CN104377710A - 一种变压器无功补偿的方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种变压器无功补偿的方法，包括：检测换流变压器的直流端和交流端的电压和电流，计算交流端的电压和交流端的电流的相位差，计算直流端的电压和直流端的电流的相位差。以交流端电压和交流端电流的相位差，及交流端电压和交流端电流作为参数，计算交流端功率。以及以直流端电压和直流端电流的相位差，及直流端电压和直流端电流作为参数，计算直流端功率。将交流端功率与直流端功率的差值作为无功补偿功率并输出。本发明通过分别检测并计算换流变压器的直流侧电功率和交流侧电功率，得到交流端功率和直流端功率差值，以此作为无功补偿所需的无功补偿功率，对供电网络进行无功补偿。从而实现了对直流供电的相关设备进行相应的无功补偿。

Description

一种变压器无功补偿的方法及装置

技术领域

本发明涉及变压器无功功率控制领域，特别涉及一种变压器无功补偿的方法及装置。

背景技术

随着我国电网的跨区域互联事业的不断发展，大输送功率、远距离的输电线路等大型供电设备对无功功率的需求也急剧增长。因而无功补偿对于这些大型供电设备越来越重要。

目前的无功补偿对象往往是普通交流变电站和配网。而实际上，直流输电在供电***中发挥越来越重要的作用。对直流供电的相关设备进行相应的无功补偿也是亟需进行的。

因此，如何对直流供电的相关设备进行相应的无功补偿，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。

发明内容

本发明提供一种变压器无功补偿的方法及装置，以解决对直流供电相关设备进行无功补偿的问题。

本发明提供一种变压器无功补偿的方法，包括：

检测换流变压器的交流端和直流端的电压和电流，计算所述交流端的电压和交流端的电流的相位差，以及，计算所述直流端的电压和直流端的电流的相位差；

以所述交流端电压和交流端电流的相位差，及所述交流端电压和交流端电流作为参数，计算交流端功率；以及，以所述直流端电压和直流端电流的相位差，及所述直流端电压和直流端电流作为参数，计算直流端功率；

将所述交流端功率与所述直流端功率的差值作为无功补偿功率并输出。

优选地，所述方法还包括：在所述输出时进行谐波抑制。

优选地，所述计算所述交流端的电压和交流端的电流的相位差，以及，计算所述直流端的电压和直流端的电流的相位差包括：

采用公式sinα₁＝u₁，计算交流端电压相位α₁，其中u₁为所述交流端的采样电压；

采用公式sinβ₁＝i₁，计算交流端电流相位β₁，其中i₁为所述交流端的采样电流；

通过公式sinα₂＝u₂，计算直流端电压相位α₂，其中u₂为所述直流端的采样电压；

通过公示sinβ₂＝i₂，计算直流端电流相位β₂，其中i₂为所述直流端的采样电流。

优选地，所述交流端功率的计算方法是：

Q₁＝U₁I₁sinψ₁，其中Q₁为所述交流端电功率，U₁为所述交流端电压，I₁为所述交流端电流，ψ₁为所述交流端电压和交流端电流的相位差。

优选地，所述直流端功率的计算方法是：

Q₂＝U₂I₂sinψ₂，其中Q₂为所述直流端电功率，U₂为所述直流端电压，I₂为所述直流端电流，ψ₂为所述直流端电压和直流端电流的相位差。

优选地，所述检测换流变压器的交流端电压包括：

检测所述交流端的最大电压；

将所述交流端的最大电压与根号二相比，得到所述交流端电压。

优选地，所述检测换流变压器的交流端电流包括：

检测所述交流端的最大电流；

将所述交流端最大电流与根号二相比，得到所述交流端电流。

优选地，所述检测换流变压器的直流端电压包括：

检测所述直流端的最大电压；

将所述直流端的最大电压与根号二相比，得到所述直流端电压。

优选地，所述检测换流变压器的直流端电流包括：

检测所述交流端的最大电流；

将所述交流端最大电流与根号二相比，得到所述交流端电流。

一种变压器无功补偿装置，包括：

检测设备，用于检测换流变压器的交流端和直流端的电压和电流，计算所述交流端的电压和交流端的电流的相位差，以及，计算所述直流端的电压和直流端的电流的相位差；

处理器，用于以所述交流端电压和交流端电流的相位差，及所述交流端电压和交流端电流作为参数，计算交流端功率；以及，以所述直流端电压和直流端电流的相位差，及所述直流端电压和直流端电流作为参数，计算直流端功率；

同步补偿设备，用于将所述交流端功率与所述直流端功率的差值作为无功补偿功率并输出。

因此，本发明有如下有益效果：

本发明通过分别检测并计算换流变压器的交流端电压和电流以及二者相位差；直流端电压和电流以及二者相位差，得到交流端功率和直流端功率差值，以此作为无功补偿所需的无功补偿功率，对供电网络进行无功补偿。从而本发明实现了对直流供电的相关设备进行相应的无功补偿。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的一种变压器无功补偿的方法的流程图；

图2是本发明提供的另一种变压器无功补偿的方法的流程图；

图3是本发明提供的一种变压器无功补偿的装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明公开了一种变压器无功补偿的方法，参见图1，本实施例中该方法包括以下步骤：

S101、检测换流变压器的交流端和直流端的电压和电流，计算所述交流端的电压和交流端的电流的相位差，以及，计算所述直流端的电压和直流端的电流的相位差。

要得到功率，首先需要知道对应的电流和电压数据，以及其相位差。因此，首先在换流变压器的一侧检测该侧电压、电流以及相位差。再检测另一侧的电压、电流以及相位差。当然，本实施例只是举出一个具体的检测实例，在其他的场景下，先检测任何一侧或者同时检测两端都是可以的。

S102、以所述交流端电压和交流端电流的相位差，及所述交流端电压和交流端电流作为参数，计算交流端功率，以及，以所述直流端电压和直流端电流的相位差，及所述直流端电压和直流端电流作为参数，计算直流端功率。

对于检测到的上述数据，经过基本的功率与电压、电流和相位差关系的公式，可以分别计算出每一侧的电功率。

S103、将所述交流端功率与所述直流端功率的差值作为无功补偿功率并输出。

两侧电功率由于换流变压器本身的无功损耗而必然不同，因此计算两侧电功率之差，即可知道有多少无功损耗。以无功损耗的数据为参照，调整无功补偿功率的输出值，实时调整对线路的无功补偿。

本发明通过分别检测并计算换流变压器的交流端电压和电流以及二者相位差；直流端电压和电流以及二者相位差，得到交流端功率和直流端功率差值，以此作为无功补偿所需的无功补偿功率，对供电网络进行无功补偿。从而本发明实现了对直流供电的相关设备进行相应的无功补偿。

本发明公开了另一种变压器无功补偿的方法，参见图2，本实施例中该方法包括以下步骤：

S201、检测换流变压器的交流端和直流端的电压和电流，计算所述交流端的电压和交流端的电流的相位差，以及，计算所述直流端的电压和直流端的电流的相位差。

在本实施例中，具体检测到的某一侧的电压值和电流值需要换算成电压有效值和电流有效值。

在一个具体的实施例中，对某一侧电压有效值换算方法是，令电压最大值为U_max，则有效电压的换算公式如下：

当然，在上述实施例的基础上，在其他实施例中，另一侧的有效电压也可如上述换算方法换算。

需要说明的是，这里的一侧是指换流变压器的直流侧和交流侧中的某一侧。

在上述实施例的基础上，本发明提供的另一实施例中，某一侧的电流有效值的换算方法可以是，令电流最大值为I_max，则有效电流的换算公式如下：

在其他场景下的具体实施例中，换流变压器另一侧的有效电流也可按上述方法换算。

当然，在这里所说的一侧也是指换流变压器的直流侧和交流侧中的某一侧。

在另一个实施例中，具体实现换流变压器交流侧的电压与电流的相位差以及直流侧的电压与电流的相位差时，采用如下方法：

采用公式sinα₁＝u₁，计算交流端电压相位α₁，其中u₁为所述交流端的采样电压；

采用公式sinβ₁＝i₁，计算交流端电流相位β₁，其中i₁为所述交流端的采样电流；

采用公式sinα₂＝u₂，计算直流端电压相位α₂，其中u₂为所述直流端的采样电压；

采用公示sinβ₂＝i₂，计算直流端电流相位β₂，其中i₂为所述直流端的采样电流。

S202、以所述交流端电压和交流端电流的相位差，及所述交流端电压和交流端电流作为参数，计算交流端功率，以及，以所述直流端电压和直流端电流的相位差，及所述直流端电压和直流端电流作为参数，计算直流端功率。

具体的，在一个实施例中，在计算换流变压器交流端的电功率时，采用Q₁＝U₁I₁sinψ₁作为计算公式，其中Q₁为所述交流端电功率，U₁为所述交流端电压，I₁为所述交流端电流，ψ₁为所述交流端电压和交流端电流的相位差。

在上述实施例的基础上，在其他的一个实施例中，在计算换流变压器直流段的电功率时，采用Q₂＝U₂I₂sinψ₂作为计算公式，其中Q₂为所述直流端电功率，U₂为所述直流端电压，I₂为所述直流端电流，ψ₂为所述直流端电压和直流端电流的相位差。

S203、将所述交流端功率与所述直流端功率的差值作为无功补偿功率并输出。

S204、进行谐波抑制。

换流设备属于非线性负载，会产生大量的谐波电流注入电网。大量的谐波电流会危害电力设备、电力***及用户设备的安全运行。在对换流变压器无功补偿时，为了防止谐波干扰，需要进行谐波抑制，提高对输出电流中谐波的抑制能力，从而提高补偿装置输出电流的质量。

本发明公开了一种变压器无功补偿的装置，参见图3，本实施例中该装置包括以下内容：

检测单元10、用于检测换流变压器的交流端和直流端的电压和电流，计算所述交流端的电压和交流端的电流的相位差，以及，计算所述直流端的电压和直流端的电流的相位差。

处理器20、用于以所述交流端电压和交流端电流的相位差，及所述交流端电压和交流端电流作为参数，计算交流端功率，以及，以所述直流端电压和直流端电流的相位差，及所述直流端电压和直流端电流作为参数，计算直流端功率；

同步补偿设备30、用于将所述交流端功率与所述直流端功率的差值作为无功补偿功率并输出。

当然，根据实际需要，在其他具体实施例中，还可以在本装置的基础上，在同步补偿设备和输电线之间加入谐波抑制设备，对同步补偿设备的输出进行谐波抑制。

具体的，该装置的具体实现请参照前述变压器无功补偿方法的实施例，此处不再赘述。

本发明提供的变压器无功补偿的装置计算换流变压器的两侧功率差值，并将此差值作为无功补偿的依据对供电网络进行无功补偿。从而本发明实现了对直流供电的相关设备进行相应的无功补偿。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种变压器无功补偿的方法，其特征在于，包括：

检测换流变压器的直流端和交流端的电压和电流，计算所述交流端的电压和交流端的电流的相位差，以及，计算所述直流端的电压和直流端的电流的相位差；

以所述交流端电压和交流端电流的相位差，及所述交流端电压和交流端电流作为参数，计算交流端功率；以及，以所述直流端电压和直流端电流的相位差，及所述直流端电压和直流端电流作为参数，计算直流端功率；

将所述交流端功率与所述直流端功率的差值作为无功补偿功率并输出。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述输出时进行谐波抑制。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述计算所述交流端的电压和交流端的电流的相位差，以及，计算所述直流端的电压和直流端的电流的相位差包括：

采用公式sinα₁＝u₁，计算交流端电压相位α₁，其中u₁为所述交流端的采样电压；

采用公式sinβ₁＝i₁，计算交流端电流相位β₁，其中i₁为所述交流端的采样电流；

采用公式sinα₂＝u₂，计算直流端电压相位α₂，其中u₂为所述直流端的采样电压；

采用公示sinβ₂＝i₂，计算直流端电流相位β₂，其中i₂为所述直流端的采样电流。

4.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述交流端功率的计算方法是：

Q₁＝U₁I₁sinψ₁，其中Q₁为所述交流端电功率，U₁为所述交流端电压，I₁为所述交流端电流，ψ₁为所述交流端电压和交流端电流的相位差。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述直流端功率的计算方法是：

Q₂＝U₂I₂sinψ₂，其中Q₂为所述直流端电功率，U₂为所述直流端电压，I₂为所述直流端电流，ψ₂为所述直流端电压和直流端电流的相位差。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述检测换流变压器的交流端电压包括：

检测所述交流端的最大电压；

将所述交流端的最大电压与根号二相比，得到所述交流端电压。

7.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述检测换流变压器的交流端电流包括：

检测所述交流端的最大电流；

将所述交流端最大电流与根号二相比，得到所述交流端电流。

8.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述检测换流变压器的直流端电压包括：

检测所述直流端的最大电压；

将所述直流端的最大电压与根号二相比，得到所述直流端电压。

9.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述检测换流变压器的直流端电流包括：

检测所述交流端的最大电流；

将所述交流端最大电流与根号二相比，得到所述交流端电流。

10.一种变压器无功补偿装置，其特征在于，包括：

检测设备，用于检测换流变压器的交流端和直流端的电压和电流，计算所述交流端的电压和交流端的电流的相位差，以及，计算所述直流端的电压和直流端的电流的相位差；

处理器，用于以所述交流端电压和交流端电流的相位差，及所述交流端电压和交流端电流作为参数，计算交流端功率，以及，以所述直流端电压和直流端电流的相位差，及所述直流端电压和直流端电流作为参数，计算直流端功率；

同步补偿设备，用于将所述交流端功率与所述直流端功率的差值作为无功补偿功率并输出。