一种并联磁控电抗器型动态无功电压调节装置制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种并联磁控电抗器型动态无功电压调节装置，其特征在于：包括一磁控电抗器，所述磁控电抗器通过一高压无源光控信号传输系统与一控制系统连接，所述磁控电抗器串联一中压侧电流互感器后连接到中压系统母线上，中压系统母线串联一主变和一高压侧电流互感器后连接高压系统母线，所述中压侧电流互感器和高压侧电流互感器的二次侧与所述控制系统的信号输入端相连。本实用新型可以弥补小水电发电机进相运行能力不足的问题；并且投资小，价格低，可靠性高，免维护，可实现无人值守；够能够抑制系统无功变化，降低线损，改善电压质量，提高供电可靠性。
【专利说明】一种并联磁控电抗器型动态无功电压调节装置
【技术领域】
[0001 ] 本实用新型涉及一种并联磁控电抗器型动态无功电压调节装置，应用于解决水电集中上网地区电网电压偏高的问题。
【背景技术】
[0002]水电作为清洁、可再生能源，近年来在节能减排的大背景下，在各水利资源丰富的省份得到了蓬勃的发展，为地方经济的发展做出了贡献。但是随着地区小水电装机容量的迅速扩大和大量小水电集中上网，给地区电网运行带来了诸多难题，其中比较突出的是丰水期时各小水电站抢发致使同一时间段站内向电网系统倒送大量无功，造成系统电压升高，电压频繁越上限，给变电站和用户带来一系列问题，同时导致上网线路主变损耗大量增力口。特别是对区域和县市电网影响更为巨大，电压无功电压问题更加突出，电网和设备安全运行和供电质量受到威胁。
[0003]目前，在变电站和用电系统中，解决电压和无功问题的传统方式主要是投切电容器组、电抗器和有载调压。主要是解决无功补偿问题，电网中的无功和有功是不断变化的，大量过剩和不足都将对电网和设备、电能质量及损耗造成严重影响，特别是无功的变化直接影响电网电压和损耗，为了维持电压的稳定和降低损耗，需要根据电网无功的变化，分组投入或切除电容器组和电抗器，但这种调节是跳跃式的，不能平滑的调节无功。随着电网自动化、智能化水平的提高，特别是电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，静止无功补偿SVC (SVC:StaticVar Compensator)技术得到了迅速发展，SVC的重要特性是能连续调节补偿装置的无功功率，且响应速度快。静止无功补偿装置典型代表是固定电容器+晶闸管控制电抗器(FC+TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)和磁控电抗器MCR。但由于晶闸管控制电抗器TCR (TCR:Thyristor Control Reactor)采用相控原理,故产生较大谐波，晶闸管投切电容器TSC (TSC:Thyristor Switch Capacitor)只能分组投切，需和TCR配合才能实现连续调节。
实用新型内容
[0004]有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种并联磁控电抗器型动态无功电压调节装置，解决小水电集中上网地区，由于水电无功严重过剩倒送电网，导致35kV和IlOkV母线电压过高、上网线损增大、传统电抗器均不适应其负荷变化特点的难题，克服已有技术的不足，提高小水电系统输电电能质量和供电可靠性。
[0005]本实用新型采用以下方案实现:一种并联磁控电抗器型动态无功电压调节装置，其特征在于:包括一磁控电抗器，所述磁控电抗器通过一高压无源光控信号传输系统与一控制系统连接，所述磁控电抗器串联一中压侧电流互感器后连接到中压系统母线上，中压系统母线串联一主变和一高压侧电流互感器后连接高压系统母线，所述中压侧电流互感器和高压侧电流互感器的二次侧与所述控制系统的信号输入端相连。
[0006]在本实用新型一实施例中，所述控制系统包括一 DSP控制器，所述DSP控制器连接一显示单元、一通讯单元、一数据采集单元和一光电接口单元,所述数据采集单元作为所述控制系统的信号输入端，所述光电接口单元作为所述控制系统的信号输出端。
[0007]在本实用新型一实施例中，所述高压无源光控信号传输系统包括一光控触发电路和一保护接口电路。
[0008]在本实用新型一实施例中，还包括一 MCR保护系统，所述MCR保护系统包括一 CPU，所述CPU连接一数据采集单元和一保护输出单元，所述数据采集单元连接所述高压无源光控信号传输系统的保护接口单元。
[0009]在本实用新型一实施例中，还包括一无功补偿出线开关设置于所述中压侧电流互感器与中压系统母线之间。
[0010]在本实用新型一实施例中，还包括一高压出线开关设置于所述高压侧电流互感器与高压系统母线之间。
[0011]在本实用新型一实施例中，还包括一高压侧电压互感器，所述高压侧电压互感器连接于高压系统母线与所述控制系统的信号输入端之间。
[0012]在本实用新型一实施例中，还包括一中压侧电压互感器，所述中压侧电压互感器连接于中压系统母线与所述控制系统的信号输入端之间。
[0013]本实用新型的有益效果是:能够减少变电站主变和高压侧输电线路传输的无功功率，降低主变和高压输电网的无功损耗；特别适用于水电功率在丰水季节集中上网的地区，有力地保证系统供电电压质量，减少线路损耗；解决了小水电站多，丰水季节集中上网且负荷较轻的地区，因水电无功严重过剩倒送电网，导致母线电压过高、上网线损增大、传统电抗器均不适应其负荷变化特点的难题，投资小、回报率高、明显降低线损、改善电能质量显著。本实用新型可以弥补小水电发电机进相运行能力不足的问题；并且投资小，价格低，可靠性高，免维护，可实现无人值守；够能够抑制系统无功变化，降低线损，改善电压质量，提高供电可靠性。
[0014]为使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下将通过具体实施例和相关附图，对本实用新型作进一步详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型系统结构原理框图。
[0016]其中，1-磁控电抗器，2-高压无源光控信号传输系统,3-控制系统,4-中压侧电流互感器，5-高压侧电流互感器，6-主变，7-无功补偿出线开关，8-高压出线开关，9-高压侧电压互感器，10-中压侧电压互感器，Il-MCR保护系统。
【具体实施方式】
[0017]如图1所示，本实用新型提供一种并联磁控电抗器型动态无功电压调节装置，包括一磁控电抗器I，所述磁控电抗器I通过一高压无源光控信号传输系统2与一控制系统3连接，采用无源光控技术解决了二者之间的电气绝缘问题，所述磁控电抗器I串联一中压侧电流互感器4后连接到中压系统母线上，中压系统母线串联一主变6和一高压侧电流互感器5后连接高压系统母线，所述中压侧电流互感器4和高压侧电流互感器5的二次侧与所述控制系统3的信号输入端相连，所述控制系统3的信号输出端通过所述高压无源光控信号传输系统2与所述磁控电抗器I相连。磁控电抗器的铁芯结构可以采用并联磁路和漏磁自屏蔽。
[0018]请继续参照图1，所述控制系统包括一 DSP控制器，所述DSP控制器连接一显示单元、一通讯单元、一数据采集单元和一光电接口单元，所述数据采集单元作为所述控制系统的信号输入端，所述光电接口单元作为所述控制系统的信号输出端。所述高压无源光控信号传输系统包括一光控触发电路和一保护接口电路。所述DSP控制器采用抗混叠数字滤波技术，实现了可靠的抗电压闪变移相触发，采用线性拟合自适应PID闭环控制技术，充分拟合磁控电抗器的非线性特性，实现分段线性闭环参数的匹配，在不同的线性段时均能达到最优控制，同时实现PID控制器的在线自整定和自调整。
[0019]优选的，还可以包括一 MCR保护系统，所述MCR保护系统包括一 CPU，所述CPU连接一数据采集单元和一保护输出单元，所述数据采集单元连接所述高压无源光控信号传输系统的保护接口单元；还可以包括一无功补偿出线开关设置于所述中压侧电流互感器与中压系统母线之间；还可以包括一高压出线开关设置于所述高压侧电流互感器与高压系统母线之间。
[0020]另外，还包括一高压侧电压互感器，所述高压侧电压互感器连接于高压系统母线与所述控制系统的信号输入端之间；还包括一中压侧电压互感器，所述中压侧电压互感器连接于中压系统母线与所述控制系统的信号输入端之间。
[0021]本实用新型利用并联MCR磁控电抗器，安装于变电站中压侧母线上，实现感性无功容量的动态补偿和平滑无级调节，可实现变电站无功损耗就地补偿，能够减少变电站主变和高压侧输电线路传输的无功功率，降低主变和高压输电网的无功损耗。解决了小水电站多，丰水季节集中上网且负荷较轻的地区，因水电无功严重过剩倒送电网，导致35kV和IlOkV母线电压过高、上网线损增大、传统电抗器均不适应其负荷变化特点的难题，投资小、回报率高、降低线损显著、明显改善电网电能质量。
[0022]MCR装置由磁控电抗器并联支路组成，通过调节磁控电抗器内部电力电子器件的触发角度，改变磁控电抗器的输出容量(感性无功)，实现无功的柔性补偿。磁控电抗器能够实现感性无功容量的动态补偿和平滑无级调节，调节过程无需投切，特别适用于水电功率在丰水季节集中上网的地区，有力地保证系统供电电压质量，减少线路损耗。
[0023]新型磁控电抗器(MCR)可以提供I?100%连续可调的无功功率，与电容器组合，就可以提供正负连续可调的无功功率，从而可以更精密、更快速地控制系统电压和无功，由于没有或极少有电容投切带来的冲击和涌流，所以能够大大提高装置的可靠性与寿命。在变电站母线上加装并联磁控电抗器，可实现感性无功的动态连续无级可调，并且从最小容量到最大容量的过渡时间很短，真正实现无功柔性补偿，吸收水电容性无功，该装置可以根据系统运行状态动态补偿系统中的容性剩余无功，保证不会向系统倒送无功，对电网安全生产和保证电能质量具有重大意义。
[0024]上列较佳实施例，对本实用新型的目的、技术方案和优点进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种并联磁控电抗器型动态无功电压调节装置，其特征在于:包括一磁控电抗器，所述磁控电抗器通过一高压无源光控信号传输系统与一控制系统连接，所述磁控电抗器串联一中压侧电流互感器后连接到中压系统母线上，中压系统母线串联一主变和一高压侧电流互感器后连接高压系统母线，所述中压侧电流互感器和高压侧电流互感器的二次侧与所述控制系统的信号输入端相连。
2.根据权利要求1所述的一种并联磁控电抗器型动态无功电压调节装置，其特征在于:所述控制系统包括一 DSP控制器，所述DSP控制器连接一显示单元、一通讯单元、一数据采集单元和一光电接口单元，所述数据采集单元作为所述控制系统的信号输入端，所述光电接口单元作为所述控制系统的信号输出端。
3.根据权利要求1所述的一种并联磁控电抗器型动态无功电压调节装置，其特征在于:所述高压无源光控信号传输系统包括一光控触发电路和一保护接口电路。
4.根据权利要求3所述的一种并联磁控电抗器型动态无功电压调节装置，其特征在于:还包括一 MCR保护系统，所述MCR保护系统包括一 CPU，所述CPU连接一数据采集单元和一保护输出单元，所述数据采集单元连接所述高压无源光控信号传输系统的保护接口单J Li ο
5.根据权利要求1所述的一种并联磁控电抗器型动态无功电压调节装置，其特征在于:还包括一无功补偿出线开关设置于所述中压侧电流互感器与中压系统母线之间。
6.根据权利要求1所述的一种并联磁控电抗器型动态无功电压调节装置，其特征在于:还包括一高压出线开关设置于所述高压侧电流互感器与高压系统母线之间。
7.根据权利要求1所述的一种并联磁控电抗器型动态无功电压调节装置，其特征在于:还包括一高压侧电压互感器，所述高压侧电压互感器连接于高压系统母线与所述控制系统的信号输入端之间。
8.根据权利要求1所述的一种并联磁控电抗器型动态无功电压调节装置，其特征在于:还包括一中压侧电压互感器，所述中压侧电压互感器连接于中压系统母线与所述控制系统的信号输入端之间。
【文档编号】H02J3/16GK203553945SQ201320742736
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2013年11月22日 优先权日:2013年11月22日
【发明者】李晓云, 纪代海, 佟晓晖, 陈友兴, 伊宏强, 蒋文武, 林晓明, 祝培良 申请人:国家电网公司, 国网福建省电力有限公司, 国网福建武夷山市供电有限公司