专利名称：一种动态无功补偿和有源滤波系统及其控制方法
技术领域：
本发明涉及无功补偿系统，尤其是一种动态无功补偿和有源滤波系统及其控制方法。
背景技术：
电能是社会经济发展的重要物质保证，近年来电力用户对电能质量的要求越来越高，而用户端大量非线性负荷的应用也成为电网电能质量恶化的重要因素，从小容量的家用电器到大容量的工业交直流变换装置，都会引起电网电流、电压波形畸变和功率因数下降，可以说用户负荷正成为电网无功及谐波污染问题的主要来源。而电网无功及谐波污染会造成电网很大的设备和线路损耗，造成能源浪费，同时也会给电力系统的安全稳定运行造成很大影响。目前变、配电系统的无功补偿装置绝大部分采用电容器组和电抗器组分组投切式无功补偿，此种方式具有补偿速度慢、冲击大、补偿精度差、欠补和过补严重、阶梯式补偿、 智能性差等缺点。而动态无功补偿装置如静止无功补偿器虽然可以克服以上缺点，但由于电力电子器件的成本和技术成熟度所限制，单台容量较大的静止无功补偿器在设计、成本和功耗等方面都无法完全满足应用现场的实际需求。并且电网的谐波和无功经常一起存在，需要同时治理，但谐波和无功含量处于不断的变化中，传统的做法是根据线路负载情况按最大值分别配置谐波和无功的治理容量，此种办法造成了容量浪费，增加了工程成本。无功补偿和谐波治理系统在变、配电系统中的使用量非常大，所以发明一种低成本、智能型、补偿速度快、补偿精度高、平滑补偿的新型无功补偿及有源滤波系统具有很现实的意义。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，根据动态无功补偿装置、投切无功补偿装置、有源滤波装置、无源滤波装置各自的特点，以及现场的实际运行状况，本发明旨在提供一种动态无功补偿和有源滤波系统及其控制方法，兼具快速、平滑、大容量无功补偿和谐波滤除功能，同时容量配置合理、灵活、装置成本低、保护可靠性高、运行智能化，实现在效果、智能、成本、稳定性上的最优组合。根据本发明的一个方面，提供一种动态无功补偿和有源滤波系统，所述的系统包括主控制器、若干无功补偿装置(所述无功补偿装置包括任一种或任多种动态无功补偿装置和投切无功补偿装置)、若干谐波滤除装置(所述谐波滤除装置包括任一种或任多种动态谐波滤除装置和固定谐波滤除装置)，主控制器为系统中最高控制单元，每个无功补偿装置和每个谐波滤除装置的投入或切除，包括投入或切除的容量、时序、时刻都由主控制器下发指令完成。优选地，根据现场的实际情况，根据本发明提供的系统可以选择是否有或有多少无功补偿装置或谐波滤除装置来满足现场的实际需求，灵活的多种组合方式最大限度上满足不同现场的不同需求，达到系统配置的最优化。根据本发明的另一个方面是提供一种动态无功补偿和有源滤波系统的控制方法， 步骤如下1)主控制器的第一检测装置检测网侧的瞬时电流和电压，第一处理装置使用瞬时功率计算法，计算瞬时无
权利要求
1.一种动态无功补偿和有源滤波系统，其特征在于，包括如下装置中的任一种或任多种装置-若干无功补偿装置； -若干谐波滤除装置，还包括主控制器，其通过控制总线连接所述无功补偿装置和/或谐波滤除装置，用于根据电网参数控制所述无功补偿装置和/或谐波滤除装置的运行。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述无功补偿装置包括如下装置中的任一种或任多种装置-动态无功补偿装置； -投切无功补偿装置。
3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，所述动态无功补偿装置包括静止无功补偿器，所述投切无功补偿装置包括接触器或/和晶闸管投切电容器电抗器无功补偿器。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的系统，其特征在于，所述谐波滤除装置包括如下装置中的任一种或任多种装置-动态谐波滤除装置； -固定谐波滤除装置。
5.根据权利要求4所述的系统，其特征在于，所述动态谐波滤除装置包括有源滤波器， 所述固定谐波滤除装置包括无源滤波器。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的系统，其特征在于，所述主控制器包括如下装置第一检测装置，其用于检测交流电网的瞬时电压以及瞬时电流； 第一处理装置，其用于根据所述瞬时电压以及瞬时电流计算瞬时谐波信息以及瞬时无功信息；第二处理装置，其用于根据所述瞬时谐波信息以及瞬时无功信息生成无功补偿策略信息和/或谐波滤除策略信息；第一发送装置，其用于向所述无功补偿装置发送无功补偿指令，和/或向所述谐波滤除装置发送谐波滤除指令。
7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述无功补偿策略包括如下信息中的任一种或任多种信息-动态无功补偿装置的容量分配策略信息；-投切无功补偿装置的容量分配策略信息；-动态谐波滤除装置的辅助无功补偿容量分配策略信息；-动态无功补偿装置以及投切无功补偿装置的投入时序及时刻策略信息。
8.根据权利要求6或7所述的系统，其特征在于，所述谐波滤除策略信息包括如下信息中的任一种或任多种信息-动态谐波滤除装置的容量分配策略信息； -固定谐波滤除装置的容量分配策略信息。 -动态无功补偿装置的辅助谐波滤除容量分配策略信息； -动态谐波滤除装置以及固定谐波滤除装置的投入时序及时刻策略信息。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的系统，其特征在于，所述主控制器包括如下装置第二发送装置，其用于根据所述电网参数向远程主站发送上述电网信息、无功补偿策略和谐波滤除策略；第一接收装置，其用于接收来自所述远程主站的主站控制信号； 第三处理装置，其用于根据所述主站控制信号生成所述无功补偿策略和/或谐波滤除策略。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的系统，其特征在于，所述主控制器还包括如下装置第二检测装置，其用于对检测到发生故障的所述无功补偿装置和/或所述谐波滤除装置进行隔离。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的系统，其特征在于，还包括辅助控制装置，其用于当所述主控制器发生故障时控制所述无功补偿装置和/或所述谐波滤除装置的自主运行。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的系统，其特征在于，所述控制总线包括如下方式中的任一种方式-基于光纤的以太网TCP/IP通信；-基于光纤的串行通信；-基于通信电缆的以太网TCP/IP通信；-基于通信电缆的串行通信；-CAN总线通信；以及-IGBT、晶闸管、接触器控制信号。
全文摘要
本发明提供一种动态无功补偿和有源滤波系统，包括如下组成主控制器、动态无功补偿装置、投切无功补偿装置、动态谐波滤除装置和固定谐波滤除装置。还提供相应的控制方法。本发明将各种并联补偿单元组合起来，使用高效、合理的投切策略协调各单元工作，最大限度满足实际需求；本发明所述系统具有快速、平滑、大容量无功补偿和谐波滤除功能，同时容量配置合理、灵活、装置成本低、保护可靠性高、运行智能化，实现在效果、智能、成本、稳定性上的最优组合，因此本发明可以广泛应用于电网的无功补偿及谐波滤除领域。
文档编号H02J3/18GK102377185SQ20101025607
公开日2012年3月14日 申请日期2010年8月18日 优先权日2010年8月18日
发明者周玉姝 申请人:周玉姝