CN102055195A - 基于mcr的变电站无功电压控制方法 - Google Patents

基于mcr的变电站无功电压控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN102055195A
CN102055195A CN 201010585995 CN201010585995A CN102055195A CN 102055195 A CN102055195 A CN 102055195A CN 201010585995 CN201010585995 CN 201010585995 CN 201010585995 A CN201010585995 A CN 201010585995A CN 102055195 A CN102055195 A CN 102055195A
Authority
CN
China
Prior art keywords
voltage
value
mcr
control
lower limit
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN 201010585995
Other languages
English (en)
Other versions
CN102055195B (zh
Inventor
黄晓胜
陈丹
黄维斌
韦毅
彭泽华
何志杰
禤亮
宋运平
曾文君
史欢
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanning Power Supply Bureau of Guangxi Power Grid Co Ltd
Original Assignee
Nanning Power Supply Bureau of Guangxi Power Grid Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanning Power Supply Bureau of Guangxi Power Grid Co Ltd filed Critical Nanning Power Supply Bureau of Guangxi Power Grid Co Ltd
Priority to CN2010105859954A priority Critical patent/CN102055195B/zh
Publication of CN102055195A publication Critical patent/CN102055195A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102055195B publication Critical patent/CN102055195B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation

Landscapes

  • Control Of Electrical Variables (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于MCR的变电站无功电压控制方法，该方法包括电压分时控制、逆调压控制和闭环控制三步骤，利用MCR可平滑输出无功功率的特性，与变电站中现有的电容器组和有载高压分接头相配合，实现变电站无功电压的综合控制、实时控制和无功功率无级调节。

Description

基于MCR的变电站无功电压控制方法
技术领域
本发明涉及一种变电站无功电压控制方法，尤其是一种基于MCR(Magnetically Controlled Reactor-磁控电抗器)的变电站无功电压控制方法。
背景技术
电力系统的电压是衡量电能质量的重要指标之一。电力系统常见的用电设备，如异步电动机和各种电热设备等，只有在额定电压下运行才能取得最佳的效果，如果电压偏移过大，势必会影响设备的寿命和效率，严重时甚至会危及电网的稳定和经济运行。
电力系统的运行中，电压和无功功率的调节具有紧密的联系。因为电力系统的运行电压水平取决于无功功率的平衡，无功不足会引起电压偏低，反之会使得电压过高，所以有效的电压控制和合理的无功补偿，不仅能保证电压质量，还能提高电力系统运行的稳定性和安全性，充分发挥经济效益。
控制变电站无功电压的传统方法是基于九区图或五区图的电容器组投切和有载调压分接头综合控制方法，尽管该法应用普遍，但存在诸多不足：
(1)该法基于固定的电压无功上下限，未考虑无功与电压间相互协调的关系；
(2)用于运算分析的信息具有随机性、分散性，导致控制决策的盲目不确定性，实际表现为装置频繁调节，容易引起电压失稳；
(3)两类设备动作的先后顺序对控制结果影响很大，如果顺序不当，就会发生频繁动作、投切振荡等现象；
(4)由于只要进入合格区就不再调节，这可能造成系统长时间运行在电压或功率合格状态边缘，而未能将系统控制在额定最佳运行状态；
(5)电容器和有载调压分接头控制属于有级调节电压的方式，且受到每日投切次数的严格限制，不能实时平滑地调节输出无功功率从而确保线路电压稳定与无功平衡。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种可实现变电站无功电压的综合控制、实时控制和无功功率无级调节的基于MCR的变电站无功电压控制方法。
为解决上述技术问题本发明的基于MCR的变电站无功电压控制方法包括以下步骤：
(1)电压分时控制：以变电站低压侧电压为目标来进行，按照枢纽变电站的典型负荷曲线划分高峰与低谷时段，设置高峰时段的控制电压上限、下限和低谷时段的控制电压上限、下限；
(2)逆调压控制：根据系统有功设定的上限值和下限值，求取系统电压控制的目标值，如果实际平均有功值超过设定的上限值，则参考电压选择电压运行的上限值Umax；如果实际平均有功值低于设定的下限值，则参考电压选择电压运行下限值Umin，如果实际平均有功值位于设定的上限值和下限值范围内，则参考电压选择曲线上对应电压Ur；
(3)闭环控制：由步骤(1)和(2)确定电压的参考值Ur，通过检测变电站侧电压U并与参考值Ur相比较，得到差值ΔU，然后按以下步骤进行：
3.1通过检测与采样计算，得到负荷端电压U与电流I；
3.2将电压U与参考值Ur相比较，得到差值ΔU；
3.3判断ΔU是否大于A，当ΔU＜A时，转入步骤3.4，当|ΔU|的值大于A值时，进行MCR容量的粗调：
3.3.1如果ΔU为正，则导通角减小θ1，返回步骤3.1；
3.3.2如果ΔU为负，则导通角增大θ1，返回步骤3.1；
直到当|ΔU|的值小于A，而大于B时，则对MCR容量进行细调，转入步骤3.4；
3.4判断ΔU是否大于B，当|ΔU|的值大于B值时，进行MCR容量的细调：
3.4.1如果ΔU为正，则导通角减小θ2，返回步骤3.1；
3.4.2如果ΔU为负，则导通角增大θ2，返回步骤3.1；
当|ΔU|的值小于B时，进入步骤3.5；
3.5判断功率因数
Figure BSA00000383782000021
是否满足要求：
3.5.1测电压U和电流I，计算线路的功率因数
Figure BSA00000383782000022
并与0.9相比较；
3.5.2如果大于0.9，MCR不再动作；
3.5.3如果小于0.9，则导通角增加θ3；
3.5.4检测|ΔU|，当|ΔU|的值小于B时，返回步骤3.5.1；
3.5.5当|ΔU|的值大于B时，MCR不再动作；
其中，θ1大于θ2，θ2大于θ3。
本发明的基于MCR的变电站无功电压控制方法中，磁控式饱和电抗器以饱和变压器为装置本体，可控硅阀控制系统容量小，电压水平低，因而可靠性高、成本低；此外，经过改进，使得装置谐波小、损耗低、性能高，是配电网可控补偿的首选设备。本发明利用MCR可平滑输出无功功率的特性，与变电站中现有的电容器组和有载高压分接头相配合，可实现无功功率的无极调节。
附图说明
图1是MCR接线原理图。
图2是本发明基于MCR的变电站无功电压控制方法的基本原理框图。
图3是本发明中电压分时控制步骤的示意图。
图4是本发明中逆调压控制步骤的示意图。
图5是本发明中闭环控制步骤的示意图。
具体实施方式
本发明中，MCR本体是铁心式变压器，自耦励磁的MCR的线圈接线原理如图1所示，在电抗器边柱上分别对称地绕有匝数为
Figure BSA00000383782000031
的两个线圈，每一边柱的绕组有抽头比为
Figure BSA00000383782000032
的抽头，它们之间接有可控硅T1、T2，不同铁心的上下两个主绕组交叉连接后并联至电源，电源电压为e＝Emsinωt。当MCR绕组接至电源电压时，在可控硅T1、T2两端感应出1％左右电源电压的电压。电源电压正半周触发导通可控硅T1，其中N1＝N-Nk，在回路中产生直流控制电流i′k和i″k；在电源电压负半周期触发导通可控硅T2，在回路中形成直流控制电流i′k和i″k。一个工频周期轮流导通T1和T2，产生的直流控制电流i′k和i″k，使MCR工作铁心饱和，输出电流增加。MCR输出电流大小取决于晶闸管控制角α，α越小，产生的控制电流越强，从而MCR工作铁心磁饱和程度越高，输出电流越大。因此，改变晶闸管控制角，可平滑调节MCR容量。
10kV MCR设计了四种工作运行模式：定阻抗控制模式、电压优化控制模式、无功优化控制模式、电压无功综合控制模式。
(1)定阻抗控制模式：即MCR按设定的容量运行，相当于一台固定容量的电抗器。该模式一般只用于手动调试或测试磁控电抗器的性能时使用。
(2)电压优化控制模式：电压优化模式用于稳定10kV母线电压。首先设定电压控制的目标值，当系统负荷变动、低压侧投切电容或电抗等原因引起母线电压波动时，若超过设定电压值的上限，就增加MCR的输出容量，抑制电压升高；反之，若低于设定电压值的下限，则减小MCR的输出容量。该控制模式可以最大程度提高10kV侧母线的电压合格率。
(3)无功优化控制模式：根据考核点的无功功率目标值进行调节，无功的目标值根据运行数据的经验值来设置。对于电力系统的枢纽变电站的无功补偿，不能仅仅考虑将无功功率补偿到最小，因为此时母线电压可能超出允许的运行范围，反而会减小电压合格率。
(4)无功电压综合控制模式：由于系统电压允许在一定的范围内波动，设定电压运行的上限、下限值，当电压符合运行范围时，MCR的运行控制以控制无功功率为主；当电压超出了设定的范围，MCR的运行控制以电压的控制模式为主，当系统电压超上限时，增加MCR的输出容量，直至电压回到合格的运行范围或电抗器输出容量达到最大，或系统电压越下限时，减小MCR的输出容量，直至系统电压回到合格的运行范围或电抗器的容量已经调节到空载容量。
图2显示了本发明的基于MCR的变电站无功电压控制方法的基本原理，本法采用无功功率和运行电压作为控制参数，以下以10kV变电站为例，结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明：
(1)电压分时控制：以变电站低压侧电压为目标来进行，如图3所示，按照枢纽变电站的典型负荷曲线初步划分20h～6h时段为低谷时段，10kV母线控制电压上下限分别设定为10.5kV与10kV；6h～20h时段为高峰时段，控制电压上下限分别设定为10.8kV与10.2kV；高峰期间设置限值较高，而低谷期间则设置限值较低，主要解决深夜和凌晨最低谷期间的电压过高及系统无功过剩的问题。
(2)逆调压控制：为了充分利用MCR输出容量快速平滑调节输出容量的特点，实现系统逆调压，即在重负荷时，使电压较高；负荷轻时，使电压较低，有利于系统稳定并降低网损。根据系统有功设定的上限值和下限值，求取系统电压控制的目标值，它们之间的关系可以是线性关系，也可以是非线形的关系，如图4所示，如果实际平均有功值超过设定的上限值，则参考电压选择电压运行的上限值Umax；如果实际平均有功值低于设定的下限值，则参考电压选择电压运行下限值Umin，如果实际平均有功值位于设定的上限值和下限值范围内，则参考电压选择曲线上对应电压Ur。
对变电站和电抗器的输出端进行电压与电流采样，并通过PLC(Programmable Logic Controller-可编程逻辑控制器)计算出当前变电站低压侧的电压值，对采样的结果进行计算，得出当前变电站10kV侧实际电压值、有功功率值和无功功率值，根据图4得到参考电压值Ur。
(3)闭环控制：由步骤(1)和(2)确定电压的参考值Ur，将实际电压值和给定的参考电压值Ur进行比较，实际电压和参考电压Ur之间的差值ΔU经过线性化，进行逻辑判断后，控制装置发出命令给触发控制系统。
如图5所示，假如当ΔU＞0时，将电抗器的导通角调到0度(全投入)，此时，若ΔU仍然大于0，则电抗器导通角不变；若ΔU＜0，调整电抗器导通角至45°，使得MCR的容量与线路上的容性功率大致相等。当|ΔU|的值大于5.0(A)时，如果ΔU大于0，则导通角减小5°(θ1)，如果ΔU小于0，则导通角增加5°(θ1)；直到当|ΔU|的值小于5.0(A)，而大于1.0(B)时，根据ΔU的正负进行导通角的微调，如果ΔU大于0，则导通角减小1°(θ2)，如果ΔU小于0，则导通角增加1°(θ2)；当|ΔU|的值小于1.0(B)时，可认为电抗器的调节已达到目的。
继而检测线路的功率因数，若
Figure BSA00000383782000051
小于0.9，则导通角不断增加0.5°(θ3)，同时检测|ΔU|的值，直到
Figure BSA00000383782000052
或者|ΔU|的值大于1.0(B)时，MCR不再动作。因为根据我国目前的有关规定，高压供电线路的功率因数应满足
Figure BSA00000383782000053
所以为尽量保证线路的功率因数在要求范围内、实现无功功率的就地补偿，当电压在设定工作范围内时，控制系统工作在无功模式，当电压超出设定工作范围，控制系统工作在电压模式，这样可以首先保证电压合格，在此基础上，尽量做到无功的就地平衡。
上述列举的本发明的实施方式并非对本发明作任何形式上的限制。凡是依据本发明的技术实质对以上实施方式所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案的范围内。

Claims (1)

1.一种基于MCR的变电站无功电压控制方法，其特征在于该方法包括以下步骤：
(1)电压分时控制：以变电站低压侧电压为目标来进行，按照枢纽变电站的典型负荷曲线划分高峰与低谷时段，设置高峰时段的控制电压上限、下限和低谷时段的控制电压上限、下限；
(2)逆调压控制：根据系统有功设定的上限值和下限值，求取系统电压控制的目标值，如果实际平均有功值超过设定的上限值，则参考电压选择电压运行的上限值Umax；如果实际平均有功值低于设定的下限值，则参考电压选择电压运行下限值Umin，如果实际平均有功值位于设定的上限值和下限值范围内，则参考电压选择曲线上对应电压Ur；
(3)闭环控制：由步骤(1)和(2)确定电压的参考值Ur，通过检测变电站侧电压U并与参考值Ur相比较，得到差值ΔU，然后按以下步骤进行：
3.1通过检测与采样计算，得到负荷端电压U与电流I；
3.2将电压U与参考值Ur相比较，得到差值ΔU；
3.3判断ΔU是否大于A，当ΔU＜A时，转入步骤3.4，当|ΔU|的值大于A值时，进行MCR容量的粗调：
3.3.1如果ΔU为正，则导通角减小θ1，返回步骤3.1；
3.3.2如果ΔU为负，则导通角增大θ1，返回步骤3.1；
直到当|ΔU|的值小于A，而大于B时，则对MCR容量进行细调，转入步骤3.4；
3.4判断ΔU是否大于B，当|ΔU|的值大于B值时，进行MCR容量的细调：
3.4.1如果ΔU为正，则导通角减小θ2，返回步骤3.1；
3.4.2如果ΔU为负，则导通角增大θ2，返回步骤3.1；
当|ΔU|的值小于B时，进入步骤3.5；
3.5判断功率因数
Figure FSA00000383781900011
是否满足要求：
3.5.1测电压U和电流I，计算线路的功率因数
Figure FSA00000383781900012
并与0.9相比较；
3.5.2如果
Figure FSA00000383781900013
大于0.9，MCR不再动作；
3.5.3如果
Figure FSA00000383781900014
小于0.9，则导通角增加θ3；
3.5.4检测|ΔU|，当|ΔU|的值小于B时，返回步骤3.5.1；
3.5.5当|ΔU|的值大于B时，MCR不再动作；
其中，θ1大于θ2，θ2大于θ3。
CN2010105859954A 2010-12-14 2010-12-14 基于mcr的变电站无功电压控制方法 Active CN102055195B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105859954A CN102055195B (zh) 2010-12-14 2010-12-14 基于mcr的变电站无功电压控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN2010105859954A CN102055195B (zh) 2010-12-14 2010-12-14 基于mcr的变电站无功电压控制方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102055195A true CN102055195A (zh) 2011-05-11
CN102055195B CN102055195B (zh) 2012-11-28

Family

ID=43959273

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN2010105859954A Active CN102055195B (zh) 2010-12-14 2010-12-14 基于mcr的变电站无功电压控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN102055195B (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102983580A (zh) * 2012-11-16 2013-03-20 广东中钰科技有限公司 智能混合式高压动态无功补偿装置
CN104269865A (zh) * 2013-01-23 2015-01-07 苏州工业园区和顺电气股份有限公司 具有抗干扰功能的磁控电抗器
CN110556835A (zh) * 2019-09-09 2019-12-10 南京南瑞继保工程技术有限公司 一种磁控式可控并联电抗器的分层控制装置和方法
CN110808590A (zh) * 2019-10-12 2020-02-18 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 变电站无功补偿装置的协同控制方法、装置和存储介质
CN111509734A (zh) * 2020-05-29 2020-08-07 国网山东省电力公司电力科学研究院 基于无功功率控制的磁控电抗器无功补偿电路及其控制方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001178127A (ja) * 1999-12-13 2001-06-29 Sony Corp スイッチング電源回路
CN1790860A (zh) * 2005-11-17 2006-06-21 上海思源电气股份有限公司 基于磁控电抗器的电压无功综合控制装置
CN1937347A (zh) * 2006-10-20 2007-03-28 河海大学 一种分级递阶无功电压优化控制方法
CN101860035A (zh) * 2010-05-11 2010-10-13 青岛海电电气有限公司 晶闸管控制磁控电抗器的无功补偿系统

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001178127A (ja) * 1999-12-13 2001-06-29 Sony Corp スイッチング電源回路
CN1790860A (zh) * 2005-11-17 2006-06-21 上海思源电气股份有限公司 基于磁控电抗器的电压无功综合控制装置
CN1937347A (zh) * 2006-10-20 2007-03-28 河海大学 一种分级递阶无功电压优化控制方法
CN101860035A (zh) * 2010-05-11 2010-10-13 青岛海电电气有限公司 晶闸管控制磁控电抗器的无功补偿系统

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102983580A (zh) * 2012-11-16 2013-03-20 广东中钰科技有限公司 智能混合式高压动态无功补偿装置
CN102983580B (zh) * 2012-11-16 2014-12-31 广东中钰科技有限公司 智能混合式高压动态无功补偿装置
CN104269865A (zh) * 2013-01-23 2015-01-07 苏州工业园区和顺电气股份有限公司 具有抗干扰功能的磁控电抗器
CN110556835A (zh) * 2019-09-09 2019-12-10 南京南瑞继保工程技术有限公司 一种磁控式可控并联电抗器的分层控制装置和方法
CN110808590A (zh) * 2019-10-12 2020-02-18 内蒙古电力(集团)有限责任公司内蒙古电力科学研究院分公司 变电站无功补偿装置的协同控制方法、装置和存储介质
CN111509734A (zh) * 2020-05-29 2020-08-07 国网山东省电力公司电力科学研究院 基于无功功率控制的磁控电抗器无功补偿电路及其控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN102055195B (zh) 2012-11-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103383419B (zh) 一种磁控式可控并联电抗器联合调节试验装置
CN102055195B (zh) 基于mcr的变电站无功电压控制方法
CN103825287A (zh) 复合电力负载的动态无功快速补偿方法
CN102882208B (zh) 一种电气化铁路电能质量综合治理装置控制方法
CN102570474B (zh) 一种晶闸管交流无触点开关投切电容器时触发导通方法
CN103606932A (zh) 负荷相关的低压动态无功补偿电容器自动控制方法
CN101860035A (zh) 晶闸管控制磁控电抗器的无功补偿系统
CN201878088U (zh) Svr线路自动调压器
CN105226686A (zh) 一种不平衡和无功补偿综合控制系统及其方法
CN106972495A (zh) 一种低电压调节系统及其控制方法及装置
CN105576668A (zh) 基于磁控调谐的无源滤波及无功补偿装置
CN108964120A (zh) 低压分布式光伏接入容量优化控制方法
CN203025313U (zh) 高压变频串联谐振试验电源
CN205811547U (zh) 一种自动电压平衡装置
CN106026116A (zh) 无功补偿快速平滑调节方法
CN204597483U (zh) 一种基于移动式储能电站和有载调压器的电压治理装置
CN204068268U (zh) 一种动态有源滤波补偿装置
CN104283232B (zh) 一种用于轻型直流输电系统单元直流侧电压平衡控制方法
CN203536970U (zh) 磁控静止无功补偿装置
CN103346574B (zh) 一种电气化铁路牵引变55kV侧静止无功补偿装置的控制方法
CN207896670U (zh) 一种不限分组并联电容器的自动无功补偿系统
CN109510215A (zh) 有源无源混合型无功功率动态补偿装置
CN108767868A (zh) 低压线路有载调压补偿装置
CN201877832U (zh) 一种无功功率补偿控制器
CN110233483A (zh) 一种不限分组并联电容器的自动无功补偿系统及补偿方法

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant