[发明专利]一种电力系统无功功率因数补偿的控制系统及方法

权利要求书

1.一种电力系统无功功率因数补偿的控制系统，包括检测单元和瞬时功率因数控制单元，其中：

所述瞬时功率因数控制单元，包括瞬时功率因数计算单元和自调节系数计算单元；所述瞬时功率因数计算单元，用于计算电力系统的瞬时功率因数；所述自调节系数计算单元，用于通过自调节控制器计算电力系统的自调节系数；

其特征在于：

所述检测单元，包括有功功率计算单元、有功电流基频计算单元、负载电流计算单元、补偿电流控制指令计算单元和补偿电流控制指令调节单元，其中：

所述有功功率计算单元，用于检测电力系统的三相电压和三相电流，利用得到的系统瞬时电压矢量和瞬时电流矢量，计算电力系统的瞬时有功功率，并对瞬时有功功率进行滤波，获取电力系统有功功率基频分量；

所述负载电流计算单元，用于根据有功功率计算单元检测到的三相电流和动态补偿装置输出的三相补偿电流瞬时值，计算负载电流瞬时值；

所述有功电流基频计算单元，用于根据有功功率计算单元得到的三相电压和有功功率基频分量，计算电力系统的有功电流的基频分量瞬时值；

所述补偿电流控制指令计算单元，用于根据负载电流计算单元得到的负载电流瞬时值，和有功电流基频计算单元得到的有功电流的基频分量瞬时值，计算有害电流的瞬时值，并根据得到的有害电流的瞬时值计算调节前的补偿电流控制指令电流；

所述补偿电流控制指令调节单元，用于根据补偿电流控制指令计算单元得到的调节前的补偿电流控制指令电流和自调节系数计算单元得到的电力系统的自调节系数计算调节后的补偿电流控制指令电流。

2.一种电力系统无功功率因数补偿的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)有功功率计算单元获取电力系统有功功率基频分量p_b：

(1a)有功功率计算单元获取电力系统瞬时电压矢量v和瞬时电流矢量i：

有功功率计算单元对电力系统三相电压和三相电流进行检测，并将检测结果在三维坐标xyz中表示，得到电力系统用电电源侧的瞬时电压矢量v和瞬时电流矢量i：

v＝v_ax+v_by+v_cz

i＝i_sax+i_sby+i_scz

其中，v_a为电力系统电压的A相电压瞬时值，v_b为电力系统电压的B相电压瞬时值，v_c为电力系电压的C相电压瞬时值；i_sa为电力系统电流的A相电流瞬时值，i_sb为电力系统电流的B相电流瞬时值，i_sc为电力系统电流的C相电流瞬时值；

(1b)有功功率计算单元计算电力系统瞬时有功功率p：

有功功率计算单元通过电力系统瞬时电压矢量v和瞬时电流矢量i，计算电力系统瞬时有功功率p：

p＝v·i＝v_ai_sa+v_bi_sb+v_ci_sc；

(1c)有功功率计算单元获取电力系统有功功率基频分量p_b：

有功功率计算单元对电力系统瞬时有功功率p进行低通滤波，得到电力系统有功功率基频分量p_b：

(2)有功功率计算单元计算电力系统有功电流基频分量瞬时值i_pba、i_pbb和i_pbc：

有功功率计算单元用于根据有功功率计算单元得到的三相电压和有功功率的基频分量计算电力系统用电电源侧的有功电流基频分量瞬时值i_pba、i_pbb和i_pbc：

其中，i_pba为有功电流的基频分量A相电流瞬时值；i_pbb为有功电流的基频分量在B相电流瞬时值；i_pbc为有功电流的基频分量在C相电流瞬时值；

(3)负载电流计算单元计算负载电流瞬时值i_La、i_Lb和i_Lc：

负载电流计算单元利用电力系统电源侧电流i_sa、i_sb和i_sc和动态补偿装置输出的三相补偿电流的瞬时值i_Ga、i_Gb和i_Gc，计算系统近负载端实际的三相负载电流瞬时值i_La、i_Lb和i_Lc：

其中，i_La为负载端电流A相电流瞬时值，i_Lb为检测到的负载端电流B相电流瞬时值，i_Lc为负载端电流C相电流瞬时值；i_Ga为无功补偿装置A相电流瞬时值，i_Gb为无功补偿装置B相电流瞬时值，i_Gc为无功补偿装置C相电流瞬时值；

(4)补偿电流控制指令计算单元计算调节前的补偿电流控制指令电流和

(4a)补偿电流控制指令计算单元计算电力系统的有害电流的瞬时值i_ha、i_hb和i_hc：

补偿电流控制指令计算单元根据i_La、i_Lb和i_Lc，以及i_pba、i_pbb和i_pbc，计算电力系统有害电流的瞬时值i_ha、i_hb和i_hc：

其中i_ha为电力系统中有害电流A相电流瞬时值；i_hb为电力系统中有害电流B相电流瞬时值；i_hc为电力系统中有害电流C相电流瞬时值；

(4b)补偿电流控制指令计算单元根据i_ha、i_hb和i_hc，计算调节前的补偿电流控制指令电流和

其中，为调节前的补偿电流控制指令电流的A相电流瞬时值；为调节前的补偿电流控制指令电流的B相电流瞬时值；为调节前的补偿电流控制指令电流的C相电流瞬时值；

(5)瞬时功率因数计算单元计算电力系统的瞬时功率因数PF_S：

瞬时功率因数计算单元根据有功功率计算单元得到的瞬时有功功率p和有功功率的基频分量p_b，计算瞬时功率因数PF_S：

PF_S＝p_b/p；

(6)自调节系数计算单元计算电力系统的自调节系数PF_K：

自调节系数计算单元根据目标功率因数和PF_S，通过自调节控制器计算电力系统当前时刻的自调节系数PF_K；

(7)补偿电流控制指令调节单元计算电力系统所需补偿电流控制指令电流i_ca、i_cb和i_cc：

补偿电流控制指令调节单元，根据和和PF_K，计算调节后的补偿电流控制指令电流i_ca、i_cb和i_cc。