[发明专利]一种不平衡无功补偿智能电容器及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及电力领域，尤其涉及一种不平衡无功补偿智能电容器及其方法。

背景技术

随着我国各行各业的迅速崛起和发展，人民的生活水平越来越高，配电系统日益扩大，日益复杂，冲击性、非对称性负荷不断增加，这些负荷系统会引起配电系统中功率因数低，三相不平衡度大等电能质量问题。当供电系统中存在着大量的无功功率流动，三相不平衡度超过一定范围时，将会影响系统的安全运行。

在实际中低压配电网系统中，三相不平衡和无功功率经常同时出现，但现有的无功补偿设备，如分补电容、共补电容等，虽然实现了无功补偿功能，但是未考虑如何改善和补偿三相不平衡，如果投切不当，反而会增加不平衡情况。三相不平衡补偿装置，如零线电流补偿方法、有功转移开关等，不能实现无功补偿。有些动态补偿装置，如SVG、APF等，虽然能够同时补偿无功和三相不平衡，但是设备庞大，成本昂贵或者存在现场接线安装复杂等问题。

传统电容器只能单一实现无功补偿或不平衡补偿，或者多台分补电容、共补电容和相补电容组合进行补偿，更有甚者需要通过控制器、复合开关等控制设备进行控制，但是存在现场安装复杂，体积庞大，运行成本高等问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种克服以往传统电容器的上述不足，提供一种新型不平衡无功补偿技术在智能电容器上的应用产品，实现智能电容器小型化、智能化，提高使用的便捷性，提高单位体积的电容容量。

本发明技术方案是：一种不平衡无功补偿智能电容器，包括主控MCU处理单元、数据采集单元、过零投切控制单元、以及由分补、相补电容组成电容器组件组成，所述数据采集单元电连接主控MCU处理单元，所述主控MCU处理单元通过过零投切控制单元电连接电容器组件，所述数据采集单元包括交流采样单元和温度采样单元，所述交流采样单元采集电网测母线的电压、电流信号，通过温度传感器采集电容器组件本体的温度信号，并将电压、电流信号以及温度信号传送到主控MCU处理单元；主控MCU处理单元根据电压、电流信号以及温度信号计算出电网侧采样数据，再根据电网侧采样数据，优先进行不平衡补偿方案，再进行无功补偿方案，并通过过零投切控制单元实现分补电容器组或相补电容器组的选择，从而实现不平衡补偿调度或无功补偿调度。

优选的，还包括人机交互单元，所述人机交互单元包括液晶显示器、LED指示灯和按键，所述液晶显示器、LED指示灯和按键分别电连接主控MCU处理单元，实现采集数据、控制状态、闭锁保护信息以及运行参数显示和设置功能。

优选的，还包括通信单元，所述通信单元电连接主控MCU处理单元，通信单元用于与其他外部设备进行实时数据交互。

优选的，所述交流采样单元包括电压互感器和电流互感器，所述电压互感器和电流互感器分别采集电网测母线的电压、电流信号。

本发明还涉及一种不平衡无功补偿的方法，交流采样单元采集电网测母线的电压、电流信号，通过温度传感器采集电容器组件本体的温度信号，并将电压、电流信号以及温度信号传送到主控MCU处理单元，主控MCU处理单元根据电压、电流信号以及温度信号计算出电网侧采样数据，再根据电网侧采样数据，优先进行不平衡补偿方案，再进行无功补偿方案，并通过过零投切控制单元实现分补电容器组或相补电容器组的选择，从而实现不平衡补偿调度或无功补偿调度。

优选的，所述电网侧采样数据包括各相电路的电压Ux、电流Ix、电压电流相位角Φx、有功功率Px、无功功率Qx、功率因数CosΦx、补偿前的电流不平衡度ε、补偿后的电流不平衡度ε_n，补偿前的电流不平衡度I²以及补偿后的电流不平衡度I_n²。

优选的，优先进行不平衡补偿方案，再进行无功补偿方案的方法具体为：若电网侧不平衡度ε_n＞电流不平衡度限值ε_Lim，则进行不平衡补偿方案；若电网侧功率因数CosΦx≤目标功率因数CosΦ_Lim，则进行无功补偿方案。

优选的，所述不平衡补偿方案包括：如果电网侧电流不平衡度ε≤电流不平衡度限值ε_Lim，则无需补偿；如果电网侧电流不平衡度ε≤补偿后电流不平衡度ε_n的最小值，则无需补偿；如果电网侧电流不平衡度ε＞补偿后电流不平衡度ε_n的最小值，则选择补偿后电流不平衡度ε_n的最小值进行不平衡补偿补偿调度。