>[001引 实施例2: 选取某变电站IOkV线路，忽略供电电压的谐波，负荷为非线性负荷；测得系统未补偿 时IOkV母线的S相电压崎变率为1. 57%，电流崎变率为35. 03%;WA相为例，测得各谐波含 量值讨目电压幅值）如表2。
[0017] 表2母线电压与电流谐波含量值
按传统正弦无功定义的补偿时，计算得电容器电容值=12. 954巧按提出方法补 偿时，计算得电容器电容值Gw=IO. 806 巧投入两组补偿算法计算的电容器组（电抗率为 5%)，可分别得系统基波无功功率和基波功率因数的变化情况仿真图，如附图5所示。
[001引从附图5波形图可W看出，系统的基波无功功率经电容器补偿都大于0,说明系统 无功过补偿，系统基波功率因数降为0.95;从附图6可W看出，基波无功功率基本为0,基波 功率因数也为1，说明系统所需的无功功率得到准确补偿；可见，按传统正弦电路的无功功 率进行补偿时，无功过补偿现象较为严重；按提出算法在正弦电压供电非线性负荷的系统 中进行补偿时，补偿无功的效果良好，优于传统方式。
[001引 实施例3: 选取某变电站IOkV线路，供电电压发生崎变，负荷为非线性负荷；测得系统未补偿时 IOkV母线的S相电压崎变率为3. 71%，电流崎变率为50. 89%。WA相为例，测得各谐波含量 值诵电压幅值）如表3。
[0020] 表3母线电压与电流谐波含量值
按传统正弦无功定义的补偿时，计算得电容器电容值=14. 497 巧按提出方法补 偿时，计算得电容器电容值Gw=Il. 021巧投入两组补偿算法计算的电容器组（电抗率为 5%)，可分别得系统基波无功功率和基波功率因数的变化情况仿真图。
[0021] 从附图7可W看出，补偿后系统无功功率接近200kvar，远大于0,无功过补偿现象 较为严重，基波功率因数为0. 95;从附图8可W看出，补偿后系统无功功率基本平衡，功率 因数达到了单位功率因数，说明系统无功功率恰好补偿系统所需的无功功率；说明提出的 计算方法在非正弦电压供电非线性负荷的系统中，补偿无功的效果良好，满足系统补偿无 功功率的要求。
【主权项】
1. 一种含谐波的配电网无功补偿电容器容量的计算方法，其特征在于：在含谐波的配 电网中，该方法能计算系统无功补偿电容器的最优补偿电容值；该方法包括如下步骤： (1) 建立含谐波的配电网供电系统模型 配电网系统谐波包括谐波电压和谐波电流，电压和电流波形畸变呈非正弦状态的原因 有两方面，一是负荷端电压畸变，即电能转换中的谐波电压或其它非线性负荷在PCC点形 成的谐波电压，又称背景谐波；二是负荷本身的非线性，使电网产生谐波电流，该谐波电流 也会引起电压波形畸变；本发明考虑配电网在非正弦电压-非线性负荷情况下的无功补偿 电容最优值的计算方法；本发明可将电网中总谐波次数集合I解为4和鳥两子集，即：式（1)中，A为电网向负荷注入的谐波电压次数的集合；4为负荷注入电网的谐波电流 次数的集合；当％=〇、#=〇,为正弦电压-线性负荷系统；A辛0、4=0,为非正弦电压-线性 负荷系统；A)=〇、〇,为正弦电压-非线性负荷系统；辛0、〇,为非正弦电压-非 线性负荷系统；因此，只需要考虑A辛0、4辛0这种情况下配电网无功补偿电容器容量的 计算方法，其它几种情况均为该情况下的特例；设非正弦电路的负载电压和负载电流 i(i)可分解为来自两个谐波子集的谐波电压和谐波电流，即：式（2)和（3)中，％⑵、in⑵分别是第/7次谐波电压和电流；如⑵是谐波电源的谐 波电压是非线性负荷引起的谐波电压，其值为负值；iND⑵是由谐波电源引起的谐 波电流；iNC(i)是由非线性负荷引起的谐波电流；根据式（2)和（3)，可按戴维宁等效电路将 含非线性负荷的电路分解为线性负荷(这里认为是等效电导/)和电流源(谐波源i h ()的 置加，如附图1所不； (2) 含谐波配电网无功补偿电容器容量的计算 当非正弦电压供电非线性负荷时，A辛〇、4辛〇,这时非正弦系统的电路模型可等效 为附图2所示的电路；设负荷的端电压和电流的傅里叶级数表达式为：式（4)、（5)中，为正整数；％是第次谐波角频率；％、/"是直流电压与电流；仏、/" 是第〃次谐波电压与电流有效值；〃"、L是第〃次谐波电压与电流的初相角；为相角 差，g卩八;计算补偿电容器的容量时，需考虑补偿基波无功和电网侧的谐波无功， 负荷测谐波电流产生的谐波无功由滤波器补偿，不由无功补偿电容器来补偿；所以仅考虑 谐波次数集合A情况下的无功补偿，这时非线性负荷可等效为含义谐波电压源作用下的线 性负荷与斗谐波电流源的叠加；无功补偿电容器补偿的理想目标是将线路中无功电流补偿 至零状态，这样可以降低输电系统的线路损耗，则电容器电流与无功电流厶（i)需满 足：其中，Xa为电容器基波电抗值，将式（7)代入式（6)，可得无功电流的瞬时值和有效值 为：根据附图2所示电路，在PCC节点处列写KCL方程，线路电流、电容器电流厶（i) 和负荷电流i(i)满足：结合式（9)~ (11)可知，线路电流有效值是关于电容器基波电抗Za的函数值；为 使电容器容量和线路损耗都最小，即基波电抗Xa和线路电流最小，需使式（12)和（13) 同时满足：根据式（6)~ (13)，可得非正弦电压-非线性负荷电容器的最佳电容值Gnf为：非正弦电压-线性负荷系统中，计算补偿电容器的容量时，^^ 〇、4=0,可根据式（6) ~ (13)推算得非正弦电压-线性负荷电容器的最佳电容值'为：正弦电压-非线性负荷系统中，计算补偿电容器的容量时，％=〇、4辛〇,可根据式（6) ~ (13)可推算得正弦电压-非线性负荷电容器的最佳电容值'为：2. 按权利要求1所述的含谐波的配电网无功补偿电容器容量的计算方法，其特征在于 所述的含非线性负荷的电路分解为线性负荷(其等效电导为/)和电流源(谐波源i h(i))的 叠加，简化了计算过程。3. 按权利要求1所述的含谐波的配电网无功补偿电容器容量的计算方法，其特征在于 在含谐波配电网计算得到的最佳无功补偿电容器值使电容器容量和线路损耗都最小。4. 按权利要求1所述的含谐波的配电网无功补偿电容器容量的计算方法，其特征在于 从补偿系统基波无功和背景谐波无功的角度出发，考虑了负荷谐波电流的无功部分不是由 电容器来进行补偿，而由滤波器来补偿；传统的无功补偿容量计算方法未去除此部分无功， 所以一般会造成过补偿；本发明结合电网负荷参数给出的电容器最优补偿电容值，适用于 各种含谐波配电网系统的无功补偿电容器容量计算。
【专利摘要】<b>本发明涉及一种含谐波的配电网无功补偿电容器容量的计算方法。</b><b>分别考虑背景谐波电压和负荷谐波电流，建立了</b><b>非正弦电压</b><b>-</b><b>非线性负荷</b><b>的配电网无功补偿系统数学模型；从补偿系统基波无功功率和背景谐波无功功率的角度，结合负荷参数，推导一种补偿系统无功功率的补偿电容器容量的计算方法，计算电容器的最优电容值；与传统补偿电容器容量计算方法相比，本发明方法更能针对性地补偿系统无功功率，有效改善电网无功过补偿现状，提高电网的电能质量。</b>
【IPC分类】G06F17/50, H02J3/18
【公开号】CN105140927
【申请号】CN201510406050
【发明人】赵莉华, 雷晶晶, 荣强, 牛纯春, 牛帅杰, 丰瑶, 刘丹华, 付荣荣, 张 浩, 王释颖, 冯政松, 徐洪英
【申请人】四川大学
【公开日】2015年12月9日
【申请日】2015年7月13日