一种基于无功波动频率划分的SVG与SVC协调控制方法

摘要

本发明公开了一种基于无功波动频率划分的SVG与SVC协调控制方法，对无功补偿需求值进行滤波处理，低频无功分量作为SVC无功补偿的参考，高频分量作为SVG的参考；通过调整滤波器截止频率，使系统功率因数与电压闪变值符合相关标准；当SVG输出电流超过限值时，切换到SVC优先补偿模式，即不经滤波处理，无功需求直接作为SVC的参考，无功需求与SVC实际输出的差值作为SVG的参考；一定时间后，切换到分频补偿模式。该方法针对SVC响应较慢、单位容量成本较低，而SVG响应较快、单位容量成本较大的特点，联合控制SVC与SVG，在一定的经济性要求下实现对无功的精确补偿，减小电压闪变值。

权利要求

1.一种基于无功波动频率划分的SVG与SVC协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)，采集补偿点电压u、电流i，计算无功补偿需求Qc；

(2)，采集SVG输出电流ISVG,与给定限值Il比较，若ISVG

(3)，对所述无功补偿需求Qc进行滤波处理，低频分量Qcl作为SVC补偿的参考，高频分量Qch作为SVG补偿的参考；

(4)，计算系统功率因数η与补偿点电压闪变值Pst，如符合相关标准，则返回执行步骤(1)，否则执行步骤(5)；

(5)，调整所述步骤(3)中滤波处理的截止频率，然后返回执行步骤(1)；

(6)，进入SVC优先补偿模式并进行计时，所述无功补偿需求Qc作为SVC补偿的参考，所述无功补偿需求Qc与SVC实际输出Qsvc的差值(Qc-Qsvc)作为SVG补偿的参考；

(7)，判断在SVC优先补偿模式下的工作时间t是否大于给定时限tl，若t＞tl，则执行步骤(1)，若t≤tl，则执行步骤(8)；

(8)，采集补偿点电压u、电流i，计算无功补偿需求Qc，执行步骤(6)。

说明书

一种基于无功波动频率划分的SVG与SVC协调控制方法

技术领域

[0001] 本发明涉及电能质量治理技术领域，尤其涉及基于无功波动频率划分的SVG与SVC协调控制方法。

背景技术

[0002] 电力系统中存在大量无功负荷，如输电线路、变压器、异步电动机、电弧炉都消耗无功功率。无功的存在有诸多弊端，增加了线路与设备的损耗，占用了线路与设备的容量，在线路与设备上形成电压降进而引起电压稳定问题。为减小无功带来的不利影响，提出了“分层分区，就地补偿”的原则，一些无功补偿设备也相继投入运行，如传统的并联电容器、同步调相机、静止无功补偿器(SVC)等，近年来随着大功率电力电子技术的发展，静止无功发生器(SVG)开始投入工业化应用。

[0003] 无功功率变化较快的负荷，易引起电压闪变现象，导致照明闪烁影响视力、造成实验仪器或精尖制造等敏感性负荷无法正常工作等。理论推导、仿真验证、工程实践均表明，SVC由于响应速度的限制，无法跟踪快速变化的无功负荷，故而对闪变现象治理作用不明显。以TCR型SVC为例，因采用触发角延迟控制，实际输出将滞后于输入参考，单相TCR最大延迟为 SVG响应时间取决于电感、电阻支路的时间常数，一般为几毫秒(此处考虑理想化模型，工程中的响应时间还稍有延迟)。

[0004] 目前，如何联合控制SVC与SVG，使其不仅能实现无功补偿目的，而且满足对快速变化无功的精确跟踪以改善电压闪变现象，是一个具有工程应用价值的问题。

发明内容

[0005] 发明目的：针对上述现有技术，提出一种基于无功波动频率划分的SVG与SVC协调控制方法，不仅实现无功补偿目的，而且满足对快速变化无功的精确跟踪以改善电压闪变现象。

[0006] 技术方案：一种基于无功波动频率划分的SVG与SVC协调控制方法，包括以下步骤：

[0007] (1)，采集补偿点电压u、电流i，计算无功补偿需求Qc；

[0008] (2)，采集SVG输出电流ISVG，与给定限值Il比较，若ISVG＜Il，则执行步骤(3)，若ISVG≥Il，执行步骤(6)；

[0009] (3)，对所述无功补偿需求Qc进行滤波处理，低频分量Qd作为SVC补偿的参考，高频分量Qch作为SVG补偿的参考；

[0010] (4)，计算系统功率因数η与补偿点电压闪变值Pst，如符合相关标准，即则返回执行步骤(1)，否则执行步骤(5)；

[0011] (5)，调整所述步骤(3)中滤波处理的截止频率，然后返回执行步骤(1)；

[0012] (6)，进入SVC优先补偿模式并进行计时，所述无功补偿需求Qc作为SVC补偿的参考，所述无功补偿需求Qc与SVC实际输出Qsvc的差值(Qc-Qsvc)作为SVG补偿的参考；

[0013] (7)，判断在SVC优先补偿模式下的工作时间t是否大于给定时限tl，若t＞tl，则执行步骤(1)，若t≤tl，则执行步骤(8)；

[0014] (8)，采集补偿点电压u、电流i，计算无功补偿需求Qc，执行步骤(6)。

[0015] 有益效果：工程上因为成本原因，SVC的配置容量一般较大，SVG配置容量一般较小，但限于响应速度因素，SVC对闪变无明显改善作用，而SVG对闪变有明显改善作用。如果按照无功补偿容量只配置SVG，又带来成本问题，本发明提出的一种基于无功波动频率划分的SVG与SVC协调控制方法，对无功功率进行滤波处理，低频分量由大容量、响应相对较慢的SVC补偿，高频分量由小容量、响应相对较快的SVG补偿，并根据系统功率因数与补偿点电压闪变值实时调整滤波器截止频率；同时监测SVG输出电流，当其输出接近额定容量时，切换到SVC优先补偿模式。本发明方法兼顾了SVC单位容量成本低但响应速度慢，SVG响应速度快但单位容量成本高的特点，取长补短，对SVC与SVG实现了有效的协调控制，既实现了无功补偿目的，而且满足对快速变化无功的精确跟踪以改善电压闪变现象。该发明对快速变化无功引起电压闪变场合的电能质量治理，具有一定的工程指导意义。

附图说明

[0016] 图1为实施例中SVC与SVG联合补偿电弧炉负载电路图；

[0017] 图2为实施例中SVC与SVG协调控制结构示意图；

[0018] 图3为本发明方法SVC与SVG协调控制方法流程图。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图对本发明做更进一步的解释。

[0020] 以对电弧炉电路的电压闪变治理为例，如图1所示，SVG安装在近电源侧，SVC安装在近电弧炉侧，联合对电弧炉消耗的无功功率进行补偿。

[0021] 系统控制原理如图2所示，补偿点安装电压互感器PT，SVC输出端、SVG输出端安装电流互感器CT，由AD模数转换芯片将PT与CT的输出转换为数字信号，DSP负责计算无功需求、滤波处理、计算功率因数与电压闪变值、计算SVC与SVG补偿参考等一系列数据处理工作，FPGA根据DSP的输出产生SVC与SVG的触发脉冲。控制方法步骤如下：

[0022] (1)，采集补偿点电压u、电流i，计算无功补偿需求Qc：根据瞬时无功理论，有Qc＝uβiα-uαiβ；式中，

[0023]

[0024]

[0025] ua、ub、uc为补偿点的三相电压，ia、ib、ic为补偿点的三相电流；

[0026] (2)，采集此时的SVG输出电流ISVG，与给定限值Il比较，若ISVG＜Il，则执行步骤(3)，若ISVG≥Il，执行步骤(6)；其中，给定限值Il可以根据SVG输出电流限值与安全裕度设定；

[0027] (3)，对步骤(1)计算得到的无功补偿需求Qc进行滤波处理，滤波处理得到的低频分量Qd作为SVC补偿的参考，滤波处理得到的高频分量Qch作为SVG补偿的参考；SVC和SVG进行系统无功补偿；

[0028] (4)，计算此时系统的功率因数η与补偿点电压闪变值Pst，如这两个值均符合相关标准，即则返回执行步骤(1)，否则执行步骤(5)；

[0029] (5)，调整步骤(3)中滤波处理的截止频率f，然后返回执行步骤(1)；其中，频率调整方法可以是按预置的固定步长频率调整值Δf来调整截止频率，调整后的截止频率f′＝f+Δf；

[0030] (6)，进入SVC优先补偿模式并进行计时，步骤(1)计算得到的无功补偿需求Qc作为SVC补偿的参考，该无功补偿需求Qc与此时SVC实际输出Qsvc的差值(Qc-Qsvc)作为SVG补偿的参考；SVC和SVG进行系统无功补偿；

[0031] (7)，判断在SVC优先补偿模式下的工作时间t是否大于给定时限tl，若t＞tl，则执行步骤(1)，若t≤tl，则执行步骤(8)；其中，给定时限tl值由设备使用方根据设备情况与现场需要设定；

[0032] (8)，采集补偿点电压u、电流i，计算无功补偿需求Qc，执行步骤(6)。

[0033] 该方法对SVC与SVG实现了有效的协调控制，既实现了无功补偿目的，而且满足对快速变化无功的精确跟踪以改善电压闪变现象。

[0034] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。