专利名称：一种柔性无功补偿装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及配变电技术，尤其是涉及一种柔性无功补偿装置。
背景技术：
我国的电网主要依靠电压等级进行区分，其中66kV/110kV被称为高压配电系统，20kV/10kV/6kV为中电压配电系统，而220V/380V为低电压配电系统。配电系统中广泛存在的问题是供电可靠性、电能质量问题以及传输效率问题。其中的传输效率是指配电系统输送至用户的电能，与从输电网络中获得的电能的比值。输送效率与多种因素相关，其中一个重要问题就是无功补偿问题。交流电在通过实际负载时，由于其不可能是纯容性或纯感性的原因，使得有相当部分电能不做功而被消耗，成为无功功率，因此需要对线路中的无功功率进行补偿，这便是无功补偿需要完成的任务。采用合理方式对用电设备进行无功功率的补偿有以下效果:向电力系统提供或从系统中吸收无功功率，稳定受电端及电网的电压；改善输电系统的稳定性，提高输电能力；提高发电机的有功输出能力；降低各种设备发热，提闻设备利用率等。在区域电网中，一般采用分级投切电容器组的方式来补偿系统无功，改善功率因数，这种方式只能向系统提供容性无功，并且不能随负载的变化而实现快速精确调节，在保证母线功率因数的同时，容易造成向系统倒送无功，抬高母线电压，危害用电设备及系统稳定性。
实用新型内容本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种柔性无功补偿装置，该装置能够自动对低压交流电网中的无功功率进行补偿，抑制电压波动和闪变，从而提闻电网的运彳丁效率。本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现:一种柔性无功补偿装置，该装置连接于交流电网上，包括无功功率采集模块、控制模块和无功功率逆变模块，所述的无功功率采集模块设在交流电网的负载侧和逆变模块的输出端，所述的控制模块分别连接无功功率采集模块和逆变模块，该逆变模块的输出端通过电抗器接入交流电网。所述的控制模块包括DSP芯片和ARM芯片。所述的逆变模块包括三相桥式逆变电路以及为三相桥式逆变电路输出无功功率的直流电容。所述的三相桥式逆变电路采用IGBT。所述的控制模块设有标准化接口，通过该标准化接口与上位机连接。所述的标准化接口为RS232接口、RS485接口、以太网接口和CAN接口。该装置还设有保护报警模块。与现有技术相比，本实用新型具有以下优点:[0014]1、提闻线路输电稳定性在配变低压侧安装柔性无功补偿装置，不但可以在正常运行状态下补偿线路的无功损耗，抬高线路电压，提高输电线路有效输电容量，而且可以在系统故障情况下提供及时的无功调节，阻尼系统振荡，提高输电系统稳定性。2、维持受电端电压，加强系统电压稳定性对于负荷中心而言，由于负载容量大，又没有大型的无功电源支撑，因此容易造成电网电压偏低甚至发生电压崩溃的稳定事故。而柔性无功补偿装置具有快速的无功功率调节能力，可以维持负荷侧电压，提高负荷侧供电系统的电压稳定性。3、补偿系统无功功率，提高功率因数，降低线损，节能降耗。电力系统中的大量负荷，如异步电动机、电弧炉、轧机以及大容量的整流设备等，在运行中需要大量的无功；同时，配电网络中线路阻抗等也会产生一定的无功，导致系统功率因数降低。4、抑制电压波动和闪变电压波动和闪变主要是负荷的急剧变化引起的，负荷的急剧变化会导致负荷电流产生对应的剧烈波动，剧烈波动的电流使系统电压损耗快速变化，从而引起受电端电网电压闪变。引起电压闪变的典型负荷有电弧炉、轧钢机、电力机车等。柔性无功补偿装置能够快速地提供变化的无功功率，以补偿负荷变化弓丨起的电压波动和闪变现象。
图1为本实用新型的电路结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。实施例如图1所示，一种柔性无功补偿装置，该装置连接于交流电网4上，包括无功功率采集模块1、控制模块2和逆变模块3，无功功率采集模块I设在交流电网的负载侧5和逆变模块3的输出端，控制模块2分别连接无功功率采集模块I和逆变模块3，该逆变模块3的输出端通过电抗器6接入交流电网4。无功功率采集模块通过电流互感器及电压互感器生成采样数字信号，经计算生成对应的无功功率，最终输入控制模块进行处理，控制模块通过DSP+ARM芯片实现。本实施例中，采用PWM调制方法，使用滞环比较控制方法。该方法把补偿的无功功率指令信号与实际的补偿无功功率信号进行比较，两者的偏差作为滞环比较器的输入，通过滞环比较器产生控制主电路中开关通断的PWM信号，该PWM信号经驱动电路来控制开关的通断，从而控制补偿无功功率的变化。其主要优点是计算简单，便于在线实时运算。控制模块可以通过RS232接口、RS485接口、以太网接口和CAN接口等标准化接口与上位机7连接，实现数据分析和储存管理。逆变模块包括三相桥式逆变电路以及为三相桥式逆变电路输出补偿无功功率提供能量的直流电容。三相桥式逆变电路采用IGBT，IGBT是一种N沟道增强型场控(电压)复合器件，它兼有了 POWER MOSFET和双极性器件的优点:高的输入阻抗(容抗性质)、开关频率高(可达20KHZ)、速度快、安全工作区宽；饱和压降比较低，甚至接近GTR的饱和压降，耐压高、电流大。具有投切无冲击、无暂态过电压，使用寿命长和动态响应快等优点。此外，该装置还设有保护报警模块，具备完善的保护功能，可以对过载、过压、欠压、过流、温度过高等情况进行保护和报警，从而提高装置的使用安全性。该柔性无功补偿装置不仅能补偿系统无功功率，提高功率因数，降低线损，节能降耗；还能抑止电压波动和闪变；而且能够快速地补偿由于负载不平衡所产生的负序电流，始终保证 流入电网的三相电流平衡，大大提高供用电的电能质量。
权利要求1.一种柔性无功补偿装置，该装置连接于交流电网上，其特征在于，包括无功功率采集模块、控制模块和无功功率逆变模块，所述的无功功率采集模块设在交流电网的负载侧和逆变模块的输出端，所述的控制模块分别连接无功功率采集模块和逆变模块，该逆变模块的输出端通过电抗器接入交流电网。
2.根据权利要求1所述的一种柔性无功补偿装置，其特征在于，所述的控制模块包括DSP芯片和ARM芯片。
3.根据权利要求1所述的一种柔性无功补偿装置，其特征在于，所述的逆变模块包括三相桥式逆变电路以及为三相桥式逆变电路输出无功功率的直流电容。
4.根据权利要求3所述的一种柔性无功补偿装置，其特征在于，所述的三相桥式逆变电路采用IGBT。
5.根据权利要求1所述的一种柔性无功补偿装置，其特征在于，所述的控制模块设有标准化接口， 通过该标准化接口与上位机连接。
6.根据权利要求5所述的一种柔性无功补偿装置，其特征在于，所述的标准化接口为RS232接口、RS485接口、以太网接口和CAN接口。
7.根据权利要求1所述的一种柔性无功补偿装置，其特征在于，该装置还设有保护报警模块。
专利摘要本实用新型涉及一种柔性无功补偿装置，该装置连接于交流电网上，包括系统无功功率采集模块、控制模块和无功功率逆变模块，所述的无功功率采集模块设在交流电网的负载侧和逆变模块的输出端，所述的控制模块分别连接无功功率采集模块和逆变模块，该逆变模块的输出端通过电抗器接入交流电网。与现有技术相比，本实用新型不仅能发送系统无功功率或吸收无功功率，提高功率因数，降低线损，节能降耗；还能抑止电压波动和闪变；而且能够快速地补偿由于负载不平衡所产生的负序电流，始终保证流入电网的三相电流平衡，大大提高供用电的电能质量。
文档编号H02J3/18GK203119486SQ20122072092
公开日2013年8月7日 申请日期2012年12月23日 优先权日2012年12月23日
发明者陈勇, 盛连军, 苏国豪, 吴家华, 张建兴, 包虎平 申请人:上海市电力公司, 江苏方程电力科技有限公司, 国家电网公司