一種無源濾波器無功補償容量分配及支路投切方法
2023-05-11 03:34:06 2
專利名稱：一種無源濾波器無功補償容量分配及支路投切方法
技術領域：
本發明涉及一種無源濾波器無功補償容量分配及支路投切方法，是一種電氣成套設備的參數設計方法和運行控制方法，是一種保證應用於供電系統無功補償和諧波抑制的無源濾波器成套裝置具有良好動態性能的設計方法和實現裝置自動安全動作的方法。
背景技術：
現代化煤礦供電系統的諧波源主要有變頻膠帶輸送機、採煤機變頻裝置、提升機電控系統等，一般為3、5、7、11次諧波，煤礦負荷因煤礦生產特點呈階梯性變化且不存在電弧爐負荷造成的三相電壓電流嚴重不平衡現象。諧波治理及無功補償成套裝置有無源濾波器固定補償、無源濾波器動態補償、無源濾波器固定補償加可調電抗、有源濾波器及其結合等形式，無源濾波器動態補償動作可靠、維護簡單、投資少，是最適合煤礦的一種諧波治理和無功補償方式。無源濾波器動態補償裝置由多組濾波支路組成，各支路調諧於同一頻率或數個頻率，每組具有固定的基波無功容量，可以同時實現濾波與無功補償功能。目前無源濾波器的支路無功容量分配大多採用平均分配法，或單純按照各次諧波電流大小進行分配，支路組合方式簡單，無功調節性能較差，在系統負荷變化時，不能完全保證系統電能質量合格；濾波器投切操作只是簡單地按照投入時由低次向高次投入，退出時由高次向低次退出，在濾波器運行方式投切過程中可能造成短時諧波放大、電流或電壓波形畸變、系統功率因數越限、系統保護誤動等，影響系統和設備的安全經濟運行。
發明內容
為克服現有技術的問題，本發明提出一種無源濾波器無功補償容量分配及支路投切方法。所述的方法用於解決礦井無功補償和諧波抑制的無源濾波器設計及控制問題，兼顧礦井負荷運行特性和諧波源電流進行無源濾波支路初始無功補償容量分配，各濾波支路分配到的無功補償容量是濾波支路的有效補償容量；以流入系統的諧波電流不被放大為原則，生成濾波支路所有可行組合方式；以補償容量滿足系統無功補償要求及開關操作成本最小為目標，操作過程中不產生諧波放大、功率因數不越限為原則，提出了一種無源濾波器支路投切方法。本發明的目的是這樣實現的一種無源濾波器無功補償容量的分配方法，所述的方法設計的無源濾波器具有多個濾波支路，所述的濾波支路由投切繼電器、電容器、電阻器、電抗器組成，所述各濾波支路的投切繼電器與控制器電連接，所述方法的步驟如下
計算總無功補償量的步驟用於使用公式
權利要求
1. 一種無源濾波器無功補償容量的分配方法，所述的方法設計的無源濾波器具有多個濾波支路，所述的濾波支路由投切繼電器、電容器、電阻器、電抗器組成，所述各濾波支路的投切繼電器與控制器電連接，所述方法的步驟如下 計算總無功補償量的步驟用於使用公式Qi= PrnpAtm η-tm^i)計算無源濾波器的總無功補償量，式中，α為濾波器總無功補償量，4ν為負載係數， "力月最大有功負載；餌. 為補償前後功率因數角；計算濾波支路負載率的步驟用於計算η次濾波支路的負載率之； 其特徵在於計算濾波支路補償容量的步驟用於根據η次濾波支路的負載率4使用公式Q·、=認與叫風計算η次濾波支路的無功補償量，式中，&為總的無功補償量，Qm為η次濾波支路無功補償量，Λ、為分別為反映支路諧波電流、無功補償量的權重係數，忍為《次諧波電流值，h為第J類諧波電流值，各類諧波按照諧波次數從低到高進行排序，J取值為1，2， k -計算各個濾波支路元件參數的步驟用於根據η次濾波支路的無功補償量βΦ 計算出各濾波支路的電容、電感和電阻值。
2.根據權利要求1所述的分配方法，其特徵在於，所述的計算濾波支路負載率的步驟包括以下子步驟計算最低次諧波濾波支路的負載率4 取礦井月度最低負荷時計算所得無功補償量與總無功補償量&的比值，若最低次諧波濾波支路無功補償量相對較大，可以將其按無功補償量2:1的比例拆分為兩個最低次諧波濾波支路； 計算對其它濾波支路的負載率4，使用公式_k-j + l —k~lkΑ·為諧波總數—力諧波次數，J為《次諧波對應的諧波序數，取值為2，3，-k。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其特徵在於，所述的計算各個濾波支路元件參數的步驟中的η次濾波支路的無功補償量以係數1. 04-1. 13。
4.使用權利要求3所述方法設計的無源濾波器的支路投切方法，其特徵在於，所述方法的步驟如下生成支路可行組合方式組的步驟根據支路數m，自動生成2m-l種組合，將這些組合進行二進位編碼，輸入一種支路組合、系統阻抗參數、支路參數，計算無源濾波器是否使各次諧波放大，如不存在使需要濾除的任何次諧波放大情況，將該支路組合放入可行組合方式組，如果存在使需要濾除的任何次諧波放大情況，刪除該種組合，依次判斷其它組合，生成可行組合方式組；濾波支路投切啟動的步驟用於不斷的監測母線電壓和進線功率因數，如果母線電壓或進線功率因數低於或高於設定值並持續2-3秒，進入下一步驟；計算系統無功缺額的步驟讀入母線有功功率及功率因數、目標功率因數，一般可取目標功率因數為區間(cos夠Lws^")，計算系統無功缺額Gc/、β/ ；生成備用運行方案組的步驟讀入各支路無功補償容量及可行組合方式組，計算各種可行組合方式與當前運行方式的無功差值，若該差值在(Q1J - Qc )範圍內，將該種可行組合方式放入備用運行方案組；生成最優運行方案的步驟對照濾波器當前運行方式，計算每種備用運行方案開關操作成本N，根據Qci / ^ ,其中Λ為開關操作成本係數，Qci為第,種備用運行方案的無功補償量，對各備用運行方案進行排序，選出值最大的備用運行方案為最優運行方案；生成(ml) ！個操作順序方案的步驟將最優運行方案與當前運行方式比較，得到需要進行的分合閘操作集，其元素個數為ml，應用遞歸算法將需要進行分合閘的操作集分解為 (ml) ！個全排列組合，稱為操作順序方案組1 ；生成(ml-1)個過渡運行方式的步驟根據當前運行方式及第一步操作，得到第一步操作後的過渡運行方式，依次生成操作順序方案組1中每一種操作順序方案的過渡運行方式集合；生成操作順序方案組2的步驟用於對操作順序方案組1中的所有操作順序進行「是否在操作過程中放大諧波」和「是否功率因數超出允許極大值或低於允許極小值」的判斷， 首先提出的一個操作順序方案，對其進行「是否在操作過程中放大諧波」，如果「是」則刪除該方案，如果「否」則進一步判斷「是否功率因數超出允許極大值或低於允許極小值」，如果 「是」則也要刪除該方案，如果「否」則將該方案保留，依次判斷操作順序方案組1中所有操作順序方案，將保留的操作順序方案組合生成操作順序方案組2，如果操作順序方案組2隻有一個操作順序方案時，則進入「進行投切操作的步驟」，如果操作順序方案組中有多個操作順序方案則進入下一步驟；生成最優操作順序方案的步驟將操作順序方案組2的操作順序方案依過渡運行方式無功補償量總和從大至小進行排序，過渡運行方式無功補償量總和最大的操作順序方案即為最優操作順序方案；進行投切操作的步驟用於根據最優操作順序方案進行投切操作，投切操作完成後回到「濾波支路投切啟動的步驟」。
全文摘要
本發明涉及一種無源濾波器無功補償容量分配及支路投切方法。所述的方法設計的無源濾波器具有多個濾波支路，濾波支路由投切繼電器、電容器、電阻器、電抗器組成，所述方法的步驟計算總無功補償量的步驟；計算濾波支路補償容量的步驟；計算各個濾波支路元件參數的步驟。採用本發明所述的無源濾波器無功補償容量分配方法設計的無源濾波器進行無功補償和濾波抑制，其各個濾波支路的無功補償容量綜合考慮了負荷運行特性和諧波源電流，各濾波支路的補償量分配更加合理，使無源濾波器運行方式更加靈活，動態補償性能更好。
文檔編號H02J3/18GK102427235SQ20111041746
公開日2012年4月25日 申請日期2011年12月14日 優先權日2011年12月14日
發明者劉文崗, 石曉軍 申請人:北京天地華泰採礦工程技術有限公司