一种提高系统暂态稳定性的静止无功补偿器控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及通过静止无功补偿器提高输电系统暂态稳定性控制领域，具体地说， 是一种提高系统暂态稳定性的静止无功补偿器控制装置。
【背景技术】
[0002] 目前我国已经发展了超大规模电力系统，其中输电系统发展的重要特征是大容 量、超高压、远距离、多负荷，同时造成电网结构和运行条件的复杂性提高，造成系统稳定性 问题日益突出，这种形势下，在输电系统中装设电力系统稳定器（PSS)的传统方法已不能 满足电力系统稳定运行的要求。随着电力电子技术的发展尤其是基于晶闸管技术的进步， 柔性交流输电系统（FACTS)逐渐成为现代输电系统中重要的组成部分，它在提高输电系统 的传输容量、增强暂态稳定性方面具有显著的优势。
[0003] 静止无功补偿器（SVC)是一种并联在输电线路中的FACTS装置，其主要构成部件 是晶闸管控制电抗器（TCR)、晶闸管投切电抗器（TSR)、晶闸管控制变压器（TCT)等，SVC具 有实时调节无功功率的能力，改善电压质量、提供电气阻尼、提高电力系统暂态响应性能。
[0004] SVC在输电系统的运行稳定控制中的作用不仅取决于其装设位置和容量选择，更 受到控制方法的影响。目前，SVC装置使用的控制器多采用PID线性控制方法，设计控制器 时，被控对象是基于某一平衡工作点的线性化模型或近似线性化模型，控制目标是保持装 设点电压恒定，并为系统的机电振荡提供一定的阻尼。
[0005] 而装设SVC的输电系统中含有不确定参数，并经常会遭受不确定扰动的影响，而 且系统的数学模型呈现非线性特性，因此，基于某一平衡点进行线性化，并假设参数和结构 精确已知所设计的线性化控制器，在系统遭受大扰动而工作点发生大范围波动以及参数发 生变化时，难以保证被控系统的暂态响应性能。
【发明内容】
[0006] 针对当前输电系统暂态稳定性控制技术的缺陷，本发明的目的是提供一种提高系 统暂态稳定性的静止无功补偿器控制装置，以克服现有技术中存在的系统建模需要确切已 知的系统参数和结构，难以在参数未知和扰动情况下保证输电系统暂态稳定性的问题。通 过自适应辨识系统中的不确定参数并利用实时系统参数构造非线性控制律，使SVC能够自 适应地调节其输出的无功功率，提高输电系统的暂态稳定性。
[0007] 为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
[0008] -种提高系统暂态稳定性的静止无功补偿器控制装置，包括：测量模块、交流模拟 量输入模块、状态空间转换模块、控制模块、状态空间逆向转换模块、晶闸管触发和控制模 块、SVC装置模块，所述测量模块将输电系统中建立状态空间模型所需的物理量采集进来， 输送给交流模拟量输入模块；所述交流模拟量输入模块将采集的物理量进行数据分析和处 理，将建立状态空间模型所需的物理量输出到状态空间转换模块；所述状态空间转换模块 通过输电系统中采集的物理量建立输电系统的状态空间模型，并将模型和参数输出送入控 制模型；所述控制模块经过调用控制算法，得到控制律和参数自适应律，并输出送入状态空 间逆向转换模块；所述状态空间逆向转换模块将控制律和参数自适应律转换成物理量输出 送入晶闸管触发和控制模块；所述晶闸管触发和控制模块根据控制律和参数自适应律的物 理量计算得到晶闸管的触发角信号并发送相应相位的触发脉冲到SVC装置模块；所述SVC 装置模块由触发角信号触发，实时调节输电系统的暂态稳定性。
[0009] 作为进一步优选，所述测量模块包括电压传感器、测频器，用于采集线路电压频率 等模拟信号。
[0010] 作为进一步优选，所述交流模拟量输入模块包括：滤波器，滤除附加在所采集模拟 信号上的干扰信号；变量计算器，计算建立系统状态空间模型和控制算法所需使用的变量。
[0011] 作为进一步优选，所述状态空间转换模块为微处理器模块，所述微处理器模块完 成控制模块算法所需变量的计算和模型状态变量的提取。
[0012] 建立状态空间模型的步骤是：
[0013] (1)取SVC接入点、发电机输出端的电压值Vs、Vt和电网频率f，经过计算可得SVC 输出的无功功率Q、发电机转子角速度《、发电机转子角8、中间变量^、线路电抗Xp线路 电抗X1、线路电抗X2、SVC系统等效导纳Bsys、发电机q轴暂态电动势E/、发电机电磁功率 Pe。
[0014] (2)提取微处理器中存储的物理量：发电机转子转动惯性H、发电机转子角初始角 度Stl、发电机同步角速度Otl、发电机d轴稳态电抗xd和暂态电抗x/、变压器电抗Xt、TCR 串联电抗器等效导纳值4、SVC装置中并联电容器等效导纳值B。、控制器放大系数K。、参数 估计初值知>)。
[0015] (3)微处理器进行以下变量计算=X1= 8 - 6。、X2= X3=BSys-Bsys0。
[0016] (4)微处理器构造下面的系统状态空间模型：
【主权项】
1. 一种提高系统暂态稳定性的静止无功补偿器控制装置，其特征在于，包括：测量模 块、交流模拟量输入模块、状态空间转换模块、控制模块、状态空间逆向转换模块、晶闸管触 发和控制模块、SVC装置模块，所述测量模块将输电系统中建立状态空间模型所需的物理量 采集进来，输送给交流模拟量输入模块；所述交流模拟量输入模块将采集的物理量进行数 据分析和处理，将建立状态空间模型所需的物理量输出到状态空间转换模块；所述状态空 间转换模块通过输电系统中采集的物理量建立输电系统的状态空间模型，并将模型和参数 输出送入控制模型；所述控制模块经过调用控制算法，得到控制律和参数自适应律，并输出 送入状态空间逆向转换模块；所述状态空间逆向转换模块将控制律和参数自适应律转换成 物理量输出送入晶闸管触发和控制模块；所述晶闸管触发和控制模块根据控制律和参数自 适应律的物理量计算得到晶闸管的触发角信号并发送相应相位的触发脉冲到SVC装置模 块；所述SVC装置模块由触发角信号触发，实时调节输电系统的暂态稳定性。
2. 根据权利要求1所述的提高系统暂态稳定性的静止无功补偿器控制装置，其特征在 于，所述状态空间转换模块为微处理器模块。
3. 根据权利要求1所述的提高系统暂态稳定性的静止无功补偿器控制装置，其特征在 于，所述控制模块为微处理器模块，所述微处理器模块包含非线性控制器和自适应参数估 计器。
4. 根据权利要求1所述的提高系统暂态稳定性的静止无功补偿器控制装置，其特征在 于，所述SVC装置模块包括由晶闸管控制电抗器（TCR)、晶闸管投切电抗器（TSR)、晶闸管控 制变压器（TCT)作为主要组成部件的SVC装置。
5. 根据权利要求2所述的提高系统暂态稳定性的静止无功补偿器控制装置，其特征在 于，所述状态空间转换模块完成控制模块算法所需变量的计算和模型状态变量的提取，建 立状态空间模型的步骤是： (1) 取SVC接入点、发电机输出端的电压值Vs、Vt和电网频率f，经过计算可得SVC输出 的无功功率Q、发电机转子角速度ω、发电机转子角δ、中间变量^、线路电抗线路电抗 X1、线路电抗X2、SVC系统等效导纳Bsys、发电机q轴暂态电动势E t/、发电机电磁功率Pe。 (2) 提取微处理器中存储的物理量：发电机转子转动惯性H、发电机转子角初始角度 S C1、发电机同步角速度Uci、发电机d轴稳态电抗Xd和暂态电抗X/、变压器电抗X T、TCR串 联电抗器等效导纳值4、SVC装置中并联电容器等效导纳值B。、控制器放大系数K。、参数估 计初值細)。 (3) 微处理器进行以下变量计算U1= δ-δ Q、x2= ω-ω Q、x3=Bsys-BsysQ。 (4) 微处理器构造下面的系统状态空间模型：
其中，Ic1= ω ^zUk2= OtlEt/ Vs/H，k3=l/Tc，δ sin=sin (δ Jx1), Sras= cos (δ Jx1)， θ = -D/H〇
6. 根据权利要求3所述的提高系统暂态稳定性的静止无功补偿器控制装置，其特征在 于，所述微处理器模块包含非线性控制器和自适应参数估计器。完成所述非线性控制器的 控制律为：
控制模块完成所述自适应参数估计器的自适应律为：
【专利摘要】一种提高系统暂态稳定性的静止无功补偿器控制装置，其特征在于，包括：测量模块、交流模拟量输入模块、状态空间转换模块、控制模块、状态空间逆向转换模块、晶闸管触发和控制模块、SVC装置模块。
【IPC分类】H02J3-18
【公开号】CN104852389
【申请号】CN201510278575
【发明人】张蕾, 景军锋, 张爱民, 李鹏飞, 王晓华, 张宏伟
【申请人】西安工程大学
【公开日】2015年8月19日
【申请日】2015年5月27日