[发明专利]一种66kV高压直挂式无功发生器控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种应用于电力系统中的电力电子检测控制及电能质量控制装置，特别是涉及一种新型66kV高压直挂式无功发生器装置，可广泛应用于各类电力系统。

背景技术

随着社会工业化水平的提高，越来越多的大功率、非线性设备进入电网，其所带来的电能质量污染也越来越严重。尤其是电力电子技术的发展，非线性电力电子装置在现代工业中得到了广泛应用，这些设备的运行使得电网中无功波动越来越严重、电压和电流波形畸变越来越严重,谐波水平不断上升,另外,冲击性、波动性负载的使用还会产生电压波动与闪变、三相不平衡、导致电网功率因数下降等电能质量问题。另一方面,随着电网中精密电能用户的增多,要求电网必须提供与用户所要求的质量指标相适应的电能。因此精密电能用户和电能质量问题这对矛盾已逐步上升为主要矛盾。电能质量问题尤其以无功和谐波问题最为严重，他们对电网造成的危害主要体现在以下几个方面：

（1）无功功率的增加，会导致视在功率增加和电流增大，从而使电网中设备容量增加。同时，电力用户的启动及控制设备、测量仪表的容量也要加大；

（2）无功功率的增加使总电流增大，因而使设备及线路的损耗增大；

（3）无功功率还会使线路及变压器的电压降增大，如果是冲击性负荷，还会使电压产生剧烈波动；

（4）无功功率可引起功率因数下降，使得供电效率降低，电网损耗增加，即造成了供电部门的经济损失，也使得用户的电费（包括供电部门的罚款）增加很多；

（5）谐波使电网中的设备产生附加谐波损耗，从而降低发电、输电及用电设备的使用效率；

（6）谐波产生额外的热效应，从而引起用电设备（旋转电机、电容器、变压器）发热，使绝缘老化，降低设备的使用寿命，甚至被损坏；

（7）谐波导致电气测量仪表计量不准确，对邻近电子设备和通信系统产生干扰，还会引起一些保护设备误动作，如继电保护、熔断器等；

（8）大大增加了系统谐振的可能。谐波容易使电网与补偿电容器之间发生并联或串联谐振，使谐波电流放大几倍甚至数十倍，造成过电流，引起电容器、与之相连的电抗器和电阻器的损坏。

目前通常采用并联型无源滤波器、静止型动态无功补偿SVC装置来抑制谐波、补偿无功，但存在响应时间长，滤波能力差、电能损耗大、容易与电网系统发生谐振、占地面积大等关键性缺陷。随着大功率电力电子技术的发展，静止无功发生器也逐步进入实用阶段，但是对于66kV电压等级的电力系统来说，目前静止无功发生器只能通过升压变压器来接入电网，这样增加了设备的成本及占地面积，也极大的增加了设备的整体损耗。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供了一种不需要升压变压器就可以直接接入66kV高压电网实现高压电能质量治理的装置及控制方法，实现了无功补偿与谐波综合治理的功能，该装置解决了结构复杂、高损耗及高成本与稳定运行、节能降耗之间的矛盾。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：

一种66kV高压直挂式无功发生器控制方法，直挂式无功发生器装置与66kV电压等级电网直接相连，主电路采用中性点不接地的星形接法，各相均由多个H桥功率模块级联组成，通过旁路断路器、连接电抗器和并网断路器串联接入系统，其中，充电电阻与旁路断路器并联；每个H桥功率模块由4个功率单元组成的桥式电路与电阻并联构成均压电路；控制方法包括以下内容：

1）一种可自动调整锁相环算法控制

第一步:将三相电压由abc坐标系转化到dq坐标系；

第二步:将q轴分量与参考频率通过变频滑动窗口法计算求平均值；

第三步:将dq轴分量与参考频率通过自动调节得出电压的模做为自动归一调整的参考量；

第四步:将第二步和第三步得到的值的乘积进入PID误差处理环节进行误差处理；

第五步:将第四步的分量积分后对2π求余得到参考相角wt；

第六步:将第四步的分量除以2π后进行低通滤波并进行延迟处理环节后更新参考频率值；

2）基于IPIQ算法的瞬时无功算法

第一步:根据系统配线方式，由补偿后的系统电流与SVG输出电流得到负载电流；

第二步:由锁相环输出的相角wt与负载电流进行dq变换，所得Q轴即为瞬时无功参考量；

第三步:将第二步得到的瞬时无功参考量进行低通滤波得到基波无功；

第四步:将第三步得到的值经锁相环输出的相角wt误差调整后的值进行dq反变换得到三相无功电流参考值；

3、负序前馈算法控制：