CN101806827A - Svc运行中的联络线电压过零实时检测方法 - Google Patents

Svc运行中的联络线电压过零实时检测方法 Download PDF

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CN101806827A CN 201010143710 CN201010143710A CN101806827A CN 101806827 A CN101806827 A CN 101806827A CN 201010143710 CN201010143710 CN 201010143710 CN 201010143710 A CN201010143710 A CN 201010143710A CN 101806827 A CN101806827 A CN 101806827A
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孙莹
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Abstract

本发明是一种SVC运行中的联络线电压过零实时检测方法：1，取Zm(n-1)和Zc(n-1)和分别为第n-1个实测过零点和预测过零点，Ik和Ik- 1为该过零时刻前后的采样点；2，Zm(n)和Zc(n)分别为第n个实测过零点和预测过零点，Ij和Ij +1为该过零时刻前后的采样点；3，ΔT(n-1)和ΔT(n)分别为第n-1和第n个测量过零点和预测过零点之间的时间差，在稳态情况下，这两个过零点重合，ΔT(n-1)和ΔT(n)值为零；在暂态或扰动情况下，二者有偏差，即ΔT(n-1)和ΔT(n)的值不为零；4，采用线性拟合方法可求得测量过零点；5，预测过零点和测量过零点之间的关系为Zc(n)＝Zc(n-1)+T0/2+ΔT(N-1)(kp+ki/s)(6)，式中：T0为采样周期；kp、ki分别为比例环节和积分环节系数；s为拉氏变换的复频率；6，将式(6)离散化后则有， 式中：S为误差累加器；Y为预测过零点Zc(n)的修正量；k为周期序数。

Description

SVC运行中的联络线电压过零实时检测方法
 
技术领域
   本发明涉及一种SVC运行中的联络线电压过零实时检测方法。
背景技术
单独的TCR由于只能吸收感性的无功功率，因此往往与并联电容器配合使用。并联上电容器后，使得总的无功功率为TCR与并联电容器无功功率抵消后的净无功功率，因而可以将补偿器的总体无功功率电流偏置到可吸收容性无功功率的范围内。当TCR与固定电容器配合使用时，被称为TCR+FC型SVC，有时也简称为SVC，其基本运行原理如图1所示。
TCR部分的等效工作原理图如图2，TCR支路所连母线电压为
Figure DEST_PATH_IMAGE001
，L为TCR主电抗。
设晶闸管的触发延迟角即触发角为α，一般触发角的范围为
Figure DEST_PATH_IMAGE002
。若忽略电抗器的电阻，在阀导通期间，电感电流满足以下方程：
Figure DEST_PATH_IMAGE003
                               (1)
其中L为电抗器的电感，V m 为系统电压的幅值。考虑到阀触发时刻电感电流为零等边界条件，可得电感电流
Figure DEST_PATH_IMAGE004
                            (2)
由上式可见，当
Figure DEST_PATH_IMAGE005
时，电感电流重新回到零。因此，阀的导通期为
Figure DEST_PATH_IMAGE006
，电感电流的波形如图3所示。电感电流波形宽度为，δ定义为导通角。
将式（2）或图3所表示的电流进行傅里叶分解，其基波分量的幅值为
       
Figure DEST_PATH_IMAGE008
                         (3)
则基波分量瞬时值为
Figure DEST_PATH_IMAGE009
                (4)
这样，TCR支路的等值基波电抗为
Figure DEST_PATH_IMAGE010
                     (5)
由上式可见，TCR支路的等值基波电抗是触发角α或者导通角δ的函数。由于触发角α在[π/2,π]之间可以连续调整，因而TCR支路的等值基波电抗即并联在系统母线上的等值电抗可以平滑地而非离散地调整。触发角α是与系统电压V m 相关的变量。
在传统的控制方式中，触发角α是由上一个周期内V m 的过零时刻决定的，但在系统的实际运行中，V m 随系统负荷的变化而变化，V m 的电压波形并非理想情况，因此传统的控制方式不能根据系统负荷变化实时改变TCR晶闸管的触发角。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题，提供一种具有简单方便，可达到精确控制TCR控制信号触发角α目的等优点的SVC运行中的联络线电压过零实时检测方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种SVC运行中的联络线电压过零实时检测方法，它的步骤为：
步骤1，取
Figure DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure DEST_PATH_IMAGE012
分别为第n-1个实测过零点和第n-1预测过零点，I k 和I k-1为该过零时刻前后的采样点；
步骤2，Z m (n)和Z c(n)分别为第n个实测过零点和第n预测过零点，I j 和I j+1为该过零时刻前后的采样点；
步骤3，
Figure DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure DEST_PATH_IMAGE014
分别为第n-1和第n个测量过零点和预测过零点之间的时间差，在稳态情况下，这2个过零点是重合的，即
Figure 710395DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 703758DEST_PATH_IMAGE014
的值为零；在暂态或有扰动的情况下，二者有偏差，即和
Figure 257416DEST_PATH_IMAGE014
的值不为零；
步骤4，采用线性拟合方法可求得测量过零点；
步骤5，预测过零点和测量过零点之间的关系为
Figure DEST_PATH_IMAGE015
                   (6)
式中：T 0为采样周期；k p、k i分别为比例环节和积分环节系数；s为拉氏变换的复频率；
步骤6，将式（6）离散化后的公式为
                          (7)
则有
Figure DEST_PATH_IMAGE017
式中：S为误差累加器；Y为预测过零点Z c(n)的修正量；k为周期序数。
所述采样周期为通过计算前k个周期的平均值来获得。
所述第一个预测过零点取为测量过零点。
本发明是关于实时检测静止无功补偿装置（SVC）运行中的联络线电压过零时刻的发明。在SVC中晶闸管控制电抗器（TCR）支路的等值基波电抗是其触发角α的函数，通过测量前k个周期的过零时刻并进行线性拟合，以此来预测第k+1个周期的过零时刻，进而精确控制TCR支路晶闸管的触发角α，达到平滑调节无功的目的。
本发明的有益效果是：方法简单，对触发角的控制精确，可实现平滑调节无功的目的。
附图说明
图1为SVC运行原理图；
图2为TCR等效原理图；
图3为电感电流的波形图；
图4为预测过零算法；
图5为对20组随机数据的实时预测与采样后直接输出的比较图。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明做进一步说明。
一种SVC运行中的联络线电压过零实时检测方法，它的步骤为：
步骤1，取
Figure 670816DEST_PATH_IMAGE011
和分别为第n-1个实测过零点和第n-1预测过零点，I k 和I k-1为该过零时刻前后的采样点；
步骤2，Z m (n)和Z c(n)分别为第n个实测过零点和第n预测过零点，I j 和I j+1为该过零时刻前后的采样点；
步骤3，
Figure 155335DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 492776DEST_PATH_IMAGE014
分别为第n-1和第n个测量过零点和预测过零点之间的时间差，在稳态情况下，这2个过零点是重合的，即
Figure 136247DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 284463DEST_PATH_IMAGE014
的值为零；在暂态或有扰动的情况下，二者有偏差，即
Figure 13384DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 154516DEST_PATH_IMAGE014
的值不为零；
步骤4，采用线性拟合方法可求得测量过零点；
步骤5，预测过零点和测量过零点之间的关系为
Figure 465542DEST_PATH_IMAGE015
                     (6)
式中：T 0为采样周期；k p、k i分别为比例环节和积分环节系数；s为拉氏变换的复频率；
步骤6，将式（6）离散化后的公式为
Figure 237189DEST_PATH_IMAGE016
                       (7)
则有
Figure 250145DEST_PATH_IMAGE017
式中：S为误差累加器；Y为预测过零点Z c(n)的修正量；k为周期序数。
采样周期为通过计算前k个周期的平均值来获得。
第一个预测过零点取为测量过零点。
本发明方法原理如下：
一般情况下，采用判断前后2个采样点正负的方法进行过零检测，如果一正一负则判断为过零。但此时的时刻为后一过零时刻，而不是真正的过零时刻，这样判断出的过零时刻滞后于实际过零时刻，延迟时间最大可达前后2个采样点的间隔，本发明使用的采样间隔 为1/128工频周期，即0.15625ms；且由于系统负荷变换过程中存在暂态过程，因此这个延迟时间不固定，这样很容易影响控制效果。在正常负载下，由于要求的触发时刻和过零时刻有较长的时间间隔，因此可通过对过零前后2个采样点进行线性拟合来得到这个延迟时间，计算触发时刻时减去这个延迟时间。但在负荷变化时常常要求在实际过零时刻发出触发脉冲，不可能在判断出过零时刻后再补偿这个时间延迟。为解决该问题，本文提出了一种预测过零算法，如图4所示。图中，
Figure 132650DEST_PATH_IMAGE011
和
Figure 295253DEST_PATH_IMAGE012
分别为第n-1个实测过零点和预测过零点，I k 和I k-1为该过零时刻前后的采样点；Z m (n)和Z c(n)分别为第n个实测过零点和预测过零点，I j 和I j+1为该过零时刻前后的采样点；
Figure 237802DEST_PATH_IMAGE013
和分别为第n-1和第n个测量过零点和预测过零点之间的时间差，在稳态情况下，这2个过零点是重合的，即
Figure 158670DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 444289DEST_PATH_IMAGE014
的值为零；在暂态或有扰动的情况下，二者有一定的偏差，即
Figure 620056DEST_PATH_IMAGE013
和
Figure 545286DEST_PATH_IMAGE014
的值不为零。
采用线性拟合方法可求得测量过零点，如由I k 和I k+1求出
Figure 582644DEST_PATH_IMAGE011
，由I j 和I j+1求出Z m (n)。
预测过零点和测量过零点之间的关系为
Figure 644140DEST_PATH_IMAGE015
                    (6)
式中：T 0为采样周期；k p、k i分别为比例环节和积分环节系数。将式（6）离散化后的公式为
Figure 990808DEST_PATH_IMAGE016
                          (7)
则有
 
式中：S为误差累加器；Y为预测过零点Z c(n)的修正量；k为周期序数。
根据本发明的方法对20组随机数据的实时预测与采样后直接输出的比较如图5所示。
由于实际系统频率不可能完全等于工频，因此这里的周期通过计算前k个周期的平均值来获得。由于每个预测过零点都是通过前面过零点的误差来修正，因此第一个预测过零点不能通过本算法得出，而取为测量过零点。由于静止无功补偿装置的投入过程都是先投固定电容器然后再投入TCR，因此第一个预测过零点取为测量过零点引起的时间延迟不会影响切换。
由于积分环节的效果，预测过零点在可靠跟踪实际过零点的同时具有一定的延时性，这样可以很好地躲过高频分量引起的零点漂移，对稳定控制有利。

Claims (3)

1. 一种SVC运行中的联络线电压过零实时检测方法，其特征是，它的步骤为：
步骤1，取
Figure 229160DEST_PATH_IMAGE001
和
Figure 229477DEST_PATH_IMAGE002
分别为第n-1个实测过零点和第n-1预测过零点，I k 和I k-1为该过零时刻前后的采样点；
步骤2，取Z m(n)和Z c(n)分别为第n个实测过零点和第n预测过零点，I j 和I j+1为该过零时刻前后的采样点；
步骤3，
Figure 572734DEST_PATH_IMAGE003
和分别为第n-1和第n个测量过零点和预测过零点之间的时间差，在稳态情况下，这两个过零点是重合的，即
Figure 429012DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 600230DEST_PATH_IMAGE004
的值为零；在暂态或有扰动的情况下，二者有偏差，即
Figure 427853DEST_PATH_IMAGE003
和
Figure 342719DEST_PATH_IMAGE004
的值不为零；
步骤4，采用线性拟合方法可求得测量过零点；
步骤5，预测过零点和测量过零点之间的关系为
Figure 676749DEST_PATH_IMAGE005
                   (6)
式中：T 0为采样周期；k p、k i分别为比例环节和积分环节系数，s为拉氏变换的复频率；；
步骤6，将式（6）离散化后的公式为
Figure 284448DEST_PATH_IMAGE006
                          (7)
则有
式中：S为误差累加器；Y为预测过零点Z c(n)的修正量；k为周期序数。
2.如权利要求1所述的SVC运行中的联络线电压过零实时检测方法，其特征是，所述采样周期为通过计算前k个周期的平均值来获得。
3.如权利要求1所述的SVC运行中的联络线电压过零实时检测方法，其特征是，所述第一个预测过零点取为测量过零点。
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