一种适应自发电配网无功功率发生装置及补偿方法

allin2026-01-21  22


本发明属于配网无功补偿,特别是涉及一种适应自发电配网无功功率发生装置,及一种适应自发电配网无功功率发生装置的补偿方法。


背景技术:

1、随着现代用电企业不断朝着绿色、节能方向发展,生产企业的局域用电网络中逐步引入光伏、风力、水力等可再生能源自发电配网系统。该系统的引入虽然在一定程度上降低了企业对电网电力的需求,然而由于其自身在运行中需要吸收大量的无功功率(尤其是风力、水力发电设备呈感性),对电网电能质量造成无功污染,使得对电力系统的电能质量的调控提出了更高的要求。

2、传统用电企业由于不存在自发电配网系统,其对电网的作用可以统一归总到用电设备上去,针对其无功功率的调控一般采用同电压等级接入及采样原理,根据局域电网的运转状态调控传统无功功率补偿装置输出,保证局域电网的无功功率考核目标。

3、用电企业加入了自发电系统后,从电网获取有功功率、感性无功功率均降低很多,进线电缆的充电容性无功功率开始体现,无功补偿装置容量需求很小且为感性、容性双向,传统的基于同电压等级接入及采样原理无功功率补偿装置已不能很好解决上述问题。

4、补偿装置在低压侧接入低压侧采样,由于采样点涵盖不了变压器及高压侧的自发电系统有功功率、无功功率,考核点的目标功率因数原理上无法达到要求。

5、现有公开专利《一种配网无功补偿控制方法、装置、设备及存储介质》,专利申请号为2022106437312,该技术专利公开的是通过利用超短期负荷预测,实现无功补偿控制方案的预先确定,有效缓解无功需求量与无功补偿量之间存在时效性较差的情况,提高无功补偿的有效性。

6、补偿装置在高压侧接入高压侧采样,虽然采样点涵盖了变压器及高压侧的自发电系统有功无功,但仍存在进线电缆充电容性无功功率无法补偿的缺陷。更重要的是此种方法下,在高压侧接入一套低容量的补偿装置,输出电流较小,相应补偿装置的控制精度要求较高,且用户投入高压设备费用要高一倍以上。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种适应自发电配网无功功率发生装置及补偿方法,通过低压侧接入高压侧采样方法,解决了传统无功补偿装置不能适应此应用场景的问题。

2、为解决上述技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:

3、本发明为一种适应自发电配网无功功率发生装置,包括用于在变压器低压侧注入无功补偿电流的低压侧静止无功功率发生器;所述静止无功功率发生器包括:用于实时采集包括自发电装置在内的配网系统变压器高压侧和变压器低压侧电路信息的信息采集设备;控制所述静止无功功率发生器注入所述低压侧的无功电流补偿量的中心控制器;用于调试与系统运转状态展示的人机交互设备。

4、进一步地,所述信息采集设备包括电流采集模块和电压采集模块。

5、进一步地,所述中心控制器还包括对采集到的电路信息的进行补偿处理,包括变压器高压侧电路信息至低压用电侧等效变换、电路运转有功功率、无功功率、功率因数和无功电流的计算获取。

6、进一步地,所述变压器高压侧电路信息至低压用电侧等效变换包括如下计算:

7、当不考虑变压器漏感的影响下可以将高压侧电压信息等效变换至低压侧的等效变换如下:

8、s01从配网引出的三相高压电源uas、ubs、ucs,其幅值、频率相同,相位相差

9、s02根据降压变压器的连接方式,可以计算得到线电压uac=uas-ucs;

10、得到电压uac超前电压uas相角幅值为其倍,同理可以计算uba和ucb如式所示:

11、

12、s03将高压侧电压信息等效变换至低压侧

13、

14、其中,n为变压器变比;

15、根据变压器特性,一次侧线电压与线电流间相位差等于二次侧线电压与线电流间相位差,由上述电压相角计算可以得出一次侧线电流isa与二次侧线电流ia间相位差

16、当变压器存在漏感的影响,变压器的高压侧与低压侧相位存在一定的偏差,电压uac超前电压uas相角并不准确是

17、根据变压器一、二次侧线电压、电流关系,同时考虑变压器变比和相角差,对电压、电流做等幅值变换,将一次高压侧采集得到的信号变换至二次低压侧;

18、

19、变压器高、低压侧电压、电流等幅值变换关系如(04)式、(05)式所示,其中系数为等幅值变换系数。

20、进一步地,所述还包括电压、电流双闭环控制系统,其中电压环为外环、电流环为内环,所述控制系统包括:

21、令电压外环的输出作为旋转坐标系d轴分量电流内环的部分参考给定量,用于构建d轴分量电流内环;

22、

23、(06)式中kup和kui分别为电压外环的pi控制器的比例部分和积分部分;

24、

25、三相逆变电路在旋转坐标系电流内环的参考给定量分别为和反馈量分别为id和iq。忽略线路电阻r,根据上式(07),电流微分项和可以由pi控制跟踪,可得下式:

26、

27、其中kip和kii分别为电流内环的pi控制器的比例部分和积分部分。

28、进一步地,所述信息采集设备与所述局域用电网络通过数字、模拟信号传输线路进行信息的传输。

29、一种适应自发电配网无功功率发生装置的补偿方法,包括以下流程:

30、ss01信息采集设备完成对配网高压侧采样节点的信息采集任务;

31、ss02通过中心控制器完成对信息采集设备所采集的电路信息的计算,得出系统的运转信息;

32、ss03完成ss02后,中心控制器根据系统的运转信息经过ss02得出的补偿算法生成pwm信号,通过生成的pwm信号控制接入低压侧的静止无功功率发生器(1)输出对应电流,对局域用电网络的考核点无功功率补偿;

33、ss04重复上述流程,实现实时无功功率补偿。

34、本发明具有以下有益效果:

35、本发明基于低压侧接入高压侧采样方法,获取涵盖自发电设备在内的电路运转信息,应用相应的算法,完成对用电网络的考核点无功功率补偿,有效提高考核点功率因数。

36、当然,实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有优点。



技术特征:

1.一种适应自发电配网无功功率发生装置,其特征在于:包括

2.根据权利要求1所述的一种适应自发电配网无功功率发生装置,其特征在于,所述信息采集设备包括电流采集模块和电压采集模块。

3.根据权利要求1所述的一种适应自发电配网无功功率发生装置,其特征在于,所述中心控制器还包括对采集到的电路信息的进行补偿处理,包括变压器高压侧电路信息至低压用电侧等效变换、电路运转有功功率、无功功率、功率因数和无功电流的计算获取。

4.根据权利要求3所述的一种适应自发电配网无功功率发生装置,其特征在于,所述变压器高压侧电路信息至低压用电侧等效变换包括如下计算:

5.根据权利要求3所述的一种适应自发电配网无功功率发生装置,其特征在于,还包括电压、电流双闭环控制系统,其中电压环为外环、电流环为内环,所述控制系统包括:

6.根据权利要求2所述的一种适应自发电配网无功功率发生装置的补偿方法,其特征在于,所述信息采集设备与所述局域用电网络通过数字、模拟信号传输线路进行信息的传输。

7.一种适应自发电配网无功功率发生装置的补偿方法,根据权利要求1-6任意一项所述的一种适应自发电配网无功功率发生装置,其特征在于,包括以下流程:


技术总结
本发明公开了一种适应自发电配网无功功率发生装置及补偿方法,涉及配网无功补偿技术领域。本发明包括用于在变压器低压侧注入无功补偿电流的低压侧静止无功功率发生器;静止无功功率发生器包括:用于实时采集包括自发电装置在内的配网系统变压器高压侧电路信息的信息采集设备;接入低压侧的静止无功功率发生设备,控制静止无功功率发生器注入所述低压侧的无功电流补偿量的中心控制器;用于调试与系统运转状态展示的人机交互设备。本发明基于低压侧接入高压侧采样方法,获取涵盖自发电设备在内的电路运转信息,应用相应补偿算法,完成对用电网络的考核点无功功率补偿,有效提高考核点功率因数。

技术研发人员:张四海,潘结兵,陈晓红,李瑜,陈宪望,李长云,严良占
受保护的技术使用者:合肥工业大学
技术研发日:
技术公布日:2024/10/31
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