一種靜止同步補(bǔ)償器與站內(nèi)電容器組協(xié)調(diào)控制的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種靜止同步補(bǔ)償器與站內(nèi)電容器組協(xié)調(diào)控制的方法，特別涉及一種 靜止無(wú)功補(bǔ)償器在電網(wǎng)不同電壓水平下與站內(nèi)電容器組的控制方法，屬于電力系統(tǒng)的電網(wǎng) 穩(wěn)定控制技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 以可關(guān)斷器件（IGBT，IGCT)為開(kāi)關(guān)器件的靜止無(wú)功補(bǔ)償器（STATCOM)是現(xiàn)代電力 電子技術(shù)在電力系統(tǒng)中的典型應(yīng)用，可以幫助電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功連續(xù)調(diào)節(jié)、提高電網(wǎng)電壓 穩(wěn)定水平、抑制線(xiàn)路低頻功率振蕩，是電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)可控化和智能化的主要手段之一。
[0003] 當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生突增負(fù)荷、短路等因素而導(dǎo)致電壓波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)需要大量的無(wú)功功率 來(lái)支撐系統(tǒng)電壓。由于靜止無(wú)功補(bǔ)償器（STATCOM)對(duì)于系統(tǒng)的電壓變化響應(yīng)速度快，因此， 當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，靜止無(wú)功補(bǔ)償器（STATCOM)迅速動(dòng)作，輸出大量的無(wú)功功率，對(duì)系 統(tǒng)電壓起到支撐作用，而站內(nèi)固定電容器組等靜態(tài)無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備在暫態(tài)過(guò)程中對(duì)電壓波動(dòng) 不響應(yīng)。然而，上述無(wú)功響應(yīng)過(guò)程將導(dǎo)致系統(tǒng)動(dòng)態(tài)無(wú)功備用嚴(yán)重不足，當(dāng)系統(tǒng)再次發(fā)生短路 等故障而導(dǎo)致電壓波動(dòng)時(shí)，系統(tǒng)將因缺乏足夠的動(dòng)態(tài)無(wú)功備用而導(dǎo)致系統(tǒng)電壓水平降低， 甚至出現(xiàn)電壓崩潰等。研宄靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM)與站內(nèi)電容器組的協(xié)調(diào)控制方法， 能夠在保證系統(tǒng)電壓水平合理的同時(shí)，使系統(tǒng)儲(chǔ)備最大的動(dòng)態(tài)無(wú)功容量，從而增強(qiáng)系統(tǒng)應(yīng) 對(duì)故障的能力。
[0004] 靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM)與站內(nèi)電容器組的協(xié)調(diào)控制策略，是系統(tǒng)電壓發(fā)生波 動(dòng)時(shí)靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM)的輸出容量與固定電容器組的投入與否、投入時(shí)間及投入 組數(shù)的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題。當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生波動(dòng)時(shí)，若靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM)與站內(nèi)電容 器組之間無(wú)協(xié)調(diào)控制，將出現(xiàn)靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM)輸出大量動(dòng)態(tài)無(wú)功甚至輸出額定 動(dòng)態(tài)無(wú)功而固定電容器組不動(dòng)作的情形，此種情況下，不能發(fā)揮靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM) 儲(chǔ)備大量動(dòng)態(tài)無(wú)功功率，應(yīng)對(duì)暫態(tài)故障的作用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提出一種靜止同步補(bǔ)償器與站內(nèi)電容器組協(xié)調(diào)控制的方法，解決 系統(tǒng)發(fā)生電壓波動(dòng)時(shí)，靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM)與站內(nèi)電容器組的協(xié)調(diào)控制問(wèn)題。在充 分考慮了靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM)與站內(nèi)電容器組應(yīng)對(duì)故障時(shí)的響應(yīng)速度及補(bǔ)償容量 的動(dòng)、靜態(tài)無(wú)功容量分配的基礎(chǔ)上，提出了靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM)不同的控制模式及 不同控制模式下與電容器組的協(xié)調(diào)控制策略。
[0006] 本發(fā)明提出的靜止同步補(bǔ)償器與變電站內(nèi)電容器協(xié)調(diào)控制的方法，包括以下步 驟：
[0007] (1)在每個(gè)控制周期到來(lái)時(shí)刻，檢測(cè)靜止同步補(bǔ)償器接入電網(wǎng)點(diǎn)的電壓有效值 vliM，計(jì)算電壓有效值的標(biāo)么值vp。。:vpc;c =vlinyvbase，其中vbase為電網(wǎng)的電壓基值，根據(jù)標(biāo) 幺值vp。。，控制靜止同步補(bǔ)償器的輸出無(wú)功功率如下：
[0008] 若Vp。# Vthl，則使靜止同步補(bǔ)償器閉鎖，結(jié)束本次控制周期；其中pu為電壓標(biāo)幺 值的單位；
[0009] 若Vthl〈Vpc;c;<Vth2，則使靜止同步補(bǔ)償器進(jìn)入暫態(tài)電壓控制模式，輸出無(wú)功功率為 容性額定無(wú)功功率值9_，并結(jié)束本次控制周期；
[0010] 若Vth2〈vpc;c;〈vth3，則使靜止同步補(bǔ)償器進(jìn)入穩(wěn)態(tài)電壓控制模式，并進(jìn)行步驟⑵；
[0011] 若Vth3<vpcx<vth4，則使靜止同步補(bǔ)償器進(jìn)入恒無(wú)功控制模式，控制靜止同步補(bǔ) 償器的輸出無(wú)功功率為9_，結(jié)束本次控制周期；其中，9〇^為恒無(wú)功輸出無(wú)功功率，由電站 運(yùn)行人員根據(jù)電網(wǎng)控制目標(biāo)事先設(shè)定；
[0012] 若vpcx>vth4，則使靜止同步補(bǔ)償器進(jìn)入暫態(tài)電壓控制模式，輸出無(wú)功功率為感性額 定無(wú)功功率-Qmax，結(jié)束本次控制周期；
[0013] 以上，vthl，vth2,vth3,vth4為使靜止同步補(bǔ)償器進(jìn)入不同控制模式的電壓閾值，一種 典型的取值為：Vthl= 〇? 3pu，Vth2= 0? 9pu，Vth3= 0? %pu，Vth4= 1.lpu〇
[0014] (2)根據(jù)上述電壓有效值的標(biāo)么值Vp。。、靜止同步補(bǔ)償器的輸出無(wú)功功率和變電站 內(nèi)電容器的投入狀態(tài)，對(duì)靜止同步補(bǔ)償器進(jìn)行控制，控制過(guò)程如下：
[0015](2-1)根據(jù)上述電壓測(cè)量值Vp。。和電壓參考值VMf，計(jì)算靜止同步補(bǔ)償器處于穩(wěn)態(tài) 調(diào)壓模式時(shí)的無(wú)功功率值QCTK，具體包括以下步驟：
[0016] (2-1-1)計(jì)算上述電壓標(biāo)么值Vp。。和電壓參考值VMf的電壓差值A(chǔ)V，AV= Vpcdef，其中電壓參考值VJ勺取值為：UMf2= 1.Opu;
[0017] (2-1-2)對(duì)電壓差值A(chǔ)V進(jìn)行相位補(bǔ)償計(jì)算，得到補(bǔ)償后的電壓差值A(chǔ)V_p，相位 補(bǔ)償計(jì)算中的相位補(bǔ)償傳遞函數(shù)為：其中s為復(fù)頻率，TdPT2分別為相位校正參 數(shù)，1\和T2的值根據(jù)閉環(huán)控制系統(tǒng)相位閾度的要求選取，根據(jù)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置控制系統(tǒng) 的要求，一般可以選取0. 01秒，T2= 0. 03秒；
[0018] (2-1-3)根據(jù)上述補(bǔ)償后的電壓差值A(chǔ)V_p和比例積分的傳遞函數(shù)，計(jì)算出靜止 " 1 同步補(bǔ)償器處于穩(wěn)態(tài)調(diào)壓模式時(shí)的輸出無(wú)功功率Qw，比例積分的傳遞函數(shù)為：^ 其 v , 中S為復(fù)頻率，心和Tv分別為比例系數(shù)和積分時(shí)間常數(shù)，可選取Kv= 1~2,Tv= 0. 1~ 0? 2 秒；
[0019] (2-1-4)記變電站內(nèi)任意一組電容器的輸出無(wú)功功率為Qrc，記穩(wěn)態(tài)電壓控制模式 下靜止同步補(bǔ)償器的輸出無(wú)功功率的限值為Qlim，初始化時(shí)，設(shè)Qlim=QF。；
[0020] (2-1-5)對(duì)上述Qw進(jìn)行限幅處理，計(jì)算出靜止同步補(bǔ)償器穩(wěn)態(tài)電壓控制所需的輸 出無(wú)功功率QCTK，限幅處理過(guò)程為：當(dāng)Qw>Qlin^，使QCTK=Qlim，當(dāng)Qw〈-Qlim時(shí)，使QCTK= -Qlim， 當(dāng)_Qlim彡KQlim時(shí)，使QCTK=QW，使靜止同步補(bǔ)償器的輸出無(wú)功功率為
[0021] (2-2)使靜止同步補(bǔ)償器的輸出無(wú)功功率為Qctk;
[0022] (2-3)對(duì)電網(wǎng)的電壓有效值的標(biāo)么值Vp。。進(jìn)行判斷，若Vpcx>Vth3，則結(jié)束本次控制周 期，若Vp。。彡Vth3，則進(jìn)行步驟（2-4);
[0023] (2-4)檢測(cè)變電站內(nèi)電容器是否已經(jīng)全部投入運(yùn)行，若還有未投入運(yùn)行的電容器， 則進(jìn)行步驟（2-5)，若全部電容器均已投入運(yùn)行，則進(jìn)入（2-6);
[0024] (2-5)使未投入運(yùn)行的電容器中的一組電容器投入運(yùn)行，進(jìn)入步驟（2-3);
[0025] (2-6)檢查穩(wěn)態(tài)電壓控制模式下靜止同步補(bǔ)償器的輸出無(wú)功功率限值Q lim，若Qlim =KthQF。，則結(jié)束本次控制周期，若Qlim= Q F。，則使Qlim= K thQF。，進(jìn)行步驟（2-1-5)，其中Kth 為靜止同步補(bǔ)償器參與穩(wěn)態(tài)調(diào)壓的無(wú)功容量與站內(nèi)一組電容器的比例系數(shù)，一種典型的取 值為：Ka= 2。
[0026] 本發(fā)明提出的靜止同步補(bǔ)償器與變電站內(nèi)電容器協(xié)調(diào)控制的方法，其優(yōu)點(diǎn)是，本 方法能夠有效控制靜止無(wú)功補(bǔ)償器處于穩(wěn)態(tài)電壓控制模式下的輸出容量及站內(nèi)電容器組 的投入與否及投入組數(shù)，保證系統(tǒng)在電壓水平合理的同時(shí)儲(chǔ)備最大的動(dòng)態(tài)無(wú)功，增強(qiáng)系統(tǒng) 應(yīng)對(duì)暫態(tài)故障的能力。本方法具有物理意義明晰、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異等特點(diǎn)，解決該控制 策略具有物理意義明晰、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單、性能優(yōu)異等特點(diǎn)，本發(fā)明所涉的靜止無(wú)功補(bǔ)償器與站內(nèi) 電容器組的協(xié)調(diào)控制策略，可在保證系統(tǒng)電壓水平的同時(shí)，提高電網(wǎng)暫態(tài)電壓穩(wěn)定性。
[0027] 本發(fā)明所涉控制方法可在系統(tǒng)電壓水平波動(dòng)時(shí)有效控制靜止同步補(bǔ)償器的輸出 容量及固定電容器組的投入臺(tái)數(shù)，保證系統(tǒng)在電壓水平合理的同時(shí)儲(chǔ)備最大的動(dòng)態(tài)無(wú)功。
【具體實(shí)施方式】
[0028] 本發(fā)明提出的靜止同步補(bǔ)償器與變電站內(nèi)電容器協(xié)調(diào)控制的方法，包括以下步 驟：
[0029] (1)在每個(gè)控制周期到來(lái)時(shí)刻，檢測(cè)靜止同步補(bǔ)償器接入電網(wǎng)點(diǎn)的電壓有效值 v liM，計(jì)算電壓有效值的標(biāo)么值vp。。:v pc;c = v linyvbase，其中vbase為電網(wǎng)的電壓基值，根據(jù)標(biāo) 幺值v p。。，控制靜止同步補(bǔ)償器的輸出無(wú)功功率如下：
[0030] 若K V thl，則使靜止同步補(bǔ)償器閉鎖，結(jié)束本次控制周期；其中pu為電壓標(biāo)幺 值的單位。
[0031] 若vthl〈vp。。彡vth2，則使靜止同步補(bǔ)償器進(jìn)入暫態(tài)電壓控制模式，輸出無(wú)功功率為 容性額定無(wú)功功率值Q_，并結(jié)束本次控制周期；其中額定無(wú)功值Q_即為靜止同步補(bǔ)償器 的額定功率；
[0032] 若Vth2〈Vpc;c;〈Vth3，則使靜止同步補(bǔ)償器進(jìn)入穩(wěn)態(tài)電壓控制模式，并進(jìn)行步驟⑵；
[0033] 若Vth3< Vpcx< Vth4，則使靜止同步補(bǔ)償器進(jìn)入恒無(wú)功控制模式，控制靜止同步補(bǔ) 償器的輸出無(wú)功功率為9_，結(jié)束本次控制周期；其中，9〇^為恒無(wú)功輸出無(wú)功功率，由電站 運(yùn)行人員根據(jù)電網(wǎng)控制目標(biāo)事先設(shè)定；
[0034] 若Vpcx>Vth4，則使靜止同步補(bǔ)償器進(jìn)入暫態(tài)電