟踪补偿。SVG实时对系统无功、谐波进行快速精细补偿，可以补偿不同阶次的谐波并按客户设定的滤除率高效处理系统谐波电流。[0053]在本实施例中，有源补偿模块通过第一断路器并联接入三相电网，通过第一断路器对三相电网侧电路进行实时保护。[0054]在本实施例中，无源补偿模块通过第二断路器并联接入三相电网，通过第二断路器对无源补偿侧电路进行实时保护。[0055]在本实施例中，无源补偿模块包括共补电容器、分补电容器或相间电容器三者之中任意两种或三种的组合图1中为三种皆有的组合方式）。共补电容器、分补电容器以及相间电容器均并联接入三相电网中；共补电容器适于在控制模块的控制第一投切开关下对三相电网进行三相共补;分补电容器适于在控制模块的控制第二投切开关下对三相电网进行单相分补；以及相间电容器适于在控制模块的控制第三投切开关下对三相电网进行不平衡补偿。先通过相间电容器对三相电网进行不平衡补偿后再通过有源补偿模块进行不平衡补偿。无源补偿模块通过有级投切进行补偿，并与有源补偿模块进行组合，实现功率因数-1〜+1的任意调节，可以实现零过补。[0056]其中，检测模块包括适于检测三相电网侧的电流模拟信号的第一电流传感器以及检测无源补偿模块侧的电流模拟信号的第二电流传感器;第一电流传感器与有源补偿模块电性连接，且适于将检测到的电流模拟信号发送给有源补偿模块;第二电流传感器与控制模块电性连接，且适于将检测到的电流模拟信号发送给控制模块。[0057]在本实施例中，混合无功补偿装置还包括与控制模块电性连接的显示屏;且显示屏适于显示无源补偿模块与有源补偿模块进行补偿的状态信息，其中状态信息包括无功电流信息、无源补偿模块的运行状态信息。方便对混合无功补偿装置的运行状态进行查看。[0058]在本实施例中，混合无功补偿装置还包括谐波过电压保护器对装置进行过压保护，确保系统稳定运行，混合无功补偿装置还包括避雷器，保护电气设备免受高瞬态过电压危害。[0059]第二实施例[0060]本发明实施例提供了一种混合无功补偿装置的控制方法。混合无功补偿装置的控制方法采用有源补偿以及无源补偿相结合的方式对三相电网的电能质量问题进行综合治理。[0061]其中，有源补偿的方法包括:检测三相电网侧的电流模拟信号和电压模拟信号；依据检测到的电流模拟信号和电压模拟信号对三相电网进行有源补偿。可以通过第一实施例中的第一电流传感器以及有源补偿模块实现，其中，有源补偿模块采用SVG，SVG内部设有一路电网电压模拟信号采样用来采集电压模拟信号，通过SVG实时对系统无功、谐波与不平衡进行快速精细补偿，可以补偿不同阶次的谐波并按客户设定的滤除率高效处理系统谐波电流。[0062]在本实施例中，无源补偿的控制方法包括:检测有源补偿的容量；当有源补偿的容量达到额定容量时，开始对三相电网进行无源补偿。可以通过第一实施例中的第二电流传感器、无源补偿模块以及控制模块实现。[0063]在本实施例中，当有源补偿的容量达到额定容量时，开始对三相电网进行无源补偿的步骤还包括:检测无源补偿侧的电流模拟信号和电压模拟信号;计算三相电网的无功电流信息;依据得出的无功电流信息依次对三相电网进行不平衡补偿、三相共补以及单相分补。可以通过第一实施例中的第二电流传感器、控制模块、有源补偿模块以及无源补偿模块实现，无源补偿模块通过有级投切进行补偿，并与有源补偿模块进行组合，实现功率因数-1〜+1的任意调节，可以实现零过补。[0064]具体的，不平衡补偿的方法包括：[0065]当三相电网侧有功含量超过允许值，且三相功率因数均小于设定值、三相有功不平衡系数大于允许值时，打开相间电容器对三相电网进行不平衡补偿。[0066]当三相有功最大值与三相有功平均值差值大于三相有功平均值与三相有功最小值的差值，相间电容器增加对应相间电容对三相电网进行不平衡补偿。即，三相有功最大值为A相，则加投AB相间电容，三相有功最大值为B相，则加投BC相间电容，三相有功最大值为C相，则加投CA相间电容。[0067]当三相有功最大值与三相有功平均值差值小于三相有功平均值与三相有功最小值的差值，相间电容器增加对应相间电容对三相电网进行不平衡补偿。即，三相有功最小值为A相，则加投CA相间电容，三相有功最小值为B相，则加投AB相间电容，三相有功最小值为C相，则加投BC相间电容[0068]当三相有功不平衡系数小于允许值时，停止相间电容器对三相电网进行不平衡补偿。[0069]当相与相之间的有功差值大于相间电容的容量时，停止对应相间电容对三相电网进行不平衡补偿。即，B相有功减A相有功大于相间电容容量，则切除AB相间电容，C相有功减B相有功大于相间电容容量，则切除BC相间电容，A相有功减C相有功大于相间电容容量，则切除CA相间电容。[0070]三相共补的方法包括：[0071]当三相电网侧的三相均处于感性状态、三相电网侧的实时无功均大于一组共补电容的容量时，加投一组共补电容对三相电网进行三相共补。[0072]当三相电网侧的三相均处于容性状态、有源补偿输出的三相无功余量均大于任意一组共补电容的容量时，停止一组共补电容对三相电网进行三相共补。[0073]当有源补偿输出的三相无功均为感性时，停止一组共补电容对三相电网进行三相共补。[0074]单相分补的方法包括：[0075]当三相电网侧两相进线无功与三相进线无功最小值差值大于一组分补电容的容量时，增加对应分补电容对三相电网进行单相分补。若C相进线侧无功最小，如A相减C相无功的差值大于分补电容的容量，则投入A相的分补电容，如B相减C相无功的差值大于分补电容的容量，则投入B相的分补电容。[0076]当有源补偿输出的某一相无功额定值与在进行单相分补的相的无功输出值的差值大于一组分补电容的容量时，停止对应相的分补电容对三相电网的单相分补。如A相分补电容器已投，当有源补偿输出的A相无功额定值与SVG的A相无功实际输出值的差值大于一组分补电容的容量，则切除A相分补电容器。[0077]综上所述，本发明实施例提供了一种混合无功补偿装置及混合无功补偿装置的控制方法，其中，混合无功补偿装置通过采用无源补偿模块以及有源补偿模块相结合的方式对三相电网进行无功补偿。通过采用SVG进行有源补偿，实时对系统无功、谐波与不平衡进行快速精细补偿，采用无源补偿模块进行有级投切补偿，利用SVG与无源补偿模块进行结合，实现功率因数-1〜+1的任意调节，以实现零过补。[0078]在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接;可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。[0079]应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。[0080]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种混合无功补偿装置，其特征在于，所述混合无功补偿装置通过采用无源补偿模块以及有源补偿模块相结合的方式对三相电网的电能质量问题进行综合治理。2.如权利要求1所述的混合无功补偿装置，其特征在于，所述混合无功补偿装置还包括有检测模块以及控制模块；所述有源补偿模块、所述无源补偿模块分别通过所述检测模块并联接入三相电网中；所述控制模块分别与所述有源补偿模块、所述无源补偿模块以及所述检测模块电性连接；所述检测模块还与所述有源补偿模块电性连接适于检测三相电网的电流模拟信号并发送给所述控制模块以及所述有源补偿模块；所述有源补偿模块适于依据接收到的电流模拟信号对三相电网进行有源补偿、谐波治理后，所述控制模块适于对接收到的电流模拟信号计算三相电网的无功电流信息并发送给所述有源补偿模块；所述有源补偿模块还适于依据接收到的无功电流信息通过所述控制模块控制所述无源补偿模块对三相电网进行无源补偿。3.如权利要求2所述的混合无功补偿装置，其特征在于，所述无源补偿模块包括共补电容器、分补电容器或相间电容器三者之中任意两种或三种的组合；所述共补电容器、所述分补电容器以及所述相间电容器均并联接入三相电网中；所述共补电容器适于在所述控制模块的控制第一投切开关下对三相电网进行三相共补；所述分补电容器适于在所述控制模块的控制第二投切开关下对三相电网进行单相分补；以及所述相间电容器适于在所述控制模块的控制第三投切开关下对三相电网进行不平衡补偿。4.如权利要求2所述的混合无功补偿装置，其特征在于，所述检测模块包括适于检测三相电网侧的电流模拟信号的第一电流传感器以及检测所述无源补偿模块侧的电流模拟信号的第二电流传感器；所述第一电流传感器与所述有源补偿模块电性连接，且适于将检测到的电流模拟信号发送给所述有源补偿模块；所述第二电流传感器与所述控制模块电性连接，且适于将检测到的电流模拟信号发送给所述控制模块。5.如权利要求2所述的混合无功补偿装置，其特征在于，所述混合无功补偿装置还包括与所述控制模块电性连接的显示屏;且所述显示屏适于显示所述无源补偿模块与有源补偿彳旲块进彳丁补偿的状态彳曰息。6.—种混合无功补偿装置的控制方法，其特征在于，所述混合无功补偿装置的控制方法采用有源补偿以及无源补偿相结合的方式对三相电网的电能质量问题进行综合治理。7.如权利要求6所述的混合无功补偿装置的控制方法，其特征在于，所述有源补偿的方法包括：检测三相电网侧的电流模拟信号和电压模拟信号；依据检测到的电流模拟信号和电压模拟信号对三相电网进行有源补偿、谐波治理。8.如权利要求7所述的混合无功补偿装置的控制方法，其特征在于，所述无源补偿的控制方法包括：检测有源补偿的容量；当有源补偿的容量达到额定容量时，开始对三相电网进行无源补偿。9.如权利要求8所述的混合无功补偿装置的控制方法，其特征在于，所述当有源补偿的容量达到额定容量时，开始对三相电网进行无源补偿的方法包括：检测无源补偿侧的电流模拟信号和电压模拟信号；计算三相电网的无功电流信息；依据得出的无功电流信息依次对三相电网进行不平衡补偿、三相共补以及单相分补。10.如权利要求9所述的混合无功补偿装置的控制方法，其特征在于，所述不平衡补偿的方法包括：当三相电网侧有功含量超过允许值，且三相功率因数均小于设定值、三相有功不平衡系数大于允许值时，打开相间电容器对三相电网进行不平衡补偿；当三相有功最大值与三相有功平均值差值大于三相有功平均值与三相有功最小值的差值，相间电容器增加对应相间电容对三相电网进行不平衡补偿；当三相有功最大值与三相有功平均值差值小于三相有功平均值与三相有功最小值的差值，相间电容器增加对应相间电容对三相电网进行不平衡补偿；当三相有功不平衡系数小于允许值时，停止相间电容器对三相电网进行不平衡补偿；当相与相之间的有功差值大于相间电容的容量时，停止对应相间电容对三相电网进行不平衡补偿；所述三相共补的方法包括：当三相电网侧的三相均处于感性状态、三相电网侧的实时无功均大于一组共补电容的容量时，加投一组共补电容对三相电网进行三相共补；当三相电网侧的三相均处于容性状态、有源补偿输出的三相无功余量均大于任意一组共补电容的容量时，停止一组共补电容对三相电网进行三相共补；当有源补偿输出的三相无功均为感性时，停止一组共补电容对三相电网进行三相共补；所述单相分补的方法包括：当三相电网侧两相进线无功与三相进线无功最小值差值大于一组分补电容的容量时，增加对应分补电容对三相电网进行单相分补；当有源补偿输出的某一相无功额定值与在进行单相分补的相的无功输出值的差值大于一组分补电容的容量时，停止对应相的分补电容对三相电网的单相分补。

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