无功功率管理的制作方法

专利名称：无功功率管理的制作方法
技术领域：
本发明涉及配电网络中无功功率流的管理。具体但不排他地，其涉及用于控制耗电和/或供电装置上的无功功率流的装置及方法。
背景技术：
通常经由配电网络从供应商(诸如电站)向消费者(诸如家庭住户和企业)进行电力供应。图1示出了包括输电网100和配电网102的示例性配电网络I。输电网与发电厂104连接，该发电厂可以是核电厂或燃气发电厂，例如，输电网利用输电线(诸如架空输电线)从发电厂向配电网102输送大量极高电压(例如，在英国通常是204kV量级；然而这因国家而异)下的电能。输电网100经由包括变压器106的变压器节点106与配电网102连接，该变压器106将供电转换为较低电压(例如，在英国通常是50kV量级；然而这因国家而异)以在配电网102中分配。配电网又经由包括用于转换为更低电压的其他变压器的变电站108与本地网络(诸如提供给家庭用户114的城市网络112)连接，以及与工业用户(诸如工厂110)连接。小型电力供应商(诸如风力发电厂116)也可与配电网102连接并向其供电。电力通常通过配电网络的所有部分以正弦交流(AC)波形式传输。例如，在家庭用户114地点连入网络的耗电装置充当网络上的负载，从其中获取电力。由每个这种装置提供的负载通常不是纯电阻性的，而是包括由于装置中的电容和/或电感元件而形成的无功元件。负载的无功分量在具有高电感的装置(诸如电机和变压器)和具有高电容的装置中可能特别大。这种装置会产生以与电压成±90°流通的无功电流分量；这使得在网络中流通的电流相对于电压产生相移。本文中使用术语“无功功率”来指在网络给定位置处流通的无功电流分量与电压的乘积。该无功功率产生了向装置的非净能量(no net energy)传输,但其对网络和电力供应商均产生影响，如下文所述。本文中使用术语“有效功率”来指耗电装置的电能消耗速率。本文中使用术语“功率因数”来指有效功率与有效功率和无功功率的矢量和的比。尽管单个装置的无功负载对网络中的电流-电压相位差的影响可能很小，但由多个装置的累积影响可能很明显。电流-电压相位差变得越大，必须提供给装置的电流大小就越大，以便能提供给定的有效电流(即，与网络电压同相位流通的电流分量)以及由此的给定量的有效功率。此外，网络中由于例如输电线发热而产生的能量损失取决于总电流，而无论该电流是有效的还是无功的。因此，这种相位差有效增加了必须由电力供应商产生并提供的总电流的大小以满足其消费者的需求；这对电力供应商造成了经济负担，增加了发电成本。类似地，增加了为给消费者提供给定量电力而由电力供应商消耗的资源量，这可能造成不良环境影响。此外，网络元件(诸如变压器和输电线)的尺寸是根据网络中流通的电流(无论是有效的还是无功的)的总大小来设计的；因此，其操作会受到任何无功电流的不利影响(由于热损失等原因)。传统上，对降低在该网络中流通的电力的电流-电压相位差的努力集中于在大型电力供应商处最小化无功功率贡献和/或建立适当的无功功率补偿量，以及在配电网络中的变电站处建立对无功功率的补偿。例如，电站可独立使用或根据网络运营商的指示使用电容器和/或电感器组来调整电站的无功功率贡献。然而，无功功率补偿仅在近距离处有效(由于例如热损失)，且此外，电流-电压相位差可能根据在配电网络中的位置不同而显著改变；这意味着少数大型电力供应商处的无功功率补偿不能对局部电流-电压相位差有效提供补偿。无功功率的一些大型用户也可采用某些通过使用辅助装置(诸如开关电容器或空载同步电机)补偿其生成的无功功率来最小化其自身对网络的无功功率贡献的方法；实际上，某些电力供应商通过对除实际功耗之外的无功功率贡献收费来鼓励工业用户(诸如工厂)减少无功功率贡献。这些方法全部集中在最小化单个装置对网络中的电流-电压相位差的贡献。美国专利申请第US2009/0200994A1号描述了一种可再生能源的分布式系统，每个系统均包括用于根据需求生成无功功率的电路。每个可再生能源系统均与中心控制的“网络运营中心”通信，该网络运营中心远程控制可再生能源的无功功率生成。网络运营中心从公用事业公司(即，电力供应商)接收对所需无功功率量的请求；作为响应，该网络运营中心计算所需的来自在其控制下的每个可再生能源系统的最优无功功率贡献以产生必要补偿，并相应地向可再生能源发送命令。这提供了一种有效补偿可能存在于网络中的电流-电压相位差的方法。然而，US2009/0200994A1的系统需要中心控制，且不能对本地网络中电压-电流相位差的多种局部变化作出反应。本发明的目的在于至少解决现有技术的一些问题。

发明内容
根据本发明的第一方面，提供了一种与电力装置一起使用的无功功率控制装置，该电力装置在与其连接时用于消耗来自配电网络的电力或向配电网络供电，该无功功率控制装置包括检测装置，其用于在电力装置处检测在配电网络中流通的电力的无功功率特性，该无功功率特性与在配电网络中流通的电力的无功功率分量相关；以及控制装置，其被配置为基于检测到的无功功率特性来控制由电力装置对配电网络的无功功率贡献，以调整检测到的无功功率特性的值。通过基于在电力装置处进行的无功功率特性测量来控制电力装置处的无功功率供应，可为无功功率的局部变化提供实时补偿。无功功率控制装置能基于局部测量通过无功功率贡献的自主变化来实现对这些局部变化的补偿，且不需要中心控制。在优选实施方式中，无功功率控制装置被配置为确定检测到的无功功率特性的值，并将确定值与预定义值相比较，以及控制装置被配置为控制无功功率贡献，以降低检测值与预定值之间的差。因此，无功功率控制装置可被配置为控制电力装置以产生无功功率贡献，该无功功率贡献驱使配电网络中电力的无功功率达到预定最优值。无功功率特性可与在配电网络中流通的电力的电压与电流之间的相位差相关；预定义值可包括预定义相位差值。
优选地，无功功率补偿装置被配置为基于检测到的无功功率特性来确定无功功率分量是否比预定义值更具电感性或者是否比预定义值更具电容性，且控制装置被配置为响应对检测到的无功功率分量比预定义值更具电感性的确定，控制电力装置将电容无功功率贡献给配电网络；以及响应对检测到的无功功率分量比预定义值更具电容性的确定，控制电力装置将电感无功功率贡献给配电网络。因此，无功功率补偿装置可控制电力装置补偿配电网络中的电感或电容功率流。在一些实施方式中，检测装置被配置为检测无功功率特性的变化；以及控制装置被配置为响应检测装置检测无功功率特性的值越过阈值的过渡，改变对配电网络的无功功率贡献。优选地，控制装置被配置为响应检测到的无功功率分量的值从小于第一阈值的值变为大于第一阈值的值，将由电力装置贡献给配电网络的无功功率的值从第一预定值变为第二预定值；以及响应无功功率分量的值从大于第二阈值的值变为小于第二阈值的值，将由电力装置贡献给配电网络的无功功率从第二预定值变为第一预定值，第二阈值具有小于第一阈值的大小。这在向配电网络提供无功功率时提供了一种滞后作用，从而在装置工作时防止振荡发生，以及防止干扰配电网络中的电流。优选地，控制装置被配置为在检测装置检测到无功功率特性的变化之后，响应经过预定时间段来改变无功功率。这也防止将振荡引入该系统中的电流。在一些实施方式中，在配电网络中流通的电力包括具有预定周期的交流电流，且控制装置被配置为控制开关装置在预定周期的一个或多个部分期间选择性中断向电力装置的供电。在一些实施方式中，控制装置包括电流调制装置，诸如脉冲宽度调制装置，且功率特性包括耗电装置的电力占空比特性。在一些实施方式中，电力装置包括用于向配电网络供电的供电装置，该供电装置被配置为提供直流电，以及控制装置被配置为控制直流交流转换装置。无功功率控制装置可包括用于检测在配电网络中流通的电力的一个或多个电力质量特性的装置，且控制装置被配置为控制由电力装置提供和/或消耗的电力的特性，以改变所述检测到的电力质量特性，其中，检测到的一个或多个电力质量特性包括以下至少一项电流谐波；电压随机或重复变化；网络失衡；功率流振荡；功率流瞬变。因此，本发明的实施方式可用于校正配电网络中除无功功率特性之外的异常现象。供电装置用于向配电网络提供电力，该供电装置可包括以下至少一项光伏发电装置、个人电动车、个人电动自行车以及家用可再生能源(诸如CHP发电装置)。电力装置可包括供电装置，其被配置为向典型地高达约IOkW的配电网络供电，如本技术水平所允许。在一些实施方式中，配电网络包括输电网和配电网，输电网经由一个或多个变压器与配电网连接并向其供电，以及配电网向多个家庭和/或工业用户供电，其中，电力装置用于消耗来自所述配电网的电力或向所述配电网供电。因此，本发明的实施方式可用于输电网，例如，用于本地或城市网络。这能实现对该网络中的局部无功功率流进行校正贡献。在一些实施方式中，无功功率控制装置包括用于从控制中心接收激活信号的通信接口，且控制装置被配置为响应在通信接口处对激活信号的接收，执行对无功功率贡献的控制。这能使中心实体激活和/或停用一个或多个无功功率控制装置；这在本发明的应用中是很有用的，其中，无功功率装置组被用于基于需求来提供无功功率补偿，例如作为将无功功率出售给电力供应商的方案的一部分。根据本发明的第二方面，提供了一种用于控制配电网络中的无功功率流的系统，该系统包括如上所述的分配的多个无功功率控制装置，每个无功功率控制装置控制与配电网络连接的相应电力装置。本发明的实施方式可由所分配的供电装置组来实现，该供电装置组被配置为共同向配电网络提供补偿性无功功率补偿。该系统还可包括控制中心，其用于将激活信号发送给分配的多个无功功率控制装置中的每一个。在优选实施方式中，多个无功功率控制装置中的不同无功功率控制装置被配置为在接收到激活信号之后以不同时间间隔发起对控制的执行。这能防止所有多个装置同时激活，从而使配电网络中的电功率流突然改变。在一些实施方式中，无功功率控制装置包括用于监测相应电力装置的一个或多个性能特性的装置，且每个装置被配置为将表示一个或多个性能特性的数据传送至控制中心，该一个或多个性能特性包括以下至少一项检测到的在配电网络中流通的无功功率分量的值、由相应电力装置贡献给配电网络的无功功率的量、以及对无功功率贡献执行控制的时间。另外或可替代地，无功功率控制装置可包括用于测量在配电网络中流通的电力的电力质量特性的装置，且每个无功功率控制装置被配置为传送表示一个或多个电力质量特性的数据，该一个或多个电力质量特性包括以下至少一项无功功率特性；电流谐波；电压随机或重复变化；网络失衡；功率流振荡；以及功率流瞬变。这能使控制中心获得与测量相关的数据，该测量在整个配电网络的各分配点处进行；例如，该数据对电力供应商监测网络状况是有价值的。根据本发明的第三方面，提供了一种用于控制与一个或多个电力装置连接的配电网络中的无功功率流的方法，该一个或多个电力装置被配置为消耗来自配电网络的电力和/或向配电网络供电，该方法包括在电力装置处检测在配电网络中流通的电力的无功功率特性，无功功率特性与在配电网络中流通的电力的无功功率分量相关；以及基于检测到的无功功率特性，由电力装置控制对配电网络的无功功率贡献，以调整检测到的无功功率特性的值。根据以下参照附图进行的仅以实例方式给出的本发明优选实施方式的描述，本发明的其他特征和优势将变得显而易见。


图1示出了现有技术的配电网络；图2示出了根据本发明实施方式的无功功率控制装置、耗电和/或供电装置、配电网络以及它们之间的连接；图3a示出了耗电装置的耗电周期；
图3b示出了根据本发明实施方式的耗电装置的功率的第一类型控制功耗；图3c示出了根据本发明实施方式的耗电装置的功率的第二类型控制功耗；图3d示出了根据本发明实施方式的耗电装置的功率的第三类型控制功耗；图4示出了根据本发明实施方式的无功功率控制装置、供电装置、配电网络以及它们之间的连接；图5a是示出DC供电装置输出端处的电压对时间的曲线图；图5b是示出由根据本发明实施方式的在第一模式下工作的无功功率控制装置控制的H桥终端处电压随时间的变化的曲线图；图5c是示出由根据本发明实施方式的在第二模式下工作的无功功率控制装置控制的H桥终端处电压随时间的变化的曲线图；图5d是示出由根据本发明实施方式的在第三模式下工作的无功功率控制装置控制的H桥终端处电压随时间的变化的曲线图；图5e是示出通过由根据本发明实施方式的在第一模式下工作的无功功率控制装置控制的供电装置提供给配电网络的电流的电流随时间的变化的曲线图；图5f是示出通过由根据本发明实施方式的在第二模式下工作的无功功率控制装置控制的供电装置提供给配电网络的电流的电流随时间的变化的曲线图；图5g是示出通过由根据本发明实施方式的在第二模式下工作的无功功率控制装置控制的供电装置提供给配电网络的电流的电流随时间的变化的曲线图；图6是示出根据本发明实施方式的当控制耗电和/或供电装置时由无功功率控制装置执行的步骤的流程图；图7是示出在根据本发明实施方式的耗电和/或供电装置处所测网络无功功率对所生成无功功率的曲线图。
具体实施例方式图2示出了在电力装置202位置处用于控制在配电网络I中流通的电力的电流与电压之间的相位差的无功功率控制装置200。电力装置202可以是一种耗电装置，例如，具有小于500W额定功率的低耗电装置(诸如节能灯、手机充电器、计算装置电源)，具有500W与IOkW之间的额定功率的中型电力装置(诸如个人电动车(PEV))，或具有大于IOkW额定功率的大型电力装置(诸如位于工厂的工业机械)。应当注意，该装置可以是单相或多相的；在后者情况下，上述额定功率适用于每相。当电力装置202包括耗电装置时，通常以交流形式(诸如正弦交流)由配电网络I向电力装置202供电。另外或可替代地，电力装置202可包括向配电网络I供电的供电装置。供电装置可包括利用例如光伏电池发电的发电装置，或者可包括简单存储能量并在需要时释放能量的装置。一些装置既可用作耗电装置也可用作供电装置；例如，个人电动车(PEV)通常具有存储大量电力的能力。这意味着除作为电力消耗者之外，它们还可在高需求时用作网络的电源，在这些时候将存储在PEV电池中的电力反馈给网络。在本发明的实施方式中，电力装置200通常与以上参照图1所述的配电网络I的配电网102部分连接，例如，与本地网络(诸如城市网络)连接。
无功功率控制装置200可被实施为电力装置202的主要部分或其外围设备；例如，其可被实施为用于手机充电器或PEV的AC/DC转换器的一部分。在其他配置中，无功功率控制装置可被实施为独立装置，该独立装置可与配电网络202连接，且电力装置202可与该独立装置可互换式连接，使得电力装置经由无功功率控制装置200从配电网络202接收电力和/或向配电网络202供电。图2所示的示例性无功功率控制装置200包括无功功率表203、控制单元204和电流控制装置212。无功功率表203在电力装置202位置处检测并测量与配电网络I中流通的电力的无功功率分量相关的无功功率特性(RPC)。无功功率表203可包括在锁相环(PLL)电路中常见的相位检测器，在电力装置202位置处测量配电网络I中电力的电压和电流及其时间特性的伏特表与安培表的组合以及时钟，或者能够测量配电网络中流通的电力的无功功率特性的任何其他装置。无功功率表203将测量信号发送至控制单元204以表示它检测到的RPC。该测量信号可包括表示无功功率分量的大小和/或符号(即，电流是滞后还是领先于电压)的数据。参照检测到的相位差来描述以下多个实例；然而，在一些实施方式中，可检测到不同RPC，且可用其来确定无功功率控制装置200的模式，例如，无功功率分量的大小或电流的功率因数。此外，当本文描述无功功率表203 “测量”或“检测” RPC时，这应被理解为包括无功功率表203向控制单元204提供数据从而控制单元204可从该数据获得RPC的情况；例如，无功功率表203可向控制单元提供表示在配电网络I中流通的交变电力的峰值电压和峰值电流的时序的数据，控制单元204可从该数据获得相位差。控制单元204包括处理器206、数据存储器210和通信接口 208。处理器206例如可被实施为可编程器件或使用简单逻辑电路，其接收由无功功率表203发送的测量信号，并基于这些信号来确定在该网络中流通的电力的电流-电压相移，以及将控制信号发送至电流控制装置212。数据存储器210可用于记录数据，诸如表示由无功功率表203进行的测量的数据、由处理器206发送给电流控制装置212的控制信号等。I/O接口 208可用于与控制中心通信以向其提供数据存储器中记录的数据和/或从控制中心接收激活和/或停用信号；下文将更详细地描述控制中心及其与无功功率控制装置的交互。电流控制装置212从处理器206接收控制信号，并基于这些信号来控制去往和/或来自电力装置202的电流，从而使电力装置202向配电网络I贡献无功功率流，来自电力装置202的无功功率流贡献被选为电容或电感功率流，以驱使电流-电压相位差达到设定的最佳值，如下文所讨论。现参照图3a至图3d来描述电流控制装置212的示例性操作，图3a至图3d示出了电力装置202处电压随时间的变化。为清楚起见，在这些实例中，假设电力装置202是耗电装置且被称为耗电装置；然而，需要理解，所提供的实例加以必要修改，同样适用于供电
>J-U装直。图3a至图3d的阴影区表示电流控制装置212控制耗电装置202从配电网络I获取电流的时间段；非阴影区表示电流控制装置212控制耗电装置202不从配电网络I获取电流的时间段。可通过操作开关装置(通常为半导体开关装置)来执行该控制，以选择性地将耗电装置202连接至配电网络I以及将耗电装置202与配电网络I断开。以此方式，无功功率控制装置200可改变耗电装置202的占空比，使得耗电装置202在给定周期内不对称地消耗电力，从而调整其提供给配电网络I的无功功率量，如现在更详细描述。通过调制提供给耗电装置的电流，耗电装置202的无功功率贡献可在不使用产生无功功率的任何附加装置(诸如开关电容器)的情况下被改变。此外，电流调制方法能实现对网络条件改变的比利用这些附加装置可能的更迅速的响应。在图3a)所示的无功功率控制装置200的第一工作模式下，耗电装置202在整个电压周期内从配电网络I获取电流。在该模式下，电流控制装置212不对耗电装置202施加任何影响，即，上述开关在整个电压周期内处于“接通”位置。在该工作模式下，电流控制装置212对网络中电流-电压相位差无影响。该工作模式在本文中被称为“中性模式”。在图3b)所示的第二工作模式下，无功功率控制装置200控制耗电装置202仅在每次装置202处的电压过零之后的时间段Tl内获取电流。这会产生根据与电压相同的频率但却领先于它来变化的电流分量，即无功功率控制装置212控制耗电装置202将电容无功功率提供给配电网络；传统地，指定相位差为电流领先于电压的正值。按照该惯例，在该工作模式下，无功功率控制装置200控制耗电装置202对在配电网络I中流通的电力的电流-电压相位差产生正贡献。耗电装置202对电流-电压相位差提供正贡献的工作模式在本文中统称为“电容模式”。在图3c)所示的第三工作模式下，电流控制装置212控制耗电装置202仅在每次电压过零之前的时间段T2内获取电流；时间段T2的长度可以与时间段Tl的长度相同或不同。这会产生根据与电压相同的频率但却滞后于它变化的电流分量，即电流控制装置212控制耗电装置202将电感贡献提供给网络中的功率流。按照上述惯例，在该工作模式下，无功功率控制装置200控制耗电装置202的功耗以对在配电网络I中流通的电力的电流-电压相位差产生负贡献。耗电装置202对电流-电压相位差提供负贡献的工作模式在本文中统称为“电感模式”。尽管图3a)至图3c)示出了电流控制装置212的三种工作模式，但在本发明的一些实施方式中，无功功率控制装置200具有不同模式数量。例如，其可具有Tl和/或T2的值发生改变以由耗电装置202产生更大或更小的无功贡献的不同模式。另外或可替代地，其可具有将电压周期划分为多个时隙的一种或多种工作模式，且从所选多个时隙获取电流以调整耗电装置202的无功贡献。该工作模式的一个实例如图3d)所示，其中，将每个半周期C划分为16个时隙，且从所选多个时隙获取电力；尽管为便于理解而仅示出了 16个时隙，但通常将每个半周期C划分为成百上千个时隙，这能实现功耗在电压周期内的更平整分布。在图3d)所示实例中，在每个半周期C初期部分中每隔一个时隙期间向耗电装置供电，且在每个半周期C后期部分期间仅每三个时隙供电，从而产生对配电网络的电容无功功率贡献。在本发明的一些实施方式中，电流控制装置212包括脉冲宽度调制(PWM)单元，并根据PWM方法来工作，如现在所述。在PWM方法中，再将来自配电网络I的供电的每个周期划分为时隙，例如几十个时隙，且在向耗电装置212供电的每个时隙期间的时间比例根据周期内的时隙位置来改变；例如，耗电装置202可在每个周期的第一和第三四分之一周期期间以45%的能力运行，以及在第二和第四四分之一周期期间以55%的能力运行以产生“滞后”电感功率贡献。例如，这可通过将每个时隙划分为子时隙并仅在部分给定时隙的子时隙期间向耗电装置供电来实现。
如上所述，尽管上述与图2和图3相关的实例称电力装置202为耗电装置，但在本发明的一些实施方式中，电力装置202是向配电网络I供电的供电装置，且无功功率控制装置200控制供电而不是耗电。在后者情况下，根据上述原理来修改由电力装置202提供的交流。当由电力装置202提供的电流是AC形式时，或者在进行如上所述处理之前被转换为AC形式时，该方法尤为适用。然而，在电力装置202提供DC电流的情况下，例如，若电力装置是太阳能板或蓄电装置(诸如PEV或个人电动自行车电池)，则其可便于将电流调制为DC到AC转换过程的一部分。此外，在由电力装置202提供的AC电可变或质量差的情况下(例如，在家用生物燃料发电机中)，在根据现在描述的方法重新将其转换为AC电之前，可便于将AC电转换为稳定的DC电。AC/DC转换可利用临时或间歇式能量存储器(诸如电池)来实现。图4示出了可被用作(DC/AC)转换装置(通常被称为“逆变器”)的一部分的无功功率控制装置200的细节，如下文所述。在该实例中，无功功率控制装置200与DC供电装置202a —起使用，且电流控制装置212包括H桥412、电感器404和变压器406，这些器件的功能如下所述。来自DC供电装置202a的DC供电与H桥412连接，该H桥包括四个开关400a至400d，它们通常被实施为晶体管或其他半导体开关。H桥412由无功功率控制单元204控制，以控制DC供电装置202a的无功功率贡献。H桥经由端子402a和402b与电感器404及后续组件连接，如下文所述。通过改变H桥412的开关400的配置，可以改变H桥412的端子402a和402b的极性。在对角线相对的开关400a和400d开启且开关400b和400c关闭的配置中，H桥端子402a为负电性(S卩，电流通过端子402a流向供电装置202b的负端401a)，而H桥端子402b为正电性(S卩，电流通过H桥412的端子402b从供电装置410b的正端401a流出)。相反，在开关400a和400d开启且开关400b和400c关闭的配置中，H桥端子402a为正电性且H桥端子402b为负电性。控制单元204的处理器206控制H桥的开关配置，以由端子402a和402b产生AC信号。将来自H桥412的信号馈送给平滑AC信号的电感器404，并由其馈送给变压器406，该变压器调整信号以使其具有适于在配电网络I中传输的电压，来自变压器406的信号被馈送给该配电网络I。图5a是供电装置202b的输出端401a和401b之间的电位差(V)对时间⑴的曲线图。该电位差被示出为不变；实际上，若供电装置202a是太阳能发电机，则例如根据天气情况可能会有随时间的一些变化。图5b至图5d是示出当H桥412正在根据本发明实施方式的不同模式下被控制时H桥端子402a和402b之间的电位差对时间的曲线图。图5e至图5g示出了在变压器406的输出端408a和408b处电流⑴(即提供给配电网络I的电流)随时间的相应变化。在参照图5b至图5d所述的每个实例中，控制单元204控制H桥412，使得开关400a至400d以周期性重复开-关顺序来工作，以在变压器的输出端480a和408b处产生交流。所产生的交流被配置为与在配电网络I中流通的电力 的电流同相，并具有对应于该电力的电流的半周期C’长度。图5b示出了当控制单元204正根据中性工作模式来控制H桥412时，在H桥端子402a和402b处电压对时间的变化。在该工作模式下，控制单元204以重复开-关顺序来控制H桥412的开关400，该顺序关于每个半周期C’的中心点对称，使得提供给配电网络I的电流为对称正弦交流，如图5e所示。由于这种开-关模式以及提供给配电网络的电流关于每个半周期C’的中心点对称，所以不对在配电网络中流通的电力进行无功功率贡献。图5c示出了当控制单元204正根据电容工作模式来控制H桥时，在H桥端子402a和402b处电压对时间的变化。在该工作模式下，控制单元204以关于每个半周期的中心点不对称的重复开-关顺序来控制H桥412的开关400，使得提供给配电网络I的电流为非对称交流，如图5f所示。电流流过H桥412期间的时间比例大于每个半周期C’的第一半期间的时间比例，使得提供给配电网络的电流领先于在其中流通的电力的电压；因此，在该模式下，对在配电网络I中流通的电力进行电容贡献。图5d示出了当控制单元204正根据电感工作模式来控制H桥时，在H桥端子402a和402b处电压对时间的变化。在该工作模式下，控制单元204以关于每个半周期的中心点不对称的重复开-关顺序来控制H桥412的开关400，使得提供给配电网络I的电流为非对称交流，如图5g所示。电流流过H桥412期间的时间比例大于每个半周期C’的第二半期间的时间比例，使得提供给配电网络的电流滞后于在其中流通的电力的电压；因此在该模式下,对在配电网络I中流通的电力进行电感贡献。参照图4和图5a至图5g所述的实施方式提供了调制来自供电装置202的电流的另一方法，以改变不使用产生无功功率的任何附加装置(诸如开关电容器)即可改变的供电装置202的无功功率贡献。在所述实施方式中，通过产生关于每个半周期C’的中心点不对称但以与在配电网络I中流通的电压信号相同的频率且在同一时刻过零点的AC信号来控制无功功率贡献。另外或可替代地，通过改变该信号过零点的时间可产生无功功率贡献，以与在配电网络I中流通的电压信号不同相。在上述实例中，无功功率控制装置在有限数量的离散模式下工作，其中，212在每种模式下提供预定义大小的无功功率。在一些情况下，存在有关最大可允许功率因数的规定，该最大可允许功率因数可由耗电装置202提供。例如，欧盟条例规定具有高达25W额定功率的装置必须具有0. 5以上的功率因数，且规定具有75W以上额定功率的装置必须具有0.9以上的功率因数(参见IEC/EN 61000-3-2)。因此，可有利地将电流控制装置212配置为在测量电流控制装置212激活的所有情况下提供最大可允许输出。然而，在一些实施方式中，电流控制装置212可被配置为根据电流-电压相位差的测量值不断改变所提供的无功功率的大小。工作模式的数量和类型可根据电力装置202的特性(诸如额定功率)和/或有关最大可允许无功功率贡献的规定来选择。此外，电流控制装置212不限于所述实例；例如，可使用可包括可变电阻的装置，该装置结合或替代上述开关装置在电流周期内的任何给定点处提供全部可用电流的一些部分。通过根据上述无功功率控制装置200的工作模式来控制耗电装置202的功耗，可提供对配电网络I中的功率流的电容无功功率贡献和/或电感无功功率贡献，其与电力装置202的组件自身可具有的任何感抗和/或容抗无关。因此，尽管电力单元202例如可对功率流产生电感贡献，但由于其中的电感组件(诸如电磁线圈等)，因无功功率控制装置200的操作而产生的功率流贡献例如可以是电容性的。
图6是示出根据本发明一些实施方式的在控制电力装置202时由无功功率控制装置204执行的示例性步骤的流程图。在步骤S600中，无功功率表203在电力装置202位置处测量配电网络中流通的电力的电流-电压相位差。在步骤S602中，控制单元202中处理器206基于步骤S600中进行的测量来确定相位差是否在预定范围内，该预定范围可以是相位差的预定范围，相位差在该预定范围内不需要调整。若处理器206确定相位差在预定范围内，则不需要对电力装置202的无功贡献进行调整，因此该过程进入步骤S604，其中，处理器206选择无功功率控制装置200的中性模式，并向电流控制装置212发送命令信号以在所选中性模式下工作。另一方面，若处理器在步骤S602中确定相位差不在预定范围内，则该过程进入步骤S606，其中，处理器206通过确定在步骤S600中测得的相位差是否在预定范围外来确定电感侧是否需要电感补偿。若确定需要电感贡献，则该过程进入步骤S608，其中，处理器选择电容模式，使得电流控制装置212控制电力装置202向配电网络I中的功率流提供电感贡献，并向电流控制装置212发送命令信号以在电容模式下工作。若在步骤S606中确定不需要对相位差进行电感补偿，则判定需要电容贡献，且该过程进入步骤S610，其中，处理器206选择电感模式，使得电流控制装置212控制电力装置202向配电网络中的功率流提供电感贡献，并向电流控制装置发送命令信号以在电感模式下工作。以此方式，无功功率控制装置200响应局部检测到的在配电网络I中流通的电力的电流-电压相位差来控制电流以及由此的电力流入和/或流出电力装置202。这种电流的控制产生对调整配电网络中流通的电力的相位差的无功功率贡献。在电力装置202的耗电和/或供电很大的情况下，来自单个装置的校正无功功率贡献可向在配电网络中流通的电力的相位差提供重大调整。此外，即便单个电力装置202的耗电和/或供电很小，例如，若该装置是如上所述的低电力装置，则来自所分配的这种装置组的组合贡献可具有对在配电网络中流通的电力的电流-电压相位差的显著影响，如下文更详细描述。通常，网络条件将随时间改变；因此，在本发明的一些实施方式中，不断重复或间隔重复以上参照图6所述的过程，且由无功功率表检测到的相位差的变化产生不同模式，并从而选择不同的无功功率贡献。在上述实例中，描述了无功功率补偿装置200确定相位差是否在预定范围内并根据该确定来选择工作模式；然而，在一些实施方式中，不存在预定范围。在这些实施方式中，无功功率补偿装置200省略步骤S602，并直接进入步骤S606。换句话说，在这些实施方式中，无功功率补偿装置不存在“中性工作模式”，且该无功功率补偿装置200根据无功功率流是否被确定为比预定义值的更高电感性或更高电容性而在电容模式与电感模式之间切换。在一些情况下，期望提供一种具有与检测到的无功功率分量的符号总是相反的符号的无功功率分量(即，若检测到的无功功率分量是电感性的，则提供电容分量，且反之亦然)，使得上述预定义值为零；在其他情况下，最优电流-电压相位差可以是非零值。这是因为当其通过配电网络I时，电流-电压相位差可由于来自变压器的无功贡献以及配电网络I中的其他分量而改变。因此，从功率传输效率的角度来看，最佳情况不一定是电力装置202位置处相位差为零；相反，其可以是例如相位差在电力装置202处稍微是电容性的(例如，在2至5度范围内)，使得若相位差在电站稍微是电感性的，则在网络中间某点处将为零。因此，无功功率补偿装置200可被配置为确定相位差的值，将该值与预定义最佳值比较，并提供旨在降低检测到的相位差与预定义值之间的差的无功功率贡献。由于上述预定范围通常集中于(或至少包括)最佳值，所以在一些情况下，尤其是将最佳值设定在零处或零附近处和/或上述预定范围相对很大的情况下，该范围的端点可以异号，即一端可对应于电容值，且另一端对应于电感值。在这些情况下，确定是否需要上述电感补偿(步骤S606)的步骤可包括简单确定在步骤S600中测得的电流-电压相位差是否是电感性的或者是否是电抗性的。在其他情况下，当最佳值被设定为非零值时，且尤其是当预定范围相对很窄时，该预定范围将仅包括电容值或仅包括电感值。在这些情况下，步骤S606可包括将利用步骤S600测得的相位差与预定范围的端点相比较，以确定所测得的相位差位于该范围的电感侧还是电容侧。在一些情况下，配电网络I中的电力的相移可能存在很小波动；若这些波动出现在限定上述可接受范围的端点的阈值处或其附近，则其可使无功功率控制装置200在模式之间振荡；这可能会加剧振荡，并造成在配电网络I中流通的电流的不稳定。为减小或消除这些振荡，可使用与阈值相关的滞后作用，在该阈值处无功功率控制装置200在模式之间切换，如现在参照图5所述。图7是示出电力装置202的所测得的网络相位差对所产生的无功功率的曲线图。在所示实例中，当在模式2下工作时，电力装置202产生+P的无功功率，当在模式I下工作时，产生零无功功率，以及当在模式3下工作时，产生-P的无功功率。尽管在该实例中产生的无功功率的大小在模式2和模式3下相同，但在一些实施方式中，该大小可在每种模式下均不同。图7示出了四个阈值R1至R4,该无功功率控制装置200按照这四个阈值在模式之间切换，且R1和R2表示负(电感)相位差(IR11 > IR21)，以及R3和R4表示正(电容)相位差(Ir4I > Ir3I)。当电感网络相位差大小增加时，一旦相位差值过R1，则无功功率控制装置从中性模式切换至电容模式。然而，在相反方向上，当电感网络相位差大小减小时，无功功率控制装置200在R1处不从电容模式切换至中性模式；相反，在R2处进行切换。类似地，对增加的电容网络相位差而言，无功功率控制装置200从中性模式切换至电感模式，但对减小的电容网络相位差而言，其在R4处切换。因此，即使相位差在阈值R1至R4中的一个周围确有波动，在无功功率控制装置200的工作模式下也不存在振荡，因为后者在R2和R3周围的中性模式下很稳定，在R1周围的电容模式下很稳定，以及在R4周围的电感模式下很稳定。上述与图7相关的实例将R1和R2称为表示电感值，以及将R3和R4称为表示电容值；然而，需要理解，当上述最佳值非零时，所有R1至R4均可以是电容性的或者均可以是电感性的。在该情况下，即便检测到的相位差保持电容性，无功功率控制装置200也可切换至电容模式，以在检测到的相位差过&时提供电容贡献；类似地，即便检测到的相位差保持电感性，无功功率控制装置200也可切换至电感模式，以在检测到的相位差过R4时提供电感
-Tj. 士 [>贝献。另外或可替代地，对于上述滞后特性，当在某个预定时间段T3内过阈值时，无功功率控制装置可被配置为延迟模式之间的切换。这也防止了将高频振荡引入该系统。
此外，如上所述，在本发明的一些实施方式中，多个无功功率控制装置200可被分配在配电网络中的不同位置，每个无功功率控制装置200控制相应电力装置202，从而形成可用于控制配电网络I中的无功功率流的系统。当与小型或中型电力装置202—起使用时，这可能尤其有利，能实现对配电网络中的无功功率流的比利用单个装置能实现的更大的调整。例如，估计所有功耗中的约5%是由商业和住宅楼宇的照明装置所致。若所有这种照明装置均使用根据本发明的无功功率控制装置200，且假设本文所述方法允许耗电装置的总用电量的5%被贡献为无功功率(利用本文所述方法可轻易实现的数字)，则O. 25%的总网络功率容量可用于提供更有效的无功功率特性。在使用所分配的无功功率控制装置组202的实施方式中(尽管不限于这些实施方式)，阈值R1至R4中的一个或多个值(无功功率控制装置200按照其在模式之间切换)和/或切换延迟长度T3可在不同装置之间改变。在制造无功功率控制装置200期间，可随机指定这些值(例如，在所限定的最佳值周围的限定范围内)，并将这些值存储在数据存储器210中。在一些情况下，无功功率控制装置200的处理器206可改变值R1至R4以及T3中的一个或多个；例如，这可根据预定义时限处实施的随机过程来进行，或者基于由来自控制中心的激活信号激活该装置来进行(参见下文)。以此方式随机化这些值防止了所分配的装置组一致用于在系统中产生不想要的振荡。如上所述，无功功率控制装置200可被配置为经由通信接口与控制中心通信。该控制中心可以是配电网络中的一个节点，或者可以是被配置为通信和/或控制如本文所述分配的无功功率控制装置组的任何其他装置。可利用无线或固定线路通信来执行控制中心与无功功率控制装置200之间的通信，例如，经由互联网和/或GSM网络通信。在一些情况下，可通过沿输电线414传输数据来进行无功功率控制装置200与控制中心之间的通信。在本发明的一些实施方式中，无功功率控制装置200可被配置为从控制中心接收激活信号，并响应激活信号的接收来控制提供给配电网络I的无功功率，即该激活信号开启无功功率控制装置200，且后者是非激活的，即在接收到激活信号之前关闭。当无功功率控制装置为非激活时，即使不与无功功率控制装置200连接，该电力装置202也可根据其正常操作来消耗和/或提供由配电网络提供的电力。控制中心还可提供停用信号来关闭该无功功率控制装置，即使其进入非激活状态。在从控制中心接收到激活信号后，分配的无功功率控制装置组200中的每一个开启，并例如根据上述与图6相关的过程开始工作。上述与参数R1至R4和/或T3相关的随机值的生成可响应该激活信号的接收来执行。也可有利地将该系统配置为使得响应激活信号而激活的无功功率控制装置200不在同一时间全部激活，以防止在配电网络中流通的无功功率突然改变。在接收到激活信号之后，这可通过将每个装置配置为在经过了随机产生的时间间隔之后激活来完成；该随机产生的时间间隔可由装置自身产生，或者可在激活信号自身中规定。在一些实施方式中，参数R1至R4和/或T3可由控制中心规定，作为激活信号的一部分或一些其他信号。这能使无功功率控制装置202的特性根据配电网络I的具体条件来定制。在一些实施方式中，一些无功功率控制装置200自主运转，无需控制中心的控制，且一些其他无功功率控制装置200在控制中心的控制下起作用。在该情况下，可有利地使上述预定范围对自主无功功率控制装置202相对很大，以及对远程控制装置202相对很小；以此方式，所有无功功率控制装置202对配电网络中的无功功率的大摆动作出反应，而仅可通过远程调整其特性来更精细调整的远程控制装置用于调整较小变化。如上所述，使用控制中心来激活和/或停用无功功率控制装置200能使后者用于将所需无功功率传递给配电网络I。因此，例如，无功功率控制装置200的用户组和/或控制中心的操作员可向电力供应商出售无功功率。无功功率控制装置200还可与控制中心通信，以提供有关无功功率控制装置的性能的数据及其他信息。例如，处理器206可被配置为将数据(诸如无功功率控制装置200的激活时间、提供给配电网络I的无功功率的量、无功功率表203的RPC测量结果等)记录在数据存储器210中，并经由通信接口 208向控制中心提供该信息。若电力装置202是移动装置(诸如PEV)，则其还可被配置为利用例如GPS跟踪装置来记录其位置，并将该位置传递给控制中心。此外，无功功率控制装置200可测量在配电网络I中流通的电力的一个或多个特性，以将表示这些电力特性的数据传送给控制中心。可利用无功功率表203或一个或多个其他表来执行该测量。所测得并报告的一个或多个电力质量特性可包括以下一项或多项无功功率特性；电压变化(诸如倾斜、下垂、隆起和掉电)，其中，线路电压在短时间段内高于或低于标称电压；这可能是由例如网络故障、电容负载切换以及过度加载引起的；谐波；线路电压以供电频率的倍数变化；这可能是由例如功率电子负载(诸如变速驱动器和UPS系统)引起的；闪变；电压随机或重复变化；这可能是由例如磨粉机、EAF操作(电弧炉)、焊接设备以及粉碎机引起的；网络失衡，即不同线路电压；这可能是由单相负载、相间负载以及失衡三相负载(如焊接设备)引起的；振荡(谐振)例如，电感器的磁场与电容器的电场之间的电能流会定期改变方向；瞬变(快速扰动)电压和电流波形中发生的正弦波快速改变；这可能是由切换装置、启动和停止大功率设备引起的。无功功率控制装置202还可包括用于控制电力装置202的耗电和/或供电的装置，以例如利用上述与图2至图7相关的方法的适应性对这些检测到的质量特性提供调整。控制中心例如可使用该信息来确定需要无功功率补偿的配电网络I的区域。控制中心随后可确定要求由分配的无功功率控制装置组200产生的所需无功功率量，并指定相关网络区域中的装置组且将激活信号发送给指定装置中的每一个。为此，可便于无功功率控制装置200分别被单独寻址；例如，每个无功功率控制装置200可具有IP地址和/或每个无功功率控制装置可配备有用户识别模块SM卡，在该情况下，地址数据包括SM卡的识别编码，诸如MSISDN号。本文所述技术和方法可通过各种方式实现。例如，这些技术可在硬件(一个或多个装置)、固件(一个或多个器件)、软件(一个或多个模块)或其组合中实现。对于硬件实现，图2和图4的装置可在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理器件(DSro)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计以执行本文所述功能的其他电子单元或其组合内实现。对于固件或软件，该实现可通过执行本文所述功能的至少一个芯片集的模块(例如，程序、功能等)来执行。软件代码可被存储在数据存储单元中并由处理器执行。数据存储单元210可在处理器内或处理器外实现。在后者情况下，其可经由各种装置与处理器通信耦接，如本领域已知。另外，本文所述系统的组件可由其他组件重新配置和/或补充，以便于实现针对其描述的各个方面等，且它们不限于在给定图中所述的精确配置，如本领域技术人员所理解。上述实施方式需被理解为本发明的说明性实例。还能设想本发明的其他实施方式。例如，在上述讨论的实施方式中，配电网络I使用单相分布。然而，对于技术人员而言，显然同样的原理也适用于多相系统，诸如三相系统。此外，在上述实例中，电流控制装置212利用一个或多个半导体开关器件来实现。该实施方式可能尤其适用于与获取高达约25到35安培的电流的家用耗电装置一起使用，如本技术所允许。然而，当与产生可能损坏半导体开关的电流水平的高耗电或供电装置一起使用时，可优选使用其他开关装置，诸如真空管。需要理解，所述与任何一种实施方式相关的任何特征均可单独使用，或结合所述其他特征一起使用，且还可结合任何其他实施方式的一个或多个特征，或任何其他实施方式的任何组合一起使用。此外，在不背离所附权利要求中限定的本发明的范围的前提下，还可采用上文未描述的等同物以及修改。
权利要求
1.一种与电力装置一起使用的无功功率控制装置，所述电力装置在与其连接时用于消耗来自配电网络的电力或向配电网络供电，所述无功功率控制装置包括 检测装置，其用于在所述电力装置处检测在所述配电网络中流通的电力的无功功率特性，所述无功功率特性与在所述配电网络中流通的电力的无功功率分量相关；以及 控制装置，其被配置为基于所述检测到的无功功率特性来控制由所述电力装置对所述配电网络的无功功率贡献，以调整所述检测到的无功功率特性的值。
2.根据权利要求1所述的无功功率控制装置，其中，所述无功功率控制装置被配置为 确定所述检测到的无功功率特性的值；以及 将确定值与预定义值相比较， 以及所述控制装置被配置为控制所述无功功率贡献，以降低检测值与预定值之间的差。
3.根据权利要求2所述的无功功率控制装置，其中，所述无功功率特性与在所述配电网络中流通的电力的电压与电流之间的相位差相关，以及所述预定义值包括预定义相位差值。
4.根据权利要求3所述的无功功率控制装置，其中，所述无功功率补偿装置被配置为基于所述检测到的功率特性来确定所述无功功率分量是否比所述预定义值更具电感性或者是否比所述预定义值更具电容性，且其中，所述控制装置被配置为 响应对检测到的无功功率分量比所述预定义值更具电感性的确定，控制所述电力装置将电容无功功率贡献给所述配电网络；以及 响应对所述检测到的无功功率分量比所述预定义值更具电容性的确定，控制所述电力装置将电感无功功率贡献给所述配电网络。
5.根据前述权利要求中任一项所述的无功功率控制装置，其中 所述检测装置被配置为检测所述无功功率特性的变化；以及 所述控制装置被配置为响应所述检测装置检测所述无功功率特性的值越过阈值的过渡，改变对所述配电网络的所述无功功率贡献。
6.根据权利要求5所述的无功功率控制装置，其中，所述控制装置被配置为 响应所述检测到的无功功率分量的值从小于第一阈值的值变为大于所述第一阈值的值，将由所述电力装置贡献给所述配电网络的无功功率的值从第一预定值变为第二预定值；以及 响应所述无功功率分量的值从大于第二阈值的值变为小于所述第二阈值的值，将由所述电力装置贡献给所述配电网络的所述无功功率从所述第二预定值变为所述第一预定值，所述第二阈值具有小于所述第一阈值的大小。
7.根据权利要求5和权利要求6中任一项所述的无功功率控制装置，其中，所述控制装置被配置为在所述检测装置检测到所述无功功率特性的所述变化之后，响应经过预定时间段来改变所述无功功率。
8.根据前述权利要求中任一项所述的无功功率控制装置，其中，在所述配电网络中流通的电力包括具有预定周期的交流电流，且所述控制装置被配置为控制开关装置在所述预定周期的一个或多个部分期间选择性中断向所述电力装置的供电和/或由所述电力装置的供电。
9.根据前述权利要求中任一项所述的无功功率控制装置，其中，所述控制装置包括电流调制装置。
10.根据权利要求9所述的无功功率控制装置，其中，所述控制装置包括脉冲宽度调制装置，所述电力装置包括用于消耗来自所述配电网络的电力的耗电装置，以及所述控制装置被配置为控制所述耗电装置的功耗的占空比特性。
11.根据前述权利要求中任一项所述的无功功率控制装置，其中，所述电力装置包括用于向所述配电网络供电的供电装置，所述供电装置被配置为提供直流电，以及所述控制装置被配置为控制直流交流转换装置。
12.根据权利要求11所述的无功功率控制装置，其中，所述电力装置包括用于提供所述直流电的交流直流转换装置。
13.根据前述权利要求中任一项所述的无功功率控制装置，包括用于检测在所述配电网络中流通的电力的一个或多个电力质量特性的装置，其中，所述控制装置被配置为控制由所述电力装置提供和/或消耗的电力的特性，以改变所述检测到的电力质量特性，检测到的一个或多个电力质量特性包括以下至少一项电流谐波；电压随机或重复变化；网络失衡；功率流振荡；功率流瞬变。
14.根据前述权利要求中任一项所述的无功功率控制装置，其中，所述电力装置包括用于向所述配电网络供电的供电装置，所述供电装置包括以下至少一项光伏发电装置、个人电动车、个人电动自行车以及家用可再生能源。
15.根据前述权利要求中任一项所述的无功功率控制装置，其中，所述配电网络包括输电网和配电网，所述输电网经由一个或多个变压器与所述配电网连接并向其供电，以及所述配电网向多个家庭和/或工业用户供电，其中，所述电力装置用于消耗来自所述配电网的电力或向所述配电网供电。
16.根据前述权利要求中任一项所述的无功功率控制装置，包括用于从控制中心接收激活信号的通信接口，其中，所述控制装置被配置为响应在所述通信接口处对所述激活信号的接收，执行对无功功率贡献的所述控制。
17.一种用于控制配电网络中的无功功率流的系统，所述系统包括 根据权利要求15所述的分配的多个无功功率控制装置，每个无功功率控制装置控制与所述配电网络连接的相应电力装置；以及控制中心，其用于将所述激活信号发送给所述分配的多个无功功率控制装置中的每一个。
18.根据权利要求16所述的系统，其中，所述多个无功功率控制装置中的不同无功功率控制装置被配置为在接收到所述激活信号之后以不同时间间隔发起对所述控制的执行。
19.根据权利要求16和权利要求17中任一项所述的系统，其中，每个所述无功功率控制装置包括用于测量相应电力装置的一个或多个性能特性的装置，且每个所述无功功率控制装置被配置为将表示所述一个或多个性能特性的数据传送至所述控制中心，所述一个或多个性能特性包括以下至少一项检测到的在所述配电网络中流通的无功功率分量的值；由相应电力装置贡献给所述配电网络的无功功率的量；以及对无功功率贡献执行所述控制的时间。
20.根据权利要求17至权利要求19中任一项所述的系统，其中，每个所述无功功率控制装置包括用于测量在所述配电网络中流通的电力的电力质量特性的装置，且每个所述无功功率控制装置被配置为传送表示所测得的一个或多个电力质量特性的数据，所述一个或多个电力特性与以下至少一项相关无功功率特性；电流谐波；电压随机或重复变化；网络失衡；功率流振荡；功率流瞬变。
21.一种用于控制与一个或多个电力装置连接的配电网络中的无功功率流的方法，所述一个或多个电力装置被配置为消耗来自所述配电网络的电力和/或向所述配电网络供电，所述方法包括 在所述电力装置处检测在所述配电网络中流通的电力的无功功率特性，所述无功功率特性与在所述配电网络中流通的电力的无功功率分量相关；以及 基于所述检测到的无功功率特性，控制由所述电力装置对所述配电网络的无功功率贡献，以调整所述检测到的无功功率特性的值。
22.根据权利要求21所述的方法，包括 确定所述检测到的无功功率特性的值； 将确定值与预定义值相比较；以及 控制所述无功功率贡献，以降低检测值与预定值之间的差。
23.根据权利要求22所述的方法，其中，所述无功功率特性与在所述配电网络中流通的电力的电压与电流之间的相位差相关。
24.根据权利要求23所述的方法，包括 基于所述检测到的无功功率特性来确定所述检测到的无功功率分量是否比所述预定义值更具电感性或者是否比所述预定义值更具电容性；以及 在确定所述检测到的无功功率分量比所述预定义值更具电感性的情况下，控制所述电力装置将电容无功功率贡献给所述配电网络； 在确定所述检测到的无功功率分量比所述预定义值更具电容性的情况下，控制所述电力装置将电感无功功率贡献给所述配电网络。
25.根据权利要求21至权利要求24中任一项所述的方法，包括 检测所述无功功率特性的变化；以及 响应检测到的所述无功功率分量的值越过阈值的过渡来改变所述电力装置的所述无功功率贡献。
26.根据权利要求25所述的方法，包括根据随机值生成处理来确定所述阈值。
27.根据权利要求25和权利要求26中任一项所述的方法，包括 响应所述检测到的无功功率特性的值从小于第一阈值的值变为大于所述第一阈值的值，将由所述电力装置贡献给所述配电网络的所述无功功率从第一预定值变为第二预定值；以及 响应所述无功功率特性的值从大于第二阈值的值变为小于所述第二阈值的值，将由所述电力装置贡献给所述配电网络的所述无功功率从所述第二预定值变为所述第一预定值，所述第二阈值具有小于所述第一阈值的大小。
28.根据权利要求25至权利要求27中任一项所述的方法，包括在检测到所述无功功率特性的所述变化之后，响应经过预定时间段来改变由所述电力装置对所述配电网络的无功功率贡献。
29.根据权利要求28所述的方法，包括根据随机值生成处理来确定所述时间段的值。
全文摘要
本发明的实施方式涉及用于控制对在配电网络中流通的无功功率的无功功率贡献以优化无功功率流的装置和方法以及系统。控制无功功率流的传统方法集中在例如根据管理最大可允许功率因数的规定和/或在中心控制实体的控制下最小化与配电网络连接的供电和耗电装置的无功功率贡献。然而，该方法对变化的网络状况反应很慢，且未考虑无功功率的局部变化。在本发明的实施方式中，提供了一种与耗电和/或供电装置一起使用的无功功率控制装置。该无功功率控制装置包括检测装置，其用于在电力装置处检测在配电网络中流通的电力的无功功率特性，该无功功率特性与在网络中流通的电力的无功功率分量相关。无功功率控制装置还包括控制装置，其用于基于检测到的无功功率特性来控制对配电网络的无功功率贡献，以调整检测到的无功功率特性的值。这能使各耗电和/或供电装置自主对配电网络中的局部变化作出反应，并提供无功功率贡献来驱使检测到的无功功率特性达到期望值。
文档编号H02J3/18GK103038969SQ201180026097
公开日2013年4月10日 申请日期2011年5月24日 优先权日2010年5月25日
发明者海基·霍莫 申请人:迅应科技有限公司