有源无源混合型无功功率动态补偿装置的制作方法

本发明公开的有源无源混合型无功功率动态补偿装置，属电力设备技术领域。特别是一种装置在运行中的响应速度是有源补偿svg的响应速度，≤10毫秒。装置在运行中的有功功率损耗是自耦调压型无功功率动态补偿装置的有功功率损耗，≤装置额定容量0.5％。

背景技术：

现有的无功功率动态补偿装置的类型有：有源无功功率动态补偿装置(svg)、无源无功功率动态补偿装置，如：自耦调压型无功功率动态补偿装置。

有源型无功功率动态补偿装置的显著优点是运行响应速度快，≤10毫秒，能补偿快速变化负荷的无功功率需求。其主要缺点是装置在运行中有功功率损耗大，是装置安装容量的5％。

无源型无功功率动态补偿装置，以自耦调压型无功功率动态补偿装置为例。其显著优点是装置在运行中有功功率损耗小，只有装置安装容量的0.3％不到。其缺点主要是装置在运行中响应速度慢，是有载调压开关的响应速度，在5秒左右。它适用于电力系统稳态运行时的无功功率控制和电压调整，适应不了快速变化负荷的无功功率补偿和电压调整，如：铁道电气化电力牵引负荷。

技术实现要素：

本发明的任务是研制一种新型有源无源混合型无功功率动态补偿装置。可广泛适用于煤矿、钢铁、新能源(风力、太阳能)变电站和铁道电气化牵引变电所，作为无功功率动态补偿、高次谐波电流滤波、母线电压调整装置，为提高电力系统电压质量和电力系统运行经济性做贡献。

本发明所述的技术方案是这样的，这种有源无源混合型无功功率动态补偿装置，它由自耦耦合变压器(1)、有载调压开关(2)、无功功率补偿滤波支路(3)、有源补偿逆变器(4)、有源补偿逆变器控制器(5)、后台数据处理工控机(6)和有载调压开关控制器(7)构成。后台数据处理工控机(6)实时在线监测系统母线电压变化和系统无功功率需求，并按照装置的控制准则，通过有载调压开关控制器(7)控制有载调压开关(2)接入自耦耦合变压器(1)的自耦调压分接头i(i＝1，2，…，n)，使有载调压开关(2)的输出端电压，即无功功率补偿滤波支路(3)的上端电压，在(0～ue)间分级可调，从而使无功功率补偿滤波支路发出的感性无功功率在(0～qn)范围内分级可调。同时有源补偿逆变器控制器(5)在线实时监测系统母线电压变化和系统无功功率需求，并按照装置控制准则(使装置处于若感性)控制有源补偿逆变器(4)发出连续可调的感性或容性无功功率。有源补偿逆变器(4)的容量是无功功率补偿滤波支路(3)容量的(1/4～1/n)。

本装置有源补偿逆变器(4)只发(1/4～1/n)倍无功功率补偿滤波支路(3)容量的感性或容性基波无功功率，因为有源补偿逆变器(4)发高次谐波无功功率的效率只有发基波无功功率效率的40％。系统负荷非线性运行中产生的谐波电流由无功功率补偿滤波支路(3)来滤除。

如上所述的有源无源混合型无功功率动态补偿装置技术特点有，后台数据处理工控机(6)、有载调压开关控制器(7)和无功功率补偿滤波支路(3)可控制装置调节范围。

如上所述的有源无源混合型无功功率动态补偿装置技术特点还有，自耦耦合变压器(1)各分接头按等功率调节，分成n级，第i级的电压为以实现分级等功率调节。

如上所述的有源无源混合型无功功率动态补偿装置技术特点还有，自耦耦合变压器(1)的传导容量与无功功率补偿滤波支路(3)的容量相同，但其电磁容量只有无功功率补偿滤波支路(3)容量的25％不到。有源补偿逆变器(4)耦合绕组的容量一般都小于自耦耦合变压器(1)的电磁容量。所以有源补偿逆变器(4)耦合绕组的容量不影响自耦耦合变压器(1)的电磁容量。

如上所述的有源无源混合型无功功率动态补偿装置技术特点还有，在装置投入或切除时，可将有载调压开关(2)调至自耦耦合变压器(1)零电压接线端(11)，以实现装置零电压、零电流投入或零电压、零电流切除。在装置投入后，根据系统电压和系统无功功率需求在后台数据处理工控机(6)通过有载调压开关控制器(7)的控制下将分接开关接在自耦耦合变压器(1)的合适电压分接头i(i＝1，2，…，n)，以实现装置控制范围的可调节。

如上所述的有源无源混合型无功功率动态补偿装置技术特点还有，自耦耦合变压器(1)各级的漏抗很小，对无功功率补偿滤波支路(3)的滤波效果影响很小。

如上所述的有源无源混合型无功功率动态补偿装置技术特点还有，自耦耦合变压器(1)的下半段绕组电流很小，线圈可以分段绕制，可节省金属导线消耗，降低自耦耦合变压器(1)的生产制造成本。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1：有源无源混合型无功功率动态补偿装置原理接线图。

图2：(-400～3400)kvar/27.5kv有源无源混合型无功功率动态补偿装置原理接线图。

图中：1～自耦耦合变压器，2～有载调压开关，3～无功功率补偿滤波支路，4～有源补偿逆变器，5～有源补偿逆变器控制器，6～后台数据处理工控机，7～有载调压开关控制器，8～变电站综合自动化系统通信线，9～有源补偿逆变器滤波电抗器，10～有源补偿逆变器滤波电容器，11～自耦耦合变压器零电压接线端，12～电压母线，13～有源无源混合型无功功率动态补偿装置断路器，14～母线电压互感器，15～母线电流互感器，16～5次无功功率补偿滤波支路，17～7次无功功率补偿滤波支路，18～3次无功功率补偿滤波支路，19～5次无功功率补偿滤波支路，20～避雷器。

具体实施方式

本发明的有源无源混合型无功功率动态补偿装置非限定实施例如下。

某铁道电气化牵引变电所2×(-400～3400)kvar/27.5kv无功功率动态补偿装置。其中无功功率补偿兼3次谐波电流滤波支路容量为1800kvar，无功功率补偿兼5次谐波电流滤波支路容量为1200kvar，有源补偿逆变器容量为±400kvar，其一次系统原理图如图2所示。

技术特征：

技术总结
本发明的有源无源混合型无功功率动态补偿装置，属电力设备技术领域。装置由自耦耦合变压器、有载调压开关、无功功率补偿滤波支路、有源补偿逆变器、有源补偿逆变器控制器、后台数据处理工控机和有载调压开关控制器构成。装置的显著特点是在运行中的响应速度是有源补偿逆变器的响应速度，≤10毫秒。装置在运行中的有功功率损耗是自耦调压型无功功率动态补偿装置的有功功率损耗，≤装置额定容量的0.5％。可广泛适用于煤矿、钢铁、新能源(风力、太阳能)变电站和铁道电气化牵引变电所，作为无功功率动态补偿、高次谐波电流滤波、母线电压调整装置，为提高电力系统电压质量和电力系统运行经济性做贡献。

技术研发人员：陈君诚
受保护的技术使用者：陈君诚
技术研发日：2018.12.25
技术公布日：2019.03.22