无功功率高低压共同补偿系统技术方案

一种无功功率高低压共同补偿系统，采样器件可以接在电力变压器低压侧采样，也可以接在电力变压器高压侧采样，用可调低压无功源对电力变压器低压侧无功功率进行低压适度过补偿，以实现由可调低压无功源共同补偿电力变压器两侧的高、低压无功功率。实施本发明专利技术对配电变压器及供电变压器自身所需无功功率进行补偿，可以改善其电压输出特性，使电力系统无功运行优化，从而大部分或部分地避免电力变压器无功消耗所带来的有功损耗。（*该技术在2010年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及交流干线或交流配电网络中调整、消除或补偿的装置，尤其涉及一种无功功率高低压共同补偿系统。采用自动投切或固定投切电容器补偿电网匮乏的无功电力方式已经得到广泛应用，但都属于单一无功电源补偿单一无功负荷。对于具有电压突变、处于电力系统分界处的供用电设备，即变、配电变压器、统称电力变压器，其自身的无功功率需求，迄今为止，尚未有适用的补偿方式和实用的补偿设备。本专利技术旨在利用电力用户现有的低压并联电容器补偿或者只需增添若干并联低压电容器就能共同补偿电力变压器的无功功率消耗，提出一种同时就近补偿低压和适度补偿高压无功消耗的无功功率高低压共同补偿系统。配电系统中，传统的无功功率补偿是用户配用低压无功源Q，一般为低压并联电容器组，其补偿量可调或不可调，此时，电网提供的无功源Q1用于补偿供用电产权分界线处主要是电力变压器PT的高压无功负荷∑Q，而低压无功源Q用于补偿用户产生的低压无功负荷Q2，即按产权界线由供电方和用户各自单一实施无功补偿。本专利技术对传统的单一补偿方式作出重大改进，其基本思想是将电力变压器PT外特性曲线应用区域由低压欠补区最多至全补区拓展到适度过补区、允许过补区和过度过补区，用可调低压无功源Q对电力变压器PT低压侧无功功率进行低压适度过补偿，以实现由可调低压无功源Q共同补偿电力变压器PT两侧的高压无功负荷∑Q和低压无功负荷Q2，并避免过度过补。其同补系统实施的基本条件有1、Q-Q1＝O(无功功率既不需要电力系统供给，也不反馈给电网);2、Q＞Q2(无功源的容量要大于低压无功负荷);3、Q≤Q2+∑Q(若Q＞Q2+∑Q，会产生无功倒送);4、△U≤5%(电力变压器输出电压偏差应满足电力运行规程要求)。此外，对电力变压器无功功率的理论计算可给出公式∑Q＝Qo+Qk＝Qo+Qeβ2式中∑Q-电力变压器无功功率的综合消耗(高压无功负荷);QO-电力变压器空载时的无功功率消耗，可近似认为不变;QK-电力变压器负载的无功功率消耗，随负载电流变化而变化;β-负载率;Qe＝Uk%·Se-β＝1负载时的无功消耗;Se-电力变压器额定容量;Uk-电力变压器短路电压(或称阻抗电压);Uk%-电力变压器短路电压标么值。该公式是确定无功补偿装置用于高低压同补的自动控制特性的理论依据。本专利技术与传统的无功功率补偿系统一样是由信号检测部件1、逻辑控制部件2、输出电路3、执行电路4、可调无功低压源5、附加功能电路6和稳压电源7等七大部件组成。信号检测部件1和现有的无功功率补偿系统的信号检测部件一样也包括设有采样一相相电流的电流互感器LB和并联在电流互感器LB次级两端的采样电阻R1的采样器件8、无功检测电路9、放大器11，采用计算机类智能电路的逻辑控制部件2时，信号检测部件1还包括A/D模数转换单元12。作为本专利技术的技术特征之一是采样器件8可以接在电力变压器PT低压侧abc三相采样，无功检测电路9由高压无功检测支路9′、低压无功检测支路9″和迭加电路10组成。采样器件8输出并联接至高压无功检测支路9′、低压无功检测支路9″，然后在迭加电路10迭加，再经放大器11放大。信号检测部件1交替采集电压信号与电流信号，最终在此完成信号采集。作为本专利技术的又一技术特征是采样器件8也可以接在电力变压器PT高压侧的ABC三相采样，采样器件8相应增设有采样另两相相电压的采样变压器B，且其次级接有将采样相电压降至安全电压范围的隔离变压器B′，高压侧采样相电压和相电流直接输入无功检测电路9，再经放大器11放大，完成信号采集，在高压侧测取信号，控制低压侧电容器的投切。这种方案适用于高压供电高压计量用户。当然，在供电部门许可下，高压供电低压计量用户也可以应用。但都要求配套解决安全供电和计量精度问题。本专利技术在低压侧采样，即所谓低测低控方案，通过调整信号检测部件1高压无功检测电路9′的参数，可以从低压侧得到反映高压无功负荷∑Q＝QO+Qeβ2的检测信号，同时，又从低压无功检测电路9″得到相应的低压无功负荷Q2＝UacibSinφ2，最后在迭加电路10得到反映高低压无功量Q＝∑Q+Q2的参数。本专利技术在高压侧采样，即所谓高测低控方案，无功检测电路9检测高压侧的信号UAC和iB，根据前述同补系统实施的基本条件Q1＝Q＝∑Q+Q2＝UACiBSinφ1，因此，完全能达到由低压无功源Q同时补偿高压无功功率∑Q和低压无功功率Q2的目的。逻辑控制部件2可以采用以单片机为主体，例如中央处理单元8031的智能化全自动控制电路，如果受实施条件限制，也可以采用半自动即半可调的控制方式。只要根据电力变压器的型号与规格计算出其不变的激磁无功功率，在低压无功源Q中配置相应的电容器量，以固定方式相补偿，以达到满足电力变压器PT高压侧部分无功功率需求的目的。输出电路3与执行电路4为通常采用的电路。前者的功能是将逻辑控制部件2送来的逻辑关系信号即投切移相电容器的单值命令信号放大，并输出给执行电路4，而执行电路4根据由信号检测部件1确定的参数所决定的逻辑关系信号完成对可调无功低压源5即并联电容器组的自动投切操作，以实现对电网供用电边界处无功功率高低压的共同补偿。实施本专利技术，是对传统的无功功率单一补偿方式的重大改进。由配电系统扩展到供电系统，在广泛范围内采用低压适度过补偿，对配电变压器及供电变压器自身所需无功功率进行补偿，可以改善其电压输出特性，使电力系统无功运行优化，从而大部分或部分地避免电力变压器无功消耗所带来的大量有功损耗，产生显著的社会经济效益。值得强调的是，在本专利技术权利要求书范围内，对本专利技术方案的具体实施方式都不应认为是改变了本专利技术的主要技术特征。本专利技术有以下附图附图说明图1为本专利技术的系统方框图;图中8′和8″分别为接在电力变压器PT高压侧、低压侧的采样器件8。图2为本专利技术实施例1低测低控方案的信号检测部件1电原理图;图3为本专利技术实施例2高测低控方案的信号检测部件1电原理图。实施例1低测低控方案结合图2，仅对本专利技术的信号检测部件1采样器件8接在电力变压器PT低压侧的abc三相采样的工作过程作进一步的说明。本专利技术的高压无功检测支路9′由采样电阻R1并从与之并联的电流互感器LB输出值调节电位器W1取出低压侧电网b相电流信号ib，经二极管D1整流和电阻R2、R3分压，分别输入4电压比较器LM339，以组成4个子检测电路(图2中仅示出1个)，与负荷率调节电位器W2预定的电位量相比较后，分别经电阻R5、R6、R7与R8输出相应的4个脉冲信号(图2中仅示出1路)。输出值调节电位器W1供不同容量、型号和规格的电力变压器在不同负荷时作调整用。通过调节电位器W1和W2，可以从低压侧得到反映高压无功负荷∑Q＝QO+Qeβ2的检测信号。本专利技术的低压无功检测支路9″是以晶体管BG1(3DG130)为核心与降压电阻R9、R10，反馈电阻R11，二极管D2，稳压二极管D3、D4，电容C1、C2等元件组成的限幅、滤波、反馈电路所构成的相敏放大器。经降压电阻R9、R10取自低压侧电网ac相电压Uac和由采样电阻R1取出的b相电流信号ib都加至相敏放大器进行相敏放大，转变成低压无功信号Q2＝UacibSinφ2。迭加电路10包括4个子迭加电路，它们分别由晶体管BG2、BG3、BG4、BG5(4×3DG本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种由信号检测部件１、逻辑控制部件２、输出电路３、执行电路４、可调无功低压源５、附加功能电路６和稳压电源７等七大部件组成的无功功率高低压共同补偿系统，信号检测部件１包括设有采样一相相电流的电流互感器ＬＢ和并联在电流互感器ＬＢ次级两端的采样电阻Ｒ１的采样器件８、无功检测电路９、放大器１１，采用计算机类智能电路的逻辑控制部件２时，信号检测部件１还包括Ａ／Ｄ模数转换单元１２，其特征在于用可调无功低压源５对电力变压器ＰＴ低压侧无功功率进行低压适度过补偿，以实现由可调低压无功源５共同补偿电力变压器ＰＴ两侧的高、低压无功功率，采样器件８可以接在电力变压器ＰＴ低压侧ａｂｃ三相采样，无功检测电路９由高压无功检测支路９′、低压无功检测支路９″和迭加电路１０组成，采样器件８输出并联接至高压无功检测支路９′、低压无功检测支路９″，然后在迭加电路１０迭加，再经放大器１１放大，采样器件８也可以接在电力变压器ＰＴ高压侧的ＡＢＣ三相采样，采样器件８相应增设有采样另两相相电压的采样变压器Ｂ，且其次级接有将采样相电压降至安全电压范围的隔离变压器Ｂ′，高压侧采样相电压和相电流直接输入无功检测电路９，再经放大器１１放大。

【技术特征摘要】
1.一种由信号检测部件1、逻辑控制部件2、输出电路3、执行电路4、可调无功低压源5、附加功能电路6和稳压电源7等七大部件组成的无功功率高低压共同补偿系统，信号检测部件1包括设有采样-相相电流的电流互感器LB和并联在电流互感器LB次级两端的采样电阻R1的采样器件8、无功检测电路9、放大器11，采用计算机类智能电路的逻辑控制部件2时，信号检测部件1还包括A/D模数转换单元12，其特征在于用可调无功低压源5对电力变压器PT低压侧无功功率进行低压适度过补偿，以实现由可调低压无功源5共同补偿电力变压器PT...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈小华，陆保兴，刘峻涛，罗谋杰，孙达昕，
申请(专利权)人：南昌三星电器厂，
类型：发明
国别省市：36[中国|江西]