CN104319778A - 一种调节电网电压的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调节电网电压的方法，该方法包括：根据电网电压实际值的取值范围，采用电压控制模式或无功补偿模式，获取静止无功发生器的输出无功功率参考值；根据输出无功功率参考值，获取静止无功发生器的输出无功电流参考值；获取静止无功发生器的输出无功电流实际值，根据输出无功电流实际值和输出无功电流参考值，调节静止无功发生器的输出无功电流，从而实现对电网电压的调节。本方法能够实现在调节电网电压的同时兼顾无功补偿，能够实现对电网电压快速、可靠地调节。

Description

一种调节电网电压的方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，具体地说，涉及一种调节电网电压的方法。

背景技术

近年来，随着风电、光伏等新能源发电行业的迅速发展，大量风电、光伏电站并入电网，由此也给电力系统带来了很多新的问题，其中，无功电压问题是最突出和最受关注的问题之一。

例如，在并网运行的风力发电项目中,升压站是将风电电力输送到电网的关键环节。在风电场实际运行中,由于风力的间歇性和随机性,导致风力发电机组不能持续稳定地发电,而风力发电机组的不稳定运行会造成升压站电压非常大的波动,威胁到用电安全，严重时甚至会导致母线电压波动致使风电机组停机的情况,而反复切机将会缩短风机寿命。为了保持升压站的电压波动在要求的范围内,就需要升压站的动态无功补偿装置采用合适的控制方法进行合理有效的无功补偿。

现有的电网电压调节方法主要是以无功功率或并网点电压等单一参数为控制对象。而由于并网点电压与功率因数之间存在耦合关系，所以以任何一个参数为控制对象都会影响到另一个参数，从而造成控制结果的不准确。

基于上述情况，亟需一种能够准确、可靠地对电网电压进行调节的方法。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种调节电网电压的方法，所述方法包括以下步骤：根据电网电压实际值的取值范围，采用电压控制模式或无功补偿模式，获取静止无功发生器的输出无功功率参考值；根据所述输出无功功率参考值，获取静止无功发生器的输出无功电流参考值；获取所述静止无功发生器的输出无功电流实际值，根据所述输出无功电流实际值和输出无功电流参考值，调节所述静止无功发生器的输出无功电流，从而实现对电网电压的调节。

根据本发明的一个实施例，如果所述电网电压实际值在预设电压范围内，则采用无功补偿模式获取所述输出无功功率参考值，否则采用电压控制模式获取所述输出无功功率参考值。

根据本发明的一个实施例，采用电压控制模式获取所述输出无功功率参考值包括以下步骤：判断所述电网电压实际值是否大于预设电压最大值；如果所述电网电压实际值大于所述预设电压最大值，则根据第一电压控制模型获取所述输出无功功率参考值，否则根据第二电压控制模型获取所述输出无功功率参考值。

根据本发明的一个实施例，根据第一电压控制模型获取所述输出无功功率参考值包括以下步骤：将所述静止无功发生器中的网侧电压外环调节器的参考电压配置为预设电压最大值，得到所述网侧电压外环调节器输出的调节器第一输出功率；根据所述输出无功功率实际值与电网侧无功功率，计算电站的无功功率；判断所述电站的无功功率是否小于零，如果小于，则将所述输出无功功率参考值确定为所述调节器第一输出功率，否则进一步判断所述电站的无功功率的绝对值是否小于或等于所述调节器第一输出功率的绝对值；如果所述电站的无功功率的绝对值小于或等于所述调节器第一输出功率的绝对值，则将所述输出无功功率参考值确定为所述调节器第一输出功率，否则进一步判断所述调节器第一输出功率与所述电站的无功功率之和的绝对值是否小于第一功率阈值；如果所述调节器第一输出功率与所述电站的无功功率之和的绝对值小于所述第一功率阈值，则将所述输出无功功率参考值确定为所述电站的无功功率的负数值，否则将所述输出无功功率参考值确定为第二功率阈值。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式计算所述第一功率阈值：

Q₁＝|K×(U_max-U_min)|

其中，Q₁表示第一功率阈值，K表示比例因子，U_max表示预设电压最大值，U_min表示预设电压最小值。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式计算所述第二功率阈值：

Q₂＝Q_{vol_1}-K×[U_max-(U_min+ΔU_db)]

其中，Q₂表示第二功率阈值，Q_{vol_1}表示调节器第一输出功率，K表示比例因子，U_max表示预设电压最大值，U_min表示预设电压最小值，ΔU_db表示预设电压死区值。

根据本发明的一个实施例，根据第二电压控制模型获取所述输出无功功率参考值包括以下步骤：将所述静止无功发生器中的网侧电压调节外环调节器的参考电压配置为预设电压最小值，得到所述网侧电压调节外环调节器输出的调节器第二输出功率；根据所述输出无功功率实际值与电网侧无功功率，计算电站的无功功率；判断所述电站的无功功率是否大于零，如果大于，则将所述输出无功功率参考值确定为所述调节器第二输出功率，否则进一步判断所述电站的无功功率的绝对值是否小于或等于所述调节器第二输出功率的绝对值；如果所述电站的无功功率的绝对值小于或等于所述调节器第二输出功率的绝对值，则将所述输出无功功率参考值确定为所述调节器第二输出功率，否则进一步判断所述调节器第二输出功率与所述电站的无功功率之和的绝对值是否小于第三功率阈值；如果所述调节器第二输出功率与所述电站的无功功率之和的绝对值小于第三功率阈值，则将所述输出无功功率参考值确定为所述电站的无功功率的负数值，否则将所述输出无功功率参考值确定为第四功率阈值。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式计算所述第三功率阈值：

Q₃＝|K×(U_max-U_min)|

其中，Q₃表示第三功率阈值，K表示比例因子，U_max表示预设电压最大值，U_min表示预设电压最小值。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式计算所述第四功率阈值：

Q₄＝Q_{vol_2}+K×[(U_max-ΔU_db)-U_min]

其中，Q₄表示第四功率阈值，Q_{vol_2}表示调节器第二输出功率，K表示比例因子，U_max表示预设电压最大值，U_min表示预设电压最小值，ΔU_db表示预设电压死区值。

根据本发明的一个实施例，采用所述无功补偿模式获取所述无功功率参考值包括以下步骤：获取所述静止无功发生器中的无功补偿环的输出功率，计算该功率与所述输出无功功率实际值的差值，得到差值功率；判断所述无功补偿环的输出功率是否大于或等于零，如果大于或等于，则进一步判断所述差值功率的绝对值是否大于或等于第五功率阈值，如果是，则将所述输出无功功率参考值确定为第六功率阈值，否则将所述输出无功功率参考值确定为所述无功补偿环的输出功率；如果所述无功补偿环的输出功率小于零，则进一步判断所述差值功率的绝对值是否大于或等于第七功率阈值，如果是，则将所述输出无功功率参考值确定为第八功率阈值，否则将所述输出无功功率参考值确定为确定为所述无功补偿环的输出功率。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式计算所述第五功率阈值：

Q₅＝|K×(U_max-U_S)|

其中，Q₅表示第五功率阈值，K表示比例因子，U_max表示预设电压最大值，U_S表示电网电压实际值。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式计算所述第六功率阈值：

Q₆＝Q_SVG+K×[(U_max-ΔU_db)-U_S]

其中，Q₆表示第六功率阈值，Q_SVG表示静止无功发生器的输出无功电流实际值，K表示比例因子，U_max表示预设电压最大值，ΔU_db表示预设电压死区值，U_S表示电网电压实际值。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式计算所述第七功率阈值：

Q₇＝|K×(U_min-U_S)|

其中，Q₇表示第七功率阈值，K表示比例因子，U_min表示预设电压最小值，U_S表示电网电压实际值。

根据本发明的一个实施例，根据如下表达式计算所述第八功率阈值：

Q₈＝Q_SVG+K×[(U_min+ΔU_db)-U_S]

其中，Q₈表示第八功率阈值，Q_SVG表示静止无功发生器的输出无功功率实际值，K表示比例因子，U_min表示预设电压最小值，ΔU_db表示预设电压死区值，U_S表示电网电压实际值。

本发明依据实时性、简单性、有效性的原则，提出提供一种可实现调节电网电压并兼顾无功补偿的电网电压调节方法。为适应现场工况，本发明所提供的方法直接检测网侧电压，直接通过相应的调节器获得SVG所需补偿的无功功率，而不需要知道网侧短路阻抗，这样可实现对电网电压的快速调节。

同时，本发明通过获取SVG影响网侧电压波动的比例因子K及相关后续计算，可实现SVG处于调电压控制模式时，最大限度的补偿电站内无功功率，提高功率因数；SVG处于无功功率模式时，在最大限度提高功率因数的同时确保电网电压处于设定的调节范围。

此外，本发明所提供的方法能够最大限度的减少SVG在电压控制模式和无功功率模式这两种模式之间的切换次数，并减小SVG在电压控制模式和无功补偿模式之间切换所导致无功电流较大突变以及由此导致的电网电压波动。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要的附图做简单的介绍：

图1是根据本发明一个实施例的调节电网电压的原理图；

图2是根据本发明一个实施例的调节电网电压的方法的流程图；

图3是根据本发明一个实施例的采用电压控制模式获取输出无功功率参考值的流程图；

图4是根据本发明一个实施例的采用第一电压控制模型获取输出无功功率参考值的流程图；

图5是根据本发明一个实施例的采用第二电压控制模型获取输出无功功率参考值的流程图；

图6是根据本发明一个实施例的采用无功补偿模式获取输出无功功率参考值的流程图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

同时，在以下说明中，出于解释的目的而阐述了许多具体细节，以提供对本发明实施例的彻底理解。然而，对本领域的技术人员来说显而易见的是，本发明可以不用这里的具体细节或者所描述的特定方式来实施。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

静止无功发生器(Static Var Generator，简称为SVG)作为目前技术最先进的动态无功补偿装置，基本原理是利用全控型大功率电力电子器件(例如IGBT)组成自换相桥式电路，经过电抗器并联在电网上，适当地调节桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位，或者直接控制其交流侧电流，就可以使该电路吸收或者发出满足要求的无功电流，实现动态无功补偿的目的。由于SVG在响应速度、稳定电网电压、降低系统损耗、增加传输能力、提高瞬变电压极限、降低谐波和减少占地面积等多方面具有优越的性能，目前已广泛应用于风电、光伏等新能源发电行业。

针对现有的电网电压调节方法的缺陷，本发明提供了一种基于SVG控制的电网电压调节方法。图1示出了利用本实施例所提供的方法进行电网电压调节的原理图。

如图1所示，本实施例所提供的方法采用电压外环结合电流内环的双闭环控制方式来调节电网电压。主变压器高压侧(例如220kV侧)的目标电压值与电网实际电压值的差值经过第一调节器，构成了交流电压外环，用于稳定电网电压。其中，当电网实际电压值位于预设电压范围之内时，第一调节器不工作，此时SVG以补偿电站无功功率、提高功率因数为目标；当电网电压实际值高于预设电压最大值时，第一调节器以将电网电压稳定在预设电压最大值为控制目标；当电网电压实际值低于第一预设电压最小值时，第一调节器以将电网电压稳定在预设电压最小值为控制目标。

网侧电压环调节出的目标无功功率值，经过转换生成无功电流指令，即SVG的输出无功电流参考值，与SVG的输出无功电流实际值通过第二调节器，构成无功电流内环。

基于上述原理，图2示出了本实施例所提供的电网电压调节方法的流程图。

如图2所示，本实施例首先在步骤S201中根据电网电压实际值的取值范围，相应地采用电压控制模块或无功补偿模式，获取静止无功发生器的输出无功功率参考值。本实施例中，电网电压实际值通过检测电网电压并进行锁相从而计算得到。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，电网电压实际值还可以通过其他合理方式获得，本发明不限于此。

得到SVG的输出无功功率参考值后，在步骤S202中根据该输出无功功率参考值，获取输出无功电流参考值。

在步骤S203中，首先获取SVG的输出无功电流实际值，随后根据输出无功电流实际值与步骤S202中得到的输出电流参考值，调节静止无功发生器的输出无功电流，从而实现对电网电压的调节，进而实现调压优先、兼顾无功补偿的控制方法。需要说明的是，在SVG发出感性无功电流(滞后电网电压相位90°)时能降低电网电压，在SVG发出容性无功电流(超前电网电压相位90°)时能提升电网电压。

本实施例中，当电网电压实际值在预设电压范围内时，采用无功补偿模式来获取SVG的输出无功功率参考值；当电压电压实际值在预设电压范围之外时，则采用电压控制模式来获取SVG的输出无功功率参考值。其中，本实施例中，预设电压范围以预设电压最大值和预设电压最小值作为两个端点。

图3示出了本实施例中采用电压控制模式来获取SVG的无功功率参考值的流程图。

如图3所示，本实施例中，采用电压控制模式获取SVG的无功功率参考值的过程中，首先在步骤S301中判断电网电压实际值是否大于预设电压最大值。如果电网电压实际值大于预设电压最大值，则随后在步骤S302中根据第一电压控制模型来获取SVG的输出无功功率参考值，否则随后在步骤S303中根据第二电压控制模型来获取SVG的输出无功功率参考值。

图4进一步示出了本实施例中如何根据第一电压控制模型获取SVG的输出无功功率参考值的流程图。

如图4所示，本实施例中，在步骤S401中将SVG中的网侧电压外环调节器的参考电压配置为预设电压最大值，并得到此时网侧电压外环调节器所输出的功率，将该功率作为调节器第一输出功率。

在步骤S402中，根据SVG的输出无功功率实际值与与电网侧无功功率，计算电站的无功功率。电网侧无功功率可以通过检测电网电压及电流，并进行锁相后计算得到。需要说明的是，在本发明的其他实施例中，电网侧无功功率还可以通过其他合理方式获得，本发明不限于此。

本实施例中，根据如下表达式计算电站的无功功率：

Q_ST＝Q_S-Q_SVG        (1)

其中，Q_ST表示电站的无功功率，电站的无功功率为电站内除SVG外的其他所有电气设备所产生的无功功率，Q_S表示电网侧无功功率，Q_SVG表示SVG的输出无功功率实际值。

得到电站的无功功率后，在步骤S403中判断电站的无功功率是否小于或等于零。如果电站的无功功率Q_ST小于或等于零，则在步骤S404中将SVG的输出无功功率参考值确定为调节器第一输出功率。

因为此时网侧电压外环调节器所输出的功率与SVG的输出无功功率实际值Q_SVG的差值应为负数，即SVG输出无功功率的趋势必定为容性无功减少或者感性无功增加，以此来降低电网电压。而如果电站本身需要补偿的无功功率-Q_ST≥0(即提高功率因数需要增加容性无功)，那么说明调节电网电压所需无功与提高电站功率因数所需无功的极性不一致，此时SVG只调节电网电压即可，不需考虑无功补偿，所以SVG的输出无功参考值可以设为网侧电压外环调节器所输出的功率，即调节器第一输出功率。本实施例中，容性无功功率为正数，感性无功功率为负数。

如果电站本身需要补偿的无功功率-Q_ST＜0(即提高功率因数需要增加感性无功)，那么说明调节电网电压所需无功与提高电站功率因数所需无功的极性一致，此时可适当的增加无功输出，更好的提高功率因数。所以本实施例在步骤S405中进一步判断电站的无功功率Q_ST的绝对值是否小于或等于调节器第一输出功率Q_{vol_1}的绝对值。

如果Q_ST的绝对值小于或等于Q_{vol_1}的绝对值，则表明如果SVG的输出无功功率为调节器第一输出功率Q_{vol_1}，SVG电压控制环的输出无功功率足以补偿电站内的无功，所以此时执行步骤S404，将SVG的输出无功功率参考值确定为调节器第一输出功率。

如果电站本身需要补偿的无功功率-Q_ST＜0，且Q_ST的绝对值大于Q_{vol_1}的绝对值，则在步骤S406中进一步判断调节器第一输出功率Q_{vol_1}与电站的无功功率Q_ST之和的绝对值是否小于第一功率阈值。如果小于，则在步骤S407中将输出无功功率参考值确定为电站的无功功率的负数值；否则在步骤S408中将输出无功功率参考值确定为第二功率阈值。

本实施例中，根据如下表达式确定第一功率阈值：

Q₁＝|K×(U_max-U_min)|            (2)

其中，Q₁表示第一功率阈值，K表示比例因子，U_max表示预设电压最大值，U_min表示预设电压最小值。

根据如下表达式确定第二功率阈值：

Q₂＝Q_{vol_1}-K×[U_max-(U_min+ΔU_db)]       (3)

其中，Q₂表示第二功率阈值，Q_{vol_1}表示调节器第一输出功率，ΔU_db表示预设电压死区值。

因为如果电站本身需要补偿的无功功率-Q_ST小于零，且Q_ST的绝对值大于Q_vol的绝对值，且调节器第一输出功率Q_{vol_1}与电站的无功功率Q_ST之和的绝对值小于第一功率阈值，那么说明SVG电压控制环的输出目标无功功率不足以补偿电站内的无功，且SVG如果全部补偿完电站内无功功率也不会导致电压低于下限值(即预设电压最小值U_min)，所以此时将输出无功功率参考值确定为电站的无功功率的负数值(即-Q_ST)。

而如果电站本身需要补偿的无功功率-Q_ST小于零，且Q_ST的绝对值大于Q_vol的绝对值，且调节器第一输出功率Q_{vol_1}与电站的无功功率Q_ST之和的绝对值大于或等于第一功率阈值，那么说明SVG电压控制环的输出目标无功功率足以补偿电站内的无功，但SVG如果全部补偿完电站内无功功率会导致电压低于下限值，所以此时将输出无功功率参考值确定为第二功率阈值。

本实施例中，采用如下方法获取比例因子K：

a、将SVG设置为恒装置无功模式；

b、将SVG从空载逐渐运行至感性最大无功功率Q_{L_max}，记录此时电网电压值U_S1，随后将SVG逐渐运行至最大容性无功功率Q_{C_max}，记录下此时电网电压值U_S2；

c、根据如下表达式计算比例因子K：

K＝(Q_{C_max}-Q_{L_max})/(U_S2-U_S1)          (4)

需要说明的是，在本发明的其他实施例中，还可以通过其他合理方式来获取比例因子K，本发明不限于此。

例如，在本发明的一个实施例中，采用如下方法获取比例因子K：

d、将SVG设置为恒装置无功模式；

e、将SVG从空载状态逐渐运行至容性最大无功功率Q_{C_max}，记录下此时电网电压U_S3，随后逐渐将SVG运行至最大感性无功功率Q_{L_max}，记录下此时电网电压U_S4；

f、根据如下表达式计算比例因子K：

K＝(Q_{L_max}-Q_{C_max})/(U_S4-U_S3)          (5)

如果电网电压实际值不在预设电压范围内，且小于预设电压最大值，也就说明此时电网电压实际值小于预设电压最小值，本实施例中采用第二电压控制模型获取SVG的输出无功功率参考值。图5示出了本实施例中采用第二电压控制模型获取SVG的输出无功功率参考值的流程图。

如图5所示，本实施例首先在步骤S501中将SVG中的网侧电压外环调节器的参考电压设为预设电压最小值，并得到此时网侧电压外环调节器所输出的功率，将该功率作为调节器第二输出功率。

在步骤S502中，根据SVG的输出无功功率实际值与与电网侧无功功率，计算得到电站的无功功率，其原理及过程与图4所示的步骤S402相同，在此不再赘述。

得到电站的无功功率后，在步骤S503中判断电站的无功功率是否大于零。如果电站的无功功率大于零，则在步骤S504中将SVG的输出无功功率参考值确定为调节器第二输出功率。

因为此时网侧电压调节环的输出功率与SVG的输出无功功率实际值Q_SVG的差值应为正数，即SVG输出无功功率的趋势必定为容性无功增加或者感性无功减少，以此来提升电网电压。而如果电站本身需要补偿的无功功率-Q_ST≤0(即提高功率因数需要增加感性无功)，那么说明调节电网电压所需无功与提高电站功率因数所需无功的极性不一致，此时SVG只调节电网电压即可，所以此时将SVG的输出无功功率参考值确定为调节器第二输出功率。

而如果电站本身需要补偿的无功功率-Q_ST＞0(即提高功率因数需要增加容性无功)，那么说明调节电网电压所需无功与提高电站功率因数所需无功的极性一致，此时可适当的增加无功输出，更好的提高功率因数。所以本实施例在步骤S505中进一步判断电站的无功功率Q_ST的绝对值是否小于或等于调节器第二输出功率Q_{vol_2}的绝对值。

如果-Q_ST＞0，且Q_ST的绝对值小于或等于Q_{vol_2}的绝对值，则表明如果SVG的输出无功功率为调节器第二输出功率Q_{vol_2}，那么SVG电压控制环的输出无功功率参考值足以补偿电站内的无功，所以此时执行步骤S504，将SVG的输出无功功率参考值确定为调节器第二输出功率。

如果电站本身需要补偿的无功功率-Q_ST大于零，且Q_ST的绝对值大于Q_{vol_2}的绝对值，则在步骤S506中进一步判断调节器第二输出功率Q_{vol_2}与电站的无功功率Q_ST之和的绝对值是否小于第三功率阈值。如果小于，则在步骤S507中将SVG的输出无功功率参考值确定为电站的无功功率的负数值；否则在步骤S508中将输出无功功率参考值确定为第四功率阈值。

本实施例中，根据如下表达式确定第三功率阈值Q₃：

Q₃＝|K×(U_max-U_min)|          (6)

根据如下表达式确定第四功率阈值Q₄：

Q₄＝Q_{vol_2}+K×[(U_max-ΔU_db)-U_min]       (7)

其中，Q_{vol_2}表示调节器第二输出功率，其也是附图1中第一调节器的输出值。

因为如果电站本身需要补偿的无功功率-Q_ST大于零，且Q_ST的绝对值大于Q_vol的绝对值，且调节器第二输出功率Q_{vol_2}与电站的无功功率Q_ST之和的绝对值小于第三功率阈值，那么说明SVG电压控制环的输出目标无功功率不足以补偿电站内的无功，且SVG如果全部补偿完电站内无功功率也不会导致电压超出上限值，所以此时将输出无功功率参考值确定为电站的无功功率的负数值。

而如果电站本身需要补偿的无功功率-Q_ST大于零，且Q_ST的绝对值大于Q_vol的绝对值，且调节器第二输出功率Q_{vol_2}与电站的无功功率Q_ST之和的绝对值大于或等于第三功率阈值，那么说明SVG电压控制环的输出目标无功功率足以补偿电站内的无功，但SVG如果全部补偿完电站内无功功率会导致电压超出上限值，所以此时将输出无功功率参考值确定为第四功率阈值。

本实施例中，如果电网电压实际值在预设电压范围之外，则采用无功补偿模式来获取SVG的输出无功功率参考值。其中，图6示出了本实施例采用无功补偿模式来获取SVG的输出无功功率参考值的流程图。

如图6所示，在无功补偿模式中，本实施例首先在步骤S601中获取SVG的无功补偿环的输出功率Q_var，并在步骤S602中计算该功率与SVG的输出无功功率实际值Q_SVG的差值，从而得到差值功率ΔQ_var

在步骤S603中，判断无功补偿环的输出功率Q_var是否大于或等于零。如果Q_var大于或等于零，则执行步骤S604来进一步判断差值功率ΔQ_var绝对值是否大于或等于第五功率阈值；如果无功补偿环的输出功率小于零，执行步骤S607来进一步判断差值功率ΔQ_var的绝对值是否大于或等于第七功率阈值。

根据如下表达式确定第五功率阈值Q₅：

Q₅＝|K×(U_max-U_s)|        (8)

根据如下表达式确定第七功率阈值Q₇：

Q₇＝|K×(U_min-U_s)|       (9)

如果无功补偿环的输出功率Q_var大于或等于零，但差值功率ΔQ_var绝对值小于第五功率阈值，那么说明如果将SVG的输出无功功率参考值确定为无功补偿环的输出功率Q_var的话，SVG增加的无功不会使得电网电压升高至超出预设电压最大值，所以在这种情况下执行步骤S606，将SVG的输出无功功率参考值确定为无功补偿环的输出功率Q_var。

而如果无功补偿环的输出功率Q_var大于或等于零，且差值功率ΔQ_var的绝对值大于或等于第五功率阈值，那么说明将SVG的输出无功功率参考值确定为无功补偿环的输出功率Q_var的话，SVG增加的无功会使得电网电压升高至超出预设电压最大值，所以在这种情况下执行步骤S605，将SVG的输出无功功率参考值确定为第六功率阈值。

本实施例中，根据如下表达式确定第六功率阈值Q₆：

Q₆＝Q_SVG+K×[(U_max-ΔU_db)-U_S]        (10)

在步骤S607中，判断差值功率ΔQ_var的绝对值是否大于或等于第七功率阈值。如果差值功率ΔQ_var的绝对值大于或等于第七功率阈值，那么说明如果将SVG的输出无功功率参考值确定为无功补偿环的输出功率Q_var的话，SVG增加的无功会使得电网电压降低至低于预设电压最小值，所以在这种情况下将执行步骤S608，将SVG的输出无功功率参考值确定为第八功率阈值。

而如果差值功率ΔQ_var的绝对值小于第七功率阈值，那么说明如果将SVG的输出无功功率参考值确定为无功补偿环的输出功率Q_var的话，SVG增加的无功不会使得电网电压降低至低于预设电压最小值，所以在这种情况下将执行步骤S606，将SVG的输出无功功率参考值确定为无功补偿环的输出功率Q_var。

本实施例中，分别根据如下表达值确定第八功率阈值：

Q₈＝Q_SVG+K×[(U_min+ΔU_db)-U_S]        (11)

需要说明的是，本实施例所提供的第一功率阈值至第八功率阈值的确定方式并不是这些功率阈值的唯一获取方式，在本发明的其他实施例中，这些功率阈值还可以利用其他合理的方式确定，本发明不限于此。

利用本实施例所提供的方法，能够有效减小电网电压的突变。例如,假设某新能源电站所需补偿无功功率为容性无功，电压调节死区为ΔU_db。按照通常的调节方法，当U_S≥U_max时，SVG以控制电压为目标，SVG发出感性无功；当SVG将电压控制在调节范围之内，即U_S＜U_max-ΔU_db时，SVG转变为以控制站内无功，提高功率因数为目标，此时SVG需要补偿容性无功，这样电流会立即从原来的感性无功转变为容性无功，SVG发出的无功极性发生翻转，补偿电流发生阶跃突变，电网电压就会产生一定范围的突变，给电网造成不稳定。

同时，在SVG变成无功补偿模式后，SVG输出容性无功电流，造成网压上升，在下一个控制周期可能U_S≥U_max，此时SVG又会转向电压控制模式。SVG发出感性电流拉低网压，这样就容易造成SVG经常在电压控制模式和无功补偿模式之间进行切换导致无功电流突变并容易造成电网电压就会产生一定范围的突变，给电网造成不稳定。

而采用本实施例所提供的方法，当U_S≥U_max时，SVG会进入第一电压控制模式；当SVG将电压控制在调节范围之内，即U_S＜U_max-ΔU_db时，SVG转为无功补偿模式，输出无功功率参考值为Q₆＝Q_SVG+K×[(U_max-ΔU_db)-U_S]，此值是在原来SVG输出无功功率Q_SVG的基础上的增减，不会造成电流从感性到容性非常大地的变化以及由此导致的电网电压在一定范围的突变。同时通过一个电压调节死区ΔU_db使得本次补偿后的电压控制在U_max-ΔU_db以下，小于U_max,不会再次从无功模式转换到电压控制模式。这样就能减少SVG控制电压在无功补偿模式和电压控制模式之间切换的次数。

相反在U_S＜U_max时，电站所需补偿无功功率为感性无功的情况下也能推理得到相同结论。

从上述描述中可以看出，本发明依据实时性、简单性、有效性的原则，提出提供一种可实现调节电网电压并兼顾无功补偿的电网电压调节方法。为适应现场工况，本发明所提供的方法直接检测网侧电压，直接通过相应的调节器获得SVG所需补偿的无功功率，而不需要知道网侧短路阻抗，这样可实现对电网电压的快速调节。

同时，本发明通过获取SVG影响网侧电压波动的比例因子K及相关后续计算，可实现SVG处于调电压控制模式时，最大限度的补偿电站内无功功率，提高功率因数；SVG处于无功功率模式时，在最大限度提高功率因数的同时确保电网电压处于设定的调节范围。

此外，本发明所提供的方法能够最大限度的减少SVG在电压控制模式和无功功率模式这两种模式之间的切换次数，并减小SVG在电压控制模式和无功补偿模式之间切换所导致无功电流较大突变以及由此导致的电网电压波动。

应该理解的是，本发明所公开的实施例不限于这里所公开的特定结构、处理步骤或材料，而应当延伸到相关领域的普通技术人员所理解的这些特征的等同替代。还应当理解的是，在此使用的术语仅用于描述特定实施例的目的，而并不意味着限制。

说明书中提到的“一个实施例”或“实施例”意指结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中。因此，说明书通篇各个地方出现的短语“一个实施例”或“实施例”并不一定均指同一个实施例。

为了方便，在此使用的多个项目、结构单元、组成单元和/或材料可出现在共同列表中。然而，这些列表应解释为该列表中的每个元素分别识别为单独唯一的成员。因此，在没有反面说明的情况下，该列表中没有一个成员可仅基于它们出现在共同列表中便被解释为相同列表的任何其它成员的实际等同物。另外，在此还可以连同针对各元件的替代一起来参照本发明的各种实施例和示例。应当理解的是，这些实施例、示例和替代并不解释为彼此的等同物，而被认为是本发明的单独自主的代表。

此外，所描述的特征、结构或特性可以任何其他合适的方式结合到一个或多个实施例中。然而，相关领域的技术人员将明白，本发明无需上述一个或多个具体的细节便可实现，或者也可采用其它方法、组件、材料等实现。在其它示例中，周知的结构、材料或操作并未详细示出或描述以免模糊本发明的各个方面。

虽然上述示例用于说明本发明在一个或多个应用中的原理，但对于本领域的技术人员来说，在不背离本发明的原理和思想的情况下，明显可以在形式上、用法及实施的细节上作各种修改而不用付出创造性劳动。因此，本发明由所附的权利要求书来限定。

Claims (14)

1.一种调节电网电压的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

根据电网电压实际值的取值范围，采用电压控制模式或无功补偿模式，获取静止无功发生器的输出无功功率参考值；

根据所述输出无功功率参考值，获取静止无功发生器的输出无功电流参考值；

获取所述静止无功发生器的输出无功电流实际值，根据所述输出无功电流实际值和输出无功电流参考值，调节所述静止无功发生器的输出无功电流，从而实现对电网电压的调节。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，

如果所述电网电压实际值在预设电压范围内，则采用无功补偿模式获取所述输出无功功率参考值，否则采用电压控制模式获取所述输出无功功率参考值。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用电压控制模式获取所述输出无功功率参考值包括以下步骤：

判断所述电网电压实际值是否大于预设电压最大值；

如果所述电网电压实际值大于所述预设电压最大值，则根据第一电压控制模型获取所述输出无功功率参考值，否则根据第二电压控制模型获取所述输出无功功率参考值。

4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，根据第一电压控制模型获取所述输出无功功率参考值包括以下步骤：

将所述静止无功发生器中的网侧电压外环调节器的参考电压配置为预设电压最大值，得到所述网侧电压外环调节器输出的调节器第一输出功率；

根据所述输出无功功率实际值与电网侧无功功率，计算电站的无功功率；

判断所述电站的无功功率是否小于零，如果小于，则将所述输出无功功率参考值确定为所述调节器第一输出功率，否则进一步判断所述电站的无功功率的绝对值是否小于或等于所述调节器第一输出功率的绝对值；

如果所述电站的无功功率的绝对值小于或等于所述调节器第一输出功率的绝对值，则将所述输出无功功率参考值确定为所述调节器第一输出功率，否则进一步判断所述调节器第一输出功率与所述电站的无功功率之和的绝对值是否小于第一功率阈值；

如果所述调节器第一输出功率与所述电站的无功功率之和的绝对值小于所述第一功率阈值，则将所述输出无功功率参考值确定为所述电站的无功功率的负数值，否则将所述输出无功功率参考值确定为第二功率阈值。

5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，根据如下表达式计算所述第一功率阈值：

Q₁＝|K×(U_max-U_min)|

其中，Q₁表示第一功率阈值，K表示比例因子，U_max表示预设电压最大值，U_min表示预设电压最小值。

6.如权利要求4或5所述的方法，其特征在于，根据如下表达式计算所述第二功率阈值：

Q₂＝Q_{vol_1}-K×[U_max-(U_min+ΔU_db)]

其中，Q₂表示第二功率阈值，Q_{vol_1}表示调节器第一输出功率，K表示比例因子，U_max表示预设电压最大值，U_min表示预设电压最小值，ΔU_db表示预设电压死区值。

7.如权利要求3～6中任一项所述的方法，其特征在于，根据第二电压控制模型获取所述输出无功功率参考值包括以下步骤：

将所述静止无功发生器中的网侧电压调节外环调节器的参考电压配置为预设电压最小值，得到所述网侧电压调节外环调节器输出的调节器第二输出功率；

根据所述输出无功功率实际值与电网侧无功功率，计算电站的无功功率；

判断所述电站的无功功率是否大于零，如果大于，则将所述输出无功功率参考值确定为所述调节器第二输出功率，否则进一步判断所述电站的无功功率的绝对值是否小于或等于所述调节器第二输出功率的绝对值；

如果所述电站的无功功率的绝对值小于或等于所述调节器第二输出功率的绝对值，则将所述输出无功功率参考值确定为所述调节器第二输出功率，否则进一步判断所述调节器第二输出功率与所述电站的无功功率之和的绝对值是否小于第三功率阈值；

如果所述调节器第二输出功率与所述电站的无功功率之和的绝对值小于第三功率阈值，则将所述输出无功功率参考值确定为所述电站的无功功率的负数值，否则将所述输出无功功率参考值确定为第四功率阈值。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，根据如下表达式计算所述第三功率阈值：

Q₃＝|K×(U_max-U_min)|

其中，Q₃表示第三功率阈值，K表示比例因子，U_max表示预设电压最大值，U_min表示预设电压最小值。

9.如权利要求7或8所述的方法，其特征在于，根据如下表达式计算所述第四功率阈值：

Q₄＝Q_{vol_2}+K×[(U_max-ΔU_db)-U_min]

其中，Q₄表示第四功率阈值，Q_{vol_2}表示调节器第二输出功率，K表示比例因子，U_max表示预设电压最大值，U_min表示预设电压最小值，ΔU_db表示预设电压死区值。

10.如权利要求2～9中任一项所述的方法，其特征在于，采用所述无功补偿模式获取所述无功功率参考值包括以下步骤：

获取所述静止无功发生器中的无功补偿环的输出功率，计算该功率与所述输出无功功率实际值的差值，得到差值功率；

判断所述无功补偿环的输出功率是否大于或等于零，如果大于或等于，则进一步判断所述差值功率的绝对值是否大于或等于第五功率阈值，如果是，则将所述输出无功功率参考值确定为第六功率阈值，否则将所述输出无功功率参考值确定为所述无功补偿环的输出功率；

如果所述无功补偿环的输出功率小于零，则进一步判断所述差值功率的绝对值是否大于或等于第七功率阈值，如果是，则将所述输出无功功率参考值确定为第八功率阈值，否则将所述输出无功功率参考值确定为确定为所述无功补偿环的输出功率。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，根据如下表达式计算所述第五功率阈值：

Q₅＝|K×(U_max-U_S)|

其中，Q₅表示第五功率阈值，K表示比例因子，U_max表示预设电压最大值，U_S表示电网电压实际值。

12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，根据如下表达式计算所述第六功率阈值：

Q₆＝Q_SVG+K×[(U_max-ΔU_db)-U_S]

其中，Q₆表示第六功率阈值，Q_SVG表示静止无功发生器的输出无功电流实际值，K表示比例因子，U_max表示预设电压最大值，ΔU_db表示预设电压死区值，U_S表示电网电压实际值。

13.如权利要求10～12中任一项所述的方法，其特征在于，根据如下表达式计算所述第七功率阈值：

Q₇＝|K×(U_min-U_S)|

其中，Q₇表示第七功率阈值，K表示比例因子，U_min表示预设电压最小值，U_S表示电网电压实际值。

14.如权利要求10～13中任一项所述的方法，其特征在于，根据如下表达式计算所述第八功率阈值：

Q₈＝Q_SVG+K×[(U_min+ΔU_db)-U_S]

其中，Q₈表示第八功率阈值，Q_SVG表示静止无功发生器的输出无功功率实际值，K表示比例因子，U_min表示预设电压最小值，ΔU_db表示预设电压死区值，U_S表示电网电压实际值。