一种高压动态无功补偿系统的制作方法

本实用新型涉及，尤其涉及一种高压动态无功补偿系统。

背景技术：

级联型静止无功发生器(Static Var Generator，SVG)通过功率模块串联，容易实现高压、大容量化，非常适合中压、高压等级应用，是目前发明较快的一种高压动态无功补偿装置。在一些工业场合，变电所采用分段母线供电方式，为实现变电所的无功补偿，在每段母线上各配置一套SVG以达到无功补偿的目的。实际应用中，两段母线的负荷在不同的时间内会有一定的差异，但是由于负荷不同在两段母线之间灵活分配，导致一台变压器过程，另一台变压器转载或者空载，影响变压器的使用寿命。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本实用新型提供一种高压动态无功补偿系统可以在两段母线负荷不同时均衡两段母线的变压器负荷，从而避免一台变压器负荷过高，另一台变压器负荷过低，导致变压器寿命降低的问题。

本实用新型提供了一种高压动态无功补偿系统，所述系统包括无功补偿装置和控制装置，所述补偿装置的交流侧一端连接I段母线，另一端连接II段母线，用于控制I段母线和II段母线的母线电压或者无功功率以实现无功补偿，以及在为I段母线和II段母线的变压器的负荷不平衡时，用于有功功率调度以实现两个变压器负荷均衡。

可选地，所述无功补偿装置包括：输入移相变压器、连接电抗器和功率单元；所述输入移相变压器与所述I段母线连接，所述连接电抗器与所述II段母线连接，所述功率单元分别连接所述输入移相变压器与所述连接电抗器，用于调节I段母线或者II段母线的母线电压、无功功率或负荷以实现无功补偿和/或有功补偿。

可选地，所述功率单元包括U相功率模块、V相功率模块和W相功率模块；每相功率模块由多个四象限功率模块串联而成。

可选地，所述四象限功率模块包括第一电抗器、第二电抗器和第三电抗器构成的输入电抗器电路，第一晶体管、第二晶体管、第三晶体管、第四晶体管、第五晶体管和第六晶体管构成的三相整流桥，电容和电阻构成的滤波储能电路以及第七晶体管、第八晶体管、第九晶体管和第十晶体管构成的H桥电路；其中，

第一晶体管的漏极与第二晶体管的源极连接于第一节点，第一晶体管的源极连接所述电容的第一端，所述第二晶体管的漏极连接所述电容的第二端；

第三晶体管的漏极与第四晶体管的源极连接于第二节点，第三晶体管的源极连接所述电容的第一端，所述第四晶体管的漏极连接所述电容的第二端；

第五晶体管的漏极与第六晶体管的源极连接于第三节点，第五晶体管的源极连接所述电容的第一端，所述第六晶体管的漏极连接所述电容的第二端；

第一电抗器的第一端连接所述输入移相变压器，另一端连接所述第一节点；

第二电抗器的第一端连接所述输入移相变压器，另一端连接所述第二节点；

第三电抗器的第一端连接所述输入移相变压器，另一端连接所述第三节点；

所述电阻的第一端连接所述电容的第一端，第二端连接所述电容的第二端；

第七晶体管的漏极与第八晶体管的源极连接于第四节点，第七晶体管的源极连接所述电容的第一端，所述第八晶体管的漏极连接所述电容的第二端；

第九晶体管的漏极与第十晶体管的源极连接于第五节点，第九晶体管的源极连接所述电容的第一端，所述第十晶体管的漏极连接所述电容的第二端；

除U相功率模块、V相功率模块和W相功率模块中第一级H桥电路的第四节点相连，最后一级H桥电路的第五节点连接连接电抗器外，其他H桥电路的第四节点连接上一级H桥电路的第五节点，第五节点连接下一级H桥电路的第四节点。

由上述技术方案可知，本实用新型通过在静态无功补偿系统中设置静态无功补偿装置，使该静态无功补偿装置不但具有无功补偿功能，还可以对两段母线的变压器的负荷进行计算。当一个变压器负荷满载且另一个负荷轻载时，由该静态无功补偿装置进行负荷平衡，从而使每个变压器工作在正常状态，提高变压器的使用寿命。

附图说明

通过参考附图会更加清楚的理解本实用新型的特征和优点，附图是示意性的而不应理解为对本实用新型进行任何限制，在附图中：

图1是本实用新型实施例提供的一种高压动态无功补偿系统结构示意图；

图2是图1所示无功补偿装置结构示意图；

图3是图2中功率单元结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供了一种高压动态无功补偿系统，所述系统包括无功补偿装置SVG和控制装置(图中未求出)，所述补偿装置的交流侧一端连接I段35kV母线(以下简称I段母线)，另一端连接II段35kV母线(以下简称II段母线)，用于控制I段母线和II段母线的母线电压或者无功功率以实现无功补偿，以及在为I段母线和 II段母线的变压器的负荷不平衡时，用于有功功率调度以实现两个变压器负荷均衡。

需要说明的是，本实用新型中控制装置采用现有技术中常用的单片机、DSP或者ARM芯片实现。并且，控制装置接收采集装置采集的 I段母线和II段母线的母线电压和母线电流，分别计算两段母线的无功功率。其无功补偿方式采用现有技术中的补偿方法实现，调节目标可以是母线电压或者无功功率，当某段母线的母线电压或者无功功率与预设值不同时，通过向相应的母线注入无功功率从而补偿该段母线的无功功率。在进行无功补偿时，两段母线之间无电连接。

控制装置还用于根据上述母线电压和母线电流，计算两段母线的有功功率，即可以得到每段母线上变压器的当前负荷，根据计算的变压器的当前负荷与该变压器的预设负荷进行比较，例如，当前负荷与预设负荷的比值在80％～95％时，视为该变压器处于满载状态。当当前负荷与预设负荷的比值在小于40％时，视为该变压器处于轻载状态。此时调节SVG两端的开关，使两段母线电连接。假设两台变压器的预设功率相同，则将该控制装置生成相应的有功控制指令调节两个母线的有功功率。

如图2所示，本实用新型中无功补偿装置SVG包括输入移相变压器、连接电抗器和功率单元。输入移相变压器与I段母线连接；连接电抗器与II段母线连接；功率单元分别连接输入移相变压器与连接电抗器，用于调节I段母线或者II段母线的母线电压、无功功率或负荷以实现无功补偿和/或有功补偿。功率单元包括U相功率模块、V相功率模块和W相功率模块；每相功率模块由多个四象限功率模块串联而成。

如图3所示，四象限功率模块包括图3中从上向下依次为第一电抗器L1、第二电抗器L2和第三电抗器L3构成的输入电抗器电路，第一晶体管T1、第二晶体管T2、第三晶体管T3、第四晶体管T4、第五晶体管T5和第六晶体管T6构成的三相整流桥，电容C和电阻R构成的滤波储能电路以及第七晶体管T7、第八晶体管T8、第九晶体管T9 和第十晶体管T10构成的H桥电路；其中，

第一晶体管T1的漏极与第二晶体管T2的源极连接于第一节点 P1，第一晶体管T1的源极连接电容C的第一端，第二晶体管T2的漏极连接电容C的第二端；

第三晶体管T3的漏极与第四晶体管T4的源极连接于第二节点 P2，第三晶体管T2的源极连接电容C的第一端，第四晶体管T4的漏极连接电容C的第二端；

第五晶体管T5的漏极与第六晶体管T6的源极连接于第三节点 P3，第五晶体管T5的源极连接电容C的第一端，第六晶体管T6的漏极连接电容C的第二端；

第一电抗器L1的第一端连接输入移相变压器，另一端连接第一节点P1；

第二电抗器L2的第一端连接输入移相变压器，另一端连接第二节点P2；

第三电抗器L3的第一端连接输入移相变压器，另一端连接第三节点P3；

电阻R的第一端连接电容C的第一端，第二端连接电容C的第二端；

第七晶体管T7的漏极与第八晶体管T8的源极连接于第四节点 P4，第七晶体管T7的源极连接C电容的第一端，第八晶体管T8的漏极连接电容C的第二端；

第九晶体管T9的漏极与第十晶体管T10的源极连接于第五节点 P5，第九晶体管T9的源极连接电容C的第一端，第十晶体管10的漏极连接电容C的第二端；

除U相功率模块、V相功率模块和W相功率模块中第一级H桥电路的第四节点相连，最后一级H桥电路的第五节点连接连接电抗器外，其他H桥电路的第四节点连接上一级H桥电路的第五节点，第五节点连接下一级H桥电路的第四节点。

需要说明的是，为保护晶体管，本实用新型中还在每个晶体管的源极和漏极之间并联一个泄放二极管。该泄放二极管的阳极与漏极连接，阴极与源极连接。当晶体管关闭时，该泄放二极管与晶体管形成回路，将晶体管中的电荷消耗掉，可以防止形成电荷积累以损坏晶体管。

本实用新型提供的一种高压动态无功补偿装置的工作原理，以第I 段母线为例进行说明：

无功补偿：控制装置对采集的I段母线电压V_s1，母线电流I_s1进行 dq变换得到各自的dq轴分量；通过瞬时功率计算，得到I段母线无功功率Q_s1，以母线无线Q_s1为零序进行调节，得到H桥的无功指令值C_s1。

对II段母线进行无功补偿的过程也是相同，此时可以使无功补偿装置接入到II段母线中，并从I段母线中切除。在此不再详述。

有功补偿：控制装置获取I段母线电压V_s1，母线电流I_s1和II段母线电压V_s2，母线电流I_s2并分别进行dq变换，得到各自的dq分量，并计算各自的瞬时功率，得到两段母线的有功功率即变压器的负荷P_s1和 p_s2，结合两台变压器的预设功率值，实际应用中，预设功率值可以为各自的额定功率。按照满载与轻载的定义，得到无功补偿装置中三相整流桥电路和H桥电路的有功指令P_s1^*和p_s2^*，使三相整流桥电路以及H 桥电路分别向I段母线和II段母线输入有功功率。可见，本实用新型通过三相整流桥电路以及H桥电路实现I段母线与II段母线之间有功功率的转移，使两个变压器的负荷都在满载以下，从而提高每个变压器的使用寿命。

在本实用新型中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

虽然结合附图描述了本实用新型的实施方式，但是本领域技术人员可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下做出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。