一種靜止無功補(bǔ)償裝置成組協(xié)調(diào)控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于混合模式的靜止無功補(bǔ)償裝 置成組協(xié)調(diào)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 靜止無功補(bǔ)償器(SVC)或靜止無功發(fā)生器(SVG)是兩類重要的靜止無功補(bǔ)償裝置， 能夠快速連續(xù)地補(bǔ)償無功功率。與電容器等無功補(bǔ)償裝置相比，具有抑制電壓波動和閃變、 提高動態(tài)電壓穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)，在波動性較大的系統(tǒng)得到了廣泛應(yīng)用。其中，SVG相對SVC具有 更快的動態(tài)響應(yīng)速度，代表了無功補(bǔ)償先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展方向。為敘述方便，下文僅以SVG代 替靜止無功補(bǔ)償裝置，但本發(fā)明方法完全適用于SVC。
[0003] 近年來，風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電等新能源發(fā)電在我國得到了大規(guī)模的開發(fā)利用。由于 新能源發(fā)電出力具有隨機(jī)性和波動性特點(diǎn)，造成大型風(fēng)電場、光伏電站以及風(fēng)光儲聯(lián)合發(fā) 電站等新能源電站并網(wǎng)點(diǎn)電壓頻繁波動。為了抑制并網(wǎng)點(diǎn)電壓波動，一般在新能源電站內(nèi) 部配置若干臺靜止無功補(bǔ)償裝置(SVG)，并通過全站自動電壓控制(AVC)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)各靜止無 功補(bǔ)償裝置以及風(fēng)電機(jī)組、光伏逆變器等無功源之間的協(xié)調(diào)控制。
[0004] 目前，全站AVC對SVG的控制包括定無功和定電壓兩種控制模式。在定電壓模式下， SVG跟蹤全站AVC下發(fā)的電壓目標(biāo)指令，可以使所掛接的母線電壓保持恒定，有利于抑制風(fēng) 電、光電出力快速變化引起的電壓波動及電壓閃變，提高動態(tài)電壓穩(wěn)定性。但對于大型新能 源電站，掛接于升壓變低壓側(cè)母線的各臺SVG之間電氣距離緊密，特別是同一主變低壓側(cè)的 若干臺SVG，處于"零電氣距離"狀態(tài)，采用定電壓模式易導(dǎo)致各臺SVG之間發(fā)生無功竄動。在 定無功模式下，SVG跟蹤全站AVC下發(fā)的無功目標(biāo)值指令，采用定無功模式易于實(shí)現(xiàn)各臺SVG 之間的無功協(xié)調(diào)、避免發(fā)生無功竄動，但此時SVC/SVG控制作用僅相當(dāng)于普通的連續(xù)可調(diào)無 功裝置，不能充分發(fā)揮SVG的快速調(diào)節(jié)能力，削弱了動態(tài)電壓穩(wěn)定性。
[0005] 綜上所述，新能源電站內(nèi)多臺并列運(yùn)行、電氣距離緊密的SVG之間存在交互影響。 采用單一的定無功模式或定電壓模式，不能解決如何充分發(fā)揮SVG快速調(diào)節(jié)能力、同時減少 多臺SVG之間無功竄動的問題，削弱電壓動態(tài)穩(wěn)定性且無功竄動導(dǎo)致?lián)p耗增大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題為:通過將定無功模式與定電壓模式兩種控制模式相結(jié) 合，實(shí)現(xiàn)全站AVC對SVG的控制，充分發(fā)揮SVG的毫秒級快速調(diào)節(jié)能力以抑制電壓快速波動， 同時提高SVG動態(tài)無功儲備，減少多臺SVG之間的無功竄動，實(shí)現(xiàn)抑制匯集母線電壓快速波 動和閃變、跟蹤并網(wǎng)點(diǎn)電壓無功以及優(yōu)化無功分布、降低損耗等多目標(biāo)控制。
[0007] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體為:一種靜止無功補(bǔ)償裝置成組協(xié)調(diào)控制方法，發(fā)電 站中包括多臺主變，各主變低壓側(cè)分別掛接有SVG;其特征是，方法包括以下步驟：
[0008] 步驟一，建立主變低壓側(cè)基于混合模式的SVG控制組：
[0009] 以每臺主變低壓側(cè)掛接的所有SVG為一個控制組，各控制組分別至少包括2臺SVG; 從各控制組中選取額定容量最大的SVG作為主控設(shè)備，該主控SVG設(shè)置為定電壓模式，其余 SVG設(shè)置為定無功模式；
[0010] 步驟二，全站AVC對各SVG控制組進(jìn)行控制，控制周期開始，全站AVC實(shí)時獲取包括 所有SVG的當(dāng)前無功，主變高/中/低三側(cè)當(dāng)前的有功和無功，以及所有母線當(dāng)前電壓的電氣 潮流信息；
[0011] 步驟三，定義并網(wǎng)點(diǎn)總無功調(diào)節(jié)需求的門檻值;根據(jù)上級電網(wǎng)調(diào)度在并網(wǎng)點(diǎn)給定 的目標(biāo)電壓值，計算并網(wǎng)點(diǎn)總無功調(diào)節(jié)需求A Q，如總無功調(diào)節(jié)需求小于門檻值，轉(zhuǎn)步驟五；
[0012] 步驟四，以跟蹤并網(wǎng)點(diǎn)無功需求為目標(biāo)，將總無功需求分配到每臺主變，計算各主 變低壓側(cè)SVG控制組的無功電壓目標(biāo)值，并下發(fā)指令到SVG執(zhí)行;轉(zhuǎn)步驟六；
[0013] 步驟五，以減少控制組SVG之間無功竄動、優(yōu)化動態(tài)無功儲備為目標(biāo)，對主變低壓 側(cè)SVG控制組進(jìn)行無功置換，并下發(fā)指令到SVG執(zhí)行；
[0014] 步驟六，等待至下一次控制周期到來，返回步驟二。
[0015] 上述步驟三中，總無功調(diào)節(jié)需求的門檻值即全站無功控制死區(qū)，其設(shè)定為現(xiàn)有技 術(shù)，可根據(jù)無功電壓靈敏度等電網(wǎng)特性確定，小于控制死區(qū)的調(diào)節(jié)需求不被執(zhí)行。
[0016] 進(jìn)一步的，本發(fā)明中步驟四包括以下步驟：
[0017] 41)根據(jù)等功率因數(shù)原則對并網(wǎng)點(diǎn)總無功調(diào)節(jié)需求進(jìn)行分配，計算主變低壓側(cè)無 功調(diào)節(jié)需求Δ Qtr;
[0018] 42)計算定電壓模式SVG所掛接的匯集母線電壓目標(biāo)值
其中Vmg 是定電壓模式所掛接的匯集母線當(dāng)前電壓，Sl是匯集母線電壓對無功注入的靈敏度；
[0019] 43)計算無功模式SVG總無功調(diào)節(jié)量Δ Qsg，計算方法如下式：
[0021]上式表明，在無功模式SVG調(diào)節(jié)能力范圍內(nèi)，總無功調(diào)節(jié)量Δ Qsg即主變低壓側(cè)無功 調(diào)節(jié)需求△ Qtr。其中，Qsg是無功模式SVG的當(dāng)前總無功，無功模式SVG的總無功上限， 是無功模式SVG的總無功下限；如果主變低壓偵嘸功調(diào)節(jié)需求Δ Qtr超出無功模式SVG無 功調(diào)節(jié)能力，則余下的無功調(diào)節(jié)量由風(fēng)電/光伏承擔(dān)；
[0022] 44)對總無功調(diào)節(jié)量Δ Qsg按SVG額定容量進(jìn)行分配，計算每臺無功模式SVG無功目 標(biāo)值β? ;
[0023] 45)如果發(fā)令周期已到，全站AVC通過電力通信網(wǎng)絡(luò)對定電壓模式SVG裝置下發(fā)電 壓目標(biāo)值^、對每臺無功模式SVG裝置下發(fā)無功目標(biāo)值△ Qsgl( i從1到η)。
[0024] 上述步驟44)包括以下具體步驟：
[0025] 441)計算每臺無功模式SVG的分配系數(shù)
其中為第i臺無功 模式SVG的額定容量，η為無功模式SVG臺數(shù)；
[0026] 442)計算每臺無功模式SVG的無功目標(biāo)值'
[0027] 443)對各臺SVG的無功目標(biāo)值進(jìn)行校驗(yàn)，根據(jù)下式進(jìn)行修正：
[0029] 上式表示，如果有調(diào)節(jié)后SVG無功到達(dá)極限，則將其固定在邊界上，剩余的無功調(diào) 節(jié)量將由定電壓模式SVG進(jìn)行承擔(dān);其中，
分別為第i臺無功模式SVG的無功上限 和無功下限。
[0030] 本發(fā)明步驟五包括以下步驟：
[0031] 51)計算定電壓模式SVG電壓目標(biāo)值：由于總無功調(diào)節(jié)需求為0,無功輸出保持不 變，因此電壓調(diào)節(jié)量為〇，電壓目標(biāo)值
[0032] 52)計算定無功模式SVG總無功調(diào)節(jié)量Δ QSg，計算方法如下：
[0034]其中，0=為定電壓模式SVG無功備用運(yùn)行點(diǎn)，且有
一般地，取1^ = 0，則￡? =〇,即調(diào)節(jié)后定電壓模式SVG無功出力為0,定無功模式SVG調(diào)節(jié)量 A Qsg與定電壓模式SVG當(dāng)前無功出力Qmg相同；此時定電壓模式SVG無功儲備最大，且定電壓 模式SVG與定無功模式SVG的無功出力分別為0和Qmg+Qsg，未發(fā)生SVG之間無功竄動現(xiàn)象； [00 35] 53)對定無功模式SVG總無功調(diào)節(jié)量Δ Qsg按額定容量進(jìn)行分配，計算每臺定無功模 式SVG無功目標(biāo)值β? ;計算方法參考步驟44);
[0036] 54)如果發(fā)令周期已到，全站AVC通過電力通信網(wǎng)絡(luò)對定電壓模式SVG裝置下發(fā)電 壓目標(biāo)值、對每臺定無功模式SVG裝置下發(fā)無功目標(biāo)值Δ Qsgl，i取值為從1到η。
[0037] 有益效果
[0038] 1)本發(fā)明提出的基于電壓無功混合模式的SVG控制組，將控制組中額定容量最大 的SVG設(shè)置為定電壓模式，可通過定電壓模式SVG的恒電壓調(diào)節(jié)特性對匯集母線電壓快速波 動和閃變進(jìn)行補(bǔ)償和抑制，提高動態(tài)電壓穩(wěn)定性；
[0039] (2)本發(fā)明提出的基于混合模式的SVG成組協(xié)調(diào)控制方法，通過定電壓模式SVG和 定無功模式SVG之間協(xié)調(diào)控制，可跟蹤并網(wǎng)無功電壓需求、提高定電壓模式SVG動態(tài)無功備 用以及減少或消除多臺SVG之間的無功竄動，優(yōu)化無功分布并降低損耗。
【附圖說明】
[0040]圖1所示為本發(fā)明控制結(jié)構(gòu)接線示意圖；
[0041 ]圖2所示為是本發(fā)明方法流程示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0042] 以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例僅一步描述。
[0043] 本發(fā)明采取的技術(shù)方案具體為:一種靜止無功補(bǔ)償裝置成組協(xié)調(diào)控制方法，發(fā)電 站中包括多臺主變，各主變低壓側(cè)分別掛接有若干臺SVG;本發(fā)明控制方法包括以下步驟：
[0044]步驟一，建立主變低壓側(cè)基于混合模式的SVG控制組：
[0045]以每臺主變低壓側(cè)掛接的所有SVG為一個控制組，每個控制組至少包括2臺SVG;從 各控制組中選取額定容量最大的SVG作為主控設(shè)備，該主控SVG設(shè)置為定電壓模式，其余SVG 設(shè)置為定無功模式；
[0046] 步驟二，全站AVC對各SVG控制組進(jìn)行控制，控制周期開始，全站AVC實(shí)時獲取包括 所有SVG的當(dāng)前無功，主變高/中/低三側(cè)當(dāng)前的有功和無功，以及所有母線當(dāng)前電壓的電氣 潮流信息；
[0047] 步驟三，定義并網(wǎng)點(diǎn)總無功調(diào)節(jié)需求的門檻值;根據(jù)上級電網(wǎng)調(diào)度在并網(wǎng)點(diǎn)給定 的目標(biāo)電壓值，計算并網(wǎng)點(diǎn)總無功調(diào)節(jié)需求A Q，如總無功調(diào)節(jié)需求小于門檻值，轉(zhuǎn)步驟五； 所述總無功調(diào)節(jié)需求的門檻值即全站無功控制死區(qū)，其設(shè)定為現(xiàn)有技術(shù)，可根據(jù)無功電壓 靈敏度等電網(wǎng)特性確定，小于控制死區(qū)的調(diào)節(jié)需求不被執(zhí)行；
[0048] 步驟四，以跟蹤并網(wǎng)點(diǎn)無功需求為目標(biāo)，將總無功需求分配到每臺主變，計算各主 變低壓側(cè)SVG控制組的無功電壓目標(biāo)值，并下發(fā)指令到SVG執(zhí)行;轉(zhuǎn)步驟六；
[0049] 步驟五，以減少控制組SVG之間無功竄動、優(yōu)化動態(tài)無功儲備為目標(biāo)，對主變低壓 側(cè)SVG控制組進(jìn)行無功置換，并下發(fā)指令到SVG執(zhí)行；
[0050] 步驟六，等待至下一次控制周期到來，返回步驟二。
[0051 ] 實(shí)施例
[0052]如圖1所示為多臺SVG構(gòu)成的控制組接線示意圖，3臺SVG裝置掛接于主變Tl低壓 偵L編號為MG的SVG額定容量為±15MVar，可控?zé)o功上限為15MVar、無功下限為-15MVar;其 余兩臺SVG編號分別為SG1、SG2,其額定容量均為±12MVar，可控?zé)o功上限為12MVar、無功下 限均為-12MVar。定義主變高壓側(cè)為并網(wǎng)點(diǎn)，主變低壓側(cè)母線為匯集母線。
[0053]利用圖2所示的本發(fā)明方法，步驟流程為：
[0054] 1)以主變?yōu)閱卧⒌蛪簜?cè)SVG控制組，將MG設(shè)置為定電壓模式，將SGl、SG2設(shè)置 為定無功模式；
[0055] 2)在每次控制周期開始時，全站AVC從實(shí)時數(shù)據(jù)采集監(jiān)控(SCADA)獲取所有SVG當(dāng) 前無功，主變高/中/低三側(cè)當(dāng)前有功、無功，所有母線當(dāng)前電壓等電氣潮流信息；
[0056] 3)計算并網(wǎng)點(diǎn)（PCC)總無功調(diào)節(jié)需求，根據(jù)上級電網(wǎng)調(diào)度在并網(wǎng)點(diǎn)給定的目標(biāo)電 壓值，全站AVC計算并網(wǎng)點(diǎn)當(dāng)前電壓與目標(biāo)電壓之間的偏差，然后基于無功電壓靈敏度將電 壓偏差轉(zhuǎn)換為總無功調(diào)節(jié)需求，或根據(jù)系統(tǒng)阻抗法推算并網(wǎng)點(diǎn)總無功調(diào)節(jié)需求，均屬于現(xiàn) 有技術(shù)，不再贅述。比較總無功需求與門檻值大小，如總無功調(diào)節(jié)需求小于門檻值，轉(zhuǎn)步驟 5)；
[0057] 4)以跟蹤并網(wǎng)點(diǎn)無功需求為目標(biāo)，將