專(zhuān)利名稱(chēng)：輸電系統(tǒng)靜止無(wú)功補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)中靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)的核心技術(shù)，特別是一種輸電系統(tǒng)靜止無(wú)功補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)方法。
背景技術(shù)：
輸電系統(tǒng)靜止無(wú)功補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)方法是電力系統(tǒng)中靜止無(wú)功補(bǔ)償器控制特性的核心技術(shù)，是靜止無(wú)功補(bǔ)償器控制系統(tǒng)主控制軟件的編寫(xiě)原則。輸電系統(tǒng)靜止無(wú)功補(bǔ)償器調(diào)節(jié)方法不同于一般配電系統(tǒng)針對(duì)單一沖擊性負(fù)荷靜止無(wú)功補(bǔ)償器的控制調(diào)節(jié)方法，其針對(duì)的是輸電系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，主要功能不僅局限于動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，更需要提高輸電網(wǎng)的工作特性，其性能的好壞是保證靜止無(wú)功補(bǔ)償器能否維護(hù)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行、提高輸電能力的前提。
與傳統(tǒng)的配電系統(tǒng)SVC調(diào)節(jié)策略相比，輸電系統(tǒng)靜止無(wú)功補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)方法，其技術(shù)難點(diǎn)是如何保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行，提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)穩(wěn)定性，同時(shí)又要做到電壓和無(wú)功功率的綜合，達(dá)到優(yōu)化控制的目的，以最小的動(dòng)態(tài)無(wú)功儲(chǔ)備容量穩(wěn)定相對(duì)較大容量電力系統(tǒng)的最優(yōu)運(yùn)行，提高電電網(wǎng)輸電容量。這一難點(diǎn)決定了輸電網(wǎng)用靜止無(wú)功補(bǔ)償器調(diào)節(jié)方法的開(kāi)發(fā)具有非常大的技術(shù)難度。
本發(fā)明是一種全新的、專(zhuān)用于輸電系統(tǒng)的靜止無(wú)功補(bǔ)償器的控制調(diào)節(jié)方法，意圖通過(guò)對(duì)晶閘管控制的電抗器(TCR)、電力濾波器組(FC)和變壓器有載分接開(kāi)關(guān)(LTC)等電力設(shè)備的有效控制，實(shí)現(xiàn)輸電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功和電壓的綜合控制，提高輸電系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性、阻尼輸電系統(tǒng)由于故障等引起的功率振蕩，為電力系統(tǒng)提供大量的動(dòng)態(tài)無(wú)功儲(chǔ)備，穩(wěn)定電力系統(tǒng)母線電壓，有效增加輸電能力，提高輸電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。
本發(fā)明的輸電系統(tǒng)用靜止無(wú)功補(bǔ)償器的調(diào)節(jié)方法性能優(yōu)良、穩(wěn)定性高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間短、調(diào)節(jié)適應(yīng)性強(qiáng)。
本發(fā)明很好的解決了靜止無(wú)功補(bǔ)償器在電力系統(tǒng)中應(yīng)用的瓶頸問(wèn)題，對(duì)于在電力系統(tǒng)大量推廣應(yīng)用SVC具有十分重要的意義。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種專(zhuān)用于輸電系統(tǒng)的靜止無(wú)功補(bǔ)償器的控制調(diào)節(jié)方法，以保證輸電系統(tǒng)內(nèi)母線電壓的靜態(tài)穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定為最終控制目標(biāo)，兼有動(dòng)態(tài)補(bǔ)償負(fù)荷無(wú)功功率的功能。經(jīng)過(guò)靜止無(wú)功補(bǔ)償器的補(bǔ)償，母線電壓的穩(wěn)態(tài)電壓偏差和暫態(tài)電壓波動(dòng)被消除，達(dá)到母線電壓和無(wú)功的綜合控制。
本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是一種輸電系統(tǒng)的靜止無(wú)功補(bǔ)償器的控制調(diào)節(jié)方法，包括三大綜合調(diào)節(jié)控制策略，一、通過(guò)對(duì)母線晶閘管控制的電抗器(TCR)觸發(fā)角的控制，進(jìn)行感性無(wú)功功率連續(xù)調(diào)節(jié)TCR控制輸入信號(hào)為母線三相電壓信號(hào)，輸出信號(hào)為三相晶閘管觸發(fā)角；TCR控制采用閉環(huán)的比例積分型(PI)控制和其它控制加權(quán)綜合的方式，傳遞函數(shù)為F(s)=0.1·(51+0.03s·4s1+4s·1+0.01s1+0.5s)+0.5·(51+0.05s·81+8s)+0.7·(10+75s)]]>TCR調(diào)節(jié)步驟如下1)以Uref為電壓參考值，即電壓調(diào)節(jié)的目標(biāo)值；2)當(dāng)母線電壓與電壓參考值存在差值，TCR按上述的傳遞函數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，傳遞函數(shù)由三部分按不同的比例系數(shù)加權(quán)組成；第一部分傳遞函數(shù)為51+0.03s·4s1+4s·1+0.01s1+0.5s,]]>第二部分為傳遞函數(shù)為51+0.05s·81+8s,]]>第三部分傳遞函數(shù)為10+75s,]]>加權(quán)系數(shù)分別為0.1，0.5，0.7。
輸出補(bǔ)償電納值B，B為晶閘管控制電抗器電納值，B＝1/XL；TCR調(diào)節(jié)步驟如下1)以Uref為電壓參考值，即電壓調(diào)節(jié)的目標(biāo)值；2)當(dāng)母線電壓與電壓參考值存在差值，TCR按圖2所示的函數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，輸出補(bǔ)償電納值B，
B為晶閘管控制電抗器電納值，B＝1/XL；3)傳遞函數(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，電壓、電納都采用標(biāo)么值進(jìn)行計(jì)算，TCR控制機(jī)構(gòu)為DSP調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電壓基準(zhǔn)值35kV，容量基準(zhǔn)值100MVA。
二、通過(guò)對(duì)電力濾波器組(FC)及固定電容器組投切控制，進(jìn)行容性無(wú)功功率間隔調(diào)節(jié)，濾波器組的投切控制策略為1)計(jì)算每周波TCR線電流的有效值和母線電壓的有效值，每4小時(shí)求出一平均值；2)當(dāng)TCR線電流平均值大于其額定值的80％且母線電壓平均值不小于其額定電壓值的98％時(shí)，切除一組濾波器；3)當(dāng)TCR線電流平均值小于其額定值的20％且母線電壓平均值不大于其額定電壓值的102％時(shí)，投入一組濾波器；這樣即保證了SVC的無(wú)功補(bǔ)償功能，又可以確保TCR的動(dòng)態(tài)無(wú)功儲(chǔ)備，實(shí)現(xiàn)電壓的暫態(tài)控制。
濾波器及固定電容器的控制作為T(mén)CR的輔助調(diào)節(jié)手段，以穩(wěn)定母線的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電壓。
三、對(duì)有載變壓器分接開(kāi)關(guān)(LTC)調(diào)節(jié)控制，進(jìn)行母線電壓調(diào)節(jié)1)計(jì)算母線每周波電壓有效值，每24小時(shí)求出其平均值；2)分接開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)位置為(電壓平均值-電壓參考值)/(分接開(kāi)關(guān)每檔電壓值)并取整；3)每48小時(shí)根據(jù)上式計(jì)算值和分接開(kāi)關(guān)實(shí)際位置，根據(jù)當(dāng)前位置，發(fā)出變壓器分接開(kāi)關(guān)上升或下降的調(diào)節(jié)指令。
變壓器有載分接開(kāi)關(guān)的調(diào)節(jié)仍以穩(wěn)定母線的電壓為目的，其控制對(duì)象為母線電壓偏差。
靜止無(wú)功補(bǔ)償器的電氣接線為2組3次單調(diào)諧濾波器、2組5次單調(diào)諧濾波器、2組7次單調(diào)諧濾波器以及1個(gè)晶閘管控制電抗器(TCR)支路。所有SVC支路都掛接于35kV母線上，35kV母線為兩臺(tái)主變壓器并聯(lián)的三次繞組，主變壓器的一次繞組為220kV輸電線路的進(jìn)線，主變壓器的二次繞組為66kV輸電線路的出線。
由于采用了上述的技術(shù)方案，本發(fā)明具有的有益效果是大大地提高了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定和暫態(tài)穩(wěn)定性，有效阻尼了由電力系統(tǒng)故障等引起的功率振蕩；實(shí)現(xiàn)了電壓和無(wú)功功率的綜合優(yōu)化控制，提高了電力系統(tǒng)的安全性和可靠性；為電力系統(tǒng)提供了大量的動(dòng)態(tài)無(wú)功儲(chǔ)備，對(duì)于穩(wěn)定母線電壓、補(bǔ)償輸電網(wǎng)的無(wú)功功率具有重要作用；有效提高了電力系統(tǒng)的輸電容量；控制調(diào)節(jié)系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間達(dá)到20ms。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
圖1是靜止無(wú)功補(bǔ)償器的電氣接線圖。
圖2是晶閘管控制的電抗器(TCR)自動(dòng)控制傳遞函數(shù)框圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)附圖，靜止無(wú)功補(bǔ)償器的電氣接線如圖所示。
SVC的電氣接線為2組3次單調(diào)諧濾波器、2組5次單調(diào)諧濾波器、2組7次單調(diào)諧濾波器以及1個(gè)晶閘管控制電抗器(TCR)支路。所有SVC支路都掛接于35kV母線上，35kV母線為兩臺(tái)主變壓器并聯(lián)的三次繞組，主變壓器的一次繞組為220kV輸電線路的進(jìn)線，主變壓器的二次繞組為66kV輸電線路的出線。
SVC的這種接線方式使得SVC可以在相對(duì)較低的電壓等級(jí)(35kV)下對(duì)更高電壓等級(jí)(220kV)的整個(gè)輸電網(wǎng)進(jìn)行動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，并能夠有效調(diào)節(jié)濾波器組和變壓器分接開(kāi)關(guān)，使得SVC對(duì)該輸電網(wǎng)的控制效果達(dá)到最佳，大大提高了該輸電網(wǎng)的運(yùn)行效率。這種電氣接線方式不同于傳統(tǒng)的針對(duì)配電系統(tǒng)的SVC，而是針對(duì)輸電網(wǎng)的SVC電氣接線，它更加有利于輸電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行。
靜止無(wú)功補(bǔ)償器的控制調(diào)節(jié)方法，包括三大綜合調(diào)節(jié)控制策略1、通過(guò)對(duì)母線晶閘管控制的電抗器(TCR)觸發(fā)角的控制，進(jìn)行感性無(wú)功功率連續(xù)調(diào)節(jié)TCR控制輸入信號(hào)為母線三相電壓信號(hào)，輸出信號(hào)為三相晶閘管觸發(fā)角；TCR控制采用閉環(huán)的比例積分型(PI)控制和其它控制加權(quán)綜合的方式，傳遞函數(shù)為F(s)=0.1·(51+0.03s·4s1+4s·1+0.01s1+0.5s)+0.5·(51+0.05s·81+8s)+0.7·(10+75s)]]>
TCR調(diào)節(jié)步驟如下a)以Uref為電壓參考值，即電壓調(diào)節(jié)的目標(biāo)值；b)當(dāng)母線電壓與電壓參考值存在差值，TCR按上式所示的傳遞函數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，傳遞函數(shù)由三部分按不同的比例系數(shù)加權(quán)組成。第一部分傳遞函數(shù)為51+0.03s·4s1+4s·1+0.01s1+0.5s,]]>第二部分為傳遞函數(shù)為51+0.05s·81+8s,]]>第三部分傳遞函數(shù)為10+75s,]]>加權(quán)系數(shù)分別為0.1，0.5，0.7。
輸出補(bǔ)償電納值B，B為晶閘管控制電抗器電納值，B＝1/XL；C)傳遞函數(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，電壓、電納都采用標(biāo)么值進(jìn)行計(jì)算，TCR控制機(jī)構(gòu)為DSP調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電壓基準(zhǔn)值35kV，容量基準(zhǔn)值100MVA。
2、通過(guò)對(duì)電力濾波器組(FC)及固定電容器組投切控制，進(jìn)行容性無(wú)功功率間隔調(diào)節(jié)。濾波器及固定電容器的控制作為T(mén)CR的輔助調(diào)節(jié)手段，目的是穩(wěn)定母線的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電壓。
根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)，TCR應(yīng)能夠達(dá)到以下要求a)TCR感性無(wú)功功率的調(diào)節(jié)，輔助濾波器組的投切，能夠基本滿足母線穩(wěn)態(tài)電壓的控制。TCR不同觸發(fā)角與投切不同濾波器組的組合，都可以實(shí)現(xiàn)給定目標(biāo)；b)當(dāng)TCR發(fā)出的感性無(wú)功功率處于TCR補(bǔ)償容量中間時(shí)，其動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備容量能夠滿足母線動(dòng)態(tài)電壓穩(wěn)定的控制；c)當(dāng)TCR在一段時(shí)期內(nèi)發(fā)出的感性無(wú)功功率平均值不在其中間的區(qū)間內(nèi)，可以通過(guò)投切濾波器組達(dá)到TCR的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)備容量，使得TCR與濾波器組達(dá)到穩(wěn)定母線穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電壓的目的。
因此，濾波器組的投切控制策略為a)計(jì)算每周波TCR線電流的有效值和母線電壓的有效值，每4小時(shí)求出一平均值；b)當(dāng)TCR線電流平均值大于其額定值的80％且母線電壓平均值不小于其額定電壓值的98％時(shí)，切除一組濾波器；c)當(dāng)TCR線電流平均值小于其額定值的20％且母線電壓平均值不大于其額定電壓值的102％時(shí)，投入一組濾波器；這樣即保證了SVC的無(wú)功補(bǔ)償功能，又可以確保TCR的動(dòng)態(tài)無(wú)功儲(chǔ)備，實(shí)現(xiàn)電壓的暫態(tài)控制。
3、對(duì)有載變壓器分接開(kāi)關(guān)(LTC)調(diào)節(jié)控制，進(jìn)行母線電壓調(diào)節(jié)a)計(jì)算母線每周波電壓有效值，每24小時(shí)求出其平均值；b)分接開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)位置為(電壓平均值-電壓參考值)/(分接開(kāi)關(guān)每檔電壓值)并取整；c)每48小時(shí)根據(jù)上式計(jì)算值和分接開(kāi)關(guān)實(shí)際位置，根據(jù)當(dāng)前位置，發(fā)出變壓器分接開(kāi)關(guān)上升或下降的調(diào)節(jié)指令。
變壓器有載分接開(kāi)關(guān)的調(diào)節(jié)仍以穩(wěn)定母線的電壓為目的，其控制對(duì)象為母線電壓偏差。
權(quán)利要求
1.一種輸電系統(tǒng)的靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)的控制調(diào)節(jié)方法，其特征在于包括三大綜合調(diào)節(jié)控制策略一、通過(guò)對(duì)母線晶閘管控制的電抗器(TCR)觸發(fā)角的控制，進(jìn)行感性無(wú)功功率連續(xù)調(diào)節(jié)TCR控制輸入信號(hào)為母線三相電壓信號(hào)，輸出信號(hào)為三相晶閘管觸發(fā)角；TCR控制采用閉環(huán)的比例積分型(PI)控制和其它控制加權(quán)綜合的方式，傳遞函數(shù)為F(s)=0.1·(51+0.03s·4s1+4s·1+0.01s1+0.5s)+0.5·(51+0.05s·81+8s)+0.7·(10+75s)]]>TCR調(diào)節(jié)步驟如下a)以Uref為電壓參考值，即電壓調(diào)節(jié)的目標(biāo)值；b)當(dāng)母線電壓與電壓參考值存在差值，TCR按上式所示的傳遞函數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)，傳遞函數(shù)由三部分按不同的比例系數(shù)加權(quán)組成；第一部分傳遞函數(shù)為51+0.03s·4s1+4s·1+0.01s1+0.5s,]]>第二部分為傳遞函數(shù)為 第三部分傳遞函數(shù)為 加權(quán)系數(shù)分別為0.1，0.5，0.7；輸出補(bǔ)償電納值B，B為晶閘管控制電抗器電納值，B＝1/XL；c)傳遞函數(shù)的實(shí)現(xiàn)過(guò)程中，電壓、電納都采用標(biāo)么值進(jìn)行計(jì)算，TCR控制機(jī)構(gòu)為DSP調(diào)節(jié)系統(tǒng)，電壓基準(zhǔn)值35kV，容量基準(zhǔn)值100MVA；二、通過(guò)對(duì)電力濾波器組(FC)及固定電容器組投切控制，進(jìn)行容性無(wú)功功率間隔調(diào)節(jié)；濾波器及固定電容器的控制作為T(mén)CR的輔助調(diào)節(jié)手段，目的是穩(wěn)定母線的穩(wěn)態(tài)和暫態(tài)電壓；濾波器組的投切控制策略為a)計(jì)算每周波TCR線電流的有效值和母線電壓的有效值，每4小時(shí)求出一平均值；b)當(dāng)TCR線電流平均值大于其額定值的80％且母線電壓平均值不小于其額定電壓值的98％時(shí)，切除一組濾波器；c)當(dāng)TCR線電流平均值小于其額定值的20％且母線電壓平均值不大于其額定電壓值的102％時(shí)，投入一組濾波器；這樣即保證了SVC的無(wú)功補(bǔ)償功能，又可以確保TCR的動(dòng)態(tài)無(wú)功儲(chǔ)備，實(shí)現(xiàn)電壓的暫態(tài)控制；三、對(duì)有載變壓器分接開(kāi)關(guān)(LTC)調(diào)節(jié)控制，進(jìn)行母線電壓調(diào)節(jié)a)計(jì)算母線每周波電壓有效值，每24小時(shí)求出其平均值；b)分接開(kāi)關(guān)調(diào)節(jié)位置為(電壓平均值-電壓參考值)/(分接開(kāi)關(guān)每檔電壓值)并取整；c)每48小時(shí)根據(jù)上式計(jì)算值和分接開(kāi)關(guān)實(shí)際位置，根據(jù)當(dāng)前位置，發(fā)出變壓器分接開(kāi)關(guān)上升或下降的調(diào)節(jié)指令；變壓器有載分接開(kāi)關(guān)的調(diào)節(jié)仍以穩(wěn)定母線的電壓為目的，其控制對(duì)象為母線電壓偏差。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種輸電系統(tǒng)的靜止無(wú)功補(bǔ)償器的控制調(diào)節(jié)方法，其特征在于靜止無(wú)功補(bǔ)償器的電氣接線為2組3次單調(diào)諧濾波器、2組5次單調(diào)諧濾波器、2組7次單調(diào)諧濾波器以及1個(gè)晶閘管控制電抗器(TCR)支路；所有SVC支路都掛接于35kV母線上，35kV母線為兩臺(tái)主變壓器并聯(lián)的三次繞組，主變壓器的一次繞組為220kV輸電線路的進(jìn)線，主變壓器的二次繞組為66kV輸電線路的出線。
全文摘要
一種輸電系統(tǒng)用靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)的調(diào)節(jié)方法。包括三大綜合調(diào)節(jié)控制策略通過(guò)對(duì)母線晶閘管控制的電抗器(TCR)觸發(fā)角的控制，進(jìn)行感性無(wú)功功率連續(xù)調(diào)節(jié)；通過(guò)對(duì)電力濾波器組(FC)及固定電容器組投切控制，進(jìn)行容性無(wú)功功率間隔調(diào)節(jié)；對(duì)有載變壓器分接開(kāi)關(guān)(LTC)調(diào)節(jié)控制，進(jìn)行母線電壓調(diào)節(jié)。從而實(shí)現(xiàn)輸電網(wǎng)動(dòng)態(tài)無(wú)功和電壓的綜合控制，為電力系統(tǒng)提供大量的動(dòng)態(tài)無(wú)功儲(chǔ)備，穩(wěn)定電力系統(tǒng)母線電壓，提高輸電系統(tǒng)的供電質(zhì)量。
文檔編號(hào)H02J3/18GK1766774SQ20051010265
公開(kāi)日2006年5月3日 申請(qǐng)日期2005年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月13日
發(fā)明者張皎, 武守遠(yuǎn), 趙剛, 李長(zhǎng)宇, 趙建軍 申請(qǐng)人:中國(guó)電力科學(xué)研究院