一种无功补偿控制方法、无功补偿控制器和无功补偿装置

摘要

本申请公开了一种无功补偿控制方法、无功补偿控制器和无功补偿装置，实现了精确的无功补偿。该无功补偿控制方法包括：获取预先录入到无功补偿装置中的各个并联电容器的额定电压及各个并联电容器的额定容量；根据并联电容器的额定电压、并联电容器的额定容量以及电网电压，计算得到并联电容器的实际容量；基于各个并联电容器的实际容量投切并联电容器，进行无功补偿。

说明书

技术领域

本发明涉及无功补偿技术领域，更具体地说，涉及一种无功补偿控制方法、无功补偿控制器和无功补偿装置。

背景技术

无功补偿，全称无功功率补偿，是一种在电力供电系统中起提高电网的功率因数的作用，降低供电变压器及输送线路的损耗，提高供电效率，改善供电环境的技术。可以说，无功补偿装置是电力供电系统中必不可少的大功率器件。

如图1所示，无功补偿装置包括：无功补偿控制器(图1中未示出)、并联接入电力供电系统中的若干个电容器(每个电容器均称为并联补偿电容器或并联电容器，并联电容器可以是三相电容器也可以是单相电容器，图1中仅以三相电容器作为示例)，以及与各并联电容器对应设置的投切开关；投切开关的控制端连接到所述无功补偿控制器，所述无功补偿控制器依据功率因数和无功功率确定补偿容量，然后投切并联电容器进行无功补偿。

对于任一个并联电容器来说，并联电容器的实际容量与实际电压正相关，并联电容器要想达到额定容量需要并联电容器达到额定电压。而为了保证并联电容器长期安全运行，无功补偿装置中使用的并联电容器的额定电压都会大于电网电压(电容器为纯容性负载，容性电流会使电容器端电压升高即产生“容升”现象，当电网电压波动超过并联电容器的额定电压时会造成并联电容器损坏、使用寿命降低，所以为保证并联电容器可以长期安全运行，无功补偿装置中使用的并联电容器的额定电压要比电网电压高)，造成并联电容器的实际容量小于额定容量。

无功补偿控制器一般是将并联电容器的额定容量乘以一个凭人为经验设定的固定系数作为并联电容器的实际容量的估值，其估值精度低，所以无法实现精确的无功补偿。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种无功补偿控制方法、无功补偿控制器和无功补偿装置，以实现精确的无功补偿。

一种无功补偿控制方法，包括：

获取预先录入到无功补偿装置中的各个并联电容器的额定电压及各个并联电容器的额定容量；

根据并联电容器的额定电压、并联电容器的额定容量以及电网电压，计算得到并联电容器的实际容量；

基于各个并联电容器的实际容量投切并联电容器，进行无功补偿。

可选的，录入各个并联电容器的额定容量的方式，包括：

对于同样额定容量的并联电容器，在用户录入其中一个并联电容器的额定容量后，响应用户下发的复制粘贴命令，一次性生成其余所有并联电容器的额定容量。

可选的，所述基于各个并联电容器的实际容量投切并联电容器，包括：基于各个并联电容器的实际容量，采用预设选定的投切方式投切并联电容器；

其中，所述预设选定的投切方式是依据各并联电容器的额定容量预先选定的。

可选的，依据各并联电容器的额定容量预先选定投切方式，包括：

如果各并联电容器的额定容量相同，采用循环投切方式；

如果各并联电容器的额定容量成整数比，采用编码投切方式；

如果各并联电容器的额定容量不完全相同且不成整数比，采用寻优投切方式；

所述寻优投切方式，是指当当前工况下需要投入并联电容器时，一个接一个地投入最合适的并联电容器，直至满足当前工况需求；当当前工况下需要切除并联电容器时，一个接一个地切除最合适的并联电容器，直至满足当前工况需求；其中，要投入的最合适的并联电容器，是指在未投入的并联电容器中，容值最大且小于要补偿的容量总值的那一个并联电容器；要切除的最合适的并联电容器，是指在已投入的并联电容器中，容值最大且小于要切除的容量总值的那一个并联电容器。

可选的，所述基于各个并联电容器的实际容量投切并联电容器后，还包括：

如果未投入的并联电容器中有与已投入的并联电容器同规格的，则让相同规格的并联电容器每隔固定时间轮替投入一次。

可选的，所述获取预先录入到无功补偿装置中的各个并联电容器的额定电压及各个并联电容器的额定容量，替换为：获取预先录入到无功补偿装置中的各个并联电容器的额定电压、各个并联电容器的额定容量以及各个并联电容器上串联的电抗器的电抗率；

对应的，所述根据并联电容器的额定电压、并联电容器的额定容量以及电网电压，计算得到并联电容器的实际容量，替换为：

根据并联电容器的额定电压、并联电容器的额定容量、电网电压以及并联电容器上串联的电抗器的电抗率，计算得到并联电容器的实际容量。

一种无功补偿控制器，包括：

获取单元，用于获取预先录入到无功补偿装置中的各个并联电容器的额定电压及各个并联电容器的额定容量；

计算单元，用于根据并联电容器的额定电压、并联电容器的额定容量以及电网电压，计算得到并联电容器的实际容量；

以及投切单元，用于基于各个并联电容器的实际容量投切并联电容器，进行无功补偿。

可选的，所述无功补偿控制器还包括：配置单元，用于响应用户操作，录入各个并联电容器的额定容量；

其中，录入各个并联电容器的额定容量的方式，包括：对于同样额定容量的并联电容器，在用户录入其中一个并联电容器的额定容量后，响应用户下发的复制粘贴命令，一次性生成其余所有并联电容器的额定容量。

可选的，所述获取单元替换为用于获取预先录入到无功补偿装置中的各个并联电容器的额定电压、各个并联电容器的额定容量以及各个并联电容器上串联的电抗器的电抗率；

对应的，所述计算单元替换为用于根据并联电容器的额定电压、并联电容器的额定容量、电网电压以及并联电容器上串联的并联电抗器的电抗率，计算得到并联电容器的实际容量。

一种无功补偿装置，包括：如上述公开的任一种无功补偿控制器。

从上述的技术方案可以看出，本发明预先录入各个并联电容器的额定容量Q

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一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为现有技术公开的一种无功补偿装置结构示意图；

图2为本发明实施例公开的一种无功补偿控制方法流程图；

图3为本发明实施例公开的又一种无功补偿控制方法流程图；

图4为现有技术公开的又一种无功补偿装置结构示意图；

图5为本发明实施例公开的又一种无功补偿控制方法流程图；

图6为本发明实施例公开的一种无功补偿控制器结构示意图。

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。

参见图2，本发明实施例公开了一种无功补偿控制方法，包括：

步骤S01：获取预先录入到无功补偿装置中的各个并联电容器的额定电压及各个并联电容器的额定容量，之后进入步骤S02。

步骤S02：根据并联电容器的额定电压、并联电容器的额定容量以及电网电压，计算得到并联电容器的实际容量，之后进入步骤S03。

步骤S03：基于各个并联电容器的实际容量投切并联电容器，进行无功补偿，至此本轮控制结束。当电网电压变化时，返回步骤S02开始下一轮控制即可。

具体的，无功补偿装置中包含并联补偿电容器组，所述并联补偿电容器组是指并联接入电力供电系统中的所有并联电容器的组合。本发明实施例所指的各个并联电容器，即为并联补偿电容器组中的各个并联电容器。并联电容器的实际容量是指并联电容器投入后实际输出的容量。

为了保证各个并联电容器长期安全运行，无功补偿装置中使用的各个并联电容器的额定电压都会大于电网电压，这就造成各个并联电容器的实际容量均达不到其额定容量。另外，无功补偿装置中使用的各个并联电容器的额定电压不一定是完全一致的，在实际电网电压下，不同额定电压的并联电容器的实际容量是不同的。

当并联电容器为三相电容器时，对于无功补偿装置中的任一个并联电容器来说，并联电容器的实际容量Q

当并联电容器为单相电容器时，对于无功补偿装置中的任一个并联电容器来说，根据并联电容器的额定容量Q

电容器的额定电压和额定容量是电容器铭牌上的标称参数之一，为已知量。本发明实施例预先录入各个并联电容器的额定容量Q

本发明实施例适用于无功补偿领域，可广泛应用于低压感性负载的电力系统，如城市电网、农村电网、民用建筑、商场超市等领域的低压配电网络无功补偿，可提高功率因数、降低线路耗损、稳定电网电压、保证供电质量，节能降耗增效效果显著。

可选的，响应用户操作，录入各个并联电容器的额定容量的方式，可以是通过无功补偿装置上的按键以编码方式(例如二进制编码方式)依次录入各个并联电容器的额定容量。不过考虑到在并联电容器数量较多时，此录入方式比较繁琐，因此本发明实施例推荐采用“按键录入+复制粘贴”的录入方式，即：对于不同额定容量的并联电容器，通过无功补偿装置上的按键以编码方式依次录入各个并联电容器的额定容量；对于同样额定容量的并联电容器，在通过按键以编码方式录入其中一个并联电容器的额定容量后，通过按键复制粘贴一次性录入其余所有并联电容器的额定容量。由于对于同样额定容量的并联电容器，在用户录入其中一个并联电容器的额定容量后，本发明实施例响应用户下发的复制粘贴命令，一次性生成其余所有并联电容器的额定容量，所以加快了录入效率。

举个例子，无功补偿装置中共有5个并联电容器C1～C5，并联电容器C1的额定容量为4千乏，并联电容器C2的额定容量为5千乏，并联电容器C3、C4和C5的额定容量均为10千乏，则无功补偿装置支持用户通过按键依次录入并联电容器C1、并联电容器C2和并联电容器C3的额定容量，然后通过按键复制粘贴一次性录入并联电容器C4和C5的额定容量。

无功补偿控制器中使用的各个并联电容器的额定电压一般一致的，只录入一次即可。

可选的，基于上述公开的任一实施例，在投切并联电容器时，有循环投切、编码投切和寻优投切三种投切方式可选，具体选用哪一种投切方式是依据各并联电容器的额定容量预先设置好的，具体为：

1)如果各并联电容器的额定容量相同，采用循环投切方式。

循环投切方式，是指当当前工况下需要投入并联电容器时，一个接一个地投入并联电容器，直至满足当前工况需求；当当前工况下需要切除并联电容器时，一个接一个地切除并联电容器，直至满足当前工况需求，且先投入的并联电容器最先切除。循环投切方式可以使先投入运行的并联电容器先切除，后投入运行的并联电容器后切除，各并联电容器均匀投切，降低了单个并联电容器的运行时间，延长并联电容器使用寿命。

2)如果各并联电容器的额定容量成整数比(例如无功补偿装置中共有五个并联电容器，各个并联电容器的额定容量分别为5kvar、5kvar、10kvar、10kvar、10kvar，他们成1:1:2:2:2的整数比)，采用编码投切方式。

编码投切方式，是指当当前工况下需要投入并联电容器时，首先计算出需要投入哪一个或哪几个并联电容器，然后一次性投入这一个或几个并联电容器；当当前工况下需要切除并联电容器时，首先计算出需要切除哪一个或哪几个并联电容器，然后一次性切除这一个或几个并联电容器。

3)如果各并联电容器的额定容量不完全相同且不成整数比(例如无功补偿装置中共有五个并联电容器，各个并联电容器的额定容量分别为4kvar、5kvar、10kvar、10kvar、10kvar)，采用寻优投切方式。

寻优投切方式，是指当当前工况下需要投入并联电容器时，一个接一个地投入最合适的并联电容器，直至满足当前工况需求；当当前工况下需要切除并联电容器时，一个接一个地切除最合适的并联电容器，直至满足当前工况需求。其中，要投入的最合适的并联电容器，是指在未投入的并联电容器中，容值最大且小于要补偿的容量总值的那一个并联电容器。要切除的最合适的并联电容器，是指在已投入的并联电容器中，容值最大且小于要切除的容量总值的那一个并联电容器。

根据三相是同时补偿还是分别补偿，并联电容器投切方式又可分为共补和分补；共补是指三相同时补偿相同的容量，投切的电容器为三相电容器也称共补电容器；分补是指三相分别补偿，补偿的容量可以不同，是根据各相的功率因数分别补偿各相，分补主要用于三相不平衡的场合，投切的电容器为单相电容器也称分补电容器。上述循环投切、编码投切和寻优投切方式不仅适用于在共补情况下也适用于分补情况下。

可选的，基于上述公开的任一实施例，在基于各个并联电容器的实际容量投切并联电容器后，如果未投入的并联电容器中有与已投入的并联电容器同规格的，则让相同规格的并联电容器每隔固定时间(例如每隔1小时)轮替投入一次，即让相同规格的并联电容器轮换投入，每次仅投入一个并联电容器，每隔固定时间轮换一次，从而避免长期使用某个并联电容器，保证了同规格的并联电容器均衡使用，延长了并联电容器的使用寿命。

以无功补偿装置共包括上述5个并联电容器，并联电容器C1的额定容量为4千乏，并联电容器C2的额定容量为5千乏，并联电容器C3、C4和C5的额定容量均为10千乏为例，假设目标补偿容量为14千乏，则并联电容器C1一直投入，并联电容器C3、C4和C5每隔1小时轮替投入一次。

可选的，基于上述公开的任一实施例，当用户有固定投入一定容量的并联电容器的需求时，无功补偿控制器固定投入相应容量的并联电容器。对应的无功补偿控制方法如图3所示，包括：

步骤S11：获取预先录入到无功补偿装置中的各个并联电容器的额定电压及各个并联电容器的额定容量，之后进入步骤S12。

步骤S12：判断用户是否有固定投入一定容量的并联电容器的需求，若否，进入步骤S13；若是，进入步骤S15。

步骤S13：根据并联电容器的额定电压、并联电容器的额定容量以及电网电压，计算得到并联电容器的实际容量，之后进入步骤S14。

步骤S14：基于各个并联电容器的实际容量投切并联电容器，进行无功补偿，至此本轮控制结束。

步骤S15：固定投入相应容量的并联电容器，至此本轮控制结束。

此外，基于上述公开的任一实施例，为了抑制谐波，防止谐波谐振事件发生，无功补偿装置还可以为并联电容器串联电抗器，如图4所示。但是，电抗器会升高电容器的端电压，进而影响并联电容器的实际容量。且投入的电抗器的电抗率不同，对并联电容器的实际容量的影响程度不同。所以在进行无功补偿时不仅要考虑并联电容器自身对并联电容器实际容量带来的影响，还要考虑电抗器对并联电容器实际容量带来的影响。对应的无功补偿控制方法例如图5所示，包括：

步骤S21：获取预先录入到无功补偿装置中的各个并联电容器的额定电压、各个并联电容器的额定容量以及各个并联电容器上串联的电抗器的电抗率，之后进入步骤S22。

其中，当没有设置电抗器时，其电抗率直接录入为零即可。

步骤S22：根据并联电容器的额定电压、并联电容器的额定容量、电网电压以及并联电容器上串联的电抗器的电抗率，计算得到并联电容器的实际容量，之后进入步骤S23。

其中，当并联电容器为三相电容器时，对于无功补偿装置中的任一个并联电容器来说，并联电容器的实际容量Q

当并联电容器为单相电容器时，对于无功补偿装置中的任一个并联电容器来说，根据并联电容器的额定容量Q

步骤S23：基于各个并联电容器的实际容量投切并联电容器，进行无功补偿，至此本轮控制结束。

与上述方法实施例相对应的，本发明实施例还公开了一种无功补偿控制器，如图6所示，包括：

获取单元100，用于获取预先录入到无功补偿装置中的各个并联电容器的额定电压及各个并联电容器的额定容量；

计算单元200，用于根据并联电容器的额定电压、并联电容器的额定容量以及电网电压，计算得到并联电容器的实际容量；

以及投切单元300，用于基于各个并联电容器的实际容量投切并联电容器，进行无功补偿。

可选的，仍参见图6，所述无功补偿控制器还包括：配置单元400，用于响应用户操作，录入各个并联电容器的额定容量；

其中，录入各个并联电容器的额定容量的方式，包括：对于不同额定容量的并联电容器，通过无功补偿装置上的按键以编码方式依次录入各个并联电容器的额定容量；对于同样额定容量的并联电容器，在通过按键以编码方式录入其中一个并联电容器的额定容量后，通过按键复制粘贴一次性录入其余所有并联电容器的额定容量。

可选的，基于上述公开的任一种无功补偿控制器，所述获取单元100替换为用于获取预先录入到无功补偿装置中的各个并联电容器的额定电压、各个并联电容器的额定容量以及各个并联电容器上串联的电抗器的电抗率；

对应的，所述计算单元200替换为用于根据并联电容器的额定电压、并联电容器的额定容量、电网电压以及并联电容器上串联的并联电抗器的电抗率，计算得到并联电容器的实际容量。

此外，本发明实施例还公开了一种无功补偿控制装置，包括：如上述公开的任一种无功补偿控制器。

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。对于实施例公开的无功补偿控制器和无功补偿装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的不同对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。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、商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、商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，并不排除在包括要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的程序可存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述的存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random AccessMemory，RAM)等。

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发明。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发明实施例的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明实施例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。