一种三相无功功率不平衡补偿方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及无功功率补偿技术领域，具体为一种三相无功功率不平衡补偿方法。
【背景技术】
[0002]在电网中，大多数负载(如电机、电弧炉等)和网络元件(如变压器、传输线等)的运行不仅需要电源为其提供有功功率，而且还需提供相应的无功功率。这些无功功率如果都要由发电机提供并经过长距离传送显然是不合理的、也是不可能的。合理的方法是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率，这就是无功补偿。无功补偿对供电系统和负荷的运行都具有十分重要的意义。
[0003]低压无功补偿装置目前主要有:固定投入的并联电容器FC、利用接触器进行分组自动投切的并联电容器组MSC、利用晶闸管进行分组自动投切的并联电容器组TSC、低压静止无功补偿器SVC和静止无功发生器SVG等。FC的补偿容量是固定不变的，可以提高平均功率因数，往往存在较大的欠补偿或过补偿；MSC可以自动分组投切，能阶梯式地自动跟踪负荷无功变化，补偿效果比FC好，但是自动投切延时较长，存在投入涌流和切除电弧的问题，接触器和电容器易损坏；TSC利用晶闸管静止开关，解决了涌流和电弧问题，但仍是阶梯式跟踪；晶闸管可控电抗器TCR具有连续快速调节感性无功的功能，但谐波发生量大，需要配置一定数量的滤波装置；SVG具有连续快速调节感性、容性无功的双向补偿功能，不会产生谐波，必要时还可以对谐波进行补偿，是目前性能最好的无功补偿装置，但相对成本高，性价比较低。还有一种复合型电能质量调节装置，由多组TSC和一组SVG构成，可以相互弥补对方的缺点，集合两者的优点，能够实现大容量无功功率的快速、连续调节，同时具有特定谐波治理和不平衡无功功率补偿的作用，但是其补偿方法实现困难，控制的准确度低，原理复杂。
【发明内容】
[0004]针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种原理简单，容易实现，灵活实用，控制准确度高，响应速度较快的三相无功功率不平衡补偿方法。
[0005]本发明是通过以下技术方案来实现:
[0006]—种三相无功功率不平衡补偿方法，所述补偿方法执行系统中包括至少一组能够实现分补功能的电容器；所述补偿方法包括如下步骤，
[0007]1)采集系统电源三相电压和电流值，计算出每相无功功率值，以最小的无功功率值作为基准值；
[0008]2)每相无功功率与基准值依次作差，把每相差值与对应投入阈值比较结果作为进入投入环节的判断条件；若大于，则进入投入环节，否则，则进入切除环节；
[0009]3)将设定投入顺利为第一组的分补电容器的状态字是否全投作为进入切除环节的判断条件；若全投，则进入切除环节，否则，进入指令发送环节；
[0010]4)发送环节中，把各组电容器当前状态字与对应备份字比较结果作为发送投切指令的判断条件；若一致，不发送投切指令，若不一致，则将该组现在的状态字发送到对应组电容器的驱动板，实现电容器的分相投切。
[0011]优选的，步骤1)中，通过周期平均功率法计算出每相无功功率值。
[0012]优选的，步骤1)中，还包括备份所有分补组电容器的当前状态字，同时添加缓存状态字并置为切除状态的步骤。
[0013]进一步，切除环节包括如下步骤，
[0014]判断分补组电容器投入顺序第一组的状态字是否全投，如果是，则依次将其投入顺序为第二组的状态字赋值给第一组，第三组的状态字赋值给第二组，依次类推，最后将缓存状态字赋值给最后组。
[0015]进一步，投入环节包括如下步骤，
[0016]根据分补组电容器投入顺序依次检查分补组内电容器的当前相是否投入，直到检查到没有投入的组，则将该组该相的投切状态字变更；如果直到最后一组，其状态依然是投入，则将缓存状态字对应相状态字变更。
[0017]优选的，电容器为TCR、FC或具有分补功能的TSC中的电容器。
[0018]与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果:
[0019]本发明以系统电源中最小的每相无功功率值作为基准值，判断每相的投切，并将全投状态进行滤除后，通过状态字的变更与比对实现电容器的分相投切，其补偿准确度高，可避免分相补偿电容器组间的反复、震荡等无效投切，而且各模块间可独立工作；原理简单、容易实现、灵活实用、控制准确度高，响应速度较快。
[0020]进一步的，通过周期平均功率法计算每相无功功率，能够避免系统电压波动、闪变等干扰因素对计算值的影响，算法简单，准确度高。
【附图说明】
[0021]图1为本发明实例中适用与所述方法的无功补偿装置结构示意图。
[0022]图2为本发明实例中所述补偿方法的系统流程示意图。
[0023]图3为本发明实例中所述补偿方法的系统流程逻辑框图。
[0024]图4为本发明实例中所述补偿方法的投入策略流程图。
[0025]图5为本发明实例中所述补偿方法的切除策略流程图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
[0027]本优选实例中以电容器为TSC中的电容器为例进行说明。其能够实现含有多组具有分相补偿功能TSC的无功补偿装置的不平衡补偿，如图1所示，设共有η组TSC，每组容量相等，其中m组TSC有分补功能，按编号顺序共补在前，分补在后，分补组TSC的投入顺利由后到前为n，n_l，......，m，切除顺利由前向后为m，m+1，......，η。其中，l<m<n，n和m
为正整数。能够是只有TSC组成的装置，也可应用于同时含有SVG和TSC的混合补偿装置，即无论SVG能否工作，不影响其正常工作。需要注意的是各组TSC有独立的驱动器，总控制器连接SVG和各TSC控制器。测量母线电流的电流互感器CT信号及母线电压信号直接进入总控制器。
[0028]本发明所述的补偿方法的步骤如图2所示，要完成TSC的投切主要分为三大步骤:首先要根据采样的电压电流信号，计算出系统每相的无功功率；然后按照本补偿方法进行判断，将需要投切的状态赋予对应TSC控制字；最后根据更新与否发送投切命令字到相应的TSC驱动板，由其实现晶闸管的开通关断；发送投切指令是指由总控制器根据本方法判断出那组TSC需要投切变化，则发送投切命令到对应的TSC驱动板，最后由驱动板控制晶闸管的投切。
[0029]本发明所述的补偿方法具体步骤如下。
[0030]1)通过采样系统电源的三相电压和三相电流，由总控制器