无功补偿装置并联运行系统与无功补偿控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及无功补偿装置并联运行系统与无功补偿控制方法，将两个变压器并联运行，在变压器对应的母线连接有无功补偿装置，母线通过母联断路器器连接，采用的无功补偿控制方法为：将其中一个无功补偿装置作为主机，其他无功补偿装置作为从机，主机检测所有母线上的电流和无功功率，根据所有无功补偿装置的运行模式，确定主机和从机需要补偿的无功电流。该系统相对于单台SVG，增大了系统的容量，由于变压器的并联设置，使两个SVG分为主机和从机，相互通讯，在主机和从机之间分配无功补偿电流。

【技术实现步骤摘要】
无功补偿装置并联运行系统与无功补偿控制方法
本专利技术属于电力电子控制
，具体涉及无功补偿装置并联运行系统与无功补偿控制方法。
技术介绍
进入二十一世纪以来，我国经济飞速发展，作为国民经济基础的电力系统，也因需求量的不断增大，规模也越来越大。在现代各行各业，对电力的需求和依赖都变得越来越强烈，电力系统也得到了迅猛的发展。庞大的电力系统中有大量的无功功率在流动，产生了大量的损耗，造成电压跌落，影响电能质量，这会使得从发电到供电，及配电整个电力系统产生不良影响，主要表现在以下几个方面：1)减小供电设备输出容量，由于无功功率的增加，供电设备在产生有功功率同时还需输出无功功率，使得其输出电流及视在功率增大，从而需要减少了发电设备如发电机、变压器等电气设备输出的容量。2)增加了设备和线路的损耗，无功电流的增加导致设备和线路的不必要损耗。3)产生电网波动，许多大型感性或容性设备，如电熔炉、电焊机等设备在运行时会产生频繁的无功功率冲击，从而引起电网剧烈波动，导致电能质量下降，电力保护设备动作，甚至可能引起供电设备故障。4)电网功率因数降低，电能利用率下降，大量无功功率存在与电网中使得电网整体功率因素下降，用电设备的电能利用率降低，造成能源的浪费。5)使得设备发热量增加，降低设备使用寿命，增加设备运行及维护成本。因此，提高和稳定功率因数、减少无功流动是近年来各方面关注的热点之一，而SVG作为目前最先进的无功补偿设备得到了广泛的应用，但SVG装置的单台容量不大，无法满足用户大容量的动态无功补偿需求，并联SVG装置能够解决开关频率与容量之间的矛盾，具有良好的无功补偿效果和动态性能。现有SVG装置的并联方式均采用多个SVG通过变压器独立的接入电网，这种并联运行方法效应速度慢，补偿精度差，无法满足电站各种运行工况的无功补偿要求。上述多个SVG在启动主、从机时，需要设置单独的协调控制器，协调控制器和所有SVG进行通讯，用于确定SVG的主、从分配，以及进行无功功率分配，这种带有协调控制的无功补偿方案，增加了硬件成本，系统复杂，并且可靠性不高。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种无功补偿装置并联运行系统与无功补偿控制方法，用于解决现有单台SVG装置补充容量无法满足用户需求，且多台SVG装置单独接入电网需要多个协调控制器增加硬件成本的问题。为解决上述技术问题，本专利技术提出一种无功补偿装置并联运行系统，包括两个并联运行的变压器，每个变压器的一侧用于连接电网，另一侧连接母线，母线之间通过母联断路器相连，所述母线连接有无功补偿装置；在无功补偿装置中选择其中一个作为主机，将剩余的无功补偿装置作为从机，主机检测所有母线上的电流和无功功率，根据所有无功补偿装置的运行模式，确定主机和从机需要补偿的无功电流。当从机的运行功率小于额定功率的N倍时，N≤0.5，延时第一设定时间，控制所述从机进入闭锁模式，在闭锁模式下，切除从机中设定数量的功率模块；当需要补偿的总无功功率大于或等于所述额定功率的N倍时，延时第一设定时间，主机控制解锁从机，从机恢复正常运行模式。所述设定数量通过以下计算式得出：式中，nout为待切除功率模块的设定数量，nall为每相模块的数量，Umax为电网的线电压的峰值，Udc为功率模块的直流母线额定电压值。在所述无功补偿装置中选择其中一个作为主机的方法为：将最先检测到母联断路器的闭合信号的无功补偿装置作为主机，剩余的无功补偿装置作为从机。当系统需要补偿的总无功电流小于所有无功补偿装置中最小输出无功电流限值时，将主机、从机中的一个输出无功电流为：所述最小输出无功电流限值的负值；将主机、从机中的另一个输出的无功电流为：所述最小输出无功电流限值与所述总无功电流之和。根据主机、从机的运行模式计算主机和从机输出的无功电流，当所述运行模式为恒无功补偿模式时，设定的无功功率指令值为所述主机和从机当前的总无功功率与母线上当前的总无功功率的差值的一半；当所述运行模式为恒功率因数模式时，指令值为Pgrid1为主机连接的母线上的有功功率，Pgrid2为从机连接的母线上的有功功率，λ为设定的功率因数。为解决上述技术问题，本专利技术还提出一种无功补偿控制方法，包括以下步骤：1)将最先检测到母联断路器的闭合信号的无功补偿装置作为主机、剩余的无功补偿装置作为从机，所述母联断路器用于连接在两个母线之间，每个母线用于连接相应的无功补偿装置；2)主机检测所有无功补偿装置连接的母线上的电流和无功功率，并根据所有无功补偿装置的运行模式，确定主机和从机需要补偿的无功电流。当从机的运行功率小于额定功率的N倍时，N≤0.5，延时第一设定时间，控制所述从机进入闭锁模式，在闭锁模式下，切除从机中设定数量的功率模块；当需要补偿的总无功功率大于或等于所述额定功率的N倍时，延时第一设定时间，主机控制解锁从机，从机恢复正常运行模式。所述设定数量通过以下计算式得出：式中，nout为待切除功率模块的设定数量，nall为每相模块的数量，Umax为电网的线电压的峰值，Udc为功率模块的直流母线额定电压值。当系统需要补偿的总无功电流小于所有无功补偿装置中最小输出无功电流限值时，将主机、从机中的一个输出无功电流为：所述最小输出无功电流限值的负值；将主机、从机中的另一个输出的无功电流为：所述最小输出无功电流限值与所述总无功电流之和。本专利技术的有益效果是：本专利技术的无功补偿装置并联运行系统，将两个变压器并联运行，在每个变压器对应的母线连接有无功补偿装置，每个母线通过母联断路器器连接，采用的无功补偿控制方法为：将其中一个无功补偿装置作为主机，其他无功补偿装置作为从机，主机检测所有母线上的电流和无功功率，根据所有无功补偿装置的运行模式，确定主机和从机需要补偿的无功电流。该系统相对于单台SVG，增大了系统的容量，并且由于变压器并联设置，使多个SVG分为主机和从机，不需要设置协调控控制器，仅通过SVG之间相互通讯，就能实现主从分配和在主机和从机之间分配无功补偿电流，降低了硬件成本，同时提高了工作效率和可靠性。当从机的运行功率小于该从机的额定功率的N倍时，将从机的一部分功率模块进行闭锁，将直流电压过高的功率模块切除，使从机处于备用待机状态，避免功率模块损坏，保证SVG的功率模块的正常运行。当需要补偿的总无功功率大于或等于额定功率的N倍时，经过延时，恢复处于闭锁状态的功率模块的正常运行。本专利技术根据不同的运行模式，恒无功补偿模式、恒功率因数模式或恒电压模式，确定主机和从机输出的无功电流。当主机和从机需要补偿的总无功电流小于设定的最小输出无功电流限值时，为避免主机和从机的过补偿或欠补偿，控制主机、从机中的一个输出最小输出无功电流限值的负值，另一个输出该最小输出无功电流限值与总无功电流之和，实现主机和从机的零误差补偿。当主机和从机均正常运行时，主机和从机输出的无功电流为总无功电流的一半；当主机、从机中任意一个停机时，由另一个输出总无功电流，实现主机和从机的互为备用。附图说明图1是一种变压器并联运行系统示意图；图2是本专利技术主机和从机的恒无功补偿模式控制框图；图3是本专利技术主机和从机的恒功率因数模式控制框图；图4是本专利技术主机和从机的恒电压模式控制框图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明。如图1所示的变压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无功补偿装置并联运行系统，其特征在于，包括两个并联运行的变压器，每个变压器的一侧用于连接电网，另一侧连接母线，母线之间通过母联断路器相连，所述母线连接有无功补偿装置；在无功补偿装置中选择其中一个作为主机，将剩余的无功补偿装置作为从机，主机检测所有母线上的电流和无功功率，根据所有无功补偿装置的运行模式，确定主机和从机需要补偿的无功电流。

【技术特征摘要】
1.一种无功补偿装置并联运行系统，其特征在于，包括两个并联运行的变压器，每个变压器的一侧用于连接电网，另一侧连接母线，母线之间通过母联断路器相连，所述母线连接有无功补偿装置；在无功补偿装置中选择其中一个作为主机，将剩余的无功补偿装置作为从机，主机检测所有母线上的电流和无功功率，根据所有无功补偿装置的运行模式，确定主机和从机需要补偿的无功电流。2.根据权利要求1所述的无功补偿装置并联运行系统，其特征在于，当从机的运行功率小于额定功率的N倍时，N≤0.5，延时第一设定时间，控制所述从机进入闭锁模式，在闭锁模式下，切除从机中设定数量的功率模块；当需要补偿的总无功功率大于或等于所述额定功率的N倍时，延时第一设定时间，主机控制解锁从机，从机恢复正常运行模式。3.根据权利要求2所述的无功补偿装置并联运行系统，其特征在于，所述设定数量通过以下计算式得出：式中，nout为待切除功率模块的设定数量，nall为每相模块的数量，Umax为电网的线电压的峰值，Udc为功率模块的直流母线额定电压值。4.根据权利要求2所述的无功补偿装置并联运行系统，其特征在于，在所述无功补偿装置中选择其中一个作为主机的方法为：将最先检测到母联断路器的闭合信号的无功补偿装置作为主机，剩余的无功补偿装置作为从机。5.根据权利要求4所述的无功补偿装置并联运行系统，其特征在于，当系统需要补偿的总无功电流小于所有无功补偿装置中最小输出无功电流限值时，将主机、从机中的一个输出无功电流为：所述最小输出无功电流限值的负值；将主机、从机中的另一个输出的无功电流为：所述最小输出无功电流限值与所述总无功电流之和。6.根据权利要求1所述的无功补偿装置并联运行系统，其特征在于，根据主机、从机的运行...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡四全，刘刚，孙健，许恩泽，臧兴平，左广杰，高志军，许明阳，李继凯，卢海亮，王志伟，李亚鹏，
申请(专利权)人：许继电气股份有限公司，许继集团有限公司，国家电网公司，
类型：发明
国别省市：河南,41