混合补偿方法和混合补偿装置与流程

本发明涉及无功补偿技术领域，具体讲是一种混合补偿方法和混合补偿装置。

背景技术：

目前对于无功补偿提出了多种补偿方案，其中一种技术路线为混合补偿：比如1、svg+tsc的补偿方案，比如申请公布号为cn105186531a的中国发明专利申请所公开的混合型动态无功补偿的装置及其方法、授权公告号为cn203690930u的中国发明专利所公开的一种混合型无功补偿控制系统、授权公告号为cn202084939u的中国发明专利所公开的智能电力综合补偿装置等；2、svg+智能电容器的补偿方案，svg+智能电容器为单独运行。

但是不管是哪一种，为了能够更好的发挥混合补偿的作用，对于混合补偿的策略研究是必不可少的，混合补偿的策略即混合补偿方法，现有的混合补偿方法虽然具有一定的研究，但是本申请人认为在保障补偿质量的同时，减少svg的工作量方面还需要进一步研究。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是，克服现有技术的缺陷，提供一种混合补偿方法，具有保障补偿质量的同时，减少svg的工作量的优点，此外，还提出一种混合补偿装置，具有能够协调svg和智能电容器这两者，且出现故障时，正常的svg或智能电容器仍然能够正常工作的优点。

为解决上述技术问题，本发明提出一种混合补偿方法，每个共补电容器容量均记为qmax(gcap)，每个分补电容器的三相容量均记为qamax(fcap)、qbmax(fcap)、qcmax(fcap)，补偿过程为：

如果系统所需为容性无功补偿，那么svg先行投入，记svg的负载总无功为qload(svg)，然后，如果有共补电容器容量qmax(gcap)<qload(svg)，那么投入该共补电容器，此时svg负载总无功为e＝qload(svg)-此次投入的共补电容器的容量qmax(gcap),如果还有共补电容器的容量qmax(gcap)<e，那么继续投入对应的共补电容器，直至svg负载总无功qload(svg)减小到没有可供投入的共补电容器，接下来若还需补偿，此时svg补偿的a、b、c三相负载无功分别记为qaload(svg)、qbload(svg)、qcload(svg)，则判断是否投入分补电容器，即对于a相，如果有分补电容器的qamax(fcap)<qaload(svg)，那么投入该分补电容器的a相，对于b相，如果有分补电容器的qbmax(fcap)<qbload(svg)，那么投入该分补电容器的b相，对于c相，如果有分补电容器的qcmax(fcap)<qcload(svg)，那么投入该分补电容器的c相，直至svg的qaload(svg)、qbload(svg)、qcload(svg)减小到没有可供投入的分补电容器。

当补偿过程中，如果系统增大无功需求dqload(svg)，那么此时，原有svg的负载总无功qload(svg)的未补偿部分加上dqload(svg)作为svg的负载总无功f，以f作为总补偿量进行补偿；或者补偿完成后，如果系统增大无功需求dqload(svg)，那么此时，dqload(svg)作为总补偿量进行补偿。

当补偿过程中或补偿完成后，系统减小无功需求dqload(svg)，那么svg反补投入，并且，如果有已投入的共补电容器且满足切除条件qmax(gcap)<dqload(svg)，则切除该共补电容器以减小svg反补投入，接下来，如果已投入的共补电容器还有符合容量需求，那么继续切除共补电容器，直至dqload(svg)减小到没有可供切除的共补电容器，接下来若还有svg反补投入，此时svg所需反补的a、b、c三相负载无功分别记为fqaload(svg)、fqbload(svg)、fqcload(svg)，那么判断是否切除分补电容器，即对于a相，如果有分补电容器的qamax(fcap)<fqaload(svg)，那么切除该分补电容器的a相，对于b相，如果有分补电容器的qbmax(fcap)<fqbload(svg)，那么切除该分补电容器的b相，对于c相，如果有分补电容器的qcmax(fcap)<fqcload(svg)，那么切除该分补电容器的c相，直至svg的fqaload(svg)、fqbload(svg)、fqcload(svg)减小到没有可供切除的分补电容器。

采用上述方案后，与现有技术相比，本发明具有以下优点：先svg投入，消除谐波，补偿无功，能够较为迅速地稳定负荷，接着，先后并动态的投入共补和分补电容器，减少svg发出的无功补偿，从而减少svg的工作量；在负荷退出后，利用svg动态响应迅速吸收掉过补的无功量，然后再先后并动态的切除共补和分补电容器，整个补偿过程既可以发挥svg动态响应速度快的特性，抑制电压波动和闪变，也能弥补svg容量不足的缺陷，同时使svg工作在轻负荷状态，即轻工作量状态，延长svg使用寿命，且实现精确补偿，抑制电压波动及闪变的能力大大提高；总之，本申请先行投入svg，以求先消除系统中目标次谐波，同时改善功率因数值，然后通过共补和分补电容器投入或者切除补偿，减小svg工作量，以达到系统平衡，此方案的提出优化了补偿资源配置，充分发挥svg的动态响应速度快和共补及分补电容器补偿容量大且稳定的优点，提高了整个系统的补偿容量，减轻了svg负荷，延长了svg使用寿命，降低了补偿成本，本申请具有保障补偿质量的同时，减少svg的工作量的优点。

本发明还提出一种混合补偿装置，它包括svg、用于检测电网的电流检测单元以及若干智能电容器，它还包括第一控制器，svg的控制器记为第二控制器，每个智能电容器的控制器均记为第三控制器，第二控制器的通讯端、各第三控制器的通讯端分别与第一控制器的通讯端电连接，第一控制器的采样端、第二控制器的采样端、各第三控制器的采样端分别与电流检测单元电连接；svg的补偿端和各智能电容器的补偿端分别与电网电连接。

采用上述结构后，与现有技术相比，本发明具有以下优点：第一控制器相当于优先控制器，第一控制器通过电流检测单元获取电网的状态，然后将控制指令发送给第二控制器以及各第三控制器，第二控制器以及各第三控制器优先执行该控制指令，从而实现能够协调svg和各智能电容器这两者的目的，比如通过协调后，由于svg反应速度快，如果在智能电容器未切除之前，svg已经将智能电容器投入部分进行反补，重新达到系统平衡的话，智能电容器将不会切除，这样的问题就可以避免，另外，本申请的svg和各智能电容器仍然通过电流检测单元获取电网的状态，一旦第一控制器出现故障，svg和各智能电容器仍然能够各自正常工作；综合上述，本申请具有能够协调svg和智能电容器这两者，且出现故障时，正常的svg或智能电容器仍然能够正常工作的优点。

作为改进，电流检测单元包括网侧ct和对网侧ct所获取的信号进行二次检测的二次ct，网侧ct所获取的信号分别输送至第一控制器的采样端和第二控制器的采样端，二次ct所获取的信号分别输送至各第三控制器的采样端，ct即电流互感器，这样，整体结构得到简化，且无需在各智能电容器端均设置ct变比结构。

作为改进，第一控制器设有第一转接单元和第二转接单元；第一转接单元包括与二次ct电连接的第一连接端以及与该第一连接端直连的第一转发端，该第一转发端与各第三控制器的采样端电连接，该第一转发端还包括通讯线路，该通讯线路一端与第一控制器的通讯端电连接，该通讯线路另一端与各第三控制器的通讯端电连接；第二转接单元包括与网侧ct电连接的第二连接端以及与该第二连接端直连的第二转发端，该第二转发端与第二控制器的采样端电连接，这样，整体结构得到简化，极大减少接线数量，同时接线较短，另外，由于是直连转接，所以即使转接设备自身出现故障，也不会妨碍信号的输送。

作为改进，该第一转发端与各第三控制器的采样端电连接，该第一转发端还包括通讯线路，该通讯线路一端与第一控制器的通讯端电连接，该通讯线路另一端与各第三控制器的通讯端电连接，是指：各第三控制器的采样端均设有包含通讯线路的第三连接端以及与该第三连接端直连的包含通讯线路的第三转发端，第一转发端与第一个智能电容器的第三控制器的第三连接端电连接，该第一个智能电容器的第三控制器的第三转发端与第二个智能电容器的第三控制器的第三连接端电连接，该第二个智能电容器的第三控制器的第三连接端与第三个智能电容器的第三控制器的第三连接端电连接，依次类推以实现将二次ct检测到的电流检测信号及与第一控制器进行通讯的通讯信号输送至各第三控制器，这里主要解决第一控制器与各智能电容器之间的信号传递，目的同样是整体结构得到简化，极大减少接线数量，同时接线较短，另外，由于是直连转接，所以即使转接设备自身出现故障，也不会妨碍信号的输送。

作为改进，第一连接端、第一转发端、各第三连接端和第三转发端所采用的接口均为电话线接口，这样，结构简单，接线牢固，接触可靠。

作为改进，第二控制器的通讯端与第一控制器的通讯端电连接所采用的接口为485通讯接口，这样，结构简单，通讯协议成熟，兼容性好。

作为改进，若干智能电容器包括智能共补电容器和智能分补电容器，这样，无功补偿效果更好。

附图说明

图1为本发明混合补偿装置的原理示意图。

图2为第一控制器相关的放大示意图。

图3为svg相关的放大示意图。

图4为智能电容器相关的放大示意图。

图中所示，1、第一连接端，2、第一转发端，3、第二连接端，4、第二转发端，5、第三连接端，6、第三转发端。

具体实施方式

下面对本发明作进一步详细的说明：

实施例一，

一种混合补偿方法，每个共补电容器容量均记为qmax(gcap)，每个分补电容器的三相容量均记为qamax(fcap)、qbmax(fcap)、qcmax(fcap)，补偿过程为：

如果系统所需为容性无功补偿，那么svg先行投入，记svg的负载总无功为qload(svg)，即总补偿量为qload(svg)，然后，如果有共补电容器容量qmax(gcap)<qload(svg)，那么投入该共补电容器，此时svg负载总无功为e＝qload(svg)-此次投入的共补电容器的容量qmax(gcap),如果还有共补电容器的容量qmax(gcap)<e，那么继续投入对应的共补电容器，此时svg负载总无功为g＝e-此次投入的共补电容器的容量qmax(gcap),如果还有共补电容器的容量qmax(gcap)<g，那么继续投入对应的共补电容器，依次类推，直至svg负载总无功qload(svg)减小到没有可供投入的共补电容器，接下来若还需补偿，此时svg补偿的a、b、c三相负载无功分别记为qaload(svg)、qbload(svg)、qcload(svg)，则判断是否投入分补电容器，即对于a相，如果有分补电容器的qamax(fcap)<qaload(svg)，那么投入该分补电容器的a相，对于b相，如果有分补电容器的qbmax(fcap)<qbload(svg)，那么投入该分补电容器的b相，对于c相，如果有分补电容器的qcmax(fcap)<qcload(svg)，那么投入该分补电容器的c相，此时，对于a相，svg补偿的a相负载无功减小，即h＝qaload(svg)-qamax(fcap)，或者，对于b相，svg补偿的b相负载无功减小，即i＝qbload(svg)-qbmax(fcap)，或者，对于c相，svg补偿的c相负载无功减小，即j＝qcload(svg)-qcmax(fcap)，接下来，判断分补电容器的投入，是将h、i、j作为比较基准，即qaload(svg)、qbload(svg)、qcload(svg)分别替换为h、i、j，若判断为投入，那么对于a相，svg补偿的a相负载无功继续减小，即k＝qaload(svg)-qamax(fcap)，或者，对于b相，svg补偿的b相负载无功继续减小，即l＝qbload(svg)-qbmax(fcap)，或者，对于c相，svg补偿的c相负载无功继续减小，即m＝qcload(svg)-qcmax(fcap)，接下来，是将k、l、m作为比较基准，即h、i、j分别替换为k、l、m，依次类推，每次比较基准均为减小后的svg补偿的a相负载无功、svg补偿的b相负载无功、svg补偿的c相负载无功，直至svg的qaload(svg)、qbload(svg)、qcload(svg)减小到没有可供投入的分补电容器，该递减过程，类似判断共补电容器的投入。

当补偿过程中，如果系统增大无功需求dqload(svg)，那么此时，原有svg的负载总无功qload(svg)的未补偿部分加上dqload(svg)作为svg的负载总无功f，以f作为总补偿量进行补偿；或者补偿完成后，如果系统增大无功需求dqload(svg)，那么此时，dqload(svg)作为总补偿量进行补偿。

当补偿过程中或补偿完成后，系统减小无功需求dqload(svg)，那么svg反补投入，并且，如果有已投入的共补电容器且满足切除条件qmax(gcap)<dqload(svg)，则切除该共补电容器以减小svg反补投入，此时，svg反补投入减小为dqload(svg)-qmax(gcap)，接下来，如果已投入的共补电容器还有符合容量需求，那么继续切除共补电容器，判断是否符合容量需求采用的规则为已投入的共补电容器qmax(gcap)<dqload(svg)，只是每次切除判断所比较的dqload(svg)应当替换为每次减小后的svg反补投入，直至dqload(svg)减小到没有可供切除的共补电容器，接下来若还有svg反补投入，此时svg所需反补的a、b、c三相负载无功分别记为fqaload(svg)、fqbload(svg)、fqcload(svg)，那么判断是否切除分补电容器，即对于a相，如果有分补电容器的qamax(fcap)<fqaload(svg)，那么切除该分补电容器的a相，对于b相，如果有分补电容器的qbmax(fcap)<fqbload(svg)，那么切除该分补电容器的b相，对于c相，如果有分补电容器的qcmax(fcap)<fqcload(svg)，那么切除该分补电容器的c相，直至svg的fqaload(svg)、fqbload(svg)、fqcload(svg)减小到没有可供切除的分补电容器，这里的递减规则也是将fqaload(svg)、fqbload(svg)、fqcload(svg)替换为每次减小后的svg所需反补的a、b、c三相负载无功来作为比较基准进行比较。

实施例二，一种混合补偿装置，

它包括svg、用于检测电网的电流检测单元以及若干智能电容器，它还包括第一控制器，svg的控制器记为第二控制器，每个智能电容器的控制器均记为第三控制器，第二控制器的通讯端、各第三控制器的通讯端分别与第一控制器的通讯端电连接，第一控制器的采样端、第二控制器的采样端、各第三控制器的采样端分别与电流检测单元电连接；svg的补偿端和各智能电容器的补偿端分别与电网电连接。

第一控制器主要包括电源模块、采样模块、控制模块和显示模块，该显示模块在图中未示出，显示模块作为人机界面，电源模块用于供电，电源模块从电网取电。第一控制器通过采集系统中的电力参数，进行计算分析，然后对svg和抑谐式智能低压电力电容补偿器进行控制补偿，实现补偿原理，以达到系统功率因数的目标值；控制模块采用芯片stm32f103rc作为处理核心部分；显示模块包括型号为zxm12864c1的液晶显示屏。

svg主要包括控制芯片、电流采样单元、电容器、电抗器、igbt模块和显示模块组成，第二控制器即围绕控制芯片形成的控制模块，svg通过485通讯与第一控制器通讯，受第一控制器控制，svg具有消除谐波的功能，因此第一控制器优先控制svg投入补偿，消除系统中的谐波，减小振荡，从而保护svg和智能电容器；svg也具备无功补偿的功能，其快速响应的速度，能使得补偿过程为动态补偿，只要系统中无功环境发生变化，svg优先投入无功，然后第一控制器进行分析，是否要投入抑谐式智能低压电力电容器；在智能电容器投入补偿后，svg补偿剩余的少部分无功，达到系统功率因数的目标值。

智能电容器主要包括控制模块、断路器、电容器、电抗器和磁保持继电器，该控制模块即第三控制器；由于采用智能电容器，具有控制模块，可自组网，所以通过二次ct采样给智能电容器，使其在第一控制器和svg故障时，也能进行投切补偿，防止系统电力参数波动大。

svg可采用市售的静止无功发生器或者称为有源电力滤波器，比如杭州晟泰电气有限公司所生产销售的这类产品，智能电容器可采用市售的抑谐式低压无功补偿装置，比如杭州晟泰电气有限公司所生产销售的这类产品。

电流检测单元包括网侧ct和对网侧ct所获取的信号进行二次检测的二次ct，网侧ct所获取的信号分别输送至第一控制器的采样端和第二控制器的采样端，二次ct所获取的信号分别输送至各第三控制器的采样端。

第一控制器设有第一转接单元和第二转接单元；第一转接单元包括与二次ct电连接的第一连接端1以及与该第一连接端1直连的第一转发端2，该第一转发端2与各第三控制器的采样端电连接，该第一转发端2还包括通讯线路，该通讯线路一端与第一控制器的通讯端电连接，该通讯线路另一端与各第三控制器的通讯端电连接；第二转接单元包括与网侧ct电连接的第二连接端3以及与该第二连接端3直连的第二转发端4，该第二转发端4与第二控制器的采样端电连接。

该第一转发端2与各第三控制器的采样端电连接，该第一转发端2还包括通讯线路，该通讯线路一端与第一控制器的通讯端电连接，该通讯线路另一端与各第三控制器的通讯端电连接，是指：各第三控制器的采样端均设有包含通讯线路的第三连接端5以及与该第三连接端5直连的包含通讯线路的第三转发端6，第一转发端2与第一个智能电容器的第三控制器的第三连接端5电连接，该第一个智能电容器的第三控制器的第三转发端6与第二个智能电容器的第三控制器的第三连接端5电连接，该第二个智能电容器的第三控制器的第三连接端5与第三个智能电容器的第三控制器的第三连接端5电连接，依次类推以实现将二次ct检测到的电流检测信号及与第一控制器进行通讯的通讯信号输送至各第三控制器。

第一连接端1、第一转发端2、各第三连接端5和第三转发端6所采用的接口均为电话线接口。

第二控制器的通讯端与第一控制器的通讯端电连接所采用的接口为485通讯接口。

若干智能电容器包括智能共补电容器和智能分补电容器。

svg包括直流电源、带键盘输出的显示屏，直流电源一端与电网电连接，直流电源另一端与显示屏电连接以对显示屏供电，显示屏与第一控制器的数据交互端电连接。

本申请混合补偿装置可采用现有技术的补偿逻辑进行控制，比如第一控制器优先控制svg投入补偿，消除系统中的谐波，减小振荡，只要系统中无功环境发生变化，svg优先投入无功，然后再考虑投入抑谐式智能低压电力电容器；在智能电容器投入补偿后，svg补偿剩余的少部分无功，从而达到系统功率因数的目标值。

实施例三，一种运行实施例一的混合补偿装置，与实施例二的区别在于采用实施例一的混合补偿方法，更加先进，由第一控制器按实施例一的混合补偿方法协调svg和各智能电容器的投入或切除。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。