本發(fā)明涉及電氣工程技術，具體涉及一種SVG(動態(tài)無功補償裝置)和固定無功補償設備的協(xié)調控制方法和系統(tǒng)。

背景技術：

變電站中一般配置有多組電容器組和電抗器組，通過單組投入或退出改變接入電網的無功大小，可調節(jié)變電站的電壓并平衡站內無功。當變電站有較大的無功波動性負荷時，電容器組、電抗器組需要頻繁投切，容易造成損壞。SVG(Static Var Generator，動態(tài)無功補償裝置)是一種新型無功補償設備，可連續(xù)進行無功調節(jié)，響應速度快，目前在電力系統(tǒng)已得到了廣泛應用。當變電站中同時裝有電容器組、電抗器組和多臺SVG時，需要考慮一種各類型無功設備間協(xié)調控制的策略，在滿足控制目標的同時，能充分發(fā)揮各類無功設備的優(yōu)勢，提高設備利用率。

技術實現要素：

本發(fā)明要解決的技術問題：針對現有技術的上述問題，提供一種能夠實現對變電站內的多臺SVG、電容器組和電抗器組等無功設備進行綜合協(xié)調自動控制，滿足電壓無功調節(jié)要求，并減小電容器組和電抗器組的投切次數的SVG和固定無功補償設備的協(xié)調控制方法和系統(tǒng)。

為了解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案為：

一種SVG和固定無功補償設備的協(xié)調控制方法，步驟包括：

1)分別按照預設控制策略對變電站內的SVG、電容器組、電抗器組進行控制；

2)檢測SVG的投入狀態(tài)，當SVG投入運行時，如果SVG的感性無功超過設定的感性無功置換門限，則投入一組電抗或切除一組電容，如果SVG的容性無功超過設定的容性無功置換門限，則投入一組電容器或切除一組電抗器；同時，檢測電容器組和電抗器組的投入狀態(tài)，當需要投入一組電容器組時，先判斷是否有電抗器組已投入，若有電抗器組已投入則逐步切除所有電抗器組后再投入電容器，否則直接投入電容器組；當需要投入一組電抗器組時，先判斷是否有電容器組已投入，若有電容器組已投入則逐步切除所有電容器組后再投入電抗器，否則直接投入電抗器組。

優(yōu)選地，所述步驟1)中分別按照預設控制策略對變電站內的SVG、電容器組、電抗器組進行控制時，對SVG的控制方法如下：

S1)檢測變電站的系統(tǒng)電壓，如果系統(tǒng)電壓低于設定的暫態(tài)電壓下限U_LL時，將SVG無條件快速輸出額定感性無功，如果系統(tǒng)電壓高于設定的暫態(tài)電壓上限U_HH時，則將SVG無條件快速輸出額定容性無功；

S2)將變電站的電壓有效值U₀和用于SVG調節(jié)時的變電站電壓的第一調節(jié)上限U_H和第一調節(jié)下限U_L進行比較，如果電壓有效值U₀大于第一調節(jié)上限U_H則將SVG的本次的無功參考Qˊ_SVGx在原有無功輸出Q_SVG的基礎上增加設定的無功增量△Q以增加感性無功輸出，如果電壓有效值U₀小于第一調節(jié)下限U_L則將SVG的本次的無功參考Qˊ_SVGx在原有無功輸出Q_SVG的基礎上減去設定的無功增量△Q以增加容性無功輸出，否則跳轉執(zhí)行步驟S3)；

S3)將變電站的線路無功水平Q_S和設定的線路無功允許的無功上限Q_H和無功下限Q_L進行比較，如果線路無功水平Q_S大于無功上限Q_H則將SVG的本次的無功參考Qˊ_SVGx在原有無功輸出Q_SVG的基礎上減去設定的無功增量△Q以增加容性無功輸出，如果線路無功水平Q_S小于無功下限Q_L則將SVG的本次的無功參考Qˊ_SVGx在原有無功輸出Q_SVG的基礎上增加設定的無功增量△Q以增加感性無功輸出。

優(yōu)選地，所述步驟1)中分別按照預設控制策略對變電站內的SVG、電容器組、電抗器組進行控制時，對電容器組的控制方法如下：將本變電站的電壓有效值U₀和設定的變電站電壓的第二調節(jié)上限U_H1和第二調節(jié)下限U_L1進行比較，當電壓有效值U₀小于第二調節(jié)下限U_L1時，按指定的順序投入一組電容器組；當電壓有效值U₀大于第二調節(jié)上限U_H1時，按指定的順序切除一組電容器組。

優(yōu)選地，所述步驟1)中分別按照預設控制策略對變電站內的SVG、電容器組、電抗器組進行控制時，對電抗器組的控制方法如下：將本變電站的電壓有效值U₀和設定的變電站電壓的第二調節(jié)上限U_H1和第二調節(jié)下限U_L1進行比較，當電壓有效值U₀大于第二調節(jié)上限U_H1時，按指定的順序投入一組電抗器組；當電壓有效值U₀小于第二調節(jié)下限U_L1時，按指定的順序切除一組電抗器組。

優(yōu)選地，所述暫態(tài)電壓上限U_HH高于第二調節(jié)上限U_H1，所述第二調節(jié)上限U_H1高于第一調節(jié)上限U_H，所述第二調節(jié)下限U_L1低于第一調節(jié)下限U_L，所述第一調節(jié)下限U_L低于暫態(tài)電壓下限U_LL。

優(yōu)選地，所述變電站內的SVG的數量為兩臺以上，且SVG間通過高速光纖互聯(lián)的方式進行通信互相傳遞輸出的無功，然后通過功率平均的方式得到各自的無功參考。

本發(fā)明還提供一種SVG和固定無功補償設備的協(xié)調控制系統(tǒng)，包括：

獨立控制單元，用于分別按照預設控制策略對變電站內的SVG、電容器組、電抗器組進行控制；

協(xié)調控制單元，用于檢測SVG的投入狀態(tài)，當SVG投入運行時，如果SVG的感性無功超過設定的感性無功置換門限，則投入一組電抗或切除一組電容，如果SVG的容性無功超過設定的容性無功置換門限，則投入一組電容器或切除一組電抗器；同時，檢測電容器組和電抗器組的投入狀態(tài)，當需要投入一組電容器組時，先判斷是否有電抗器組已投入，若有電抗器組已投入則逐步切除所有電抗器組后再投入電容器，否則直接投入電容器組；當需要投入一組電抗器組時，先判斷是否有電容器組已投入，若有電容器組已投入則逐步切除所有電容器組后再投入電抗器，否則直接投入電抗器組。

優(yōu)選地，所述獨立控制單元包括用于控制SVG的SVG控制模塊，所述SVG控制模塊包括：

系統(tǒng)電壓檢測子模塊，用于檢測變電站的系統(tǒng)電壓，如果系統(tǒng)電壓低于設定的暫態(tài)電壓下限U_LL時，將SVG無條件快速輸出額定感性無功，如果系統(tǒng)電壓高于設定的暫態(tài)電壓上限U_HH時，則將SVG無條件快速輸出額定容性無功；

電壓有效值檢測子模塊，用于將變電站的電壓有效值U₀和用于SVG調節(jié)時的變電站電壓的第一調節(jié)上限U_H和第一調節(jié)下限U_L進行比較，如果電壓有效值U₀大于第一調節(jié)上限U_H則將SVG的本次的無功參考Qˊ_SVGx在原有無功輸出Q_SVG的基礎上增加設定的無功增量△Q以增加感性無功輸出，如果電壓有效值U₀小于第一調節(jié)下限U_L則將SVG的本次的無功參考Qˊ_SVGx在原有無功輸出Q_SVG的基礎上減去設定的無功增量△Q以增加容性無功輸出，否則跳轉執(zhí)行線路無功水平檢測子模塊；

線路無功水平檢測子模塊，用于將變電站的線路無功水平Q_S和設定的線路無功允許的無功上限Q_H和無功下限Q_L進行比較，如果線路無功水平Q_S大于無功上限Q_H則將SVG的本次的無功參考Qˊ_SVGx在原有無功輸出Q_SVG的基礎上減去設定的無功增量△Q以增加容性無功輸出，如果線路無功水平Q_S小于無功下限Q_L則將SVG的本次的無功參考Qˊ_SVGx在原有無功輸出Q_SVG的基礎上增加設定的無功增量△Q以增加感性無功輸出。

優(yōu)選地，所述獨立控制單元包括用于控制電容器組的電容器組控制模塊，所述電容器組控制模塊包括：

第一電壓有效值檢測子模塊，用于將本變電站的電壓有效值U₀和設定的變電站電壓的第二調節(jié)上限U_H1和第二調節(jié)下限U_L1進行比較；

電容器組投切子模塊，用于在當電壓有效值U₀小于第二調節(jié)下限U_L1時，按指定的順序投入一組電容器組；當電壓有效值U₀大于第二調節(jié)上限U_H1時，按指定的順序切除一組電容器組。

優(yōu)選地，所述獨立控制單元包括用于控制電抗器組的電抗器組控制模塊，所述電抗器組控制模塊包括：

第二電壓有效值檢測子模塊，用于將本變電站的電壓有效值U₀和設定的變電站電壓的第二調節(jié)上限U_H1和第二調節(jié)下限U_L1進行比較；

電抗器組投切子模塊，用于在當電壓有效值U₀大于第二調節(jié)上限U_H1時，按指定的順序投入一組電抗器組；當電壓有效值U₀小于第二調節(jié)下限U_L1時，按指定的順序切除一組電抗器組。

本發(fā)明SVG和固定無功補償設備的協(xié)調控制方法具有下述優(yōu)點：

1、本發(fā)明實現了變電站的動態(tài)無功設備SVG、固定無功補償設備中的電容器組和固定無功補償設備中的電抗器組間的協(xié)調控制，充分發(fā)揮了各無功補償設備的優(yōu)勢，提高了設備的利用率；

2、本發(fā)明對各無功設備進行相對獨立的控制，易于工程實施。

3、本發(fā)明通過合理設置控制門限，避免了調節(jié)振蕩，降低了電容器組和電抗器組的投切次數，提高了固定無功設備的可靠性。

本發(fā)明SVG和固定無功補償設備的協(xié)調控制系統(tǒng)為本發(fā)明SVG和固定無功補償設備的協(xié)調控制方法完全對應的裝置，因此其同樣也具有本發(fā)明SVG和固定無功補償設備的協(xié)調控制方法的前述優(yōu)點，故在此不再贅述。

附圖說明

圖1為應用本實施例方法的變電站無功補償設備主接線示意圖。

圖2為本實施例方法的基本流程示意圖。

圖3為本實施例中的電壓無功門限示意圖。

具體實施方式

參見圖1，下文將以配置七組電容器組(電容器組#1～電容器組#7)、四組電抗器組(電抗器組#1～電抗器組#4)和兩臺SVG的變電站為例，對本發(fā)明SVG和固定無功補償設備的協(xié)調控制方法和系統(tǒng)進行進一步的詳細說明。在該變電站中，將七組電容器組的開入開出電氣信號接入SVG#1，由SVG#1負責所有電容器組的投入和退出控制，將四組電抗器組的開入開出電氣信號接入SVG#2，由SVG#2進行所有電抗器組的投入和退出控制，SVG#1和SVG#2之間通過高速光纖信號連接。

如圖2所示，本實施例SVG和固定無功補償設備的協(xié)調控制方法的步驟包括：

1)分別按照預設控制策略對變電站內的SVG、電容器組、電抗器組進行控制；

2)檢測SVG的投入狀態(tài)，當SVG投入運行時，如果SVG的感性無功超過設定的感性無功置換門限，則投入一組電抗或切除一組電容，如果SVG的容性無功超過設定的容性無功置換門限，則投入一組電容器或切除一組電抗器；同時，檢測電容器組和電抗器組的投入狀態(tài)，當需要投入一組電容器組時，先判斷是否有電抗器組已投入，若有電抗器組已投入則逐步切除所有電抗器組后再投入電容器，否則直接投入電容器組；當需要投入一組電抗器組時，先判斷是否有電容器組已投入，若有電容器組已投入則逐步切除所有電容器組后再投入電抗器，否則直接投入電抗器組。

通過上述步驟1)和2)可知，本實施例SVG和固定無功補償設備的協(xié)調控制方法根據控制目標對SVG、電容器組和電抗器組分別實行不同的控制策略；同時根據SVG的實際無功輸出投退電容器組和電抗器組，以實現多無功設備的協(xié)調控制；在多臺SVG間通過通信進行協(xié)調控制，其控制方法可以分為下述部分：

(1)對SVG的控制方法。

本實施例驟1)中分別按照預設控制策略對變電站內的SVG、電容器組、電抗器組進行控制時，SVG根據系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)無功需求增加無功或減少無功輸出，對SVG的控制方法如下：

S1)檢測變電站的系統(tǒng)電壓，如果系統(tǒng)電壓低于設定的暫態(tài)電壓下限U_LL時，將SVG無條件快速輸出額定感性無功，如果系統(tǒng)電壓高于設定的暫態(tài)電壓上限U_HH時，則將SVG無條件快速輸出額定容性無功；

S2)將變電站的電壓有效值U₀和用于SVG調節(jié)時的變電站電壓的第一調節(jié)上限U_H和第一調節(jié)下限U_L進行比較，如果電壓有效值U₀大于第一調節(jié)上限U_H則將SVG的本次的無功參考Qˊ_SVGx在原有無功輸出Q_SVG的基礎上增加設定的無功增量△Q以增加感性無功輸出(Q'_SVGx＝Q_SVG+△Q)，如果電壓有效值U₀小于第一調節(jié)下限U_L則將SVG的本次的無功參考Qˊ_SVGx在原有無功輸出Q_SVG的基礎上減去設定的無功增量△Q以增加容性無功輸出(Q'_SVGx＝Q_SVG-△Q)，否則跳轉執(zhí)行步驟S3)；其中，Q_SVG是上次SVG的無功輸出，Qˊ_SVGx是本次控制SVG的無功參考，△Q為無功增量，可取SVG額定容量的百分比，設感性為正，容性為負；

S3)將變電站的線路無功水平Q_S和設定的線路無功允許的無功上限Q_H和無功下限Q_L進行比較，如果線路無功水平Q_S大于無功上限Q_H則將SVG的本次的無功參考Qˊ_SVGx在原有無功輸出Q_SVG的基礎上減去設定的無功增量△Q以增加容性無功輸出(Q'_SVGx＝Q_SVG-△Q)，如果線路無功水平Q_S小于無功下限Q_L則將SVG的本次的無功參考Qˊ_SVGx在原有無功輸出Q_SVG的基礎上增加設定的無功增量△Q以增加感性無功輸出(Q'_SVGx＝Q_SVG+△Q)。

本實施例在步驟S2)中調節(jié)時間間隔可設為1秒，無功增量幅度可設為SVG額定容量的5％；步驟S3)中調節(jié)時間間隔可設為2秒，無功增量幅度可設為SVG額定容量的10％。毫無疑問，調節(jié)無功參考Qˊ_SVGx的時間間隔和無功增量△Q的幅度可根據需要進行選擇，在任何情況下，系統(tǒng)電壓低于暫態(tài)電壓下限U_LL時，SVG無條件快速輸出額定感性無功，系統(tǒng)電壓高于暫態(tài)電壓上限U_HH時，SVG無條件快速輸出額定容性無功。

(2)對電容器組的控制方法。

本實施例步驟1)中分別按照預設控制策略對變電站內的SVG、電容器組、電抗器組進行控制時，對電容器組的控制方法如下：將本變電站的電壓有效值U₀和設定的變電站電壓的第二調節(jié)上限U_H1和第二調節(jié)下限U_L1進行比較，當電壓有效值U₀小于第二調節(jié)下限U_L1時，按指定的順序投入一組電容器組；當電壓有效值U₀大于第二調節(jié)上限U_H1時，按指定的順序切除一組電容器組。

(3)對電抗器組的控制方法。

本實施例步驟1)中分別按照預設控制策略對變電站內的SVG、電容器組、電抗器組進行控制時，對電抗器組的控制方法如下：將本變電站的電壓有效值U₀和設定的變電站電壓的第二調節(jié)上限U_H1和第二調節(jié)下限U_L1進行比較，當電壓有效值U₀大于第二調節(jié)上限U_H1時，按指定的順序投入一組電抗器組；當電壓有效值U₀小于第二調節(jié)下限U_L1時，按指定的順序切除一組電抗器組。

(4)電容器組、電抗器組之間的協(xié)調控制方法。

參見步驟2)的記載，當需要投入一組電容器組時，先判斷是否有電抗器組已投入，若有電抗器組已投入，先逐一切除電抗器組，直到所有的電抗器組已切除再投入電容器組；若無電抗器組已投入，則直接投入電容器組。當需要投入一組電抗器組時，先判斷是否有電容器組已投入，若有電容器組已投入，先逐一切除電容器組，直到所有的電容器組已切除再投入電抗器組；若無電容器組已投入，則直接投入電抗器組。

(5)SVG分別與電容器組、電抗器組之間的協(xié)調控制方法。

參見步驟2)的記載，當變電站內的SVG投入運行時，兩臺SVG的無功和超過設定的感性無功置換門限時，發(fā)命令投入一組電抗或切除一組電容，當兩臺SVG的無功和超過設定的容性無功置換門限時，發(fā)命令投入一組電容器或切除一組電抗器，從而能夠實現固定無功補償和動態(tài)無功補償的置換。

(6)多SVG間的協(xié)調控制方法。

本實施例中變電站具體采用兩臺SVG，且SVG間通過高速光纖互聯(lián)的方式進行通信互相傳遞輸出的無功，然后通過功率平均的方式得到各自的無功參考，此外也可以根據需要采用一臺或者更多的SVG，其原理與本實施例相同，當變電站內的SVG的數量為兩臺以上時，SVG之間需要相互通信以計算無功參考。

如圖3所示，本實施例中暫態(tài)電壓上限U_HH高于第二調節(jié)上限U_H1，所述第二調節(jié)上限U_H1高于第一調節(jié)上限U_H，所述第二調節(jié)下限U_L1低于第一調節(jié)下限U_L，所述第一調節(jié)下限U_L低于暫態(tài)電壓下限U_LL。由于，第二調節(jié)上限U_H1高于第一調節(jié)上限U_H，第二調節(jié)下限U_L1低于第一調節(jié)下限U_L，這樣保證在電壓越界時SVG優(yōu)先動作，降低電容器組和電抗器組的動作次數。此外，圖3中還表達出了設定的線路無功允許的無功上限Q_H和無功下限Q_L。

需要說明的是，圖1所示拓撲結構實施例僅僅是對本發(fā)明SVG和固定無功補償設備的協(xié)調控制方法的示例性說明，但是本發(fā)明SVG和固定無功補償設備的協(xié)調控制方法的應用不限于本實施例中的主接線結構。

綜上所述，本實施例根據控制目標分別對SVG、電容器組和電抗器組分別實施不同的控制策略；同時根據SVG的實際無功輸出投退電容器組和電抗器組，通過靜態(tài)無功和動態(tài)無功的等效置換實現多無功設備的協(xié)調控制；在多臺SVG間通過光纖通信進行協(xié)調控制，SVG根據系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)無功需求增加無功或減少無功輸出，電容器組和電抗器組根據系統(tǒng)電壓進行投入和退出。用于電容和電抗器組判斷而設置的電壓上限高于用于SVG判斷而設置的電壓上限，用于電容和電抗器組判斷而設置的電壓下限高于用于SVG判斷而設置的電壓下限，保證電壓越界時SVG優(yōu)先動作，降低電容器組和電抗器組的動作次數。本實施例通過對變電站內的多臺SVG、電容器組和電抗器組等多種類型的無功設備進行綜合調控，滿足電壓無功調節(jié)要求，實現各類型無功設備的合理利用。本發(fā)明根據控制目標對SVG、電容器組和電抗器組分別進行實行不同的控制策略；在控制電壓時采用不同的電壓上下限，保證在電壓越界時SVG優(yōu)先動作；同時根據SVG的實際無功輸出投退電容器組和電抗器組，以實現穩(wěn)態(tài)無功容量和動態(tài)無功容量的等效置換；在多臺SVG間通過光纖通信進行協(xié)調控制。本發(fā)明在控制上對三種設備采用不同的控制策略，實現了穩(wěn)態(tài)無功容量和動態(tài)無功容量的等效置換，有效降低了電容器組和電抗器組的動作次數，控制方法簡單有效，具有較強的工程實施性。

以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，本發(fā)明的保護范圍并不僅局限于上述實施例，凡屬于本發(fā)明思路下的技術方案均屬于本發(fā)明的保護范圍。應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理前提下的若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。