一种无功补偿装置制造方法及图纸

本发明专利技术专利公开了一种无功补偿装置，该无功补偿装置针对配电系统负荷特性设计相间无功补偿电容值，降低了需要频繁进行投切的补偿电容数目，极大的提高了大部分补偿电容的使用寿命及安全，采用可控半导体开关进行换相提高了换相速率，便于实现快速动态无功补偿，上下桥臂的阀组互为备用，使得当某阀组发生故障时，通过启用备用阀组形成不同导通回路，进行相同的控制方式补偿相同的相间补偿容量，实现了故障快速切除且提高了系统的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无功补偿装置，具体涉及一种用于电力系统母线三相不平衡情况下的无功补偿装置。
技术介绍
现有的无功补偿装置都是只考虑配电系统三相负荷平衡状态下设计的，然而钢铁行业或铁路配电系统通常包括多个三相不平衡负荷、如电弧炉、轧机或牵引电机等，导致钢铁行业或用于铁路运输的配电系统通常是三相不平衡系统，三相不平衡系统所需要的无功补偿功率也是不平衡的，因此，当采用现有的无功补偿装置对其进行无功补偿时，势必造成部分母线相间严重过补而剩余母线相间严重欠补的问题。例如：AB相间所需动态无功补偿容量为0.8Q，BC相间所需动态无功补偿容量为0.8Q，而CA相间所需动态无功补偿容量为0.5C，此时，如果采用现有无功补偿装置对其进行补偿时，将AB相间动态无功补偿容量调整为0.8Q，BC相间动态无功补偿容量调整为0.8C，CA相间动态无功补偿容量调整为0.8C，必定导致CA相间严重无功过补偿的发生，而将AB相间动态无功补偿容量调整为0.5Q，BC相间动态无功补偿容量调整为0.5C，CA相间动态无功补偿容量调整为0.5C，必定导致AB、BC相间严重欠补偿问题的发生，而对某些欠补偿相间追加无功补偿容量时，由于相间无功补偿需求的交替波动，导致多个补偿电容频繁投入和切除，势必影响电容的使用寿命。部分钢铁行业和铁路运输行业的配电系统无功波动通常具有相间交替波动性，例如：t0-t1时间段，AB相间动态无功补偿容量需求为0.8Q，BC相间动态无功补偿容量需求为0.8C，CA相间动态无功补偿容量需求为0.5C，t1-t2时间段，AB相间动态无功补偿容量需求为0.5Q，BC相间动态无功补偿容量需求为0.9Q，CA相间动态无功补偿容量需求为0.9C，t1-t3时间段，AB相间动态无功补偿容量需求为0.7Q，BC相间动态无功补偿容量需求为0.5Q，CA相间动态无功补偿容量需求为0.7Q，由此可见，其相间无功需求具备一定规律性，即某两相间无功补偿需求较大，而另外一相间无功补偿容量需求较小，相间无功补偿容量需求较小的相间具有换相性且其无功补偿需求保持不变。为此，本专利技术设计了一种针对上述配电系统负荷特性的无功补偿装置，该装置最小相间无功补偿具有与配电系统无功补偿容量需求较小的相间换相同步，且最小相间无功补偿容量的补偿值与配电系统无功补偿容量需求较小的相间补偿容量相等且为恒定，对于无功补偿需求较大相间，通过可调电容实现补偿容量调整以满足对应相间无功补偿容量的动态需求，且较大相间无功补偿具有与配电系统无功补偿容量需求较大的相间换相同步，通过可控半导体开关实现相间换相同步。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种对包含三相不平衡负荷的配电系统进行无功补偿的装置。本专利技术提供的技术方案为：一种无功补偿装置，它包括多个双向可控阀组、多个定值电容、可调电容、传感器、控制器和阀组驱动控制装置，其特征在于：传感器采集电网AB、BC和CA相间电参数，并将所述电参数传输至控制器，控制器根据所述电参数计算出各相间无功补偿需求值，控制器根据所述无功补偿需求值计算出各相间需要投切的电容值，并根据所述需要投切的电容值查表获得相应需要导通的双向可控阀组和需要关断的双向可控阀组，阀组驱动控制装置根据控制器指令驱动所述需要导通的双向可控阀组的导通和驱动所述需要关断的双向可控阀组的关断。可调电容由多个串联投切开关的电容并联组成，其中，所述投切开关为双向可控阀组，所述控制器通过控制投切开关的通断实现并联电容数的选择，从而改变可调电容的电容值。可调电容仅包括一个电容和与其串联连接的双向可控阀组，通过控制双向可控阀组导通角改变所述可调电容的电容值。可调电容包括通过控制双向可控阀组导通角改变电容值的电容和多个通过投切开关控制电容通断的电容，所述通过控制双向可控阀组导通角改变电容值的电容和所述通过投切开关控制电容通断的电容并联。无功补偿装置中的电容共有三个分别为第一电容、第二电容和第三电容，双向可控阀组共有二十二个，第一阀组与第六阀组于节点j处串联连接组成第一桥臂，第三阀组与第二阀组于节点k处串联连接组成第二桥臂，第五阀组与第四阀组于节点l处串联连接组成第三桥臂，第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂并联连接于节点d和节点e，第七阀组与第十二阀组于节点m处串联连接组成第四桥臂，第九阀组与第八阀组于节点n处串联连接组成第五桥臂，第十一阀组与第十阀组于节点o处串联连接组成第六桥臂，第四桥臂、第五桥臂和第六桥臂并联连接于节点f和节点g，第十三阀组与第十八阀组于节点p处串联连接组成第七桥臂，第十五阀组与第十四阀组于节点q处串联连接组成第八桥臂，第十七阀组与第十六阀组于节点r处串联连接组成第九桥臂，第七桥臂、第八桥臂和第九桥臂并联连接于节点h和节点i，第十九阀组两端分别连接于节点d和节点f，第二十阀组两端分别连接于节点f和节点h，第二十一阀组两端分别连接于节点e和节点g，第二十二阀组两端分别连接于节点g和节点i，需要进行无功补偿的配电系统母线A相分别连接节点j、节点m和节点p，B相分别连接节点k、节点n和节点q，C相分别连接节点l、节点o和节点r，第一电容两端分别连接在节点d和节点e，第二电容两端分别连接在节点f和节点g，第三电容两端分别连接在节点h和节点i。第一电容和第三电容为定值电容，第二电容为可调电容。第一电容和第二电容为定值电容，第三电容为可调电容。第二电容和第三电容为定值电容，第一电容为可调电容。无功补偿装置共有六种运行方式，第一种运行方式为仅第一阀组、第十一阀组、第十五阀组、第二十四阀组和第二十五阀组双向导通，第二种运行方式为仅第六阀组、第十阀组、第十四阀组、第二十二阀组、第二十三阀组双向导通，第三种运行方式为仅第五阀组、第九阀组、第十三阀组、第二十四阀组、第二十五阀组双向导通，第四种运行方式为仅第四阀组、第八阀组、第十八阀组、第二十二阀组、第二十三阀组双向导通，第五种运行方式为仅第三阀组、第七阀组、第十七阀组、第二十四阀组、第二十五阀组双向导通，第六种运行方式为仅第二阀组、第十二阀组、第十六阀组、第二十二阀组、第二十三阀组双向导通。当第一种运行方式下第一阀组、第十一阀组、第十五阀组、第二十四阀组或第二十五阀组之一发生故障时，控制该无功补偿装置进入第二运行方式，第六阀组、第十阀组、第十四阀组、第二十二阀组或第二十三阀组之一发生故障时，控制该无功补偿装置进入第一运行方式，第一运行方式和第二运行方式互为备用运行方式，第一运行方式和第二运行方式的切换使得在可调电容容量不变的情况下仅通过控制不同阀组的投切实现投入配电系统相间相同的补偿电容值。当第三种运行方式下第五阀组、第九阀组、第十三阀组、第二十四阀组或第二十五阀组之一发生故障时，控制该无功补偿装置进入第四运行方式，第四阀组、第八阀组、第十八阀组、第二十二阀组、第二十三阀组之一发生故障时，控制该无功补偿装置进入第三运行方式，第三运行方式和第四运行方式互为备用运行方式，第三运行方式和第四运行方式的切换使得在可调电容容量不变的情况下仅通过控制不同阀组的投切实现投入配电系统相间相同的补偿电容值。当第五种运行方式下第三阀组、第七阀组、第十七阀组、第二十四阀组或第二十五阀组之一发生故障时，控制该无功补偿装置进入第六运行方式，第二阀组、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无功补偿装置，它包括多个双向可控阀组、多个定值电容、可调电容、传感器、控制器和阀组驱动控制装置，其特征在于：传感器采集电网AB、BC和CA相间电参数，并将所述电参数传输至控制器，控制器根据所述电参数计算出各相间无功补偿需求值，控制器根据所述无功补偿需求值计算出各相间需要投切的电容值，并根据所述需要投切的电容值查表获得相应需要导通的双向可控阀组和需要关断的双向可控阀组，阀组驱动控制装置根据控制器指令驱动所述需要导通的双向可控阀组的导通和驱动所述需要关断的双向可控阀组的关断。

【技术特征摘要】
1.一种无功补偿装置，它包括多个双向可控阀组、多个定值电容、可调电容、传感器、控制器和阀组驱动控制装置，其特征在于：传感器采集电网AB、BC和CA相间电参数，并将所述电参数传输至控制器，控制器根据所述电参数计算出各相间无功补偿需求值，控制器根据所述无功补偿需求值计算出各相间需要投切的电容值，并根据所述需要投切的电容值查表获得相应需要导通的双向可控阀组和需要关断的双向可控阀组，阀组驱动控制装置根据控制器指令驱动所述需要导通的双向可控阀组的导通和驱动所述需要关断的双向可控阀组的关断。2.根据权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于：所述可调电容由多个串联投切开关的电容并联组成，其中，所述投切开关为双向可控阀组，所述控制器通过控制投切开关的通断实现并联电容数的选择，从而改变可调电容的电容值。3.根据权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于：所述可调电容仅包括一个电容和与其串联连接的双向可控阀组，通过控制双向可控阀组导通角改变所述可调电容的电容值。4.根据权利要求1所述的无功补偿装置，其特征在于：所述可调电容包括通过控制双向可控阀组导通角改变电容值的电容和多个通过投切开关控制电容通断的电容，所述通过控制双向可控阀组导通角改变电容值的电容和所述通过投切开关控制电容通断的电容并联。5.根据权利要求5所述的无功补偿装置，其特征在于：无功补偿装置中的电容共有三个分别为第一电容、第二电容和第三电容，双向可控阀组共有二十二个，第一阀组与第六阀组于节点j处串联连接组成第一桥臂，第三阀组与第二阀组于节点k处串联连接组成第二桥臂，第五阀组与第四阀组于节点l处串联连接组成第三桥臂，第一桥臂、第二桥臂和第三桥臂并联连接于节点d和节点e，第七阀组与第十二阀组于节点m处串联连接组成第四桥臂，第九阀组与第八阀组于节点n处串联连接组成第五桥臂，第十一阀组与第十阀组于节点o处串联连接组成第六桥臂，第四桥臂、第五桥臂和第六桥臂并联连接于节点f和节点g，第十三阀组与第十八阀组于节点p处串联连接组成第七桥臂，第十五阀组与第十四阀组于节点q处串联连接组成第八桥臂，第十七阀组与第十六阀组于节点r处串联连接组成第九桥臂，第七桥臂、第八...

【专利技术属性】
技术研发人员：周岳，
申请(专利权)人：周岳，
类型：发明
国别省市：安徽;34