用于电力系统的综合补偿系统及其补偿方法技术方案

本发明专利技术公开了一种用于电力系统的综合补偿系统及其补偿方法，具体涉及电力系统领域，包括数据采集模块、特征提取模块、仿真分析模块、执行补偿模块，所述数据采集模块用于获取电网参数，包括电压、电流、谐波信号；所述特征提取模块用于提取采集得到的数据，得到功率因数和谐波特征，所述仿真分析模块根据得到参数特征建立参数与补偿方式的映射关系，输入参数特征，输出补偿指令，所述执行补偿模块连接电容器、无功补偿装置、谐波治理装置，执行补偿模块用于执行补偿，通过投切控制电路，完成执行补偿指令。本发明专利技术能够对电力系统进行准确的无功补偿和谐波治理，降低电网电能的损耗，提高电网的供电功率。电网的供电功率。电网的供电功率。

【技术实现步骤摘要】
用于电力系统的综合补偿系统及其补偿方法


[0001]本专利技术涉及电力系统
，更具体地说，本专利技术涉及一种用于电力系统的综合补偿系统及其补偿方法。

技术介绍

[0002]随着电力技术的快速发展，电网系统中引入大量的非线性负载，而大量的非线性负载在运行时将产生大量的谐波，从而造成电网污染，降低电网输出的电能质量；同时，大量的非线性负载也将产生大量的无功电流，造成电网电能的损耗，降低电网的供电功率，为了提高电网输出的电能质量与供电功率，需要对电网中的谐波与无功进行治理。在电力系统中谐波产生的根本原因是由于非线性负载所致，当电流流经负载时，与所加的电压不呈线性关系，就形成非正弦电流，即电路中有谐波产生，谐波频率是基波频率的整倍数。
[0003]随着智能电网的快速发展，以及电网容量的不断扩大，国家对电能质量的要求越来越高，电能质量对电气设备的影响也越来越大。而综合补偿作为改善和提高电能质量的重要手段，越来越受到电气工作者的重视。电力系统中综合补偿系统能够提高功率因数、滤除谐波，其中功率因数的提高通过无功补偿来实现，滤除谐波包括无源滤波器滤波和有源滤波器滤波。
[0004]目前常用的补偿方式为利用无源滤波器的谐振原理达到滤波目的，同时兼顾无功补偿和调压的需要，无源滤波器结构简单、运行方便、造价低，但存在以下问题：滤波性能不稳定、滤波特性过于依赖电网参数，滤波效果差；滤波特性依赖于电网参数，而电网的阻抗和谐波频率随着电力系统的运行工况随时改变，造成滤波效果变差；电网的参数与LC可能产生并联谐振使该次谐波分量放大，使电网供电质量下降。

技术实现思路

[0005]为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术提供一种用于电力系统的综合补偿系统及其补偿方法，通过采集电力信号，提取信号特征、通过特征建立仿真模型，最后基于仿真模型生成补偿指令，执行电力补偿指令，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：包括数据采集模块、特征提取模块、仿真分析模块、执行补偿模块，所述数据采集模块用于获取电网参数，包括电压、电流、谐波信号；所述特征提取模块用于提取采集得到的数据，得到功率因数和谐波特征，所述仿真分析模块根据得到参数特征建立参数与补偿方式的映射关系，输入参数特征，输出补偿指令，所述执行补偿模块连接电容器、无功补偿装置、谐波治理装置，执行补偿模块用于执行补偿，通过投切控制电路，完成执行补偿指令。
[0007]在一个优选地实施方式中，数据采集模块用于监测电压、功率因数、谐波，所述谐波基于瞬时无功功率的I
P
‑
I
q
法，电流移动平均值原理方法，利用电流结构特点，由平均值原理得到与基波分量对应的直流量，进而得到谐波和无功分量。
[0008]在一个优选地实施方式中，电流移动平均值基于瞬时无功功率的I
P
‑
I
q
法构造了以
同步电压速度旋转的具有两个正交轴的参考坐标系，来得到瞬时电流两相分量，并通过传统的滤波器LPF滤波，得到与电流基波分量对应的直流量，电流平均值法也以同步变换为基础，平均值代替LPF，实现了“滤波”，平均值即为与电流基频成分对应的直流量。
[0009]在一个优选地实施方式中，所述特征提取模块，包括提取功率因数和谐波特征，谐波特征包括：谐波含量、谐波总畸变率和第n次谐波的含有率。
[0010]在一个优选地实施方式中，一种用于电力系统的综合补偿系统的补偿方法，包括以下步骤：
[0011]步骤101、采集数据，利用互感器检测电压、电流，所述互感器与运算放大电路相连，用于放大微弱的电路信号，并将放大的信号经过除噪后传输至提取特征模块，控制算法利用九域图，同时对电压、功率因数进行监控；
[0012]步骤102、提取数据特征，提取步骤101采集的电压、电流信号特征，包括谐波特征、功率因数；
[0013]步骤103、建立仿真模型，通过MATLAB软件，建立投切流程图、建立滤波参数与补偿方式的映射关系，输入参数特征，输出补偿指令，采用MATLAB建模软件中电力系统工具箱，建立I
P
‑
I
q
和p
‑
q运算方式谐波检测仿真模型，对I
P
‑
I
q
算法检测谐波进行仿真研究，设置仿真的参数如下：信号采样频率设定为6.4KHz，即每个工频周期采样128点，仿真时间设为0.4s，基波幅值在0.2s时增大一倍，LPF采用3阶Elliptic低通滤波器，原始信号设为：
[0014][0015]步骤104、执行补偿，通过投切控制电路，控制电容器、无功补偿装置、谐波治理装置的连接，所述无功补偿投切装置采用的开关元件有：机械式接触器投切电容装置、电子式无触点可控硅投切电容器装置、复合开关投切电容装置、无涌流电容投切器，控制方式分为：直接采用继电器控制投切；采用触发晶闸管来触发接触器，再由接触器带动继电器控制投切；
[0016]步骤105、二次仿真分析，在步骤104完成后，分析补偿后电压、谐波、功率因数，判断补偿效果，若补偿不足，直到电力信号补偿完全。
[0017]在一个优选地实施方式中，所述仿真模型的程序如下：首先初始化参数
→
构造输入序列
→
将a、b、c坐标系转换为坐标α、β
→
有功分量、无功分量
→
构造三阶滤波器
→
滤波
→
将p、q坐标系转换为坐标系α、β
→
将α、β坐标系转换为坐标系a、b、c
→
谐波信号＝原信号
‑
基波信号
→
画出原信号、基波信号、谐波信号。
[0018]在一个优选地实施方式中，所述投切流程图，首先判断电压是否超出设置范围，若电压在设置范围内，则无指令，若电压高于设置范围，生成降低电压指令、若电压低于设置范围，生成升高电压指令，然后进行无功分析，得到无功功率，提取电容器投切指令，若电容低于设置范围，形成电容切除指令，若电容高于设置范围，形成电容投入指令；最后判断谐波总畸变率，若畸变率大于5％，生成降低谐波指令，形成谐波治理装置投入指令，若畸变率小于5％，形成谐波治理装置切除指令。
[0019]在一个优选地实施方式中，所述谐波治理装置包括无源滤波器和有源滤波器，优选为有源滤波器。
[0020]本专利技术的技术效果和优点：本专利技术能够对电力系统进行准确的无功补偿和谐波治
理，提高电能质量，降低谐波给电气设备带来的不良影响，降低电网电能的损耗，提高电网的供电功率，本专利技术提供的补偿系统简单易操作。
附图说明
[0021]图1为本专利技术补偿系统补偿方法示意图。
[0022]图2为本专利技术的仿真模型的程序流程图。
[0023]图3为本专利技术的投切流程图。
具体实施方式
[0024]下面将参照附图更详本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于电力系统的综合补偿系统，其特征在于：包括数据采集模块、特征提取模块、仿真分析模块、执行补偿模块，所述数据采集模块用于获取电网参数，包括电压、电流、谐波信号；所述特征提取模块用于提取采集得到的数据，得到功率因数和谐波特征，所述仿真分析模块根据得到参数特征建立参数与补偿方式的映射关系，输入参数特征，输出补偿指令，所述执行补偿模块连接电容器、无功补偿装置、谐波治理装置，执行补偿模块用于执行补偿，通过投切控制电路，完成执行补偿指令。2.根据权利要求1所述的一种用于电力系统的综合补偿系统，其特征在于：所述数据采集模块用于监测电压、功率因数、谐波，所述谐波基于瞬时无功功率的I
P
‑
I
q
法，电流移动平均值原理方法，利用电流结构特点，由平均值原理得到与基波分量对应的直流量，进而得到谐波和无功分量。3.根据权利要求1所述的一种用于电力系统的综合补偿系统，其特征在于：所述电流移动平均值基于瞬时无功功率的I
P
‑
I
q
法构造了以同步电压速度旋转的具有两个正交轴的参考坐标系，来得到瞬时电流两相分量，并通过传统的滤波器LPF滤波，得到与电流基波分量对应的直流量，电流平均值法也以同步变换为基础，平均值代替LPF，实现了“滤波”，平均值即为与电流基频成分对应的直流量。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的一种用于电力系统的综合补偿系统的补偿方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤101、采集数据，利用互感器检测电压、电流，所述互感器与运算放大电路相连，用于放大微弱的电路信号，并将放大的信号经过除噪后传输至提取特征模块，控制算法利用九域图，同时对电压、功率因数进行监控；步骤102、提取数据特征，提取步骤101采集的电压、电流信号特征，包括谐波特征、功率因数；步骤103、建立仿真模型，通过MATLAB软件，建立投切流程图、建立滤波参数与补偿方式的映射关系，输入参数特征，输出补偿指令，采用MATLAB建模软件中电力系统工具箱，建立I
P
‑
I
q
和p
‑
q运算方式谐波检测仿真模型，对I
P
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐巍峰，张家浩，余彬，施洪，罗曼，练德强，
申请(专利权)人：浙江中新电力工程建设有限公司自动化分公司国网浙江杭州市萧山区供电有限公司，
类型：发明
国别省市：