[发明专利]磁控电抗器控制器及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电抗器控制器及其方法，尤其涉及一种磁控电抗器控制器及其方法。

背景技术

随着我国国民经济的发展，电力的需求越来越大，负载的产生的无功污染也越来越大。我国幅员辽阔，能源分布不均，“西电东送，南北互供”是我国电力系统发展的基本国策[5]。这决定了我国电力系统输电网庞大，存在大量的远距离输电线路。在大电网的条件下，如何将电能从发电厂安全高效地输送到配电系统所在的负荷中心，如何为用户提供高质量的电能，如何有效减小无功对电网的污染，保证电网的安全高效运行成为电气工程领域最为重要的研究课题之一。

电网中存在大量的异步电动机、变压器、电力电子装置，这些设备要消耗大量的无功功率。这些无功功率如果不能及时地得到补偿，会对电网的效率、安全、稳定产生不利影响。于是无功补偿理论的研究和高性能无功补偿设备的研发生产就提上了日程。

无功补偿的理念涉及到来自系统和用户的各方面问题，尤其是与电能质量有关的问题，因为大多数的电能质量问题都可以通过对无功功率进行适当控制而得到缓解或彻底解决。通常，无功补偿的问题可以从两个方面考虑：负载补偿和电压支撑。负载补偿的目的就是要提高系统功率因数，从而平衡交流供电系统产生的有功功率，并消除大功率变化非线性负荷产生的谐波。电压支撑的目标就是要减小传输线路末端的电压波动。输电系统的无功补偿是通过提高有功功率的最大传输能力来提高交流系统稳定性，并有利于保持各级电力系统的电压稳定。它能改善高压直流输电转换终端性能，提高传输效率，控制稳态和暂态过电压，避免系统崩溃。

串联和并联无功补偿通常用来改善交流电力系统的固有电气特性。串联补偿改变的是输电系统或配电系统的参数，而并联补偿改变的是负载的等效阻抗。二者都可以对系统的无功潮流进行有效控制，从而提高整个交流电力系统的性能。

无功补偿的分类和发展

在无功补偿发展的早期，同步调相机在电压稳定和无功控制方面扮演了一个主要角色。从原理角度来讲，同步调相机就是与电力系统相连的同步电机。调相机运行后，能够产生或吸收交流电路需要的无功功率。通过适当的自动励磁电路，调相机能提供连续的无功功率。同步调相机通常以提高系统稳定性为目的，用在分布系统和传输线路，在负载变化的情况下，保持电压在允许的范围内变化。然而，同步调相机占用较大的空间，需要频繁启动和保护装置，而且它增加了短路电流，不能对快速变化的负荷进行补偿，损耗和成本比静止无功补偿器要大得多，它的优点仅是具有短时的高过载能力，现在已经很少使用。

1914年首次使用并联电容器来提高电网功率因数，并联电容器产生超前电流对负载产生的滞后电流进行补偿。并联电容器的选择需要考虑的因素较多，其中需要重点考虑的是负载产生的滞后无功大小。若负载发生变化，无功也会在较大的范围内波动，因此固定电容器组补偿往往会导致过补或欠补。可以通过开关投切电容器来改变无功补偿量，根据总的无功需求来投入或切除电容器组。控制的平滑度取决于投切电容器的组数。然而，依靠机械开关或接触器投切电容的方法响应时间长且不可靠，同时它们还会产生较大的冲击电流，需要经常维护。

静止无功补偿器(Static Var Compensator-SVC)是国外70年代发展起来一类快速无功调节装置，已成功地应用于电气化铁路、冶金、电力、采矿和高能加速器等负荷的补偿上。这类装置在调节的快速性、功能的多样性、工作的可靠性、投资和运行费用的经济性等方面比同步调相机具有明显的优势，能够获得较好的技术经济效益，因而在国内外取得了较快的发展。

主流的SVC主要有三类：晶闸管投切电容器(Thyristor Switched Capacitor，简称TSC)，晶闸管控制电抗器(Thyristor Controlled Reactor，简称TCR)，磁控电抗器(Magnetic valve Controllable Reactor，简称MCR)。

TSC虽然只能分组投切电容器，不能连续调节无功功率，但是控制简单，成本较低，并且无谐波电流，适合在电网的低压负载端进行分散无功补偿。