一种SVC与并联无功支路的协调配合控制系统

摘要

本发明提供一种SVC与并联无功支路的协调配合控制系统，包括导纳调节器、电压调节器和支路投退逻辑模块；导纳调节器的输出端连接电压调节器的输入端，电压调节器的输出端连接支路投退逻辑模块的输入端，电压调节器的输出端同时连接导纳调节器的输入端。本发明在电力系统发生扰动时，可以快速调节SVC导纳，发挥其快速、有力的动态无功调节作用，结合并联无功支路投退控制逻辑，对并联无功支路进行快速投退，从而改善电网的电压稳定性，提高稳定极限功率，增强抵御电网大事故的能力。能够充分发挥SVC的快速响应特性，利用导纳调节器及并联无功支路投退逻辑，对SVC和变电站内原有的无功支路协调控制，减少SVC导纳过大的情况，减少SVC有功损耗。

说明书

技术领域

本发明属于电力系统静止无功补偿技术领域，具体涉及一种SVC与并联无功支路的协调配合控制系统。

背景技术

静止无功补偿器(SVC)在电力系统中得到越来越广泛的应用，主要用途为稳定电网电压及提供必要的无功补偿。本发明着重电网对动态无功功率支撑的需求，提出一种用于减小设备损耗，提高电网稳定性的SVC与站内并联无功设备协调控制的新方法。

目前输电系统中的SVC控制方法一般采用电压调节器来实现对系统电压的调节控制，即将系统电压与目标参考电压相比较，其差值经过电压调节器得出用于调节SVC无功功率的控制信号，从而使系统电压准确逼近期望的目标曲线。然而，在实际运行期间，SVC的很大的无功功率输出，使得SVC在系统电压大扰动到来时没有足够的无功储备去有效的响应这个扰动，并且SVC的运行工作点保持较高，不仅大大牺牲了SVC在调节电压时的发挥空间，而且导致较高的有功功率损耗。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明提供一种SVC与并联无功支路的协调配合控制系统，通过导纳调节器、电压调节器和支路投退逻辑模块，完成SVC与并联无功支路的协调配合控制。

为了实现上述发明目的，本发明采取如下技术方案:

本发明提供一种SVC与并联无功支路的协调配合控制系统，所述协调配合控制系统包括导纳调节器、电压调节器和支路投退逻辑模块；

所述导纳调节器的输出端连接电压调节器的输入端，所述电压调节器的输出端连接支路投退逻辑模块的输入端，所述电压调节器的输出端同时连接导纳调节器的输入端。

SVC和并联无功支路与协调配合控制系统分别双向连接，协调配合控制系统实现对SVC和并联无功支路的协调配合控制。

SVC包括TCR支路和滤波器支路；

TCR支路输出感性无功功率，通过控制晶闸管触发角实现SVC输出的感性无功功率连续可调；

滤波器支路输出容性无功功率，用于抑制TCR产生的谐波和电力系统中的背景谐波。

设SVC的导纳用B_svc表示，满足BL_max＜B_svc＜BC_max，BL_max表示SVC输出最大感性电纳，BC_max表示SVC输出最大容性电纳；

SVC的电压-电流特性表示为：

U＝V_ref+X_s×I           (1)

式(1)中，U表示SVC输出电压，I表示SVC输出电流，X_s表示SVC调节偏差因子。

设SVC安装点电压为V_m，电压调节器的目标电压为V_ref，V_m与V_ref求和得到偏差电压ΔV；所述电压调节器将偏差电压ΔV进行闭环反馈，实现对SVC安装点电压V_m的控制。

所述并联无功支路通常安装在变压器低压侧，其包括并联电容器支路和并联电抗器支路；

并联电容器支路用于输出容性无功功率；

并联电抗器支路用以输出感性无功功率。

所述支路投退逻辑模块用于对并联电容器支路和并联电抗器支路实现自动控制；

支路投退逻辑模块的稳态控制门槛范围为[B_L-1,B_C-1]，B_L-1表示第一SVC感性导纳门槛值，B_C-1表示第一SVC容性导纳门槛值；

支路投退逻辑模块的暂态控制门槛范围为[B_L-2,B_C-2]，B_L-2表示第二SVC感性导纳门槛值，B_C-2表示第二SVC容性导纳门槛值。

所述导纳调节器用于将SVC的导纳B_svc控制在[B_L-1,B_C-1]范围内，当B_svc超出[B_L-1,B_C-1]时，导纳调节器调节电压调节器的目标电压V_ref，使B_svc逐步回调到[B_L-1,B_C-1]范围内。

所述导纳调节器包括导纳目标选择模块，SVC的导纳目标值用B_ref表示，有：

当B_svc＜B_L-1时，B_ref＝B_L-1+B_th；

当B_svc＞B_C-1时，B_ref＝B_C-1-B_th；

其中，B_th表示导纳目标选择模块的控制死区；

支路投退逻辑模块对并联无功支路进行投退控制，具体有：

1)当电力系统发生暂态扰动时，B_svc超出暂态控制门槛范围[B_L-2,B_C-2]时，并联无功支路延时T_{delay_2},进行并联无功支路的投退；

其中，B_svc超出暂态控制门槛范围[B_L-2,B_C-2]分为以下两种情况：

当B_svc＜B_L-2时，优先退出并联电容器支路，之后投入并联电抗器支路；

当B_svc＞B_C-2时，优先退出并联电抗器支路，之后投入并联电容器支路；

2)当电力系统发生稳态扰动时，分为以下两种情况：

2-1)B_svc在暂态控制门槛范围[B_L-2,B_C-2]内，但超出稳态控制门槛范围[B_L-1,B_C-1]时，并联无功支路延时T_{delay_1}，进行并联无功支路的投退，T_{delay_1}大于导纳控制器的时间常数，且T_{delay_1}＞T_{delay_2}；

其中，B_svc超出稳态控制门槛范围[B_L-1,B_C-1]分为以下两种情况：

当B_svc＜B_L-1时，优先退出并联电容器支路，之后投入并联电抗器支路；

当B_svc＜B_C-1时，优先退出并联电抗器支路，之后投入并联电容器支路。

2-2)B_svc在暂态控制门槛范围[B_L-2,B_C-2]内，且在稳态控制门槛范围[B_L-1,B_C-1]内时，只进行SVC的导纳调节，不进行并联无功支路的投退。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

1)支路投退逻辑模块根据响应的需求不同，设置了稳态控制和暂态控制控制2组不同的动作门槛范围，在保证电力系统出现扰动时SVC和并联无功支路快速动作的同时，又兼顾了系统小扰动下的稳定调节。

2)在电力系统发生扰动时，可以快速调节SVC导纳，发挥其快速、有力的动态无功调节作用，结合并联无功支路投退控制逻辑，对并联无功支路进行快速投退，从而改善电网的电压稳定性，提高稳定极限功率，增强抵御电网大事故的能力。

3)能够充分发挥SVC的快速响应特性，利用导纳调节器及并联无功支路投退逻辑，对SVC和变电站内原有的无功支路协调控制，使SVC在稳态调节过程中，容量输出控制在稳态慢速控制门槛[B_L-1,B_C-1]之间，这样可以保留一定的动态无功储备，减少SVC导纳过大的情况，减少SVC有功损耗。

附图说明

图1是本发明实施例中SVC与并联无功支路的协调配合控制系统结构图；

图2是本发明实施例中导纳调节器控制框图；

图3是本发明实施例中并联无功支路暂态控制逻辑流程图；

图4是本发明实施例中并联无功支路稳态控制逻辑流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

本发明提供一种SVC与并联无功支路的协调配合控制系统，所述协调配合控制系统包括导纳调节器、电压调节器和支路投退逻辑模块；

所述导纳调节器的输出端连接电压调节器的输入端，所述电压调节器的输出端连接支路投退逻辑模块的输入端，所述电压调节器的输出端同时连接导纳调节器的输入端。

SVC和并联无功支路与协调配合控制系统分别双向连接，协调配合控制系统实现对SVC和并联无功支路的协调配合控制。

SVC包括TCR支路和滤波器支路；

TCR支路输出感性无功功率，通过控制晶闸管触发角实现SVC输出的感性无功功率连续可调；

滤波器支路输出容性无功功率，用于抑制TCR产生的谐波和电力系统中的背景谐波。

设SVC的导纳用B_svc表示，满足BL_max＜B_svc＜BC_max，BL_max表示SVC输出最大感性电纳，BC_max表示SVC输出最大容性电纳；

SVC的电压-电流特性表示为：

U＝V_ref+X_s×I               (1)

式(1)中，U表示SVC输出电压，I表示SVC输出电流，X_s表示SVC调节偏差因子。

设SVC安装点电压为V_m，电压调节器的目标电压为V_ref，V_m与V_ref求和得到偏差电压ΔV；所述电压调节器将偏差电压ΔV进行闭环反馈，实现对SVC安装点电压V_m的控制。

所述并联无功支路通常安装在变压器低压侧，其包括并联电容器支路和并联电抗器支路；

并联电容器支路用于输出容性无功功率；

并联电抗器支路用以输出感性无功功率。

所述支路投退逻辑模块用于对并联电容器支路和并联电抗器支路实现自动控制；

支路投退逻辑模块的稳态控制门槛范围为[B_L-1,B_C-1]，B_L-1表示第一SVC感性导纳门槛值，B_C-1表示第一SVC容性导纳门槛值；

支路投退逻辑模块的暂态控制门槛范围为[B_L-2,B_C-2]，B_L-2表示第二SVC感性导纳门槛值，B_C-2表示第二SVC容性导纳门槛值。

所述导纳调节器用于将SVC的导纳B_svc控制在[B_L-1,B_C-1]范围内，当B_svc超出[B_L-1,B_C-1]时，导纳调节器调节电压调节器的目标电压V_ref，使B_svc逐步回调到[B_L-1,B_C-1]范围内。

所述导纳调节器包括导纳目标选择模块，SVC的导纳目标值用B_ref表示，有：

当B_svc＜B_L-1时，B_ref＝B_L-1+B_th；

当B_svc＞B_C-1时，B_ref＝B_C-1-B_th；

其中，B_th表示导纳目标选择模块的控制死区；

支路投退逻辑模块对并联无功支路进行投退控制，具体有：

1)当电力系统发生暂态扰动时，B_svc超出暂态控制门槛范围[B_L-2,B_C-2]时，并联无功支路延时T_{delay_2},进行并联无功支路的投退；

其中，B_svc超出暂态控制门槛范围[B_L-2,B_C-2]分为以下两种情况：

当B_svc＜B_L-2时，优先退出并联电容器支路，之后投入并联电抗器支路；

当B_svc＞B_C-2时，优先退出并联电抗器支路，之后投入并联电容器支路；

2)当电力系统发生稳态扰动时，分为以下两种情况：

2-1)B_svc在暂态控制门槛范围[B_L-2,B_C-2]内，但超出稳态控制门槛范围[B_L-1,B_C-1]时，并联无功支路延时T_{delay_1}，进行并联无功支路的投退，T_{delay_1}大于导纳控制器的时间常数，且T_{delay_1}＞T_{delay_2}；

其中，B_svc超出稳态控制门槛范围[B_L-1,B_C-1]分为以下两种情况：

当B_svc＜B_L-1时，优先退出并联电容器支路，之后投入并联电抗器支路；

当B_svc＜B_C-1时，优先退出并联电抗器支路，之后投入并联电容器支路。

2-2)B_svc在暂态控制门槛范围[B_L-2,B_C-2]内，且在稳态控制门槛范围[B_L-1,B_C-1]内时，只进行SVC的导纳调节，不进行并联无功支路的投退。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员参照上述实施例依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，这些未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，均在申请待批的本发明的权利要求保护范围之内。