一种基于磁阀式可控电抗器的无功智能补偿系统及其补偿方法与流程

文档序号：16537715发布日期：2019-01-08 20:02阅读：361来源：国知局

本发明属于无功补偿技术领域，特别涉及一种基于磁阀式可控电抗器的无功智能补偿系统及其补偿方法。

背景技术：

随着经济的快速发展，电力系统也在不断的发展，人们的生活用电需求也越来越高，电能已经成为人们生活中不可或缺的一部分。随着用电需求的不断提高，人们对电能的质量要求也越来越高。无功功率是电力系统不可缺少的一部分，随着用电负荷的不断增加，电网中的无功缺额越来越大，需要对电网进行有效的无功补偿，进而提高电网的电能质量。

目前无功补偿装置主要有同步调相机、开关投切型电容器组、晶闸管控制的电抗器、晶闸管投切电容器、静止无功补偿器等。同步调相机是靠机械开关进行无法补偿的设备，响应速度慢、开关故障频率也高，容易发生过电压和谐振现象。晶闸管投切电容器的响应速度相对较快，但控制复杂，不能连续平滑的进行无功输出调节。晶闸管控制的电抗器响应速度快、控制灵活，当接入到高压等级的电网时，受晶闸管耐压的限制，需要使用多个晶闸管串联。因此，需要寻求一种能够连续调节、且能应用于各种电压等级的智能无功补偿装置，对于电力系统的高效、稳定运行十分重要。

技术实现要素：

本发明提供一种基于磁阀式可控电抗器的无功智能补偿系统和补偿方法，能够应用于各种电压等级，实现无功输出的连续平滑调节。

本发明具体为一种基于磁阀式可控电抗器的无功智能补偿系统，所述智能无功补偿系统包括信号采集单元、信号调理单元、a/d转换单元、过零同步单元、控制处理单元、显示单元、存储单元、按键输入单元、通信单元、报警单元、触发脉冲驱动单元和电抗器，所述信号采集单元、所述信号调理单元、所述a/d转换单元、所述控制处理单元、所述触发脉冲驱动单元、和所述电抗器顺序连接，所述过零同步单元分别与所述信号调理单元、所述控制处理单元相连接，所述控制处理单元还分别与所述显示单元、所述存储单元、所述按键输入单元、所述通信单元、所述报警单元相连接；所述智能无功补偿系统根据采集的信号计算出功率因数，通过对所述功率因数大小与预先设定的功率因数范围进行比较判断，进而确定是否需要进行无功补偿，输出触发脉冲信号至所述电抗器的晶闸管实现所述电抗器的投切工作，通过调整所述晶闸管触发角α改变无功功率的输出，实现无功功率的智能补偿。

所述电抗器采用磁阀式可控电抗器，通过改变晶闸管的触发导通角α改变控制电流的大小，进而调节所述电抗器无功容量的输出。

所述采集单元包括第一电压互感器、第一电流互感器、第二电压互感器、第二电流互感器和温度传感器，所述第一电压互感器采集电网电压信号，所述第一电流互感器采集电网电流信号，所述第二电压互感器采集负载电压信号，所述第二电流互感器采集负载电流信号，所述温度传感器采集所述智能无功补偿系统的工作温度。

所述信号调理单元包括滤波模块、调压模块，所述滤波模块采用低通滤波器，滤除干扰高频信号，再经过所述调压模块调理输出0～3v电压信号；所述a/d转换单元将输入的信号进行a/d转换。

所述过零同步单元输入端输入经过所述调理单元调理后的电网电压信号，采用双电压比较器实现过零正相比较：当输入电压大于0v时，输出电压为3.3v，当输入电压小于0v时，输出电压为0v；所述控制处理单元根据所述过零同步单元输出信号得到过零点，作为所述电抗器晶闸管触发角的基准值。

所述控制处理单元根据采集的所述电网电压信号、电流信号计算出功率因数、需要补偿的无功功率，再计算出所述电抗器的工作电流，根据所述电抗器的工作电流i与磁饱和度β之间的关系计算出磁饱和度β，根据所述电抗器的磁饱和度β计算出所述电抗器的触发角

所述触发脉冲驱动放大单元采用脉冲变压器将输入的脉冲信号进行放大，同时将所述电抗器与所述控制处理单元进行可靠的隔离。

所述按键输入单元结合所述显示单元、所述存储单元进行参数设置，所述参数包括功率因数范围、所述智能无功补偿装置的工作温度报警值。

所述通信单元采用gprs技术，利用移动网络将所述智能无功补偿装置相关信息上传至监控中心、接收所述监控中心下发的操作指令。

本发明还提供一种基于磁阀式可控电抗器的智能无功补偿系统的补偿方法，所述补偿方法包括如下步骤：

步骤(1)：所述信号采集单元采集电网电压信号、电网电压信号、负载电压信号、负载电压信号、工作温度；

步骤(2)：经过所述调理单元进行滤波、调压处理，输至所述a/d转换单元和所述过零同步单元；

步骤(3)：所述a/d转换单元对输入的信号进行a/d转换；

步骤(4)：所述过零同步单元进行过零正相比较，输出脉冲方波；

步骤(5)：所述控制处理单元根据采集的电压信号和电流信号计算出实时功率因数，并通过所述显示单元进行数据显示，通过所述通信单元将数据传输至所述监控中心；

步骤(6)：将所述功率因数与预先设定的所述功率因数范围进行比较，若低于下限值，将所述智能无功补偿装置的工作温度与所述温度报警值进行比较，若温度低于所述报警值，所述控制处理单元根据采集的电压信号和电流信号计算出所述电抗器晶闸管触发角大小，向所述触发脉冲驱动单元发出触发信号；若温度高于所述报警值，则不向所述触发脉冲驱动单元发出触发信号，并通过所述报警单元发出报警信号，通过所述通信单元向所述监控中心发出温度报警信号；

步骤(7)：所述触发脉冲驱动放大单元将输入的脉冲信号进行放大，并输至所述电抗器晶闸管；

步骤(8)：当所述功率因数大于预先设定的参考值上限值时，撤去所述电抗器晶闸管触发信号，所述电抗器停止工作。

附图说明

图1为本发明一种基于磁阀式可控电抗器的无功智能补偿系统的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明一种基于磁阀式可控电抗器的无功智能补偿系统的具体实施方式做详细阐述。

如图1所示，本发明的智能无功补偿系统包括信号采集单元、信号调理单元、a/d转换单元、过零同步单元、控制处理单元、显示单元、存储单元、按键输入单元、通信单元、报警单元、触发脉冲驱动单元和电抗器，所述信号采集单元、所述信号调理单元、所述a/d转换单元、所述控制处理单元、所述触发脉冲驱动单元、和所述电抗器顺序连接，所述过零同步单元分别与所述信号调理单元、所述控制处理单元相连接，所述控制处理单元还分别与所述显示单元、所述存储单元、所述按键输入单元、所述通信单元、所述报警单元相连接；所述智能无功补偿系统根据采集的信号计算出功率因数，通过对所述功率因数大小与预先设定的功率因数范围进行比较判断，进而确定是否需要进行无功补偿，输出触发脉冲信号至所述电抗器的晶闸管实现所述电抗器的投切工作，通过调整所述晶闸管触发角α改变无功功率的输出，实现无功功率的智能补偿。