一种无功补偿装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种无功补偿装置，属于电力系统无功控制技术领域。本发明专利技术的无功补偿装置采用并联电容器为基础无功补偿手段，设定为第Ⅲ级补偿；为了实现无功控制快速响应，采用SVC作为快速控制补偿手段，设定为第Ⅱ级补偿；为了实现无功控制连续性，采用SVG作为连续控制补偿手段，设定为第Ⅰ级补偿；并在无功补偿和电压控制过程中采用分级响应机制，进行三级模式协调控制：首先动作Ⅰ级补偿实现快速连续无功补偿，然后动作Ⅱ级补偿实现快速离散无功补偿，最后动作Ⅲ级补偿实现大容量无功补偿。本发明专利技术既可以解决规模化间歇性能源并网后的无功补偿问题，又可以实现无功补偿与电压控制的精确调节，从而满足电力系统电压运行要求。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术公开了一种无功补偿装置，属于电力系统无功控制
。本专利技术的无功补偿装置采用并联电容器为基础无功补偿手段，设定为第Ⅲ级补偿；为了实现无功控制快速响应，采用SVC作为快速控制补偿手段，设定为第Ⅱ级补偿；为了实现无功控制连续性，采用SVG作为连续控制补偿手段，设定为第Ⅰ级补偿；并在无功补偿和电压控制过程中采用分级响应机制，进行三级模式协调控制：首先动作Ⅰ级补偿实现快速连续无功补偿，然后动作Ⅱ级补偿实现快速离散无功补偿，最后动作Ⅲ级补偿实现大容量无功补偿。本专利技术既可以解决规模化间歇性能源并网后的无功补偿问题，又可以实现无功补偿与电压控制的精确调节，从而满足电力系统电压运行要求。【专利说明】一种无功补偿装置
本专利技术涉及一种无功补偿装置，属于电力系统无功控制
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技术介绍
随着清洁能源技术的快速发展，间歇性能源(光伏能源和风力资源)并网技术的日益成熟，越来越多的光伏电源和风力电场接入电网；太阳能和风能的随机性导致了有功功率出力的随机性，给电网的无功补偿和电压调节带来了巨大的不确定性；间歇性能源并网系统中，具备单个电站发电功率容量小、区域光伏电站/风力电场集群接入电网的特点，因此需要的无功补偿具备快速相应、连续可调、补偿容量范围大的特点。现有电力系统无功补偿方式具有不同特点:早期无功补偿装置的典型代表同步调相机可以进行动态补偿，但由于其经常过励状态运行造成严重损耗，因此逐渐被淘汰；目前的无功补偿多以并联电容器、并联电抗器为主，并联电容器采用多组固定容量电容并联结构，通过分组电容投接至电网的方式补充电力系统的无功缺额。但这些补偿方式设备响应速度慢、补偿容量固定或者有级可调，不能实现无功的平滑无级调节；随着柔性交流输电系统(Flexible Alternative Current Transmission System,简称 FACTS)的发展，静止无功补偿器(Static Var Compensator,简称SVC)得到了广泛重视。SVC通常由晶闸管控制电容器(TSC)和其他FACTS元件并联组合构成，通过对晶闸管导通角的调节控制可以实现无功补偿在小范围内快速调节，SVC虽然可以实现快速、平滑地控制，满足动态补偿需要，但不具备连续可调特性。静止无功发生器(Static Var Generator,简称SVG)是SVC的升级版，SVG将自换向桥式电路通过电抗器并联在电网上，通过调节桥式电路交流测输出电压的相位和幅值，可以使电路吸收或者发出满足要求的无功电流，从而可实现从感性无功到容性无功的连续调节，但经济投资巨大，未实现广泛应用。现有传统电力系统无功补偿配置中，多数以并联电容器为补偿方式，其具有巨大的经济效益；然而，随着间歇性能源的大规模接入，快速无功补偿控制技术日益重要，并联电容器已无法满足动态补偿需求，并网运行的风力发电场和光伏电站多采用SVC和SVG进行动态无功补偿控制，但对于大规模新能源接入系统，大容量SVC和SVG补偿装置的经济投资过于巨大，在现有电力系统经济评估体系下难以承担。综上可知，现有电力系统无功补偿装置配置机制不能很好的控制间歇性电源接入电网造成的无功补偿控制问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种无功补偿装置，既可以解决规模化间歇性能源并网后的无功补偿问题，又可以实现无功补偿与电压控制的精确调节，从而满足电力系统电压运行要求。本专利技术具体采用以下技术方案:一种无功补偿装置，用于对电网进行无功补偿调节，包括三级无功补偿单元以及对其进行控制的无功补偿控制单元；所述三级无功补偿单元包括分别与所述电网的无功补偿工作母线上的无功控制出线端口连接的并联电容器、静止无功补偿器、静止无功发生器；所述无功补偿控制单元分别与所述并联电容器、静止无功补偿器、静止无功发生器的控制端口连接，所述无功补偿控制单元还与所述电网的SCADA系统信号连接；无功补偿控制单元按照以下方法对所述三级无功补偿单元进行控制: 步骤1、无功补偿控制单元从电网的SCADA系统获取无功缺额Qn ； 步骤2、无功补偿控制单元比较静止无功发生器当前的补偿可用调节容量Ql与Qn大小，若Ql>Qn，则控制静止无功发生器进行无功补偿调节，并对Ql进行更新=Ql=Ql-Qn ;否则转步骤3 ； 步骤3、无功补偿控制单元比较静止无功补偿器当前的补偿可用调节容量Q2与Qn大小，若Q2>Qn，则控制静止无功补偿器进行无功补偿调节，并对Q2和Qn进行更新:Q2=Q2-R0UND(Qn/Q2c)*Q2c，Qn=Qn-ROUND (Qn/Q2c) *Q2c，其中，Q2c 表示所述静止无功补偿器的单个调节单元的控制容量，ROUND ()为取整函数；然后转步骤2 ;否则转步骤4 ； 步骤4、无功补偿控制单元比较并联电容器当前的补偿可用调节容量Q3与Qn大小，若Q3>Qn，则控制并联电容器进行无功补偿调节，并对Q3和Qn进行更新:Q3=Q2_R0UND (Qn/Q3c) *Q3c, Qn=Qn-ROUND (Qn/Q3c) *Q3c，其中，Q3c表示所述并联电容器中单个调节单元的控制容量，ROUND ()为取整函数，然后转步骤2 ;否则转步骤5 ； 步骤5、无功补偿控制单元控制并联电容器进行无功补偿调节，并对Q3和Qn进行更新: Q3=0，Qn=Qn-Q3，然后转步骤 2。进一步地，所述三级.无功补偿单元中的并联电容器、静止无功补偿器、静止无功发生器的安装容量按照以下方法配置: 首先根据系统电压实时连续可调控制要求与系统电压波动性特性，确定所述静止无功发生器的安装容量； 然后依据电力系统无功规划无功补偿容量要求，确定所述并联电容器的安装容量，具体如下式:Q3s=R0UND((Qs-Qls)/Q3c)*Q3c ， 式中，Q3s表示并联电容器的安装容量，Qs表示电力系统无功规划所要求的无功补偿容量，Qls表示所述静止无功发生器的安装容量，Q3c表示所述并联电容器中单个调节单元的控制容量，ROUND ()为取整函数； 最后按照下式确定所述静止无功补偿器的安装容量:Q2s= ROUND ((Qs-Qls-Q3s)/Q2c+l)*Q2c， 式中，Q2s表示所述静止无功补偿器的安装容量，Q3s表示并联电容器的安装容量，Qs表示电力系统无功规划所要求的无功补偿容量，Qls表示所述静止无功发生器的安装容量，Q2c表示所述静止无功补偿器的单个调节单元的控制容量，ROUND ()为取整函数。相比现有技术，本专利技术通过并联电容器、静止无功补偿器、静止无功发生器构成的三级无功补偿模式，实现了电力系统大容量快速响应无功补偿；本专利技术充分利用静止无功发生器连续可快速调节性能，以静止无功补偿器为较大容量快速调整方式，通过并联电容器补偿基准无功缺额，实现了系统经济效益；本专利技术在实现电力系统电压快速响应的前提下最大程度地提高了系统的经济效益。【专利附图】【附图说明】图1为本专利技术无功补偿装置的系统结构示意图； 图2为本专利技术分配无功补偿装置的各级补偿容量的流程示意图； 图3为本专利技术无功补偿装置的控制流程图； 图4为利用本专利技术无功补偿装置实现电压控制的流程示意图。【具体实施方式】下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无功补偿装置，用于对电网进行无功补偿调节，其特征在于，包括三级无功补偿单元以及对其进行控制的无功补偿控制单元；所述三级无功补偿单元包括分别与所述电网的无功补偿工作母线上的无功控制出线端口连接的并联电容器、静止无功补偿器、静止无功发生器；所述无功补偿控制单元分别与所述并联电容器、静止无功补偿器、静止无功发生器的控制端口连接，所述无功补偿控制单元还与所述电网的SCADA系统信号连接；无功补偿控制单元按照以下方法对所述三级无功补偿单元进行控制：步骤1、无功补偿控制单元从电网的SCADA系统获取无功缺额Qn；步骤2、无功补偿控制单元比较静止无功发生器当前的补偿可用调节容量Q1与Qn大小，若Q1>Qn，则控制静止无功发生器进行无功补偿调节，并对Q1进行更新：Q1=Q1?Qn；否则转步骤3；步骤3、无功补偿控制单元比较静止无功补偿器当前的补偿可用调节容量Q2与Qn大小，若Q2>Qn，则控制静止无功补偿器进行无功补偿调节，并对Q2和Qn进行更新：Q2=Q2?ROUND(Qn/Q2c)*Q2c，Qn=Qn?ROUND(Qn/Q2c)*Q2c，其中，Q2c表示所述静止无功补偿器的单个调节单元的控制容量，ROUND（）为取整函数；然后转步骤2；否则转步骤4；?步骤4、无功补偿控制单元比较并联电容器当前的补偿可用调节容量Q3与Qn大小，若Q3>Qn，则控制并联电容器进行无功补偿调节，并对Q3和Qn进行更新：Q3=Q2?ROUND(Qn/Q3c)*Q3c，Qn=Qn?ROUND(Qn/Q3c)*Q3c，其中，Q3c表示所述并联电容器中单个调节单元的控制容量，ROUND（）为取整函数，然后转步骤2；否则转步骤5；步骤5、无功补偿控制单元控制并联电容器进行无功补偿调节，并对Q3和Qn进行更新：Q3=0，Qn=Qn?Q3，然后转步骤2。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：高山，刘宇，张海宁，孟可风，马勇飞，施涛，朱凌志，薛俊茹，宋锐，贾昆，丛贵斌，孔祥鹏，
申请(专利权)人：东南大学，国家电网公司，国网青海省电力公司，中国电力科学研究院，国网青海省电力公司电力科学研究院，
类型：发明
国别省市：