一种多支路SVC协调控制方法

摘要

一种多支路SVC协调控制方法，它以等网损微增率准则进行判断并在单一支路补偿、同比例协调补偿或随机补偿中选择一种作为补偿控制方案，明确无功控制数值；然后，在供电系统SVC控制支路中选定一条SVC控制支路作为主控制单元，由主控制单元采集系统电压、电流信号，与无功控制目标相比较，得出系统所需无功功率数值，并根据各SVC支路的补偿器容量，生成补偿方案，最后主控制单元将控制指令下发至各支路的从控制单元，并与各支路从控制单元共同执行补偿协调控制指令。本发明避免了多无功谐波振荡，提高了系统稳定性，降低了谐波损耗，特别适用于分期建设的电力供电系统。

权利要求

1.一种多支路SVC协调控制方法，其特征是，所述方法首先依据电网对无功的需求、供电系统SVC控制支路数量、补偿器容量、各SVC控制支路分布距离及各支路是否正常运行，以等网损微增率准则进行判断并在单一支路补偿、同比例协调补偿或随机补偿中选择一种作为补偿方案，明确无功控制数值；然后，在供电系统SVC控制支路中选定一条SVC控制支路作为主控制单元，由主控制单元采集系统电压、电流信号，与无功控制目标相比较，得出系统所需无功功率数值，并根据各SVC支路的补偿器容量，生成补偿方案，最后主控制单元将控制指令下发至各支路的从控制单元，并与各支路的从控制单元共同执行补偿协调控制指令；

所述补偿方案是指以下三种：

a．单一支路补偿：当系统所需补偿器容量小于或等于其中某一支路的补偿器容量时，由主控制单元直接向此支路下发补偿协调控制指令，进行补偿，其它控制单元不参于补偿；

b．同比例协调补偿：各支路补偿比例K= ×100%，其中， 为系

统所需要无功功率容量， 分别为同段母线上N条支路的补偿器容量；

c．随机补偿：由总补偿器容量大于或等于系统所需要无功功率容量的部分支路共同补偿，其它支路退出。

2.根据权利要求1所述多支路SVC协调控制方法，其特征是，在选定主控制单元的同时，还要选定次优先级控制单元，当主控制单元发生异常时，由次优先级控制单元代替主控制单元对正常工作的各支路SVC进行协调控制。

3.根据权利要求2所述多支路SVC协调控制方法，其特征是，主控制单元应在补偿过程中判断执行协调补偿指令的各从控制单元是否正常运行，当从控制单元发生异常时，主控制单元重新生成补偿方案。

4.根据权利要求3所述多支路SVC协调控制方法，其特征是，各控制单元之间通过光纤环网（HW）进行通讯。

5.根据权利要求4所述多支路SVC协调控制方法，其特征是，主控制单元和次优先级控制单元根据各控制单元地址码的大小顺序选定，地址码最小的单元为主控制单元，地址码第二小的单元为次优先级控制单元。

说明书

一种多支路SVC协调控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种对同段母线上并列运行的多路SVC无功补偿装置进行协调控制的方法，属控制技术领域。

背景技术

[0002] 近年来，随着大功率非线性负荷的不断增加，无功冲击给电网带来的谐波污染日趋严重，由此引发的电网电压、电流畸变，三相不平衡及功率因数偏低等问题越来越受到人们的关注。SVC静止无功补偿装置因具有快速调节系统无功、维持节点电压稳定的功能，已在电网中得到了广泛的应用。

[0003] 对于分期建设的电力工程项目，常常出现多支路SVC装置在同段母线上并列运行的情况。不同调节模型的SVC装置在没有协调控制的情况下并列运行，存在着闭环调节相互耦合引起振荡的隐患，给系统造成潜在的安全威胁。

[0004] 目前，解决上述问题的常用方法是使用单台大容量的补偿设备进行补偿，但这样不仅会提高补偿设备的成本，还会降低补偿设备运行的可靠性，因而并不是一种最佳的选择。因此，研究一种适用于多支路SVC并列运行的协调控制方法，对于消除电网中的无功振荡，提高了系统的稳定性，促进SVC在电力系统中的推广应用具有十分重要的意义。 发明内容

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足、提供一种多支路SVC协调控制方法，以避免系统谐波振荡，提高供电系统的稳定性。

[0006] 本发明所述问题是由以下技术方案实现的：

[0007] 一种多支路SVC协调控制方法，所述方法首先依据电网对无功的需求、供电系统SVC控制支路数量、补偿器容量、各SVC控制支路分布距离及各支路是否正常运行，以等网损微增率准则进行判断并在单一支路补偿、同比例协调补偿或随机补偿中选择一种作为补偿控制方案，明确无功控制数值；然后，在供电系统SVC控制支路中选定一条SVC控制支路作为主控制单元，由主控制单元采集系统电压、电流信号，与无功控制目标相比较，得出系统所需无功功率数值，并根据各SVC支路的补偿器容量，生成补偿方案，最后主控制单元将控制指令下发至各支路的从控制单元，并与各支路从控制单元共同执行补偿协调控制指令。

[0008] 上述多支路SVC协调控制方法，所述补偿方案为以下三种：

[0009] a．单一支路补偿：当系统所需补偿器容量小于或等于其中某一支路的补偿器容量时，由主控制单元直接向此支路下发补偿协调控制指令，进行补偿，其它控制单元不参于补偿；

[0010] b．同比例协调补偿：各支路补偿比例K= ×100%，其中，为系统所需要无功功率容量， 分别为同段母线上N条支路的补偿器容
量；

[0011] c．随机补偿：由总补偿器容量大于或等于系统所需要无功功率容量的部分支路共同补偿，其它支路退出。

[0012] 上述多支路SVC协调控制方法，为了提高补偿系统的可靠性，在选定主控制单元的同时，还要选定次优先级控制单元，当主控制单元发生异常时，由次优先级控制单元代替主控制单元对正常工作的各支路SVC进行协调控制。

[0013] 上述多支路SVC协调控制方法，主控制单元应在补偿过程中判断执行协调补偿指令的各从控制单元是否正常运行，当从控制单元发生异常时，主控制单元重新生成补偿方案。

[0014] 上述多支路SVC协调控制方法，各控制单元之间通过光纤环网进行通讯。 [0015] 上述多支路SVC协调控制方法，主控制单元和次优先级控制单元根据各控制单元地址码的大小顺序选定，地址码最小的单元为主控制单元，地址码第二小的单元为次优先级控制单元。

[0016] 本发明可根据电网对无功的需求及各SVC支路的分布情况和工作状态，制定适应系统运行的控制方案，具有很强的协调可控性和实用性，所述方法不仅从根本上避免了多路SVC无功补偿装置并列运行存在的无功谐波振荡，提高了系统的稳定性，而且还有效降低了无功补偿设备谐波损耗，特别适用于分期建设的电力供电系统。

附图说明

[0017] 下面结合附图对本发明作进一步说明。

[0018] 图1是控制系统的电原理图；

[0019] 图2是协调控制流程框图；

[0020] 图3是主从控制单元更迭流程框图。

[0021] 图中各标号为：T、升压变压器；U1～Un、控制单元；FC1～FCn、滤波支路；TCR1～TCRn、晶闸管相控电抗器支路；CF1～CFn 、触发电路；CJ11～CJn1、CJ12～CJn2、接触器, HW、光纤环网。

具体实施方式

[0022] 本发明的主控制单元采集系统电压、电流信号，与控制目标相比较得出系统所需无功功率，根据SVC支路的补偿器容量，生成补偿方案后将指令下发至各支路的从控制单元，主控制单元与各支路从控制单元共同执行协调补偿指令。

[0023] 补偿可以以下三种方式进行：

[0024] 1、单一支路补偿：当系统所需补偿器容量小于或等于其中某一支路补偿器容量时，由主控制单元直接向此支路下发补偿任务，进行补偿。

[0025] 2、同比例协调补偿：各支路按系统所需要无功功率容量与支路无功总容量的比例进行协调补偿。

[0026] 3、随机补偿：由总补偿器容量大于或等于系统所需要无功功率容量的部分支路共同补偿，其它支路退出。例如：系统所需无功为10Mvar,而SVC支路1有5Mvar的容量，支路2有8Mvar 的容量，先由支路1补偿5Mvar，再由支路2补偿5Mvar，后续支路不执行补偿任务。

[0027] 在此过程中，一旦主控制单元发生异常，系统技术特点产生变化，次优先级控制单元立即转化为主控制单元，异常单元自动退出运行，进行控制方法的更迭，依据输入条件重新制定协调控制方式，并下发控制指令。

[0028] 从控制单元发生异常，主控制单元重新生成补偿方案，下发控制指令，保持系统无功功率补偿的稳定性。

[0029] 各支路之间通过光纤进行通讯，安全系数高，同时回路循环响应速度可达到纳秒级。采用本方法进行协调控制时，无功补偿设备的损耗可降低2%左右，很好的解决了无功补偿设备在电力系统应用中的关键问题，具有重要意义。

[0030] 协调控制策略的实现分为以下步骤：

[0031] S1: 根据电网条件、SVC支路分布情况及各支路工作状态等输入条件，制定系统特有的协调控制方式；

[0032] S2：依据优先级原则（每台装置设有固定的地址码，以最小地址码为最大优先级，以此类推）选定主控制单元、次优先级控制单元；

[0033] S3：主控制单元采集系统电压、电流信号，与控制目标相比较得出系统所需无功功率， 制定具体的协调控制方案；

[0034] S4：根据SVC支路的补偿器容量，生成补偿方案后将指令下发至各支路的从控制单元；

[0035] S5：判断运行各控制单元运行是否正常；

[0036] S6：主控制单元异常，则重新执行S2，次优先级控制单元做为主控制单元进行控制，进行S3-S4步骤的执行；

[0037] S7：从控制单元异常，则重新执行S3，由主控制单元制定协调控制方案，将指令下发至各支路从控制单元。

[0038] 参见图1,本发明中有n条SVC控制支路并列运行，支路1的补偿电路包括滤波支路FC1和晶闸管相控电抗器支路TCR1，控制单元为U1，支路2的补偿电路包括滤波支路FC2和晶闸管相控电抗器支路TCR2，控制单元为U2，…，支路n的补偿电路包括滤波支路FCn和晶闸管相控电抗器支路TCRn，控制单元为Un。控制单元U1的一个控制信号输出端通过接触器CJ11控制晶闸管相控电抗器支路TCR1的投切，一个控制信号输出端通过接触器CJ12控制滤波支路FC1的投切，控制单元U1的另一个控制信号输出端通过触发电路CF1控制晶闸管相控电抗器支路TCR1中的晶闸管的导通角。其它支路的结构与支路1相同。本发明中U1-Un使用的是美国TI公司的高性能定点型数字信号处理器DSP，型号是 TMS320F2812。图1中的粗虚线表示光纤，多个控制单元由光纤依次连接成环网：控制单元U1的光纤接口A12与控制单元U2的光纤接口A11通过光纤相连，控制单元U2的光纤接口A12与控制单元U3的光纤接口A11通过光纤相连，控制单元Un的光纤接口A12与控制单元U1的光纤接口A11通过光纤相连。主控制单元下发控制命令给从控制单元，从控制单元执行完毕后，将状态信息反馈给主控制单元，通过光纤环网快速稳定的信息传递，完成主从之间的协调控制。
补偿时，首先确定系统所需无功Q补数值，以等网损微增率准则（所谓等网损微增率准则，是指当电力网各补偿点的网损微增相等时，全网的无功补偿容量具有较好的分布效果）进行判断并在单一支路补偿、同比例协调补偿或随机补偿中选择一种作为补偿控制方案，而后进行下一步操作。协调补偿策略的三种控制计算原则或公式如下：

[0039] 1、 单一支路补偿：支路1补偿器容量 Q1≥Q补，则支路1投入，其他支路退出。

[0040] 2、 随机补偿：Q1+Q2≥Q补，则Q1和Q2共同补偿，其他支路退出。 [0041] 3、 同比例协调补偿：各支路补偿比例K= ×100%，则所有支路参与补偿。

[0042] 本发明中U1-Un使用的是美国TI公司的高性能定点型数字信号处理器DSP，型号是 TMS320F2812。