磁阀控制式动态无功补偿装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种磁阀控制式动态无功补偿装置，该装置包括：磁阀可控电抗器，适合于对电网所需的无功功率进行调节；成套电容器组，适合于提供容性无功；励磁模块，适合于提供瞬时感性负荷；控制模块，适合于根据所采集的电网的接入点以及相关位置的模拟和开关量信息控制磁阀可控电抗器的容量、成套电容器组的投切以及励磁模块提供的瞬时感性负荷，并记录分析电网的电能质量参数；监控模块，适合于存储电能质量参数，并根据电能质量参数对电网进行监控。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及电力电子设备，具体而言，涉及一种磁阀控制式动态无功补偿装置。
技术介绍
电弧炉、轧机、矿井提升机、电力机车、电焊机等大型用电设备的容量，在成倍甚至 数十倍的增长。这些大型设备的使用不仅耗电量大，还会对电网造成很大的无功冲击，形成 电压闪变和产生谐波污染。电力机车的单相运行还会引起三相网络的不对称和负序分量。 此外，这些年我国的风电场规模不断增加，且电力需要远距离输送，风电资源的不受控性、 不稳定性也给电网的功角平衡与电压稳定带来了巨大的考验。这些负荷与电源带来的有功尤其是无功的波动，进而带来的电压波动问题，不但 影响了设备自身的正常运行，它们还可以在电网中传播，进而影响其他设备的正常运行，甚 至危害整个电网的安全与稳定；更为严重的是，谐波的产生会造成电力设备保护误动作、计 量不准确、控制系统失灵和通讯系统干扰等后果，形成供电系统的重大安全隐患。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种磁阀控制式动态无功补偿装置以解决现有技术中 存在的上述问题。本技术提供了 一种磁阀控制式动态无功补偿装置，包括磁阀可控电抗器，适 合于对电网所需的无功功率进行调节；成套电容器组，适合于提供容性无功；励磁模块，适 合于提供瞬时感性负荷；控制模块，适合于根据所采集的电网的接入点以及相关位置的模 拟和开关量信息控制磁阀可控电抗器的容量、成套电容器组的投切以及励磁模块提供的瞬 时感性负荷，并记录分析电网的电能质量参数；监控模块，适合于存储电能质量参数，并根 据电能质量参数对电网进行监控。优选地，在上述磁阀控制式动态无功补偿装置中，磁阀可控电抗器采用四柱式结 构。优选地，在上述磁阀控制式动态无功补偿装置中，控制模块包括主控制器、就地控 制器和励磁控制器。优选地，在上述磁阀控制式动态无功补偿装置中，励磁模块包括正常励磁单元、快 速励磁单元和快速退磁单元，正常励磁单元、快速励磁单元和快速退磁单元通过无触点开 关进行转换。本技术的上述实施例通过采集电网接入点计算功率，并通过控制磁阀可控电 抗器的容量、成套电容器组的投切以及励磁模块提供的瞬时感性负荷来消除电压波动，保 证了设备的正常运行，提高了电网的安全性和稳定性。下面将参照附图对本技术的具体实施方案进行更详细的说明，在附图中附图说明图1是本技术的一个优选实施方案的磁控静止动态无功补偿装置的示意图；图2是单相磁阀式可控电抗器的结构示意图；图3是根据本技术的一个实施方案的快速励磁系统控制原理示意图。具体实施方式图1是本技术的一个优选实施方案的磁控静止动态无功补偿装置的示意图。 如图1所示，磁控静止动态无功补偿装置(MCR型SVC)由磁阀可控电抗器(MCR)、成套电容 器组、控制系统(智能控制器)以及上位机监控系统(监控器)等四个主要部分组成。成套电容器组负责提供容性无功。MCR负责进行风电场所需无功精确、无级、快速、 可靠的调节。控制系统负责采集电网接入点以及相关位置的模拟与开关量信息，控制MCR 的容量，电容器组的投切，分析系统的电能质量信息，并对系统以及MCR本体进行可靠的保 护。上位机监控系统适合于在监控室自动监控设备的运行，可对设备的运行数据进行长达 6个月到1年的记录，并可形成各种统计报表，上位机监控系统可连入变电站综控系统。MCR控制系统采用先进的快速实时算法和电力电子技术为依托。算法方面以瞬时 无功算法和自学习算法为主，前者可以以采样点为分辨时间计算功率，后者提供真实调节 时的各种工况模拟，自动调节时可根据学习数据直接发出相应的PWM，避免PID调节引起的 震荡和滞后。控制系统由主控制器、就地控制器和励磁控制器组成，其中励磁控制器配置在 励磁终端，由快速DSP控制，可根据工况和学习数据实施最快的反应速度。电力电子技术方 面以我公司自创的快励快退拓扑结构图为核心，在负荷急剧波动时，控制器可实时启动快 退或快励，提供瞬时的感性负荷或瞬间减小感性负荷。图2是单相磁阀式可控电抗器的结构示意图。该MCR采用四柱式结构，由两个等 截面(面积为S)的主铁心和为使电抗器的电流正负半波对称的两个等截面旁轭组成，旁 轭的截面等于心柱的截面。中间两柱的每柱中间部分有一段小截面的铁心段构成磁阀，并 将两柱分别分为上下两段，每段上各套有一个绕组，上段的上部两个绕组端和下段的下部 两个绕组分别并接在一起，上段的下部两个绕组端和下段的上部两个绕组端则交叉串联连 接，每柱上绕组的下部和下绕组的上部均设有中间抽头，每柱上、下两个中间抽头见接有一 支SCR，且两柱上的SCR极性相反，中间交叉连接点的两端之间接有一支二极管。当外加电压e(t)为正极性时，四个中间抽头的电压降$也是正极性；此时，如果Tl被触发导通，上、下绕组内将分别产生直流电流，在它们的作用下使右铁心柱去磁左 铁心柱增磁，从而使左铁心柱产生饱和，降低了总的电感量，增加了电抗器的容量。反之，当外加电压e(t)和f为负极性时，T2被触发导通电流，使右铁心柱增磁左铁心柱去磁，降低了总的电感量，增加了电抗器的容量，得到与正极性工作状态相同的结果。在交变电压 e(t)的作用下，使T1、T2轮流导通，形成了一个全波整流电路。此时，改变Τ1、Τ2导通角的 大小，便调整了励磁电流的大小，进一步改变了电抗器铁心的饱和程度，从而达到平滑调节 电抗器容量的目的。图3是根据本技术的一个实施方案的快速励磁系统控制原理示意图。从图中可以看出，快速响应的励磁系统由正常励磁单元、快速励磁单元、快速退磁单元来实现。 MCR稳态的励磁电流由正常励磁单元提供，而MCR容量突增、突减所需的快速的励磁电流的 暂态的增加或减少则由快速励磁单元以及快速退磁单元来完成，在稳态条件下，快速励磁 单元和快速退磁单元不起任何作用。三种状态之间的转换由有源、高频可控无触点开关实 现控制稳态负荷时，快励IGBT关闭，快退IGBT打开，由可控硅变换角度输出不同的励磁 电流。当需要MCR快速输出感性时，快励IGBT打开，由下方的电容提供瞬间的大的励磁电 流。当需要MCR快速减小感性时，快退IGBT关闭，原励磁电流经过LC回路迅速充电到储备 电容中，并在快退结束后以电阻散热模式泄放掉。显而易见，在此描述的本技术可以有许多变化，这种变化不能认为偏离本实 用新型的精神和范围。因此，所有对本领域技术人员显而易见的改变，都包括在本权利要求 书的涵盖范围之内。权利要求一种磁阀控制式动态无功补偿装置，其特征在于，包括磁阀可控电抗器，适合于对电网所需的无功功率进行调节；成套电容器组，适合于提供容性无功；励磁模块，适合于提供瞬时感性负荷；控制模块，适合于根据所采集的所述电网的接入点以及相关位置的模拟和开关量信息控制所述磁阀可控电抗器的容量、所述成套电容器组的投切以及所述励磁模块提供的瞬时感性负荷，并记录分析所述电网的电能质量参数；监控模块，适合于存储所述电能质量参数，并根据所述电能质量参数对所述电网进行监控。2.根据权利要求1所述的磁阀控制式动态无功补偿装置，其特征在于，所述磁阀可控 电抗器采用四柱式结构。3.根据权利要求1所述的磁阀控制式动态无功补偿装置，其特征在于，所述控制模块 包括主控制器、就地控制器和励磁控制器。4.根据权利要求1所述的磁阀控制式动态无功补偿本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种磁阀控制式动态无功补偿装置，其特征在于，包括：　　磁阀可控电抗器，适合于对电网所需的无功功率进行调节；　　成套电容器组，适合于提供容性无功；　　励磁模块，适合于提供瞬时感性负荷；　　控制模块，适合于根据所采集的所述电网的接入点以及相关位置的模拟和开关量信息控制所述磁阀可控电抗器的容量、所述成套电容器组的投切以及所述励磁模块提供的瞬时感性负荷，并记录分析所述电网的电能质量参数；　　监控模块，适合于存储所述电能质量参数，并根据所述电能质量参数对所述电网进行监控。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王志泳，
申请(专利权)人：北京三得普华科技有限责任公司，
类型：实用新型
国别省市：11[中国|北京]