专利名称：一种动态无功补偿装置接入输电网的控制方法
技术领域：
本发明涉及一种动态无功补偿装置接入输电网的控制方法，属于电力系统的电网稳定控制技术领域。
背景技术：
动态无功补偿装置是现代电力电子技术在电力系统中的典型应用，包括以晶闸管为开关器件的静止无功补偿器(SVC)和以可关断器件(IGBT，IGCT)为开关器件的静止同步无功发生器(STATC0M)，这些设备应用于输电网时，可在系统故障后动态地提供电压支撑，确保母线电压的稳定性，提高电力系统暂态稳定水平，防止因暂态电压崩溃导致的负荷损失以及大面积恶性停电事故。此外STATC0M还能实现日常自动电压调节、抑制线路低频功率振荡等功能，是电网实现可控化和智能化的主要手段之一。 近年来，国内外一些电网已开展利用大容量动态无功补偿装置提高电网电压稳定的工程实践。在接入输电网的系统控制方法方面，国内外已投运的输电网大容量动态无功补偿装置大多采用单一的控制目标，即以并网点电压作为反馈调节的目标，提供暂态电压支撑。部分文献研究了利用大容量动态无功补偿装置提高输电网抑制线路低频功率振荡能力的可行性，得到一些理论分析和仿真试验结果，但是目前还没有实际投入运行的案例。根据动态无功补偿装置的工作原理，应用于输电网时，可以提供暂态电压支撑、日常稳态电压调节、参与自动电压控制(AVC)调节、抑制低频振荡模式。然而目前尚未有人提出将这些功能综合在一起的控制方法。
发明内容
本发明的目的是一种动态无功补偿装置接入输电网的控制方法，将动态无功补偿装置具有的暂态电压控制、稳态电压调节、参与AVC调节、抑制低频功率振荡等功能模式协调起来，根据动态无功补偿装置接入电网点的电压以及站内并联补偿设备的投切状态自动选取装置的运行模式，以充分发挥大容量动态无功补偿装置丰富灵活的控制能力，有效提高输电网的电压稳定和动态稳定水平。本发明提出的动态无功补偿装置接入输电网的控制方法，包括以下步骤(I)当动态无功补偿装置的一个控制周期到来时，实时测量动态无功补偿装置接入输电网处并网点的电压有效值Upcc和电流有效值Ip。。；(2)当上述控制周期到来时，检测动态无功补偿装置所在变电站内并联电容和并联电抗的开关状态；(3)设定动态无功补偿装置接入输电网处并网点的电压参考值UMf，根据步骤(I)的电压测量值Upcc和电压参考值Uref,计算动态无功补偿装置暂态电压控制模式时的无功功率参考值Qtvr,具体包括以下步骤(3-1)计算上述电压测量值Upcc和电压参考值Uref的差值AU，AU=Upcc-Uref ；
(3-2)利用相位补偿传递函数t^·，对电压差值λ U进行相位补偿计算，得到相
位补偿后的电压差信号△ Ucotp，其中s为相位补偿传递函数中的复频率算子，T1和T2分别为相位校正参数，T1=O. 01秒，T2=O. 03秒；(3-3)利用比例积分传递函数乂.根据上述相位补偿后的电压差信号
.1 Vk
AUcomp计算动态无功补偿装置暂态电压控制的无功功率需求值Qv，其中s为比例积分传递函数中的复频率算子，Kv为比例系数，取值为Κν=4 10，Tv为积分时间常数，Tv=O. 005
O.01 秒； (3-4)设定动态无功补偿装置无功功率的限幅值Qmaxl，将上述无功功率需求值Qv与无功功率的限幅值Qmaxl进行比较，当Qv>Qmaxl时，使动态无功补偿装置的无功功率参考值H，当Qv<-Qmaxi时，动态无功补偿装置的无功功率参考值Q =_Qmaxl，当_Qmaxl〈Qv〈Qmaxl时，动态无功补偿装置的无功功率参考值Qtvk=Qv ；(4)接收输电网调度中心通过网络发送的自动电压调节的无功功率需求值QKK，将该需求值Qrai作为远方控制模式的无功功率参考值；(5)根据上述动态无功补偿装置接入输电网处并网点的电压测量值Up。。和电压参考值uref，计算动态无功补偿装置稳态调压模式的无功功率参考值Qctk,具体包括以下步骤(5-1)设定动态无功补偿装置稳态调压模式的电压参考值的无功功率参考值Uref2，计算动态无功补偿装置接入输电网处并网点的电压测量值Upcx和电压参考值UMf2的电压差值 AU2, ΛU2=Up。。-Uref2，其中 Uref2 的取值为若 UpecXO. 95pu，则使 Uref2=O. 95pu，若UPCC>1. 05pu,则使 ef2=l. 05pu,若 O. 95pu<Upcc<l. 05pu,则使 Uref2=Upcx, pu 表示动态无功补偿装置接入输电网处并网点的额定电压标幺值；
I 厂 s'(5-2)利用相位补偿传递函数，对上述电压差值AU2进行相位补偿计算，得
到相位补偿后的电压差信号AUramp2，其中s为相位补偿传递函数的复频率算子，！^和^分别为相位校正参数，T3=O. 01秒，T4=O. 03秒；(5-3)利用比例积分传递函数根据上述相位补偿后的电压差信号
Tv2S
△Uramp2，计算得到动态无功补偿装置稳态调压模式的无功功率需求值Qv2 ;其中S为比例积分传递函数中的复频率算子，Kv2为比例系数，Kv2=I 2，Tv2为积分时间常数，Tv2=O. I O. 2秒；(5-4)设定动态无功补偿装置稳态调压模式的容性无功功率限幅值Qmax。和感性无功功率限幅值Qma!i，将上述动态无功补偿装置稳态调压模式的无功功率需求值Qv2与Qmax。和 QiiimL 进灯比较，右 Qv2〉QmML，则 QcVK_QmML，右 QV2〈_QmMC，则 0θΤ __0ι Μ。，右 _QmMC〈Qv2〈QmML，则Qwk=Qv2，其中容性无功功率限幅值和感性无功功率限幅值Qmaii的设定方法如下(5-4-1)设动态无功补偿装置所在输电网变电站内并联电容器的单组容量为Qc，动态无功补偿装置所在输电网变电站内并联电抗器的单组容量为Ql ； (5-4-2)初始化时，设定容性无功功率限幅值QmaxC=Q。，感性无功功率限幅值Qmaii=W，设定动态无功补偿装置接入输电网处并网点的稳态调压模式的电压上限值为
I.05pu，下限值为O. 95pu，将动态无功补偿装置接入输电网处并网点的电压Upcc与上限值和下限值进行比较(5-4-2-1)若 O. 95pu<Upcc<l. 05pu,则进行步骤⑶，(5-4-2-2)若 Upcc ( O. 95pu，则(5-4-2-2-1)使容性无功功率限幅值QmaxC=Q。，感性无功功率限幅值Qmaji=Qy同时 对动态无功补偿装置接入输电网的变电站发出投入一组电容器的指令；(5-4-2-2-2)继续将动态无功补偿装置接入输电网处并网点的电压Upcc与下限值进行比较，若UpcxS O. 95pu，则对动态无功补偿装置接入输电网的变电站发出投入一组电容器的指令，重复步骤(5-4-2-2-1)和(5-4-2-2-2)，直至变电站内所有电容器全部投入；(5-4-2-2-3)将动态无功补偿装置接入输电网处并网点的电压Up。。与下限值进行比较，若Upcc ( O. 95pu，则对容性无功功率限幅值Qmaxc进行判断，若Qmaxc ( O. 5pu，则使当前容性无功功率限幅值Qmax。在上次值的基础上增加一组电容器的容量，即，使QmaxJ本次)=Qmaxc (前次)+Q。，并进入步骤(5-4-2-2-4)，若Qmaxe>0. 5pu，则使容性无功限幅值QmaxC=O. 5pu,并进入步骤(6)；(5-4-2-2-4)将动态无功补偿装置接入输电网处并网点的电压Upcc与下限值进行比较，若 Upcc ( O. 95pu，则重复步骤(5-4-2-2-3)和(5-4-2-2-4)，若 Upcx>0· 95pu，则进入步骤⑶;(5-4-2-3)若 Upcc 彡 I. 05pu，则(5-4-2-3-1)使容性无功功率限幅值Qmaxc=QC,感性无功功率限幅值Qmaji=Qy同时对动态无功补偿装置接入输电网的变电站发出投入一组电抗器的指令；(5-4-2-3-2)继续将动态无功补偿装置接入输电网处并网点的电压Upcc与上限值进行比较，若up。。^ I. 05pu，则对动态无功补偿装置接入输电网的变电站发出投入一组电抗器的指令，重复步骤(5-4-2-3-1)和(5-4-2-3-2)，直至变电站内所有电抗器全部投入；(5-4-2-3-3)将动态无功补偿装置接入输电网处并网点的电压Up。。与上限值进行比较，若Upcc彡I. 05pu,则对容性无功功率限幅值QmaxL进行判断，若QmaxL ( O. 5pu，则使当前容性无功功率限幅值Qmaji在上次值的基础上增加一组电容器的容量，即，使QmaxJ本次)=Qmxl (前次)+Ql^并进入步骤(5-4-2-3-4)，若QmaxJO. 5pu，则使感性无功限幅值Qm T.=0· 5pu,并进入步骤(6)；(5-4-2-3-4)将动态无功补偿装置接入输电网处并网点的电压Upcc与上限值进行比较，若 Upcx 彡 I. 05pu，则重复步骤(5-4-2-3-3)和(5-4-2-3-4)，若 Upee〈l. 05pu，则进入步骤⑶;(6)设定动态无功补偿装置的恒无功输出模式的无功功率参考值Qaffi，取值范围为O O. Ipu的感性无功功率值；(7)根据上述动态无功补偿装置接入输电网处并网点的电压测量值Upcc和电流测量值Ip。。，计算动态无功补偿装置阻尼控制模式的无功功率参考值QDK，具体包括以下步骤(7-1)设定输电网的受控输电线路的有功功率参考值为PMf，其中Pref取值为输电网稳态运行时受控输电线路传输的有功功率，计算输电网的受控输电线路的有功功率值^Pune=VsUpccIpcc，得到输电网稳态运行时受控输电线路的有功功率Plim与有功功率参考值Pref 的差值 Λ P，AP=Pline-Pref; (7-2)利用相位补偿传递函数
权利要求
1. ー种动态无功补偿装置接入输电网的控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤 (1)当动态无功补偿装置的一个控制周期到来吋，实时测量动态无功补偿装置接入输电网处并网点的电压有效值Upcc和电流有效值Ip。。； (2)当上述控制周期到来时，检测动态无功补偿装置所在变电站内并联电容和并联电抗的开关状态； (3)设定动态无功补偿装置接入输电网处并网点的电压參考值UMf，根据步骤(I)的电压测量值Upcc和电压參考值Uref,计算动态无功补偿装置暂态电压控制模式时的无功功率參考值Q ，具体包括以下步骤 (3-1)计算上述电压测量值Up。。和电压參考值UMf的差值AU，AU=Upcc-Uref5 (3-2)利用相位补偿传递函数
全文摘要
本发明涉及一种动态无功补偿装置的系统控制方法，属于电力系统的电网安全稳定控制技术领域。该方法根据动态无功补偿装置接入输电网的电压、电流、变电站内并联补偿设备的投切状态、以及运行人员的人工设定，快速计算动态无功装置各种功能模式的无功需求值，并决定动态无功补偿装置选取哪些功能模式的输出作为无功参考指令值。本方法具有控制结构清晰、实现简单等特点，解决了传统控制方法只提供单一控制功能的不足。本发明所涉控制方法可应用于电力系统稳定控制中，提高输电网电压稳定和动态稳定性。
文档编号H02J3/50GK102856911SQ20121033786
公开日2013年1月2日 申请日期2012年9月12日 优先权日2012年9月12日
发明者袁志昌 申请人:清华大学