用于减小供电网中的电压波动的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及用于减小供电网中的电压波动的方法和装置。应当有效且低成本地减小供电网(2)中的电压波动。为此提供一种方法，其中测量(16)流过负载的电流，由此获得相应的电流测量信号。借助表示晶闸管控制电抗器的TCR(8)和表示电压源型换流器的VSC(10)减小电压波动。依据预定的绝对的边界值将电流测量信号或相应的参数划分为第一部分和第二部分。根据第一部分控制TCR(8)并且根据第二部分控制VSC(10)。替换地，TCR可以利用负载电流测量信号来控制并且VSC可以利用负载电流测量信号与TCR电流测量信号的和来控制。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于减小供电网中的、由于在供电网上运行负载而引起的电压波动的方法。在此，测量流过负载的电流，由此获得相应的电流测量信号。借助表示晶闸管控制电抗器的TCR(thyristorcontrolledreactor，晶闸管控制电抗器)并且借助表示电压源型换流器的VSC(voltagesourceConverter，电压源变换器)优选地在使用固定连接的滤波器电路的条件下减小电压波动。此外，本专利技术涉及一种相应的补偿装置。
技术介绍
高功率炉(例如电弧炉)的特征在于，其具有强烈的功率波动。该功率波动对相应的供电网产生影响。从T.Ellinger的论文:“EntwicklungeineshybridenKompensatorkonzeptsfüreinenDrehstromlichtbogenofen”,TUIlmenau,2004年4月2日公开了用于基于混合滤波器方案来补偿由于炉引起的干扰的相应的可能性。补偿器的有源部分由晶闸管控制的无功电流调节器(TCR设备)以及并行的有源滤波器组成。TCR设备接管炉的基波振荡无功功率的补偿。此外，其主管闪烁减小。为了补偿总系统的失真无功功率，应用有源滤波器。内部地公知一种按照图1的功率系统，具有电弧炉作为强波动的负载1。负载1例如通过中压网2(例如10至35kV)被馈电。中压网2经由降压变压器3连接到高压网4。在高压网的所谓的“PointofCommonCoupling(公共耦合点)”PCC处实现连接。象征性地，在高压网4上连接另外的耗电器(V)5。为了补偿或减小中压网2中和由此在高压网4中的电压波动，除了负载1之外将所谓的SVC6(staticVARcompensator，静态VAR补偿器，也就是无功功率补偿器)和STATCOM7(staticsynchronouscompensator，静态同步补偿器，也就是在脉冲运行中用于产生电感性的或电容性的无功功率的变流器)耦合到中压网2。在此，SVC6包括TCR8和无源滤波器电路9。TCR8以及无源滤波器电路9直接连接到中压网2。STATCOM7包括VSC10(voltagesourceConverter，电压源变换器；也就是电压源型换流器)以及同样的无源滤波器电路11。VSC10以及无源滤波器电路11直接耦合到中压网2。由此其与TCR8和无源滤波器电路9一起与负载1并联。如上面描述的那样，大的、例如在高功率炉中出现的负载波动在耦合点PCC处通过补偿系统来补偿。这样的补偿系统是SVC6，其包含TCR8和一个谐波滤波器或一组谐波滤波器9并且已经公开超过30年。这样的SVC6适用于减小缓慢改变的负载的干扰。但是当负载快速改变时，SVC仅能不充分地减小电压干扰。替代TCR8由此典型地使用VSC10。后者，即VSC10，不取决于晶闸管的触发延迟并且由此更快速地反应。此外，其不具有由于晶闸管的性能(仅能接通但不能断开)而导致的停滞时间。但是其通常明显更昂贵。图2示出了补偿效果和由此电压波动U的减小。在那里描绘了概率p关于电压波动U的曲线12、13和14。曲线12示出了在没有补偿的条件下的电压波动的概率。曲线13反映了当利用适用于缓慢的负载变换的唯一一个SVC(或TCR)来补偿时，电压波动的概率。最后，曲线14反映了在利用适用于快速的负载变换的唯一一个STATCOM(或VSC滤波器补偿)来补偿的情况下，电压波动的概率。在此，各个概率p反映了电压波动超过预定的U值。对于相同的额定功率，VSC与TCR以及与无源滤波器电路的成本比例为大约4:1:1。具有VSC与具有TCR的系统的效率的比例为大约2:1，这大约相应于图2的比例Ul:U2。也就是，图2示出了电压波动及其概率。例如在使用唯一一个SVC的情况下按照曲线13，电压波动高于U1的概率为p。在使用唯一一个STATCOM的情况下，在相同的概率下电压波动高于U2。这意味着，STATCOM7比SVC6更有效。明显指出的是，图2没有示出，每个通过测量记录的电压波动具有处于0.5Hz和25Hz之间的波动频率。一般地，波动频率意味着每秒循环的次数，其中电压上升和下降。SVC对直至5Hz波动频率的负载波动反应良好，对5Hz和10Hz之间的波动频率也有一定效果。但是，其效率在高于10Hz时就很小。相反，STATCOM在整个波动频率范围内都对负载波动反应良好。在最严格的情况下关于电压波动的容差为大约9Hz，因为在该频率范围内眼睛或大脑对照明波动的反应最强。因为STATCOM不仅在该频率范围内而且普遍地相对于SVC占优，在图2中STATCOM的曲线处于SVC的曲线的左边。如果负载稍微超过STATCOM的承载能力，则STATCOM的曲线14在图2中稍微向右移动，从而在该情况下不达到干扰值。为了再将曲线向左移动并且达到边界值，需要提高补偿系统的承载能力。在此，替代第二VSC10使用TCR8来提高补偿系统的效率存在成本优势。在这种情况下重要的是，以协调的方式运行TCR和VSC，从而实现最好的功率结果。已经公知TCR、VSC和无源滤波器电路的某些组合的运行方式。例如可以独立于彼此地运行TCR和VSC，这在图3中示出。从基本结构来看，图3中示出的系统相应于图1中的系统。但是出于简化原因没有示出高压网4。在中压网2上连接负载1。与之并联地在中压网2上连接TCR8、VSC10和无源滤波器电路15。但是在电网2中的电压多高基本上是不重要的。图3与滤波器电路15一起详细示出了TCR-VSC-组合的控制或调节。在此优选但不是强制的是，滤波器电路15是无源的。利用电流计16测量从中压网2流过负载1的电流。相应的电流测量信号被传送到TCR控制单元17(TCO)和VSC控制单元18(VCO)。此外，两个控制单元17和18从电压计19获得有关于关于中压网2中的电压的电压测量信号。根据电流和电压测量信号，TCR控制单元17产生用于TCR8的控制信号并且VSC控制单元18产生用于VSC10的控制信号。在图3的示例中，TCR8和VSC10独立于彼此地工作。负载电流的预定比例通过TCR来补偿并且其余的负载电流通过VSC10来补偿。该方法仅部分地用于VSC10的快速的反应能力并且因此导致次优的结果。在按照图4的扩展中，使用作为有源滤波器的VSC10。TCR8减小了电压的基本波动，而VSC10仅清除了谐波。图3反映了该系统的基本结构，因此参见那里的描述。但是在图4的示例中附加地设置，划分电流测量信号。测量值的一定份额，也就是百分之x，被传送到TCR控制单元17。为此例如可以使用乘法器20。另一个乘法器21将电流测量信号中的其余电流强度值传送到VSC控制单元18，其向VSC10发送相应的控制信号。对于系统的另外的功能性参见图3的描述。负载波动可以动态地变化。由此对于已知的系统是苛求的并且特别是在负载范围内不能实现还不需要两个VSC的最优补偿。
技术实现思路
因此，本专利技术要解决的技术问题是，提供一种方法和一种补偿装置，利用其能够实现借助TCR和VSC更有效地减小电压波动。按照本专利技术，上述技术问题通过用于减小供电网中的、由于在供电网上运行负载而引起的电压波动的方法来解决，通过-测量流过负载的电流，由此获得相应的电流测量信号，-借助TCR本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于减小供电网(2)中的、由于在供电网上(2)运行负载(1)而引起的电压波动的方法，通过‑测量在负载(1)和供电网(2)之间的电流，由此获得相应的电流测量信号，‑借助TCR(8)减小电压波动，TCR(8)表示晶闸管控制的电抗器，和‑借助VSC(10)减小电压波动，该VSC(10)是电压源型换流器，其特征在于，‑依据预定的绝对的边界值将电流测量信号或相应的参数划分为第一部分和第二部分，‑根据第一部分控制TCR(8)，和‑根据第二部分控制VSC(10)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.16 EP 14168654.31.一种用于减小供电网(2)中的、由于在供电网上(2)运行负载(1)而引起的电压波动的方法，通过-测量在负载(1)和供电网(2)之间的电流，由此获得相应的电流测量信号，-借助TCR(8)减小电压波动，TCR(8)表示晶闸管控制的电抗器，和-借助VSC(10)减小电压波动，该VSC(10)是电压源型换流器，其特征在于，-依据预定的绝对的边界值将电流测量信号或相应的参数划分为第一部分和第二部分，-根据第一部分控制TCR(8)，和-根据第二部分控制VSC(10)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，预定的绝对的边界值表示边界频率。3.根据权利要求2所述的方法，其中，第一部分的所有频率低于边界频率并且第二部分的所有频率高于边界频率。4.根据权利要求2或3所述的方法，其中，边界频率处于0Hz和8Hz之间，特别是处于1Hz和5Hz之间。5.根据权利要求1所述的方法，其中，预定的边界值表示电流强度或功率。6.根据权利要求5所述的方法，其中，第一部分通过电流信号或相应参数的、高于预定的边界值的分量形成。7.一种用于减小供电网(2)中的、由于在供电网(2)上运行负载(1)而引起的电压波动的补偿装置，具有-测量装置，用于测量在负载(1)和供电网(2)之间的电流，由此能够提供相应的电流测量信号，-TCR(8)，其表示晶闸管控制的电抗器，用于减小电压波动，和-VSC(10)，其表示电压源型换流器，用于减小电压波动，其特征在于，-分路器装置(22，23，27，28，27'，28')，用于依据预定的绝对的边界值将电流测量信号或相应的参数划分为第一部分和第二部分，-第一控制装置(17)，用于根据第一部分控制TCR(8)，和-第二控制装置(18)，用于根据第二部分控制VSC(10)。8.根据权利要求7所述的补偿装置，其中，分路器装置(22，23，27，28，27'，28')具有分频器，并且预定的绝对的边界值是分频器的边界频率。9.根据权利要求7所述的补偿装置，其中，分路器装置(22，23，27，28...

【专利技术属性】
技术研发人员：J平克瓦特，KT黄，M皮舍尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE