專利名稱：一種磁控瞬刻無功補償方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種即刻無功補償方法，適用于目前電力系統(tǒng)各個電壓等級，屬于電力系統(tǒng)電能質(zhì)量領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
無功補償是提高用電負(fù)載功率因數(shù)，減少電能傳輸中無功電流造成損耗的一項重要節(jié)能方式，傳統(tǒng)型的無功補償系統(tǒng)主要由電力電容器，用電功率因數(shù)控制器，抗涌流電抗器組成。其缺點是不能實現(xiàn)功率因數(shù)連續(xù)可控調(diào)節(jié)。最近幾年又出現(xiàn)了動態(tài)無功補償裝置(MCR),
現(xiàn)在的動態(tài)無功補償裝置主要通過在線路上并聯(lián)可調(diào)電抗器吸收過補償?shù)臒o功，其實現(xiàn)方式
有三1,采用可調(diào)氣隙的可控電抗器，缺點為調(diào)節(jié)緩慢，存在諧波。2采用直流偏磁式可調(diào)
電抗器，由于鐵心材料的飽和現(xiàn)象，這種電抗器三次諧波含量超過30%,在現(xiàn)實中幾乎不適用。3采用調(diào)節(jié)分接頭的方式調(diào)節(jié)可控電感電感量，這種方式調(diào)節(jié)過于緩慢，同時這種可控電感損壞幾率高，成本昂貴。通過以上分析可知，目前存在的無功補償裝置不能夠快速的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功率因數(shù)。
上世紀(jì)末巨磁電阻的發(fā)現(xiàn)使的德法兩位科學(xué)家獲得了 2007年的諾貝爾獎，同時也開啟了磁控電阻在現(xiàn)實中的應(yīng)用，目前的這類產(chǎn)品基本稱為磁敏電阻。磁敏電阻的出現(xiàn)使得電阻的阻值可以通過電阻所在區(qū)域的磁場(該磁場必須與電阻兩端一致，磁場方向與電阻電流方向垂直則不會產(chǎn)生巨磁效應(yīng))瞬時變化來即時調(diào)節(jié)，將這種磁敏電阻應(yīng)用到無功補償裝置中便可實現(xiàn)功率因數(shù)的連續(xù)瞬時可調(diào)，由于電阻與電容皆為線性器件，故通過調(diào)節(jié)磁敏電阻阻值的方式實現(xiàn)的功率因數(shù)即刻調(diào)節(jié)不存在產(chǎn)生諧波問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種無任何副作用的電力系統(tǒng)功率因數(shù)即刻連續(xù)可調(diào)系統(tǒng)，通過調(diào)節(jié)與補償電容器串聯(lián)在一起的磁敏電阻阻值的大小，從而調(diào)節(jié)注入電網(wǎng)容性電流的大小，連續(xù)快速的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功率因數(shù)。
本發(fā)明包括固定容量的電容器組，調(diào)節(jié)用電容器組，可控電源以及中心處理器。固定容量電容器組用來補償固定數(shù)量無功功率；調(diào)節(jié)電容器組用來補償動態(tài)變化的無功功率，電流大小的調(diào)節(jié)是通過磁敏電阻來調(diào)節(jié)的，通過改變加在磁敏電阻上的磁場強度，電阻值隨之變化，流過的電流也隨之變化；可控電源包括三路，分別給A，B，C三相可調(diào)節(jié)的與電容串聯(lián)的磁敏電阻勵磁。中心處理器接收三相電壓電流信號，負(fù)責(zé)系統(tǒng)功率因數(shù)的計算，通過分析系統(tǒng)的功率因數(shù)數(shù)值，電壓幅值，電流大小，從而確定系統(tǒng)所需要補充的無功容量，當(dāng)確定系統(tǒng)所需無功容量后，按照固定容量電容器組可補償無功功率的數(shù)量，來確定需要投入固定容量電容器組的數(shù)量，當(dāng)把固定容量的電容器組投入后，剩余的需要補充的無功容量由調(diào)節(jié)用電容器組完成。通過中心處理器已經(jīng)存儲的數(shù)據(jù)，調(diào)整可控電源輸出的直流電流，通過穿過磁敏電阻的磁場來控制阻值，實現(xiàn)對系統(tǒng)無功容量的可靠精準(zhǔn)補充。當(dāng)調(diào)節(jié)電容器投入后，主控制器立刻對系統(tǒng)的功率因數(shù)進行測量，如果沒達到要求，則繼續(xù)調(diào)節(jié)磁敏電阻阻值，直到功率因數(shù)到達誤差允許要求。
功率因數(shù)的計算公式為
<formula>formula see original document page 3</formula>
在中性點非有效接地系統(tǒng)中，如圖1，電容器組接線為星形結(jié)構(gòu)，采用三相統(tǒng)一補償方式，既需要補充的無功容量為系統(tǒng)三相需補充無功容量之和。然后用總的容量去除以固定容量電容器組的容量來決定需投入的數(shù)量。剩余需補充無功容量則由可調(diào)容量電容器組完成，動態(tài)調(diào)節(jié)過程需要分別計算三相需補償無功容量，以此決定需要的阻值，從而達到精確補償。
在中性點有效接地系統(tǒng)中，如圖2,因為三相均可與地構(gòu)成補償回路，三相可以分別補償，三相需要分別計算需補充的容量:<formula>formula see original document page 4</formula>
三相的容量分別除以該相的固定電容器組容量，從而得到該相需投入的固定容量電容器組的數(shù)量和此外需要補償?shù)臒o功容量，通過這部分另外需要補償?shù)娜萘烤涂梢缘玫酱琶綦娮鑴畲判枰闹绷麟娏?，從而實現(xiàn)精確補償。
磁敏電阻阻值的變化通過平行穿過它的磁場控制，采用直流電流產(chǎn)生磁場。整個可控電阻由三部分組成電阻，鐵心，線圈。如圖3,通過在線圈上加直流勵磁電流，便可以得到穿過電阻的磁力線，改變勵磁電流便可以改變電阻值。


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圖1為中性點非有效接地系統(tǒng)無功補償示意圖1:固定容量的電容器組 2:調(diào)節(jié)用電容器組 3: A相可控磁敏電阻4: B相可控磁敏電阻5: C相可控磁敏電阻 6:可控電源7:中心處理器
圖2為中性點直接接地系統(tǒng)無功補償示意圖1:固定容量的電容器組 2:調(diào)節(jié)用電容器組
3: A相可控磁敏電阻4: B相可控磁敏電阻5:C相可控磁敏電阻 6:可控電源7:中心處理器
圖3為包括勵磁回路的可控電阻示意圖1:電阻2:線圈3:磁體具體實施方式
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現(xiàn)結(jié)合附圖給出最佳實施方式最佳實施方式1:
結(jié)合圖1，給出中性點非有效接地系統(tǒng)即刻無功容量補充方案首先中心處理器7采集系統(tǒng)中的三相電壓和電流，計算出系統(tǒng)需要補償?shù)臒o功容量(Q),然后將Q除以固定容量的電容器組l的容量取整數(shù)(N)，然后向系統(tǒng)內(nèi)投入N組固定容量的電容器，然后再次對需要進行補償?shù)臒o功容量進行分析，從而決定調(diào)節(jié)用電容器組2各相需要的勵磁，然后將勵磁電流通入，投入調(diào)節(jié)用電容器組2 。
最佳實施方案2:
結(jié)合圖2給出中性點直接接地系統(tǒng)暫態(tài)無功補償方案，在此方案中采用三相分別補償方式，現(xiàn)以A相作為實例來說明，首先中心處理器7通過A相電壓和電流計算A相需要補償?shù)臒o功容量(Q)，然后用Q除以固定容量的電容器組1 A相的容量，得出需要投入的固定容量電容器組的數(shù)量，投入后，再對需要補償?shù)臒o功容量進行分析，確定調(diào)節(jié)用電容器組2需要的勵磁電流，然后投入。
權(quán)利要求
1，一種磁控瞬刻無功補償方法，基于對磁敏電阻阻值的可靠靈活控制，其特征是通過計算整個供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，需要補償?shù)臒o功容量，首先投入固定容量的電容器組，進行一次補償，然后對需要補償?shù)臒o功容量進行進一步分析，通過可調(diào)電容器組進行二次瞬間動態(tài)調(diào)節(jié)，可調(diào)電容器組通過磁敏電阻和電容器串聯(lián)實現(xiàn)，磁敏電阻的阻值可通過穿過它的磁場進行控制，此時的磁力線與電阻中流過的電流方向一致?？勺兇艌鲇芍行奶幚砥髡{(diào)節(jié)通過線圈的直流電流實現(xiàn)，由于巨磁效應(yīng)，磁敏電阻在變化的磁場中阻值隨之變化，這樣，就可以調(diào)節(jié)注入系統(tǒng)的無功性質(zhì)的電流大小。
2， 根據(jù)權(quán)利要求1所述磁敏電阻阻值的靈活控制，是指在中性點非有效接地系統(tǒng)中，由于三相補償相互關(guān)聯(lián)，A，B，C三相動態(tài)補償電流由中心處理器綜合處理，三相一塊動態(tài)調(diào)節(jié)，調(diào)節(jié)程序算法中采用逐次逼近快速算法，實現(xiàn)精確調(diào)節(jié)；在中性點直接接地系統(tǒng)中，三相分開計算，采用單相一次性動態(tài)補償，不采用逐次逼近算法。
3,根據(jù)權(quán)利要求1所述磁敏電阻阻值的靈活控制，所采用的原理是巨磁電阻效應(yīng)。
全文摘要
一種磁控瞬刻無功補償方法，基于對磁敏電阻阻值的可靠靈活控制，來調(diào)節(jié)電容器注入系統(tǒng)的容性電流。該方法包括數(shù)據(jù)采集，參數(shù)計算，電阻阻值調(diào)整。通過計算整個供電系統(tǒng)的功率因數(shù)，得出需要補償?shù)臒o功容量，首先投入固定容量的電容器組，進行一次補償，然后對需要補償?shù)臒o功容量進行進一步分析，通過可調(diào)電容器組進行二次瞬間動態(tài)調(diào)節(jié)，可調(diào)電容器組通過磁敏電阻和電容器串聯(lián)實現(xiàn)，磁敏電阻的阻值可通過穿過它的磁場進行控制，此時的磁力線與電阻中流過的電流方向一致?？勺兇艌鲇芍行奶幚砥髡{(diào)節(jié)通過線圈的直流電流產(chǎn)生，由于巨磁效應(yīng)，磁敏電阻在變化的磁場中阻值隨之變化，這樣，就可以調(diào)節(jié)注入系統(tǒng)的無功性質(zhì)的電流的大小。從而精確瞬時的調(diào)節(jié)系統(tǒng)的功率因數(shù)。同時由于電容與電阻均為線性元件，不產(chǎn)生諧波。
文檔編號H02J3/18GK101635464SQ20091017003
公開日2010年1月27日 申請日期2009年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月1日
發(fā)明者娜 曲 申請人:娜 曲