一種節(jié)能輸電電壓補(bǔ)償方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉一種節(jié)能輸電電壓補(bǔ)償方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)目前輸電系統(tǒng)，存在著供電半徑大、季節(jié)性負(fù)荷變動(dòng)大、線路無功損耗大、功 率因數(shù)低、無功功率不能就地平衡等問題，特別是由于工業(yè)生產(chǎn)中大量的非線性、沖擊性 和波動(dòng)性負(fù)荷的存在給電網(wǎng)帶來了日益嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題，嚴(yán)重的影響了電網(wǎng)的電壓穩(wěn) 定，威脅電力系統(tǒng)和用戶設(shè)備的正常運(yùn)行。
[0003] 此外，隨著分布式電源大量輸電系統(tǒng)，給輸電系統(tǒng)的運(yùn)行與控制帶來新的特點(diǎn)。由 于分布式電源受天氣變化影響大，具有隨機(jī)變化的特性，使系統(tǒng)潮流具有隨機(jī)變化的特性， 因此分布式電源的接入將增大系統(tǒng)電壓的波動(dòng)。為了抑制系統(tǒng)電壓波動(dòng)，需要配置動(dòng)態(tài)無 功補(bǔ)償裝置來抑制電壓波動(dòng) 無功補(bǔ)償技術(shù)一直以來都是電氣工程領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)，與SVC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器相 比，靜止無功發(fā)生器具有補(bǔ)償時(shí)間快、可連續(xù)補(bǔ)償、不易產(chǎn)生諧振、可以補(bǔ)償一定次的諧波 等優(yōu)點(diǎn)。
[0004] SVG現(xiàn)有技術(shù)投切判斷策略，按控制物理量分為功率因數(shù)控制方式、電壓控制方 式、無功電流控制方式、無功功率控制方式和復(fù)合控制方式。所述復(fù)合控制方式又包括電壓 和無功功率復(fù)合控制方式，無功功率和功率因數(shù)復(fù)合控制方式，以及電壓和功率因數(shù)復(fù)合 控制方式。
[0005] 在穩(wěn)態(tài)下，現(xiàn)有方法可以將電壓穩(wěn)定到額定值。但是在電壓變化陡度較大的情況 下，尤其是在輸電線路出現(xiàn)故障的情況下，現(xiàn)有的無功補(bǔ)償裝置不能對(duì)無功變化快速補(bǔ)償， 不能很好的穩(wěn)定電壓。
[0006] 輸電系統(tǒng)中的無功優(yōu)化算法是一個(gè)非常復(fù)雜的問題。它是由多個(gè)約束條件、多個(gè) 操作變量、多個(gè)目標(biāo)函數(shù)的大規(guī)模非線性問題組合起來的。解決無功優(yōu)化問題，首先得把實(shí) 際問題轉(zhuǎn)化為數(shù)學(xué)模型，并在此基礎(chǔ)上，獲得最優(yōu)解。目前主要把無功優(yōu)化算法分為兩類， 一類是經(jīng)典的無功優(yōu)化算法，另一類是人工智能無功優(yōu)化算法。經(jīng)典無功優(yōu)化算法由于其 數(shù)學(xué)模型復(fù)雜、對(duì)初始點(diǎn)選取的要求較高，不具備實(shí)時(shí)性等缺點(diǎn)，正在被人工優(yōu)化算法逐漸 取代。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種節(jié)能輸電電壓補(bǔ)償方法，通過該方法，可以即時(shí) 準(zhǔn)確的檢測(cè)輸電線的無功及電壓的波動(dòng)情況，進(jìn)行自適應(yīng)地投切無功補(bǔ)償電容，實(shí)時(shí)無級(jí) 可調(diào)對(duì)輸電電壓的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，即使在輸電線路出現(xiàn)故障的情況下，依然能夠維持輸電網(wǎng)的 電壓穩(wěn)定，并實(shí)現(xiàn)無功補(bǔ)償設(shè)備運(yùn)行最優(yōu)化，有效節(jié)約電能。
[0008] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種節(jié)能輸電電壓補(bǔ)償方法，該方法具體步驟如 下： 51. 第一電壓采樣模塊和第一電流采樣模塊實(shí)時(shí)收集輸電線的監(jiān)測(cè)點(diǎn)的電壓和電流信 息，并將采集到的電壓和電流信息傳輸?shù)娇刂颇K的信號(hào)采集單元； 52. 信號(hào)采集單元經(jīng)過運(yùn)算獲得電壓、無功及有功等信息； 53. 故障識(shí)別單元根據(jù)當(dāng)前電壓信息進(jìn)行判斷當(dāng)前輸電線路是否正常；如果正常進(jìn)入 步驟S4,如果不正常進(jìn)入步驟S5 ; 54. 由正?？刂茊卧M(jìn)行無功補(bǔ)償控制，實(shí)現(xiàn)輸電電壓的穩(wěn)定； 55. 由故障控制單元進(jìn)行無功補(bǔ)償控制，實(shí)現(xiàn)輸電電壓的穩(wěn)定。
[0009] 優(yōu)選的，在步驟S3中，采用如下方式判斷當(dāng)前輸電線路是否正常： 故障識(shí)別單元將電壓跌落的臨界值設(shè)置為Un，恢復(fù)臨界值設(shè)置為U12，其中Un< U 12; 當(dāng)電壓低于Un的時(shí)間超過跌落觸發(fā)判別時(shí)間At ^寸，故障識(shí)別單元判斷電網(wǎng)當(dāng)前狀 態(tài)為電壓跌落故障；此時(shí)輸出故障狀態(tài)標(biāo)志位為flag = 1 ; 當(dāng)電壓跌落后從故障狀態(tài)恢復(fù)至U12的時(shí)間超過跌落恢復(fù)判別時(shí)間△ t 12時(shí)，故障識(shí)別 單元判斷電網(wǎng)當(dāng)前狀態(tài)為電壓恢復(fù)，此時(shí)輸出故障狀態(tài)標(biāo)志位為flag = 0 ; 故障識(shí)別單元將電壓升高的臨界值設(shè)置為Uhl，恢復(fù)臨界值設(shè)置為Uh2，其中Uh2< U hl; 當(dāng)電壓高于Uhl的時(shí)間超過升高觸發(fā)判別時(shí)間△ t ^寸，故障識(shí)別單元判斷電網(wǎng)當(dāng)前狀 態(tài)為電壓過高故障，此時(shí)輸出故障狀態(tài)標(biāo)志位為flag = 1，激活故障控制單元； 當(dāng)電壓低于Uh2的時(shí)間超過升高恢復(fù)判別時(shí)間At ^時(shí)，故障識(shí)別單元判斷電網(wǎng)當(dāng)前狀 態(tài)為電壓恢復(fù)正常，此時(shí)輸出故障狀態(tài)標(biāo)志位為flag = 0,中止故障控制單元。
[0010] 優(yōu)選的，在步驟S4中，具體包括如下步驟： 正?？刂茊卧鶕?jù)控制策略控制正常工況下的控制點(diǎn)；控制策略包括恒電壓控制策 略，恒功率控制策略及恒功率因數(shù)控制策略。
[0011] 優(yōu)選的，恒電壓控制策略用于將控制點(diǎn)的電壓維持在電壓參考值范圍 [Umin，Umax]內(nèi)，在恒電壓控制策略下的無功補(bǔ)償裝置的無功功率參考值Qsvg_ref為：
上式中，K為比例常數(shù)，T為積分時(shí)間常數(shù)，△ U為電壓偏離誤差，U_為電壓最大值；U 為母線電壓；1]_為電壓最小值； 恒功率控制策略用于將控制點(diǎn)的無功功率值維持為無功功率參考值Qraf，在恒功率控 制策略下的無功補(bǔ)償裝置的無功功率參考值Qsvg_raf為：
上式中，K為比例常數(shù)，T為積分時(shí)間常數(shù)，△ U為電壓偏離誤差，U_為電壓最大值；U 為母線電壓；1]_為電壓最小值； 恒功率控制策略用于將控制點(diǎn)的無功功率值維持為無功功率參考值Qraf，在恒功率控 制策略下的無功補(bǔ)償裝置的無功功率參考值QsVg_ref為：
上式中，Qraf為控制點(diǎn)的無功功率參考值；Qp。。為控制點(diǎn)的無功功率；Qsvg為無功補(bǔ)償裝 置接入點(diǎn)無功功率； 恒功率因數(shù)控制策略用于將控制點(diǎn)的功率因數(shù)維持為功率因數(shù)參考值PFraf，在恒功率 因數(shù)控制策略下的無功補(bǔ)償裝置的無功功率參考值Qsvg_raf為：
上式中，PFref為控制點(diǎn)的功率因數(shù)參考值；Ppcc，Qpcc為控制點(diǎn)的有功功率、無功功 率； 恒電壓控制策略、恒功率控制策略及恒功率因數(shù)控制策略之間的轉(zhuǎn)換通過修改控制參 數(shù)實(shí)現(xiàn)。
[0012] 優(yōu)選的，在無功補(bǔ)償過程中，可采用如下步驟啟動(dòng)無功補(bǔ)償系統(tǒng)： 561. 控制模塊判斷輸電線的電壓值和頻率值是否正常； 562. 待輸電線電壓值和頻率值正常時(shí)，閉合主接觸器，將電壓補(bǔ)償系統(tǒng)與電網(wǎng)連接，進(jìn) 入預(yù)充電階段； 563. 所述預(yù)充電階段結(jié)束后，控制模塊對(duì)采集的輸電線三相電壓信號(hào)進(jìn)行dq坐標(biāo)變 換和鎖相，獲得輸電線的電壓頻率和相位信息； 564. 控制模塊利用獲得的電壓頻率和相位信息，通過運(yùn)算產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓同步的正弦 PWM波信號(hào)，通過逆變器電路控制器輸出至三相逆變橋； 565. 采用開環(huán)控制方式逐步降低所述正弦PWM波的調(diào)制比，直至SVG設(shè)備的直流側(cè)電 壓達(dá)到額定電壓值，進(jìn)入后續(xù)運(yùn)行階段。
[0013] 更進(jìn)一步地，步驟S62所述的預(yù)充電過程，電網(wǎng)通過IGCT三相逆變橋中的反并聯(lián) 二極管構(gòu)成三相不控整流電路對(duì)直流側(cè)電容器充電，第二電壓采樣模塊和第二電流采樣模 塊，檢測(cè)SVG設(shè)備的電壓和充電電流值，待直流側(cè)電容器電壓值穩(wěn)定且充電電流為零時(shí)，預(yù) 充電階段結(jié)束。
[0014] 本發(fā)明提供的一種節(jié)能型輸電電壓補(bǔ)償方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1)可以基于實(shí)時(shí)獲 取的輸電線的多個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓電流信息，實(shí)時(shí)分析判斷輸電線當(dāng)前的電壓、無功及有功狀 態(tài)。（2)可以應(yīng)對(duì)電壓正常波動(dòng)狀態(tài)下的無功補(bǔ)償，也可以應(yīng)對(duì)電壓急劇下降的故障下的無 功補(bǔ)償，提高了輸電線電壓補(bǔ)償?shù)拈撝怠?br>【附圖說明】
[0015] 圖1示出了本發(fā)明的一種節(jié)能型輸電電壓補(bǔ)償系統(tǒng)的框圖； 圖2示出本發(fā)明的了一種節(jié)能輸電電壓補(bǔ)償方法。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 圖1示出了一種節(jié)能型輸電電壓補(bǔ)償系統(tǒng)的框圖，該