[发明专利]基于能量法的静态无功补偿装置及控制方法

说明书

技术领域

本发明属于输配电技术领域，特别涉及一种基于能量法的静态无功补偿装置及控制方法。

背景技术

随着近年来国内外相继发生的多起电网设备事故，人们对电网稳定性的重要意义有了新的认识，如何对无功功率进行合理、及时、有效的监测与补偿，已经是当今电力相关行业亟待解决的重要课题。我国电力工业的发展，电网规模不断扩大，尤其是配电网结构日趋复杂，对供电可靠性和供电质量的要求越来越高。采用SVC(Static Var Compensator)静止型动态无功补偿装置，以提高系统的稳定性。SVC动态调节无功出力，有利于暂态电压恢复，提高系统电压稳定水平。从装置构成来看，SVC主要分为晶闸管控制的电抗器(TCR)、晶闸管投切电容器(TSC)、两者的混合装置(TCR+TSC)、TCR+固定电容器(FC)、机械投切电容器(MSC)等。同时在电力系统的无功优化计算中，产生了一系列的常规优化算法如非线性规划法、线性规划法、混合整数规划法及动态规划法等，这些算法都是建立在精确的数学模型和明确的约束条件之上的。常规无功优化方法都不同程度的存在以下问题，如依赖于精确的数学模型；对初始点的要求比较严格；基于导数信息的无功优化方法对目标函数和约束条件有一定的限制；随状态变量个数增加出现的“维数灾”问题难以解决。而且不同程度存在计算量大、内存需求高、收敛性差、稳定性不好、对不等式的处理存在一定困难等问题，其应用受到了一定限制。针对常规优化方法求解无功优化问题的不足，众多研究者将人工智能方法运用到无功优化研究领域，但到目前还没有一个成熟的基于非线性规划的无功优化算法。

综合以上分析可知，目前国内在该领域仍然处于研究阶段，对于静态无功补偿装置还没有公认有效的产品，常规优化方法在处理此类问题时具有较大的局限性，而智能优化方法与之相比，具有巨大的优势和潜力，电力企业对于该项功能的需求也非常迫切。

发明内容

为克服上述方法之不足，本发明提出一种基于能量法的静态无功补偿装置及控制方法。

本发明的技术方案是这样实现的：本发明基于能量法的静态无功补偿装置包括：互感器组、滤波与信号调理模块、A/D转换模块、计算模块、存储模块、锁相环电路模块、通信模块、显示与键盘操作模块，互感器组的第一输出端连接滤波与信号调理模块的第一输入端、互感器组的第二输出端连接滤波与信号调理模块的第二输入端，互感器组的第三输出端连接锁相环电路模块的输入端，锁相环电路模块的输出端连接计算模块的捕获端，滤波与信号调理模块的第一输出端连接互感器组的第一输入端，滤波与信号调理模块的第二输出端连接互感器组的第二输入端，滤波与信号调理模块的第三输出端连接A/D转换模块的第一输入端，滤波与信号调理模块的第三输入端连接A/D转换模块的第一输出端，A/D转换模块的第二输出端连接计算模块的第一输入端，计算模块的第一输出端连接A/D转换模块的第二输入端，计算模块的第二输出端连接高电位板的输入端，计算模块的第二输入端连接高电位板的第一输出端，高电位板的第二输出端连接TCR阀组，计算模块的第三输出端连接存储模块的第一输入端，计算模块的第三输入端连接存储模块的第一输出端，计算模块的第一输入输出端连接通讯模块的第一输入输出端，计算模块的第二输入输出端连接通讯模块的第二输入输出端，存储模块的第二输入端连接显示与键盘操作模块的输出端，存储模块的第二输出端连接显示与键盘操作模块的输入端，通讯模块的第二输入输出端连接显示与键盘操作模块的第一输入输出端，显示与键盘操作模块的第二输入输出端连接上位机；

其中，互感器组由电流互感器和电压互感器组成，电流互感器的输出端连接滤波与信号调理模块的第一输入端，电压互感器的输出端连接滤波与信号调理模块的第二输入端，滤波与信号调理模块的第一输出端连接电流互感器的输入端，滤波与信号调理电路的第二输出端连接电压互感器的输入端；

本发明的信号传递过程如下：三相电压u_a、u_b、u_c，线电流i_a、i_b、i_c经过电压互感器和电流互感器后变成了弱电信号，经滤波与信号调理模块实现对信号的隔离、滤波、放大和调理，后传递给DSP的A/D的采样输入端口，经A/D转换存入存储器中，然后，由DSP完成数字信号处理工作，包括三相补偿电纳和控制角的运算以及固定宽度(800μs)触发脉冲的输出；

本发明基于能量法的静态无功补偿控制方法包括以下步骤：

步骤1：实时采集三相电压值、三相线电流值；