CN104158197B - 一种基于svg的线电压补偿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于SVG的线电压补偿方法，通过该方法，可以即时检测负荷的无功及电压的波动情况，进行自适应地投切，实时无级可调对线电压进行补偿，维持配电网的电压稳定。该方法在投切时，采用无冲击软启动的方式，能降低对电网的冲击。

Description

一种基于SVG的线电压补偿方法

所属技术领域

本发明涉一种基于SVG的线电压补偿方法。

背景技术

我国目前城乡10kV配电网系统，存在着供电半径大、季节性负荷变动大、线路无功损耗大、功率因数低、无功功率不能就地平衡等问题，特别是由于工业生产中大量的非线性、冲击性和波动性负荷的存在给电网带来了日益严重的电能质量问题，严重的影响了电网的电压稳定，威胁电力系统和用户设备的正常运行。解决这些问题，对于节能降损、提高配电网供电质量和供电企业的经济效益等方面，将取得明显的实际效果。

为补偿无功，保持配电网的线电压稳定，无功补偿技术一直以来都是电气工程领域内的研究热点，与SVC动态无功补偿器相比，静止无功发生器具有补偿时间快、可连续补偿、不易产生谐振、可以补偿一定次的谐波等优点。因此，低压SVG是目前解决上述用户端电能质量问题的一种较佳途径。

SVG现有技术投切判断策略，按控制物理量分为功率因数控制方式、电压控制方式、无功电流控制方式、无功功率控制方式和复合控制方式。所述复合控制方式又包括电压和无功功率复合控制方式，无功功率和功率因数复合控制方式，以及电压和功率因数复合控制方式。

配电网中的SVG基本上都是采用全控型器件(如IGBT)和PWM控制。在低压SVG的启动过程中，由于逆变侧和网侧之间连接电抗器的电感值较小，直流侧有较大电容，如果不加控制直接启动SVG则会产生很大的启动冲击电流，该启动冲击电流所引起的电气和机械冲击将会导致启动失败，甚至会威胁到设备安全。软启动是抑制启动过程中的电流冲击和直流侧电压过充等不利因素，保证SVG能够安全平稳的启动并顺利投入工作的关键技术。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种基于SVG的线电压补偿方法，通过该方法，可以即时检测负荷的无功及电压的波动情况，进行自适应地投切，实时无级可调对线电压进行补偿，维持配电网的电压稳定。该方法在投切时，采用无冲击软启动的方式，能降低对电网的冲击。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于SVG的线电压补偿方法，该SVG包括：

第一电压采样模块，用于实时采集配电网的供电线路的多点的电压信息；

第一电流采样模块，用于实时采集配电网的供电线路的多点的电压信息；

电容器组，用于为配电网提供容性无功；

主接触器，同于将SVG与配电线可关断的连接；

软启动模块，用于辅助实现SVG的软启动；

三相桥式逆变电路，一端和上述电容器组连接，另一端连接软启动模块；

所述软启动模块一端和三相桥式逆变电路相连，另一端和祝接触器相连；

逆变电路控制器，用于控制三相桥式逆变电路的电子开关的关断，从而控制无功的补偿量；

中控模块，用于控制该SVG各个部件的协同工作，该中控模块包括：运算单元、逻辑分析单元、反馈单元及人机交互单元；

其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)第一电压采样模块和第一电流采样模块实时收集配电线的监测点的电压和电流信息，并将采集到的数据传输到中控模块的运算单元；

(2)运算单元将收到的电压电流信息进行存储，并将存储的信息定时进行分析运算，形成平均功率因数数据；

(3)逻辑分析单元将上述平均功率因数进行逻辑分析，并根据分析结果结果分别启动不同的无功补偿策略进行无功补偿；

(4)反馈单元将无功补偿后的平均功率因数与步骤(3)中逻辑分析单元得到的无功补偿前的平均功率因数进行比较分析，修正逻辑分析模块的对SVG的控制策略；

(5)人机交互单元将步骤(3)与步骤(4)中逻辑分析单元做出的分类结果和对SVG的控制策略进行显示，如果监控人员发现控制策略出现错误，通过人机交互模块手动修正对无功补偿器的控制策略。

优选的，所述软启动模块包括：软启动电阻和软启动接触器，所述的软启动电阻两端并联连接所述软启动接触器，该软启动接触器用于在软启动过程结束之后将软启动电阻旁路。

优选的，在步骤(1)之前还包括软启动的过程，该软启动过程包括如下步骤：

R1.中控模块判断配电线的电压值和频率值是否正常；

R2.待配电线电压值和频率值正常时，闭合主接触器，将SVG系统与电网连接，进入预充电阶段；

R3.所述预充电阶段结束后，中控模块对采集的配电线三相电压信号进行dq坐标变换和锁相，获得配电线的电压频率和相位信息；

R4.中控模块利用获得的电网电压频率和相位信息，通过运算产生与电网电压同步的正弦PWM波信号，通过逆变器电路控制器输出至三相逆变桥；

R5.采用开环控制方式逐步降低所述正弦PWM波的调制比，直至电容器组的直流侧电压达到额定电压值，停止输出正弦PWM波并闭合软启动接触器，切除软启动电阻，低压SVG的无冲击软启动过程结束，进入后续运行阶段。

优选的，步骤(2)中，运算单元每2-5分钟对储存的信息进行一次运算分析，得出一个平均功率因数数据。

优选的，步骤(3)中，逻辑分析单元对平均功率因数进行逻辑分析包括以下步骤：

(31)将来源于多个监测点的平均功率因数定义为用户终端级平均功率因数；

(32)将每个负载终端容量与其所在配电线路容量的比值定义为该用户终端的加权因子，同配电线下所有的加权因子相加之和等于1，将来源于同配电线路的负载终端级平均功率因数乘以其加权因子之后的平均值定义为配电线路的平均功率因数。

优选的，所述电压电流信息包括：电压幅值、频率、电流幅值、电压和电流相位差。

本发明提供的基于SVG的线电压补偿方法具有如下优点：(1)可以基于实时获取的配电线的多个节点的电压电流信息，实时无级可调的进行电压和无功补偿。(2)软启动模块使得SVG启动时，降低SVG对电网的冲击。(3)具有良好的人机交互性能，可人为的实时干预SVG的补偿策略。

附图说明

图1示出了本发明的一种SVG的线电压补偿系统的框图；

图2示出了图1中系统中的中控模块的具体组成；

图3示出了本发明补偿方法的流程图。

具体实施方式

图1是示出了根据本发明的框图，为了实现上述目的，本发明提供一种基于SVG的线电压补偿方法，该系统包括中控模块6、软启动模块5、主接触器12、三相桥式逆变电路4、逆变电路控制器7、电容器组3、第一电压采样模块8、第一电流采样模块9、第二电流采集模块10和第二电压采集模块11。

第一电压采样模块9，用于实时采集配电网的供电线路的多点的电压信息，比如采集多个负载1-n连接处的电压信息，并将这些电压信息进行平均处理。第一电流采样模块10，用于实时采集配电网的供电线路的多点的电压信息，采集多个负载1-n连接处的电流信息，并将这些电流信息进行平均处理。这些电压电流信息可包括但不限于：电压幅值、频率、电流幅值、电压和电流相位差。

电容器组3，用于为配电网提供容性无功，可由多个直流电容串联组成。

主接触器12，同于将SVG系统与配电线1可关断的连接。

软启动模块5，用于辅助实现SVG系统的软启动。所述软启动模块一端和三相桥式逆变电路相连，另一端和祝接触器相连。所述软启动模块包括：软启动电阻51和软启动接触器52，所述的软启动电阻51两端并联连接所述软启动接触器52，该软启动接触器52用于在软启动过程结束之后将软启动电阻51旁路。

三相桥式逆变电路4，一端和电容器组3连接，另一端连接软启动模块5，该三相桥式逆变电路优选由IGCT期间组成。

逆变电路控制器7，用于控制三相桥式逆变电路的电子开关的关断，从而控制无功的补偿量，该控制器7可采用本领域同样的IGCT控制器。

第二电压采集模块10和第二电流采集模块11，采集电容器组3的电压和电流信息。

中控模块6，用于控制该SVG系统各个部件的协同工作，该中控模块6包括：

运算单元61，用于将来自第一电压采集模块8和第一电流采集模块9收到电压电流信息进行存储，并将存储的数据定时进行分析运算，形成平均功率因数数据。

逻辑分析单元62，将上述平均功率因数进行逻辑分析，并根据分析的结果分别启动不同的SVG无功补偿补偿控制策略，进行无功补偿。

反馈单元63，将无功补偿后的平均功率因数与逻辑分析模块62做出的无功补偿前的平均功率因数进行比较，修正逻辑分析单元62的对无功补偿器的控制策略。

所述中控模块还包括人机交互单元64，用于将逻辑分析单元62做出的SVG的控制策略进行显示，如果监控人员发现控制策略出现错误，通过人机交互模块手动修正对SVG的控制策略。

参见图3，采用上述SVG系统进行线电压的具体步骤如下：

S1.第一电压采样模块8和第一电流采样模块9实时收集配电线1的监测点的电压和电流信息，并将采集到的数据传输到中控模块6的运算单元61；

S2运算单元61将收到的电压电流信息进行存储，并将存储的信息定时进行分析运算，形成平均功率因数数据；

S3.逻辑分析单元62将上述平均功率因数进行逻辑分析，并根据分析结果结果分别启动不同的无功补偿策略进行无功补偿；

S4.反馈单元将无功补偿后的平均功率因数与步骤(3)中逻辑分析单元得到的无功补偿前的平均功率因数进行比较分析，修正逻辑分析模块的对SVG的控制策略；

S5.人机交互单元将步骤(3)与步骤(4)中逻辑分析单元做出的分类结果和对SVG的控制策略进行显示，如果监控人员发现控制策略出现错误，通过人机交互模块手动修正对无功补偿器的控制策略。

步骤S2中，运算单元每2-5分钟对储存的信息进行一次运算分析，得出一个平均功率因数数据。

步骤S3中，逻辑分析单元对平均功率因数进行逻辑分析包括以下步骤：

S31.将来源于多个监测点的平均功率因数定义为用户终端级平均功率因数；

S32.将每个负载终端容量与其所在配电线路容量的比值定义为该用户终端的加权因子，同配电线下所有的加权因子相加之和等于1，将来源于同配电线路的负载终端级平均功率因数乘以其加权因子之后的平均值定义为配电线路的平均功率因数。

优选的，在上述步骤S1之前，还包括一个SVG软启动过程，具体步骤如下：

R1.中控模块6判断配电线1的电压值和频率值是否正常；

R2.待配电线电压值和频率值正常时，闭合主接触器12，将SVG系统与电网连接，进入预充电阶段；

R3.所述预充电阶段结束后，中控模块6对采集的配电线1三相电压信号进行dq坐标变换和锁相，获得配电线的电压频率和相位信息；

R4.中控模块6利用获得的电网电压频率和相位信息，通过运算产生与电网电压同步的正弦PWM波信号，通过逆变器电路控制器输出至三相逆变桥；

R5.采用开环控制方式逐步降低所述正弦PWM波的调制比，直至电容器组3的直流侧电压达到额定电压值，停止输出正弦PWM波并闭合软启动接触器52，切除软启动电阻51，低压SVG的无冲击软启动过程结束，进入后续运行阶段。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，做出若干等同替代或明显变型，而且性能或用途相同，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (1)

1.一种基于SVG的线电压补偿方法，该SVG包括：

第一电压采样模块，用于实时采集配电网的供电线路的多点的电压信息；

第一电流采样模块，用于实时采集配电网的供电线路的多点的电流信息；

电容器组，用于为配电网提供容性无功；

主接触器，同于将SVG与配电线可关断的连接；

软启动模块，用于辅助实现SVG的软启动，所述软启动模块包括：软启动电阻和软启动接触器，所述的软启动电阻两端并联连接所述软启动接触器，该软启动接触器用于在软启动过程结束之后将软启动电阻旁路；

三相桥式逆变电路，一端和上述电容器组连接，另一端连接软启动模块；

所述软启动模块一端和三相桥式逆变电路相连，另一端和主接触器相连；

逆变电路控制器，用于控制三相桥式逆变电路的电子开关的关断，从而控制无功的补偿量；

中控模块，用于控制该SVG各个部件的协同工作，该中控模块包括：运算单元、逻辑分析单元、反馈单元及人机交互单元；

其特征在于，该方法包括如下步骤：

(1)第一电压采样模块和第一电流采样模块实时收集配电线的监测点的电压和电流信息，并将采集到的数据传输到中控模块的运算单元，所述电压电流信息包括：电压幅值、频率、电流幅值、电压和电流相位差；

(2)运算单元将收到的电压电流信息进行存储，并将存储的信息定时进行分析运算，形成平均功率因数数据；

(3)逻辑分析单元将上述平均功率因数进行逻辑分析，并根据分析结果分别启动不同的无功补偿策略进行无功补偿；

(4)反馈单元将无功补偿后的平均功率因数与步骤(3)中逻辑分析单元得到的无功补偿前的平均功率因数进行比较分析，修正逻辑分析模块的对SVG的控制策略；

(5)人机交互单元将步骤(3)与步骤(4)中逻辑分析单元做出的分类结果和对SVG的控制策略进行显示，如果监控人员发现控制策略出现错误，通过人机交互模块手动修正对无功补偿器的控制策略；

在步骤(1)之前还包括软启动的过程，该软启动过程包括如下步骤：

R1.中控模块判断配电线的电压值和频率值是否正常；

R2.待配电线电压值和频率值正常时，闭合主接触器，将SVG系统与电网连接，进入预充电阶段；

R3.所述预充电阶段结束后，中控模块对采集的配电线三相电压信号进行dq坐标变换和锁相，获得配电线的电压频率和相位信息；

R4.中控模块利用获得的电网电压频率和相位信息，通过运算产生与电网电压同步的正弦PWM波信号，通过逆变器电路控制器输出至三相逆变桥；

R5.采用开环控制方式逐步降低所述正弦PWM波的调制比，直至电容器组的直流侧电压达到额定电压值，停止输出正弦PWM波并闭合软启动接触器，切除软启动电阻，低压SVG的无冲击软启动过程结束，进入后续运行阶段；

在步骤(2)中，运算单元每2-5分钟对储存的信息进行一次运算分析，得出一个平均功率因数数据；

在步骤(3)中，逻辑分析单元对平均功率因数进行逻辑分析包括以下步骤：

(31)将来源于多个监测点的平均功率因数定义为用户终端级平均功率因数；

(32)将每个负载终端容量与其所在配电线路容量的比值定义为该用户终端的加权因子，同配电线下所有的加权因子相加之和等于1，将来源于同配电线路的负载终端级平均功率因数乘以其加权因子之后的平均值定义为配电线路的平均功率因数。