[发明专利]动态无功补偿控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种动态无功补偿控制方法。

背景技术

随着我国经济的持续增长，用电负荷迅速增加，用户无功需求也大幅度提高，这给本已缺电的我国电网带来更加严重的问题，因此静止型动态无功补偿装置的作用就显得日益突出。

工业静止型动态无功补偿装置（Static Var Compensator，以下简称SVC）的主要目标主要包括三个方面：抑制干扰负荷变化造成的电压波动和闪变；补偿负荷所需要的无功电流，改善功率因数；补偿有功和无功负荷的不平衡。工业SVC装置的响应时间在很大程度上决定了其补偿效果。然而，晶闸管导通角的固有延长时间是无法改变的，只能够进行优化的信号测量和调节部分。基于高性能微处理器（例如：DSP和64位RISC）的SVC控制器数字计算的时延基本可以忽略，因此SVC装置的响应时间主要决定于补偿策略。

负荷无功补偿算法一直是电力系统控制工作者研究的一个热点问题。经典的负荷补偿算法是C.P.Steinmetz平衡化原理，但是该理论仅在稳态（或准稳态）且正弦波的条件下成立。实际应用中，C.P.Steinmetz平衡化原理有多种实现方式，并且工程实践也表明，基于平均值功率理论的实现方式对电弧炉这样的负荷也有较好的补偿效果。多年来，众多学者对负荷补偿算法进行了更加深入的研究，提出了多种补偿算法。Arindam Ghosh等提出了一种基于瞬间对称分量的负荷补偿算法，仿真表明该方法也可实现平衡化和功率因素校正的目的。薛惠提出的基于平均功率的瞬时无功理论也可实现平衡化和功率因素校正，其出发点与Toshihiko Tanaka的理论是类似的。孙卓提出的基于FBD理论的负荷补偿算法主要针对电气化铁路补偿，实验结果表明该负荷补偿算法的正确性。另外，还有传统的基于傅立叶分析的补偿方法等。

这些负荷补偿算法都各具特点，都有各自的适用领域，但它们都属于开环控制，或者称为前馈控制，实际应用中都很难保证动态无功补偿的精度。

发明内容

本发明根据工业一般工业负荷的补偿要求，提出了基于一种瞬时值的负荷补偿原理，进而提出了一种开环和闭环同时进行控制的、能够实现快速和高精度的动态无功补偿控制方法，一克服现有技术中的不足之处。

按此目的的设计的一种动态无功补偿控制方法，器特征在于该控制方法通过在配电网中并接一静止型动态无功补偿装置（SVC），然后实验检测该静止型动态无功补偿装置接入点的系统电压、负荷电流、晶闸管控制分离式电抗器（TCR）的电流信号，实现计算出静止型动态无功补偿装置各相应该补偿的电纳值，从而实现对分离式电抗器（TCR）中晶闸管的触发角和并联晶闸管投切电容器（TSC）中晶闸管开断的控制；

由于在工程实际中，系统电压的不对称度和谐波量都较小，可以忽略，因此若以a相电压为参考，系统电压可以表示为：

----------（a），

其中：U –系统相电压有效值；

      ω–电网角频率；

      Ua、Ub和Uc为系统电压；

      t –系统时间；

畸变的不平衡三相电流可以表示为：

----------（b），

其中：n – 谐波次数，正整数；

      ω– 电网角频率；

      i_In– n次谐波正序电流幅值；

      ω_In - n次谐波正序电流初相值；

      i_2n - n次谐波负序电流幅值；

      ω_2n - n次谐波负序电流初相值；

      ia、ib和ic为电流；

作如下定义：

----------（c），

其中：p₁₁ - 基波正序有功，电压基波正序分量与电流基波正序分量产生的有功功率；

      q₁₁– 基波正序无功，电压基波正序分量与电流基波正序分量产生的无功功率；

      p₂₁– 基波负序有功，电压基波正序分量与电流基波负序分量产生的有功功率；

      q₂₁ - 基波负序无功，电压基波正序分量与电流基波负序分量产生的无功功率；

 I₁₁– 基波正序电流幅值；