[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

说明书

本发明提供一种基于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。本发明采用法来检测系统无功电流，在系统电压畸变和不对称的情况下该方法同样适用。采用数字滤波能够有效的消除高频干扰，对系统采集的交流信号进行滤波处理，不但可以避免电压漂移，噪声和温度漂移,还可以能够满足滤波器对相位特性的要求。电网中的信号过零点进行开关动作，既能提高系统的电能质量和可靠性，又能简化电力系统，减少系统投资。

技术领域

本发明术属于电能质量及无功补偿领域，具体涉及一种基于ip-iq法和相控投切技术的电网无功补偿的方法。

背景技术

近些年来，非线性负荷(电力电子装置)在供电系统使用日益增多，无功和谐波大量进入电网，严重影响了电能质量问题，例如电压闪变、频率变化等问题，很大程度影响了电气设备的正常使用与安全运行。煤矿企业中存在大量的阻感性负载，正常工作中，阻感性负载吸收电网中无功功率，发电机可以提供一定量的无功功率，但是经常长距离传输是不合理的，必须在消耗无功功率的点进行无功补偿。目前，我国多数供电系统中主要的无功补偿装置是机械投切电容器组，但是投切时存在着过流过压等现象，严重危害了电网的电能质量。随着永磁真空接触器和相控投切技术的不断发展，相控投切电容器组在无功补偿中得到了极大的发展。

在早些时期，无功补偿的主要类型主要有同步调相机、同步发电机。同步调相机是早期无功补偿装置的典型代表，主要装设在枢纽变电所，专门向电网输送无功功率，现在这种补偿手段已经很少使用。同步发电机主要位于各个发电厂中，调整其励磁电流，同时输出有功功率和无功功率，运行在超前功率因数下。传统的无功补偿方法之一的投切并联电容器组，装设在降压变电所内，提供超前的无功功率，可以就地实时补偿，并联电容器的迅速发展，逐步取代了同步调相机，同步调相机的费用比较昂贵。在无功补偿设备装置中，并联电容器组它可以分散安装在负荷中心处的地点或者在用户处，可以就地补偿，不但补偿效果良好，而且并联电容器组补偿的单位容量费用最低，运行维护简单，有功损耗小，改变补偿容量方便，易于搬迁等优点。因此，由于相控开关技术和投切并联电容器组结合应用，这种基于相控投切技术的补偿方式能在中高压供电网中起到无功补偿和电能质量治理的作用，此补偿方法具有较高的性价比。

基于瞬时无功功率理论的无功电流检测法由于其较强的实时性与较为准确的精度，在工业应用上十分广泛。基于瞬时无功功率理论的无功电流检测法分为两种，p-q法和ip-iq法。p-q法由于其在建模上没有考虑零序分量，在三相不平衡系统上的测量上存在较大误差，所以仅仅只能应用于三相平衡系统的谐波检测。ip-iq法克服了p-q法所带来的不足，不仅可以应用于三相平衡系统的谐波检测，并且还可应用于三相不平衡的系统中，所以说检测结果不受电网畸变等因素影响，结果具有准确等优点。

在80年代，提出了选相控制思想，经过多年的理论研究并取得了一定的成果。现在选相投切技术在多方面得到了广泛的应用，例如选相投切电抗器、电容器以及空载变压器等几个方面。控制开关在参考电电流信号的最佳相角处关合或开断的技术叫相控投切技术，下面以电压零点合闸为例来描述相控开关原理，具体电路原理示意图如图1所示。合闸过程大概分为四步，步骤如下：

第一步：在A点收到合闸命令，在B点过零点进行合闸，中间相隔一个周期或者几个周期时间。

第二步：检测出信号过零点，电压或电流过零点，通过控制器计算出在相位B点合闸所用的时间Td1，选择A电压过零点处为参考零点。

第三步：控制器通过延时，在延时时间到了后控制器发出合闸指令。

第四步：在触头动作时间后闭合开关。

延时时间可以根据公式计算出，最小延长时间为：