专利名称：一种变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种高压动态无功补偿装置，尤其涉及一种变电站型电压无功综 合控制的动态无功补偿装置。
背景技术：
在电力系统中，为了控制母线电压使其合乎安全经济运行的要求，通常需要在母 线上投入无功补偿。随着系统负荷的日益增加和电压等级的逐渐提高，电力系统对无功功 率的需求也发生了变化，从以前仅需补偿容性无功发展到如今需要补偿容性和感性无功， 且要求能够连续调节。一方面，在负荷高峰期需要提供较多的容性无功，以满足工矿企业的 无功需求，稳定系统电压；另一方面，轻载时又需要提供感性无功，以平衡大量电缆的充电 功率，保障系统电压不致过高。传统的投切电容器例如固定电容器、开关投切电容器、晶闸 管投切电容器等，在很长一段时间内为维持电力系统的电压稳定发挥了重要作用，但因其 补偿呈阶梯性、无法同时提供感性和容性无功、开关频繁切换等一些缺点，已不再满足电力 系统更高的要求。因此，迫切需要能提供感性和容性无功、并在感性和容性无功范围内能实 现连续可调的新型无功补偿方案。目前常用的磁阀电抗器型无功动态补偿装置多采用单片 机控制，运算能力和控制速度低，无法满足响应时间的要求。中国专利CN 101860035A公开了一种晶闸管控制磁阀电抗器的无功补偿系统，包 括自动控制系统、磁阀电抗器和滤波设备，自动控制系统与磁阀电抗器电连接，滤波设备由 多个无源滤波支路组成。该无功补偿系统根据自动控制系统中的电压采样电路和电流采样 电路对电网系统的无功功率取样，将信号发送给控制器，控制器自动调节磁阀电抗器的晶 闸管控制角，改变绕组直流电流大小控制铁心饱和，实现电抗值连续可调，从而实现无功功 率快速补偿作用。但是，上述补偿装置的控制目的以功率因数或无功为主，并没有将电压作为控制 目标。而作为以供电为主的变电站，首先考虑要维持电压恒定，其次才考虑到无功补偿，满 足功率因数要求。所以，针对变电站型补偿设备，需要一种响应时间短并能够实现电压稳定 的无功补偿装置。
发明内容本实用新型的目的是针对上述现有技术中的缺陷，提供一种变电站型电压无功综 合控制的动态无功补偿装置，该装置利用DSP为核心控制器，动态调节磁阀电抗器感性无 功，并结合电容器组的自动投切和主变有载分解开关档位的自动控制，来实现瞬时响应且 电压稳定的无功补偿需求。为了达到上述目的，本实用新型提出了 一种变电站型电压无功综合控制的动态无 功补偿装置，包括磁阀电抗器、电容器组、变压器和对所述磁阀电抗器和所述电容器组综合 控制的控制器；所述磁阀电抗器和所述电容器组并联在系统母线上，所述变压器串接在所 述无功补偿装置的电压输入端和系统母线之间的。[0007]上述的变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置，所述控制器包括CPU 模块、用于采集系统电压和电流的电压互感器/电流互感器模块、对装置供电的电源模块、 以及开入/开出模块和显示模块。上述变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置，所述电容器组由至少两个 电容补偿支路组成。上述变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置，所述电容补偿支路包括开 关、电抗器和电容，所述开关、电抗器和电容串联。上述变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置，所述控制器和系统母线之 间还接有一三相电压互感器。上述的变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置，所述无功补偿装置的电 压输入端和系统母线之间还包括一与所述变压器串联的电流互感器。本实用新型变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置与现有的动态无功 补偿装置相比，具有下列优势1. 通过与电容器组配合。可实现无功功率从感性到容性的连续无极可调，保 证系统无功需求和电压合格，提高供电质量；2. 可增加变电站的无功调节范围，同时兼顾电压调节效果，有利于减少主变 分接开关动作频次，保护主变有载分接开关。
通过
以下结合附图对其示例性实施例进行的描述，本实用新型上述特征和优点将 会变得更加清楚和容易理解。图1为本实用新型动态无功补偿装置电路原理图；图2为本实用新型动态无功补偿装置的控制方法流程图；图3为电压无功综合控制“七区图”；图4为控制器面板示意图。附图标号说明1-控制器，2-液晶显示，3-指示灯区域，4-操作间区域。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步详细说明。图1所示为本实用新型变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置的电路 原理图，由图中可以看出，该装置包括磁阀电抗器L4、电容器组、变压器T和对所述磁阀电抗 器L4和所述电容器组综合控制的控制器1 ；所述磁阀电抗器L4和所述电容器组并联在系统 母线W上，磁阀电抗器L4和系统母线W之间串接一开关DL4和一电流互感器TA2。所述变压器T串接在所述无功补偿装置的电压输入端P和系统母线W之间的。所述无功补偿装置的电压输入端P和系统母线W之间还包括一与所述变压器T串 联的电流互感器TA115所述电容器组由至少两个电容补偿支路组成。所述电容补偿支路包括开关、电抗 器和电容，所述开关、电抗器和电容串联。即图中串接在中性点N上的开关DL1、电抗器L1和电容C1组成一个电容补偿支路，串接在中性点N上的开关DL2、电抗器L2和电容C2组成另一 电容补偿支路，串接在中性点N上的开关DL3、电抗器L3和电容C2组成又一电容补偿支路。所述控制器1和系统母线W之间还接有一三相电压互感器TV。本实用新型变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置中的控制器包括 CPU模块、用于采集系统电压和电流的电压互感器/电流互感器模块、对装置供电的电源模 块、以及开入/开出模块和显示模块。控制器1的硬件按功能可分为信号采集、信号处理控制、晶闸管触发脉冲形成及 驱动、保护、显示、通信等几大模块，在设计上采用了背部插拔式模块化设计。采用ARM7处 理器和大屏幕液晶显示屏来显示一次系统接线图、系统电压、电流、功率因数、可控硅触发 角等参数，并设计了按键供运行维护人员对微机控制器进行操作。为提高系统运行的安全 性，还可以设置密码保护功能，只有具有相关权限的人员才能对系统设置参数进行修改。人 机接口模块通过232通讯接口来和CPU进行数据交换。图4所示为控制器的控制面板示意 图。图2示出了利用该动态无功补偿装置进行无功补偿的方法，包括以下步骤 SO1 控制器实时采集系统三相电压信号和三相电流信号，并根据“七区图”判断电 压是否在合格范围内以及功率因数是否在被控制点上；SO2 负载无功电流变化时，改变可控硅的触发角度，即改变电抗器感性无功大小；SO3:当调节电抗器至最大或最小仍不能满足系统无功需求时，再对电容器组进行 调节；SO4:当调节电抗器和电容器组后仍不能满足系统无功需求，再对变压器档位进行 调节。例如当系统需要容性无功时，首先调节磁阀电抗器感性无功，若磁阀电抗器导通 角度到180°，此时仍需要容性无功，合上电容器组开关，若电容器组开关全部投入仍不满 足，再来调节主变档位升压来满足无功需求，反之亦然。图3示出了该动态无功补偿装置的电压无功综合控制“七区图”。图中Umax和Umin 分别为所设定电压上下限，Qd为欠无功下限，当前无功值大于该值时需要补偿无功为无 功上限，但当前无功小于该值时需要吸收系统过剩无功。Δ U为磁阀电抗器改变一个角度 引起电压微小波动。控制器策略采用电压优先，兼顾无功补偿，采用无功补偿控制七区图法，具体各区 控制如下(1) 0区，电压和无功均合格，不控制。(2)1区，电压合格，无功欠，增大磁阀电抗器触发角度，减少磁阀电抗器无功输出， 增大容性无功输出，若磁阀电抗器输出到最大，则投电容器。(3) 2区，电压不合格，无功欠，增大磁阀电抗器触发角度，减少磁阀电抗器无功输 出，增大容性无功输出，若磁阀电抗器输出到最大，则投电容器，如无电容可投，再升压。(4X3区，电压不合格，无功合格，升压，增大磁阀电抗器触发角度，减少磁阀电抗器 无功输出，增大容性无功输出，若磁阀电抗器输出到最小，则强投电容器，如果电压仍不能 满足，调节档位升压。(5)4区，电压合格，无功过，减少磁阀电抗器触发角度，增大磁控电抗器无功输出，减少容性无功输出，若磁阀电抗器输出到最小，则切电容器。(6) 5区，电压不合格，无功过，减少磁阀电抗器触发角度，增大磁阀电抗器无功输 出，减少容性无功输出，若磁阀电抗器输出到最小，则切电容器，若无电容器组可切，调节主 变降压。(7)6区，电压不合格，无功合格，降压，减少磁阀电抗器触发角度，增大磁阀电抗器 无功输出，增大感性无功输出，若磁阀电抗器输出到最大，则强切电容器，如果电压仍不合 格，调节档位，降压。磁阀电抗器可实现无功的连续精确补偿，很好弥补电容器组分级补偿的缺点，极 大提高了电网供电质量。需要注意的是，以上内容是结合具体的实施方式对本实用新型所作的进一步详细 说明，不能认定本实用新型的具体实施方式
仅限于此，在本实用新型的上述教导下，本领域 技术人员可以在上述实施例的基础上进行各种改进和变形，而这些改进或者变形落在本实 用新型的保护范围内。
权利要求1.一种变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置，其特征在于包括磁阀电抗器、电容器组、变压器和对所述磁阀电抗器和所述电容器组综合控制的 控制器；所述磁阀电抗器和所述电容器组并联在系统母线上，所述变压器串接在所述无功 补偿装置的电压输入端和系统母线之间的。
2.根据权利要求1所述的变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置，其特征在 于所述控制器包括CPU模块、用于采集系统电压和电流的电压互感器/电流互感器模块、对装置供电的电 源模块、以及开入/开出模块和显示模块。
3.根据权利要求1所述的变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置，其特征在于所述电容器组由至少两个电容补偿支路组成。
4.根据权利要求3所述的变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置，其特征在于所述电容补偿支路包括开关、电抗器和电容，所述开关、电抗器和电容串联。
5.根据权利要求1所述的变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置，其特征在于所述控制器和系统母线之间还接有一三相电压互感器。
6.根据权利要求1所述的变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置，其特征在 于所述无功补偿装置的电压输入端和系统母线之间还包括一与所述变压器串联的电流互感器。
专利摘要本实用新型公开了一种变电站型电压无功综合控制的动态无功补偿装置，包括磁阀电抗器、电容器组、变压器和对所述磁阀电抗器和所述电容器组综合控制的控制器；所述磁阀电抗器和所述电容器组并联在系统母线上，所述变压器串接在所述无功补偿装置的电压输入端和系统母线之间的。本实用新型具有下列优势通过与电容器组配合。可实现无功功率从感性到容性的连续无极可调，保证系统无功需求和电压合格，提高供电质量；可增加变电站的无功调节范围，同时兼顾电压调节效果，有利于减少主变分接开关动作频次，保护主变有载分接开关。
文档编号H02J3/18GK201887482SQ201020679378
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者杨海林, 陈建国 申请人:上海追日电气有限公司