有功、无功功率算法计算得到矿热炉系统三 相主电路电压基波正序分量与电流基波正序分量产生的有功功率Pif、矿热炉系统三相主电 路电压基波正序分量与电流基波正序分量产生的无功功率qlf，以及矿热炉系统三相主电路 电压基波正序分量与电流基波负序分量产生的有功功率P2f、矿热炉系统三相主电路电压基 波正序分量与电流基波负序分量产生的无功功率q2f:
[0059] 其中，卬Lf为矿热炉电极端负荷三相正序电流相位，《P2f为矿热炉电极端负荷三 相负序电流相位，Ulf为矿热炉系统三相主电路电压基波正序分量，Ilf为矿热炉电极端负荷 三相正序电流有效值；'为矿热炉电极端负荷三相负序电流有效值；
[0060] 此部分计算由瞬时功率计算模块完成，所述瞬时功率计算模块由P-Q变换模块和 低通滤波器模块组成，先将补偿装置接入点基波正序电压依据瞬时无功理论，利用P-Q变 换把它们变换至a0坐标（即两相静止a0坐标系）系中，基波正序电压由基波电压计 算模块（Fundamentalwavevoltage模块）利用数字锁相环从补偿装置接入点的三相电压 中提取得到，然后将总的三相负荷电流瞬时值ial、ibl、U分解为正序分量组和负序分量组， 同样依据瞬时无功理论，利用P-Q变换模块把它们变换至a 坐标系中，再按照瞬时无功 理论中的瞬时有功、无功功率定义分别计算出负荷正序有功功率、负荷正序无功功率、负荷 负序有功功率和负荷负序无功功率，最后，经过低通滤波提取得到的直流分量就是基波正 序瞬时有功功率、基波正序瞬时无功功率、基波负序瞬时有功功率和基波负序瞬时无功功 率；
[0061] 步骤5)最后将步骤4)的公式4和公式5计算所得矿热炉系统三相主电路电压基 波正序分量与电流基波正序分量产生的有功功率Plf、矿热炉系统三相主电路电压基波正序 分量与电流基波正序分量产生的无功功率qif，以及矿热炉系统三相主电路电压基波正序分 量与电流基波负序分量产生的有功功率P2f、矿热炉系统三相主电路电压基波正序分量与电 流基波负序分量产生的无功功率q2f代入到步骤3)的常规的负荷正、负序无功综合补偿算 法，即公式3中，最终得到公式6,通过如下公式6能得到矿热炉系统主电路各相所需的无 功补偿量：
[0062]
[0063]其中：
[0064]Ulf为矿热炉系统三相主电路电压基波正序分量；
[0065]、为矿热炉电极端负荷三相正序电流有效值；
[0066] 1%为矿热炉电极端负荷三相负序电流有效值；
[0067] 爭tf为矿热炉电极端负荷三相正序电流相位；
[0068] 吩好为矿热炉电极端负荷三相负序电流相位；
[0069] 为矿热炉系统三相主电路中AB相所需的无功补偿量；
[0070] 试『为矿热炉系统三相主电路中BC相所需的无功补偿量；
[0071] aT为矿热炉系统三相主电路中CA相所需的无功补偿量。
[0072] 上述技术方案的步骤4的处理过程在矿热炉的瞬时功率计算模块中完成。
[0073] 上述技术方案的步骤5的处理过程在矿热炉系统的无功补偿量计算模块中完成， 用于实现将基波正、负序瞬时有功和无功功率变换为矿热炉系统所需的无功补偿量。
[0074] 上述技术方案中，上述矿热炉系统三相主电路电压基波正序分量Ulf由矿热炉系 统的基波电压计算模块（Fundamentalwavevoltage模块）利用数字锁相环从无功补偿装 置接入点的三相电压中提取得到。
[0075] 上述技术方案中，矿热炉系统的P-Q(瞬时有功功率至瞬时无功功率）变换模块用 于实现负荷正负序瞬时有功和无功功率的计算；矿热炉系统的低通滤波器模块用于提取基 波正、负序瞬时有功和无功功率；矿热炉系统的无功补偿量计算模块用于实现将基波正、负 序瞬时有功和无功功率变换为系统所需的无功补偿量的计算。
[0076] 本说明书未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
【主权项】
1. 一种基于三相平衡的矿热炉无功补偿方法，其特征在于，它包括如下步骤： 步骤1:利用对称分量法，将矿热炉电极端负荷分作正序负荷和负序负荷两个部分，相 应的矿热炉电极端负荷三相导纳也分为两个部分，一部分三相导纳是平衡的，在正序对称 电压下仅产生三相正序电流；另一部分三相导纳是不平衡的，在正序对称电压下仅产生三 相负序电流； 其中：三相正序电流ial、ibl、id由如下公式（1)求出；⑴ 三相负序电流ia2、ib2、U由如下公式（2)求出；(2) 公式（1)中。为矿热炉电极端负荷三相正序电流有效值，<P:if为矿热炉电极端负荷 三相正序电流相位，《为正序对称电压角频率；公式（2)中I2f为矿热炉电极端负荷三相负 序电流有效值，为矿热炉电极端负荷三相负序电流相位，《为正序对称电压角频率，31 为圆周率； 步骤2)将矿热炉无功补偿装置分作正序补偿网络和负序补偿网络两部分，正序补偿 网络的三相电纳是平衡的，在正序对称电压下仅产生正序电流，用来提供矿热炉电极端负 荷所需的正序电流；负序补偿网络的三相电纳是不平衡的，在正序对称电压下仅产生负序 电流，用来抵消不平衡矿热炉电极端负荷引起的负序电流； 步骤3)利用如下常规的负荷正、负序无功综合补偿算法计算得出可综合补偿负荷正 序无功和负序无功分量的补偿容量：其中： qif为矿热炉系统三相主电路电压基波正序分量与电流基波正序分量产生的无功功 率； p2f为矿热炉系统三相主电路电压基波正序分量与电流基波负序分量产生的有功功 率； q2f为矿热炉系统三相主电路电压基波正序分量与电流基波负序分量产生的无功功 率； air为矿热炉系统三相主电路中ab相所需的无功补偿量； 为矿热炉系统三相主电路中BC相所需的无功补偿量； 0^为矿热炉系统三相主电路中CA相所需的无功补偿量； 步骤4)利用如下的负荷正序和负序有功、无功功率算法计算得到矿热炉系统三相主 电路电压基波正序分量与电流基波正序分量产生的有功功率Pif、矿热炉系统三相主电路电 压基波正序分量与电流基波正序分量产生的无功功率qif，以及矿热炉系统三相主电路电压 基波正序分量与电流基波负序分量产生的有功功率P2f、矿热炉系统三相主电路电压基波正 序分量与电流基波负序分量产生的无功功率q2f:其中，私if为矿热炉电极端负荷三相正序电流相位，q>2f为矿热炉电极端负荷三相负 序电流相位，Ulf为矿热炉系统三相主电路电压基波正序分量，Ilf为矿热炉电极端负荷三相 正序电流有效值；'为矿热炉电极端负荷三相负序电流有效值；步骤5)最后将步骤4)的公式4和公式5计算所得矿热炉系统三相主电路电压基波正 序分量与电流基波正序分量产生的有功功率Pif、矿热炉系统三相主电路电压基波正序分量 与电流基波正序分量产生的无功功率qlf，以及矿热炉系统三相主电路电压基波正序分量与 电流基波负序分量产生的有功功率P2f、矿热炉系统三相主电路电压基波正序分量与电流基 波负序分量产生的无功功率q2f代入到步骤3)的常规的负荷正、负序无功综合补偿算法， 即公式3中，最终得到公式6,通过如下公式6能得到矿热炉系统主电路各相所需的无功补 偿量： 其中： Ulf为矿热炉系统三相主电路电压基波正序分量； 。为矿热炉电极端负荷三相正序电流有效值； '为矿热炉电极端负荷三相负序电流有效值； 为矿热炉电极端负荷三相正序电流相位； (p2f为矿热炉电极端负荷三相负序电流相位； 为矿热炉系统三相主电路中AB相所需的无功补偿量； 为矿热炉系统三相主电路中BC相所需的无功补偿量； 〇Lfl为矿热炉系统三相主电路中CA相所需的无功补偿量。2. 根据权利要求1所述的基于三相平衡的矿热炉无功补偿方法，其特征在于：所述步 骤4的处理过程在矿热炉的瞬时功率计算模块中完成。3. 根据权利要求1所述的基于三相平衡的矿热炉无功补偿方法，其特征在于：所述步 骤5的处理过程在矿热炉系统的无功补偿量计算模块中完成。4. 根据权利要求1所述的基于三相平衡的矿热炉无功补偿方法，其特征在于：上述矿 热炉系统三相主电路电压基波正序分量Ulf由矿热炉系统的基波电压计算模块利用数字锁 相环从无功补偿装置接入点的三相电压中提取得到。
【专利摘要】本发明涉及一种基于三相平衡的矿热炉无功补偿方法，包括1、将矿热炉电极端负荷分作正序和负序负荷，负荷三相导纳也分为三相平衡和不平衡导纳；2、将矿热炉无功补偿装置分作正序和负序补偿网络；3、得到可综合补偿负荷正序无功和负序无功分量的补偿容量：4、利用负荷正序和负序有功、无功功率算法计算得到相应的有功功率和无功功率；5、得到矿热炉系统主电路各相所需的无功补偿量。本发明能很好的解决矿热炉系统运行过程中二次侧三相电流不平衡的问题。
【IPC分类】H02J3/18, H02J3/26
【公开号】CN105024389
【申请号】CN201510482280
【发明人】姚翔宇, 兰贞波, 刘波, 周强
【申请人】国网电力科学研究院武汉南瑞有限责任公司, 江苏省电力公司电力科学研究院, 国家电网公司
【公开日】2015年11月4日
【申请日】2015年8月7日