[发明专利]一种基于ip-iq法和相控投切技术的电网无功补偿的方法

权利要求书

1.一种基于ip-iq法和相控投切技术的电网无功补偿的方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤S1：ip-iq法来实时检测电网中的无功电流；

步骤S2：采用基于数字滤波器的数字滤波技术进行信号过零点提取；

步骤S3：通过一相控器接收过零点信号，进行分合闸动作投切电容器组，实现零电流投入，零电压切除；

步骤S2包括以下具体步骤：

步骤S21：令输入正弦信号x(t)＝sin2πft+N(t)，频率为1Hz，加入噪声均值为0，方差为0.5的高斯白噪声；首先T_s＝1/f_s对输入信号进行采样，采样频率满足奈奎斯特采样定理，取T_s＝0.01；

步骤S22：根据参考输入信号d(t)与输入正弦信号的相关性关系，将输入正弦信号x(t)延迟100个单位作为参考输入信号；

步骤S23：自适应滤波器FIR的输出信号y(n)为：其中，N是滤波器的阶数，w^T(n)为滤波器的权系数的转置；自适应滤波器FIR输出的形式为x(n)与w(n)两个矩阵的卷积，误差信号为参考输入信号与实际输出信号的差值，即：e(n)＝d(n)-y(n)；

由上式得出误差信号e(n)表示为：e(n)＝d(n)-w^T(n)*x(n)；

步骤S24：最小均方误差LMS利用e(n)与x(n)的关系，不断更新自适应滤波器的权系数，从而使均方差达到最小值，达到最有效滤波的目的，具体步骤如下：令均方差为J(n)，得到：

J(n)＝E[e²(n)]＝E[d²(n)-2d(n)w^T(n)*x(n)+(w^T(n)*x(n))²]

令R＝E[x(n)*x^T(n)]，P＝E[d(n)*x(n)]，则J(n)表示为：J(n)＝E[d²(n)]-2w^T(n)*P+w^T(n)*R*w(n)对J(n)求w(n)的倒数，并令其为零：

经求解得使函数最小的滤波系数值为：w＝R^-1*P；

步骤S25：若滤波器输出y(n+1)y(n)＜0时，则用线性插值法求得零点时刻：其中t₀为电压或电流过零点的时刻；t_n为第n个数据y(n+1)的采样时刻；

步骤S26：通过步骤S25计算出信号的过零点时刻后，通过对系统频率检测，预算触头在相隔一个或几个周期后的分合闸时间；

步骤S3包括以下步骤：

步骤S31：在对电容器组进行相控投切前，对电网的电压进行检查，若电网中存在过压或欠压时，不能对电容器组进行投切；

步骤S32：通过一主控器检测电网的功率因数，判定系统是否投切电容器组：

当电网的负载为容性时，此时系统现在处于过补偿状态，根据电网的功率因数的绝对值比预期补偿的功率因数大，过补偿容量在系统的允许范围内，相控投切系统不动作，若检测出的功率因数的绝对值比预期的功率因数小，过补偿容量超出了系统的允许值，相控投切系统对实际分组的电容器组进行切除，切除电容器组的容量为过补偿的容量值；若系统中的电容器组的开关状态都处于断开时，检测出系统中无功功率为容性，说明系统负载为容性负载，此时相控投切系统不动作；

电网中的负载为感性负载时，根据功率因数来判断是否进行无功补偿，若要提高的功率因数小于系统当前的无功功率因数，此时不需要进行无功补偿，若要提高的功率因数大于当前电网的功率因数，则需要进行投切电容器组进行无功补偿；补偿的容量根据期望提高到的功率因数与目前电网的功率因数计算出来；

在投切电容器组时，采用永磁机构真空高压开关在信号过零点处投切电容器组；

对电网无功功率补偿采用分相补偿，需要检测出每相的无功功率；在系统投入电容器组时，采用从大容量到小容量的顺序进行投入；切除时，按照先切除小容量到大容量的电容器组的顺序进行切除；控制投切时，采用循环队列的运算方法实现先投先切，先切先投；

f为输入正弦信号x(t)的频率，为1Hz；

N(t)为噪声均值为0，方差为0.5的高斯白噪声；

n为离散信号序列的排列序号。