专利名称：并联混合型综合补偿装置动态容量和固定容量的设计与分配方法
技术领域：
本发明涉及一种并联混合型综合补偿装置的容量设计方法，特别涉及一种 由基于可关断器件的并联型动态补偿装置和可投切的固定容性补偿支路构成 的并联综合补偿装置的动态容量和固定容量的设计与分配方法。
背景技术：
随着电力系统的发展，各种非线性、冲击性负荷的应用越来越广泛，随之 而来的谐波、电压波动与闪变等电能质量问题日益突出，对相关补偿装置的要 求也越来越高，传统的如固定电容器和无源滤波器等补偿方式已无法满足要
求。以SVG为代表的基于可关断器件的并联型动态补偿装置由于可对无功功率 和谐波进行快速动态补偿，成为目前研究和应用的热点。考虑到动态补偿装置 的高价格，单独应用其进行补偿性价比并不高，也不利于推广应用。混合型补 偿装置将动态补偿装置和固定补偿装置相配合使用，能够有效发挥各自优势， 同时降低大大降低成本，成为应用的主流。
并联混合型补偿装置的研究更多的集中在结构与控制方面，对动态容量和 固定容量的设计与分配方面涉及很少，多根据经验进行设计，以估计值或测试 得到的最值为参考，以百分之百为补偿目标，将动态容量与固定容量按l:l进 行分配，固定补偿装置不分组，若分组补偿也通常将各条支路的容量设置为相 等。这种设计方法并非以性价比为目标，经济上并不合算，容易造成动态补偿 装置容量的浪费，不利于此类装置的推广应用。
发明内容
为提高并联混合型补偿装置的性价比，使其动态补偿部分和固定补偿部分 的容量分配更为合理，本发明提供了一种并联混合型综合补偿装置动态容量和 固定容量的设计与分配方法。
本发明实现方案如下测量系统无功、谐波和闪变的95%概率值和平均功 率因数；根据闪变的95%概率值和治理后期望达到的闪变值计算闪变改善率； 依照日本电热委员会实测的闪变补偿效果与补偿容量和响应时间的曲线核算 所需的无功补偿度；根据系统无功的95%概率值，将由无功补偿度得到的补偿 容量的1/2作为动态补偿装置的无功补偿容量Qw;根据超标的各次谐波电流95%概率值和治理后的期望值计算动态补偿装置的谐波补偿容量Qx;计算Qw 与Qx的均方根值作为并联混合型综合补偿装置中动态补偿装置的容量Qd;根 据所期望达到的功率因数和无功的95%概率值计算所需的总无功补偿容量Qz; 将Qz与Qw的差值作为并联混合型综合补偿装置中固定补偿容量Qg。
本发明所述的混合型综合补偿装置由基于可关断器件的并联型动态补偿 装置和可投切的固定容性补偿支路构成。
本发明方法所述的无功容量为Qw的固定补偿支路与动态补偿装置采用一 个开关并联形成动态补偿部分，其动态无功补偿范围为0 2Qw; Qz与2Qw的 差值作为可投切固定容性补偿支路，其分组容量以2Qw为最小单位，若有多组， 则各组容量依次为2nX2Qw(n=0， 1， 2， 3……)，从而满足无功容量0 (2n+1-l) X 2Qw的平滑调节。
本发明方法中所述的谐波电流和闪变治理后的期望值取为国标值的30%
50%。
本发明的有益效果在于以各项测试数据的95%概率值为设计依据，以各 项超标值治理后降低到国标值50%以下为目标，在满足治理效果的同时有效避 免了补偿容量的浪费；通过引入实测的闪变补偿效果与补偿容量和响应时间的 曲线来核算动态容量，可根据装置的实际性能进行针对化设计，在保证闪变治 理效果的同时使动态容量设计更为合理；利用基于可关断器件的并联型动态补 偿装置既能吸收又能发出无功的特点，将同等容量的动态装置与固定装置设计 为共开关并联，使得实际动态补偿容量翻倍，降低了动态补偿装置的投资额； 通过将固定补偿支路的容量以2n+1(n=0， 1， 2， 3……)倍动态补偿装置容量的序 列进行设计，实现了混合型补偿装置从0至(2"2-2) (n=0， 1， 2， 3……)倍动态补 偿装置容量的平滑调节，确保了更好的系统电压调整效果。
图1为本发明并联混合型综合补偿装置动态容量和固定容量的设计与分配 方法整体流程图。
图2为日本电热委员会实测的闪变补偿效果与补偿容量和响应时间的曲线。
图3为并联混合型综合补偿装置结构与容量分配图。
具体实施例方式
以下结合实施例对照附图对本发明进行详细说明。
参见图1，根据并联混合型综合补偿装置动态容量和固定容量的设计与分配的基本流程，首先通过测量计算得到系统无功、闪变和谐波的95%概率值0、 Pst和In，以及平均功率因数入，同时设定功率因数、闪变和各次超标谐波治 理后的期望值入e、 Pstg和Inth (n为超标的谐波的次数)，其中Pstg和Inth 均为国标值的409()。根据闪变的959&概率值Pst和治理后期望达到的闪变值Pstg 计算闪变改善率Pg，计算公式为根据动态补偿装置的实际响应速 度，对照图2的闪变补偿效果与补偿容量i卩响应时间的曲线核算所需的无功补 偿度。本实施例中采用基于可关断器件的并联型动态补偿装置，通常的响应时 间为5ms，对应图2中t =5ms的曲线，由闪变改善率Pg可得到所需的无功补 偿度为Qbd。根据系统无功的95%概率值Q计算混合装置所需的动态补偿容量， 将其1/2作为为动态补偿装置的无功补偿容量Qw，计算公式为Qw=QXQbd/2。 根据超标的各次谐波电流95%概率值In和治理后的期望值Inth计算动态补偿 装置的谐波补偿容量Qx，计算公式为a=V^E(/"-W，式中U为拟接 入系统的线电压，n为超标的谐波的次数。计算Qw与Qx的均方根值作为并联 混合型综合补偿装置中动态补偿装置的容量Qd，公式为2^ = 7^^3"。根据测 量得到的平均功率因数X、所期望达到的功率因数Ae和无功的95%概率值Q
计算所需的总无功补偿容量Qz，计算公式为込-e;i^/j3i-^ri)。将qz与
Qw的差值作为并联混合型综合补偿装置中固定补偿容量Qg，即Qg=Qz-Qw。
对于固定补偿装置的分组，如图3所示，其中无功容量为Qw的固定补偿 支路与动态补偿装置采用一个开关并联形成动态补偿部分，其动态无功补偿范 围为0 2Qw; Qz与2Qw的差值作为可投切固定容性补偿支路，其分组容量以 2Qw为最小单位，有多组，各组容量依次为2"X2Qw(n二0，1，2，3……)，从而满 足无功容量0 (2n+1-1) X2Qw的平滑调节。
权利要求
1、一种并联混合型综合补偿装置动态容量和固定容量的设计与分配方法，包括以下步骤1.1)测量系统无功、谐波和闪变的95％概率值和平均功率因数；1.2)计算动态补偿装置容量1.2.1)根据闪变的95％概率值和治理后期望达到的闪变值计算闪变改善率；1.2.2)依照日本电热委员会实测的闪变补偿效果与补偿容量和响应时间的曲线核算所需的无功补偿度；1.2.3)根据系统无功的95％概率值，将由无功补偿度得到的补偿容量的1/2作为动态补偿装置的无功补偿容量Qw；1.2.4)根据超标的各次谐波电流95％概率值和治理后的期望值计算动态补偿装置的谐波补偿容量Qx；1.2.5)计算Qw与Qx的均方根值作为并联混合型综合补偿装置中动态补偿装置的容量Qd。1.3)计算固定补偿容量1.3.1)根据所期望达到的功率因数和无功的95％概率值计算所需的总无功补偿容量Qz；1.3.2)将Qz与Qw的差值作为固定补偿容量Qg。
2、 根据权利要求1所述的并联混合型综合补偿装置动态容量和固定容量的设 计与分配方法，其特征在于混合型综合补偿装置由基于可关断器件的并联型 动态补偿装置和可投切的固定容性补偿支路构成。
3、 根据权利要求1所述的并联混合型综合补偿装置动态容量和固定容量的设 计与分配方法，其特征在于无功容量为Qw的固定补偿支路与动态补偿装置 采用一个开关并联形成动态补偿部分，其动态无功补偿范围为0 2Qw; Qz与 2Qw的差值作为可投切固定容性补偿支路，其分组容量以2Qw为最小单位，若 有多组，则各组容量依次为2nX2Qw(r^0，1，2，3……)，从而满足无功容量0 (2n+1-l)X2Qw的平滑调节；
4、 根据权利要求1所述的并联混合型综合补偿装置动态容量和固定容量的设 计与分配方法，其特征在于谐波电流和闪变治理后的期望值取为国标值的 30% 50%。
全文摘要
本发明公开了一种并联混合型综合补偿装置动态容量和固定容量的设计与分配方法，包括测量得到的无功、谐波和闪变的95％概率值和平均功率因数；计算谐波补偿容量Qx；计算闪变改善率；核算所需的无功补偿度；将补偿容量的1/2作为动态补偿装置的无功补偿容量Qw；将Qw与Qx的均方根值作为并联混合型综合补偿装置的动态补偿容量Qd；形成动态补偿部分，其实际动态无功补偿容量为2Qw；计算所需的总无功补偿容量Qz；将Qz与2Qw的差值作为可投切固定容性补偿支路的容量Qg。本发明为混合型并联综合补偿装置动态容量和固定容量的分配提供了有效的指导，在保证补偿效果的同时，还可使动态补偿装置的容量大大降低，从而提高装置的性价比。
文档编号H02J3/18GK101588070SQ20091011554
公开日2009年11月25日 申请日期2009年6月18日 优先权日2009年6月18日
发明者旻 孙, 肖红霞, 范瑞祥 申请人:江西省电力科学研究院