一種按變壓器高壓側無功補償控制量控制低壓側無功補償設備的方法

2023-05-10 04:43:56

專利名稱：一種按變壓器高壓側無功補償控制量控制低壓側無功補償設備的方法
一種按變壓器高壓側無功補償控制量控制低壓側無功補償
設備的方法本發明涉及一種應用於電力系統檢測與控制的方法，更具體地是涉及一種按變壓器高壓側無功補償控制量控制低壓側無功補償設備的方法。無功補償是電力系統節能的一項重要措施，無功補償越靠近負荷節能效果越好。 目前，有兩種補償方法，一種是按配電變壓器低壓側無功補償控制量來控制配電變壓器低 壓側的無功補償設備；另一種是按配電變壓器高壓側無功補償控制量來控制配電變壓器 高壓側的無功補償設備。採用第一種補償方法，由於計算無功補償控制量時，沒有將配電變壓器損耗計算 在內，這樣會存在如下問題1、變壓器的無功損耗往往要從變電站遠距離輸送，增加了變壓器高壓側輸電線路 損耗和變電站無功補償容量。2、電力用戶專用變壓器大都在變壓器高壓側考核功率因數。按照變壓器低壓側無 功補償控制量補償時，往往達不到功率因數考核要求，會增加電力用戶的功率因數調整電費。採用第二種補償方法，計算無功補償控制量時，將配電變壓器損耗算在內，這樣克 服了第一種方法的缺點，但是，由於是在配電變壓器高壓側補償，存在無功補償設備成本 高、維護困難的問題。本發明克服了上述技術的不足，提供了 一種按變壓器高壓側無功補償控制量控制 低壓側無功補償設備的方法，本方法使變壓器無功損耗能夠得到就近補償，減少無功遠距 離傳輸造成的線路損耗和變電站無功補償容量，同時克服了在變壓器高壓側補償時設備成 本高、維護困難的問題。為實現上述目的，本發明採用了下列技術方案一種按變壓器高壓側無功補償控 制量控制低壓側無功補償設備的方法，其特徵在於包括如下步驟(a)通過數據採集器採集變壓器低壓側的交流電壓和交流電流；(b) CPU根據變壓器低壓側的交流電壓和交流電流以及變壓器損耗參數，計算出變 壓器高壓側的無功補償控制量，其中無功補償控制量為功率因數或無功功率或無功電流或 功率因數角； (C) CPU根據變壓器高壓側無功補償控制量，通過控制開關來控制連接在變壓器低 壓側的低壓無功補償設備進行投或切，從而實現無功補償，使得變壓器高壓側的無功補償 控制量在設定值的範圍內。 本發明的有益效果是本發明按變壓器高壓側無功補償控制量控制低壓側無功補償設備的方法，本方法使變壓器無功損耗能夠得到就近補償，減少無功遠距離傳輸造成的 線路損耗和變電站無功補償容量，還可以提高電力用戶高壓側考核功率因數，減少電費支 出。在變壓器低壓側補償時設備成本低、維護方便。

圖1為本發明的數據採集及控制原理圖；圖2為圖1的具體電路原理圖。下面結合圖1、圖2與本發明的實施方式作進一步詳細的描述本發明為一種按變壓器高壓側無功補償控制量控制低壓側無功補償設備的方法， 其包括如下步驟(a)通過數據採集器採集變壓器低壓側的交流電壓和交流電流；(b) CPU根據變壓器低壓側的交流電壓和交流電流以及變壓器的損耗參數，計算出 變壓器高壓側的無功補償控制量，其中無功補償控制量為功率因數或無功功率或無功電流 或功率因數角；變壓器損耗參數是指變壓器的空載試驗和短路試驗參數，或者指變壓器阻 抗參數；(c) CPU根據變壓器高壓側無功補償控制量，通過控制開關來控制連接在變壓器低 壓側的低壓無功補償設備進行投或切，從而實現無功補償，使得變壓器高壓側的無功補償 控制量在設定值的範圍內。參見圖2，所述控制開關採用的是接觸器，當然也可以是電子開關或機械電子複合 開關。所述低壓無功補償設備採用低壓無功補償電容器組13，同樣，其他類型的低壓無 功補償設備如靜止無功功率補償器SVC、或晶閘管控制電抗器TCR、或晶閘管投切電容器 TSC、或晶閘管投切電抗器TSR、晶閘管控制高阻抗變壓器器TCT、或晶閘管控制飽和電抗器 SR等，也可以根據變壓器高壓側無功補償控制量實現控制，使得變壓器高壓側的無功補償 控制量在設定值的範圍內。所述數據採集器包括有外部交流變換電路1、內部交流變換電路2、採樣保持電路 3、多路開關4以及A/D轉換電路5 ；所述變壓器低壓側的交流電壓由外部交流變換電路1中的電壓引線引入，所述變 壓器低壓側的交流電流由外部交流變換電路1中的電流互感器引入；所述內部交流變換電路2將交流電壓、交流電流分別變換成代表變壓器低壓側交 流電壓的模擬電壓信號uab及代表變壓器低壓側交流電流的模擬電流信號i。；所述採樣保持電路3、多路開關4、A/D轉換電路5組成多路模數轉換電路，並將模 擬電壓信號uab、模擬電流信號i。分別模數轉換成數字電壓信號uabk、數字電流信號i。k，其 中，k = 1，2. . . N，N為交流電一周期採樣次數；所述CPU6計算出變壓器低壓側的電壓有效值(V) = /—^
V N ^=1 『
5/ 1 N
和電流有效值(A) L =、——2 il根據三相電路對稱性計算出變壓器
V N，
「In
低壓側輸出的無功功率(kvar) 02 = V3 —^(Uab, X 變壓器低壓側
N、
廠1 「
輸出的有功功率(kW) Pi = A/3 —^{Uabm X Uk) 變壓器無功功率損耗
N、
(kvar) AQ = (^)2 x/o%x10"2 + A2 xUMxSeX 10"2、變壓器有功功率損耗
U 2elie
(kff) AP = (—)2 xPo + (冬y X凡，其中，w =丨+芷，u2e是變壓器低壓側額定線電壓
JJ 2elie4
(V)，10%是變壓器空載線電流百分數，Se是變壓器額定容量(kVA)，126是變壓器低壓側額 定線電流(A)，Ud%是變壓短路電壓的百分數，P0是變壓器空載有功損耗(kW)，Pd是變壓阿 器短路有功損耗(kW)；所述CPTO計算出變壓器高壓側無功功率(kvar) = Q2+ A Q、變壓器高壓側有功 功率(kW)Pi = p2+ap、變壓器高壓側視在功率(kVA) Si = -yjp^ + Ql，由此計算出變壓
器高壓側功率因數COS ^1 = -^-；
O 1所述CPU6根據變壓器高壓側功率因數COS，通過輸出繼電器12和接觸器 K」、. . &來控制低壓無功補償電容器組13的投或切，使變壓器高壓側功率因數 在設定值的範圍內。所述低壓無功補償電容器組13為低壓無功補償設備中的一種。所述CPTO或者根據變壓器高壓側無功功率Qi控制低壓無功補償電容器組13投 或切，使變壓器高壓側無功功率A在設定值的範圍內。所述cpto或者根據變壓器高壓側無功電流(a) I\Q = ~j=-；-控制低壓
y/3xK'xUab
無功補償電容器組13投或切，使變壓器高壓側無功電流I1Q在設定值的範圍內，其中K'為 變壓器變比。所述cpto或者根據變壓器高壓側功率因數角= arctg ，控制低壓無功
Pi
補償電容器組13投或切，使變壓器高壓側功率因數角爐1在設定值的範圍內。當然，採集變壓器低壓側其他任意相交流電壓、任意相交流電流的組合併根據變 壓器空載試驗和短路試驗參數或變壓器阻抗參數也可以計算出變壓器高壓側無功補償控 制量，並實現對低壓無功補償設備同樣的控制，使其值在設定值的範圍內。
權利要求
一種按變壓器高壓側無功補償控制量控制低壓側無功補償設備的方法，其特徵在於包括如下步驟(a)通過數據採集器採集變壓器低壓側的交流電壓和交流電流；(b)CPU根據變壓器低壓側的交流電壓和交流電流以及變壓器損耗參數，計算出變壓器高壓側的無功補償控制量，其中無功補償控制量為功率因數或無功功率或無功電流或功率因數角；(c)CPU根據變壓器高壓側無功補償控制量，通過控制開關來控制連接在變壓器低壓側的低壓無功補償設備進行投或切，從而實現無功補償，使得變壓器高壓側的無功補償控制量在設定值的範圍內。
2.根據權利要求1所述的一種按變壓器高壓側無功補償控制量控制低壓側無功補償 設備的方法，其特徵在於所述數據採集器包括有外部交流變換電路(1)、內部交流變換電路 (2)、採樣保持電路(3)、多路開關⑷以及A/D轉換電路(5)；所述變壓器低壓側的交流電壓由外部交流變換電路(1)中的電壓引線引入，所述變壓 器低壓側的交流電流由外部交流變換電路(1)中的電流互感器引入；所述內部交流變換電路(2)將交流電壓、交流電流分別變換成代表變壓器低壓側交流 電壓的模擬電壓信號uab及代表變壓器低壓側交流電流的模擬電流信號i。；所述採樣保持電路(3)、多路開關(4)、A/D轉換電路(5)組成多路模數轉換電路，並將 模擬電壓信號uab、模擬電流信號i。分別模數轉換成數字電壓信號uabk、數字電流信號i。k，其 中，k = 1，2. . . N，N為交流電一周期採樣次數； 所述CPU(6)計算出變壓器低壓側的電壓有效值 和電流有效值 根據三相電路對稱性計算出變壓器 低壓側輸出的無功功率二 變壓器低壓側輸 出的有功功率屍2 = V3 —x Lk) 變壓器無功功率損耗 變壓器有功功率損耗 是變壓器低壓側額定線電壓， U 2e12e4，是變壓器空載線電流百分數，&是變壓器額定容量，是變壓器低壓側額定線電流，ud%是變壓短路電壓的百分數，P0是變壓器空載有功損耗，Pd是變壓器短路有功損耗；所述CPU(6)計算出變壓器高壓側無功功率仏=Q2+AQ、變壓器高壓側有功功率？工=P2+Ap、變壓器高壓側視在功率=權2 + Ql，由此計算出變壓器高壓側功率因數 所述CPU(6)根據變壓器高壓側功率因數GOSpi控制低壓無功補償設備的投或切， 使變壓器高壓側功率因數GOS pi在設定值的範圍內。
3.根據權利要求2所述的一種按變壓器高壓側無功補償控制量控制低壓側無功補償 設備的方法，其特徵在於所述CPU(6)直接根據變壓器高壓側無功功率Qi控制低壓無功補 償設備的投或切，使變壓器高壓側無功功率Qi在設定值的範圍內。
4.根據權利要求2所述的一種按變壓器高壓側無功補償控制量控制低壓側無功補償 設備的方法，其特徵在於所述CPU(6)根據變壓器高壓側無功電流 控制低壓無功補償設備的投或切，使變壓器高壓側無功電流I1Q在設定值的範圍內，其中 K'為變壓器變比。
5.根據權利要求2所述的一種按變壓器高壓側無功補償控制量控制低壓側無功補償 設備的方法，其特徵在於所述cpu(6)根據變壓器高壓側功率因數角 控制 低壓無功補償設備的投或切，使變壓器高壓側功率因數角爐i在設定值的範圍內。
全文摘要
本發明公開了一種按變壓器高壓側無功補償控制量控制低壓側無功補償設備的方法，其包括如下步驟a)通過數據採集器採集變壓器低壓側的交流電壓和交流電流；b)CPU根據變壓器低壓側的交流電壓和交流電流以及變壓器損耗參數，計算出變壓器高壓側的無功補償控制量；c)CPU根據變壓器高壓側無功補償控制量，通過控制開關來控制連接在變壓器低壓側的低壓無功補償設備進行投或切，從而實現無功補償，使得變壓器高壓側的無功補償控制量在設定值的範圍內。本發明具有使變壓器無功損耗能夠得到就近補償，減少無功遠距離傳輸造成的線路損耗和變電站無功補償容量，無功補償時設備成本低，維護方便等優點。
文檔編號H02J3/18GK101872980SQ201010202210
公開日2010年10月27日 申請日期2010年6月8日 優先權日2010年6月8日
發明者陳勁遊 申請人:陳勁遊