CN105914750B - 配电网低电压变系数控制方法及系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种配电网低电压变系数控制方法及系统，该方法及系统根据获得的配电网支路首端的无功功率值和末端的电压值，获得功率因数控制信号和电压控制信号，并以末端电压值的变化动态调整功率因数控制信号和电压控制信号的加权系数，根据动态调整的可变加权系数对功率因数控制信号和电压控制信号进行加权合成，最终得到复合控制信号，将复合控制信号作为磁控静止无功补偿器中磁控电抗器直流励磁电源的控制信号，控制磁控电抗器铁芯的饱和程度，从而使磁控电抗器电抗值产生变化，调整磁控静止无功补偿器的无功出力，进而调节配电网中电压和功率因数，直至达到允许的范围之内，优化了配电网支路电压和功率因数的调节效果。

Description

配电网低电压变系数控制方法及系统

技术领域

本发明涉及电力系统技术领域，特别是涉及一种配电网低电压变系数控制方法及系统。

背景技术

电压是衡量电能质量的一个重要指标。各种用电设备都是按额定电压来设计制造的。这些设备在额定电压下运行将取得最佳的效果。电压过大地偏离额定值将对用户产生不良影响。电力系统常见的用电设备是异步电动机、各种电热设备、照明灯以及近年来日渐增多的家用电器等。当电压过低时，用电设备效率会降低，影响生产的质量和效率；当电压过高时，用电设备的寿命将会缩短。电压偏移过大，除了影响用户的正常工作以外，对电力系统本身也有不利影响。电压降低，会使网络中的功率损耗和能量损耗加大，电压过低还可能危及电力系统运行的稳定性；而电压过高时，各种电气设备的绝缘可能受到损害。

在电力系统的正常运行中，随着用电负荷的变化和系统运行方式的改变，网络中的电压损耗也将发生变化。要严格保证所有用户在任何时刻都有额定电压是不可能的，因此，系统运行中各节点出现电压偏移是不可避免的。为了使系统中各负荷点的电压在允许的偏移范围内，一般会在系统中采用各种方式进行调压。对于10kV配网线路，无功补偿可以从很大程度上降低线路上的电压损耗，提高线路上各点电压，因此在工程实际中得到了广泛的应用。

在工程实际中，柱上投切电容器是应用较为广泛的无功补偿设备，其成本低，安装、运行、维护都比较简单。虽然现今可以通过控制固定电容器分组投切来对网络中的无功功率进行动态补偿，但是柱上投切电容器仍然只能分段补偿容性无功，并不能满足电网中所有情况的需要。而对于现阶段投运的其他静止无功补偿装置，由于其控制目标一般只是某点的电压或者功率因数单个目标，因此往往无法同时保证网络中电压和功率因数满足要求。

发明内容

基于此，有必要针对现有的无功功率补偿装置无法同时调节电压和功率因数，导致无法满足电力系统实际要求的问题，提供一种配电网低电压变系数控制方法及系统，以实现对配电网支路上电压水平和功率因数的同时调节，从而满足电力系统的复杂性需求。

为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种配电网低电压变系数控制方法，所述方法包括以下步骤：

获取配电网支路的首端的无功功率值和末端的电压值；

根据所述无功功率值计算无功功率误差值，根据所述电压值计算电压误差值，并将所述无功功率误差值和所述电压误差值分别输入控制器，经所述控制器处理后得到功率因数控制信号和电压控制信号；

确定可变加权系数，根据所述可变加权系数对所述功率因数控制信号和所述电压控制信号进行加权合成，得到复合控制信号，将所述复合控制信号输出至磁控静止无功补偿器；

所述磁控静止无功补偿器根据所述复合控制信号调节所述配电网的功率因数和电压。

相应地，本发明还提出一种配电网低电压变系数控制系统，所述系统包括获取单元、控制单元和磁控静止无功补偿器，所述控制单元包括控制器，

所述获取单元用于获取配电网支路的首端的无功功率值和末端的电压值；

所述控制单元用于根据所述无功功率值计算无功功率误差值，根据所述电压值计算电压误差值，并利用所述控制器对所述无功功率误差值和所述电压误差值进行处理，得到功率因数控制信号和电压控制信号，所述控制单元确定可变加权系数并根据所述可变加权系数对所述功率因数控制信号和所述电压控制信号进行加权合成，得到复合控制信号，将所述复合控制信号输出至所述磁控静止无功补偿器；

所述磁控静止无功补偿器用于根据所述复合控制信号调节配电网的功率因数和电压。

上述配电网低电压变系数控制方法及系统根据获得的配电网支路首端的无功功率值和末端的电压值，获得功率因数控制信号和电压控制信号，并以末端电压值的变化动态调整功率因数控制信号和电压控制信号的加权系数，根据动态调整的可变加权系数对功率因数控制信号和电压控制信号进行加权合成，最终得到复合控制信号，将复合控制信号作为磁控静止无功补偿器(Magnetic-bias-controlled Static Var Compensator,MSVC)中磁控电抗器(Magnetically Controlled Reactors,MCR)直流励磁电源的控制信号，控制MCR铁芯的饱和程度，从而使MCR电抗值产生变化，调整MSVC的无功出力，进而调节配电网中电压和功率因数，直至达到允许的范围之内，优化了配电网支路电压和功率因数的调节效果。

附图说明

图1为本发明其中一个实施例中配电网低电压变系数控制方法的流程示意图；

图2为本发明其中一个具体实施方式中配电网低电压变系数控制方法的流程示意图；

图3为本发明其中一个实施例中配电网低电压变系数控制系统的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合附图及较佳实施例对本发明的技术方案进行详细描述。

在其中一个实施例中，参见图1所示，一种配电网低电压变系数控制方法，该方法包括以下步骤：

S110获取配电网支路的首端的无功功率值和末端的电压值。

在本实施例中，为了实现同时对所补偿线路的电压和功率因数进行动态调节，选取配电网支路的首端和末端作为监测点，实时采集首端和末端的电压电流值等，从而获得首端的无功功率值和末端的电压值。

S120根据所述无功功率值计算无功功率误差值，根据所述电压值计算电压误差值，并将所述无功功率误差值和所述电压误差值分别输入控制器，经所述控制器处理后得到功率因数控制信号和电压控制信号。

获得无功功率值和电压值后，分别根据无功功率值计算无功功率误差值，根据电压值计算电压误差值，将二者分别输入到控制器中，根据实际情况设定控制器的各项参数，对无功功率误差值和电压误差值进行相应处理，得到功率因数控制信号和电压控制信号。优选地，本步骤中的控制器利用PID控制算法对无功功率误差值和电压误差值进行处理，进而得到功率因数控制信号和电压控制信号，即本实施方式中的控制器为比例-积分-微分控制器或者PID(Proportion Integration Differentiation)控制器，由于基于PID控制算法的PID控制器具有较高的鲁棒性，且PID控制器的适应性较强，因而利用PID控制器生成控制信号对实现配电网的低电压调节而言具有高效可靠、性价比较高的特点。

S130确定可变加权系数，根据所述可变加权系数对所述功率因数控制信号和所述电压控制信号进行加权合成，得到复合控制信号，将所述复合控制信号输出至磁控静止无功补偿器。

在步骤S120得到功率因数控制信号和电压控制信号后，本步骤采用可变加权系数方法对二者进行加权合成，其中，可变加权系数的确定与配电网支路末端的电压值、末端电压值的上限以及下限相关，根据配电网支路末端的当前电压值以及电压值的上限、下限确定对功率因数控制信号和电压控制信号进行加权合成时的加权系数，使加权系数可变，从而实现根据末端电压值的变化情况动态调节复合控制信号；得到复合控制信号后，将复合控制信号输出至MSVC。

S140所述磁控静止无功补偿器根据所述复合控制信号调节所述配电网的功率因数和电压。

MSVC是一种新型静止无功补偿器，其主体是由固定电容器和磁控电抗器(FC+MCR)构成的，在结构上是由若干组电容器和MCR装置并联。MSVC的无功出力的改变可以通过改变MCR的电抗值来实现，而MCR的电抗值又与MCR的直流励磁电源输出的电压值相关，当直流励磁电源输出的电压值改变时，由于电压改变而导致其铁芯饱和程度发生变化，因此MCR的电抗值发生变化，由此可见，可以以直流励磁电源的输出电压值为控制目标，通过控制直流励磁电源的输出电压值来间接控制MSVC的无功出力，最终达到调节配电网支路功率因数和电压的目的。在本步骤中，MSVC接收复合控制信号，由于MSVC中的固定电容器是不变的，因此复合控制信号实际上控制的是MCR，当将复合控制信号输出至MCR直流励磁电源控制端后，复合控制信号将控制该电源的输出电压值，从而使MCR铁芯饱和程度发生相应变化，电抗值发生改变，最终改变MSVC的无功出力，从而同时调整了配电网支路上的功率因数和电压。

本实施例所提出的配电网低电压变系数控制方法根据获得的配电网支路首端的无功功率值和末端的电压值，获得功率因数控制信号和电压控制信号，并以末端电压值的变化动态调整功率因数控制信号和电压控制信号的加权系数，根据动态调整的可变加权系数对功率因数控制信号和电压控制信号进行加权合成，得到最终的复合控制信号，将复合控制信号作为MSVC中MCR直流励磁电源的控制信号，控制MCR铁芯的饱和程度，从而使MCR电抗值产生变化，调整MSVC的无功出力，进而调节配电网中电压和功率因数，直至达到允许的范围之内，优化了配电网支路电压和功率因数的调节效果。

计算配电网支路的首端的无功功率值和末端的电压值的方法可以有多种，作为其中一种具体的实施方式，本实施方式提出利用互感器对电压电流进行采集，从而获得支路首端的无功功率值和支路末端的电压值，具体地，以配电网支路的首端和末端作为监测点，在配电网支路的末端设置电压互感器，利用电压互感器实时采集支路末端的电压信号，从而得到末端的电压值；同时在配电网支路的首端设置电压互感器和电流互感器，利用电压互感器和电流互感器实时采集支路首端的电压信号和电流信号，根据电压互感器和电流互感器采集的电压信号和电流信号，包括支路首端的电压值和电流值，结合无功功率理论，计算得到支路首端的无功功率值，例如将该采集数据输出至信号调理电路，经信号调理电路处理后，输入数字信号处理器的采样口，经过A/D转换变成数字信号，数字信号处理器再根据瞬时无功功率理论，最终计算得到支路首端的无功功率值。利用电压互感器和电流互感器实时采集支路上的电压和电流，能够保证所采集的数据的可靠性和实时性，为配电网低电压的及时调控奠定了基础。

作为一种具体的实施方式，根据无功功率值计算无功功率误差值，根据电压值计算电压误差值的过程包括：根据无功功率值，计算得到首端的无功缺额，并将无功缺额与述磁控静止无功补偿器实际输出的无功功率进行比较，得到无功功率误差值；根据配电网的具体实际情况，设定末端的基准电压，将电压值与基准电压进行比较，得到电压误差值。本实施方式在获得配电网支路首端的无功功率值后，根据无功功率值计算得到首端的无功缺额数值，将该无功缺额数值作为无功功率基准值，将该基准值与MSVC实际发出的无功进行比较，得到无功功率误差值；对于电压误差值，其是通过将配电网支路的末端的电压值与设定的末端的电压值的比较而获得的。

在本发明所提出的配电网低电压变系数控制方法中，用于控制MSVC的复合控制信号是经功率因数控制信号与电压控制信号进行加权系数可变的加权合成而得到的，从而使得MSVC能够根据配电网支路末端的电压值的变化情况动态调整配电网的功率因数和电压。在进行加权合成计算时，加权系数的确定对于加权合成后获得的结果有着十分重要的影响，加权系数的具体设定方法也不尽相同，本实施方式针对配电网低电压调节的具体情况，提出根据配电网支路的末端的当前电压值以及电压值的上限、下限来设定加权合成时的可变系数，从而提高配电网低电压控制的效果和效率，具体地，判断末端的当前电压值是否小于或者等于电压下限值，若是，则设定电压控制信号的加权系数为1，功率因数控制信号的加权系数为0，根据电压控制信号的加权系数1和功率因数控制信号的加权系数0进行加权合成，得到复合控制信号；若当前电压值大于电压下限值，则继续判断当前电压值是否大于或者等于电压上限值，若是，则设定电压控制信号的加权系数为0，功率因数控制信号的加权系数为1，根据电压控制信号的加权系数0和功率因数控制信号的加权系数1进行加权合成，得到复合控制信号；若当前电压值大于电压下限值且小于电压上限值，则根据关于末端的电压值的二次函数确定电压控制信号的加权系数和功率因数控制信号的加权系数，并根据确定的电压控制信号的加权系数和功率因数控制信号的加权系数进行加权合成，得到复合控制信号。下面以具体的例子来详细说明确定加权系数的方法：假设电压控制信号U1的加权系数为a，功率因数控制信号U2的加权系数为b，且a+b＝1，根据配电网支路末端的当前电压值设定电压控制信号U1和功率因数控制信号U2各自的加权系数，具体地，判断当前电压值是否小于或者等于电压下限值，若是，则a＝1，b＝0，复合控制信号U3＝U1；如果当前电压值大于电压下限值，则继续判断当前电压值是否大于或者等于电压上限值，若是，则a＝0，b＝1，复合控制信号U3＝U2；如果当前电压值大于电压下限值且小于电压上限值，即配电网支路末端的电压值未越限，则根据关于末端的电压值的二次函数确定加权系数a和b，并根据确定后的加权系数a和b对功率因数控制信号和电压控制信号进行加权合成计算，此时复合控制信号U3＝a×U1+b×U2。当配电网支路末端的电压值未越限时，根据关于末端的电压值u的二次函数确定加权系数a和b，例如，加权系数a、加权系数b和电压值u满足以下二次函数关系

a＝Au²+Bu+C

b＝1-a＝1-(Au²+Bu+C)

其中，函数系数A、B和C通过以下条件整定：

(1)当电压值u等于电压上限值时，a＝0，b＝1；

(2)当电压值u等于电压下限值时，a＝1，b＝0；

(3)二次函数a＝Au²+Bu+C图形的对称轴位于u等于电压上限值处。

利用上述函数确定加权系数a和b，可以使加权系数a和b随末端的电压值u在变化时能够平滑连续地变化，从而减少配电网低电压变系数控制过程中的波动。

作为一种具体的实施方式，在采用可变加权系数对功率因数控制信号和电压控制信号进行加权合成，得到复合控制信号后，不仅将复合控制信号输出至MSVC，而且还将复合控制信号输出至作为后备调压装置的有载调压器，该有载调压器将在MSVC无法使线路电压稳定在实际工程标准所要求的范围内时动作，进行自动调压，从而使支路电压值满足工程标准的要求，具体地，在将复合控制信号输出至MSVC时，还将复合控制信号输出至有载调压器，有载调压器设置于配电网支路的首端；当在有载调压器接收到复合控制信号后的预设时间段内，配电网支路的末端的电压值仍小于电压下限值或者大于电压上限值时，有载调压器进行自动调压，其中，预设时间段大于MSVC的响应时间，该响应时间为MSVC的磁控电抗器容量从空载调节到额定容量的90％时的调节时间。

有载调压器在结构上等效为一台具有多个分接头的自耦变压器，其主要是运用变压器改变分接头从而改变变比的原理来实现调压的，例如，控制器检测调压器输出端电压，与基准电压进行比较，当调压器输出端电压大于(或小于)基准值时，延时动作有载分接开关内的电动机运转，带动分接开关从一个分接头切换至另一个分接头，从而改变自耦变压器的变比以实现有载自动调压。在本实施方式中，利用有载调压器作为MSVC的后备调压装置，复合控制信号同时输出至MSVC和有载调压器，MSVC接收到复合控制信号后，根据接收到的复合控制信号进行功率因数和电压调节，而有载调压器接收到复合控制信号后开始计时，如果在计时的预设时间段内配电网支路末端的电压值一直处于越限状态(小于电压下限值或者大于电压上限值)，有载调压装置则在计时预设时间段结束后，自动改变其分接头，进行自动调压，由于有载调压器只能对其后节点的电压进行调节，因此本实施方式中的有载调压器应安装在所需调压的配电网线路的首端，即有载调压器设置于配电网支路的首端，此外，在本实施方式中，预设时间段大于MSVC的响应时间，其中MSVC的响应时间为MSVC的MCR容量从空载状态下调节到额定容量的90％时所用的调节时间，预设时间段大于MSVC的响应时间表明有载调压器需在MSVC调节预设时间段之后才能动作，以免在MSVC尚未开始调节时有载调压器就动作，导致影响MSVC的调节效果。

上述具体实施方式以有载调压器作为配电网低电压变系数控制方法中的后备调压装置，当MSVC无法将线路电压水平稳定到工程实际标准所要求的范围内时，有载调压器将动作，通过调节分接头，调节线路电压，使有载调压器之后的节点电压满足工程的实际要求，进一步提高了配电网低电压变系数控制方法的可靠性和调节效果。

有载调压器作为后备调压装置，其启动时间影响了配电网线路电压调节的速度和效率，作为一种具体的实施方式，本实施方式中的有载调压器的启动时间为MSVC的响应时间与裕度系数的乘积，其中，MSVC的响应时间也为MSVC的MCR容量从空载状态下调节到额定容量的90％时所用的调节时间，假设MSVC的响应时间为T，裕度系数为k，那么有载调压器的启动时间则为Td＝k×T。

下面结合较佳的实施方式和图2所示的该实施方式的流程示意图对本发明所提出的配电网低电压变系数控制方法进行详细地说明，在本实施方式中，包括以下步骤：

S201开始；

S202根据实际工程要求和施工条件，在所需补偿的配电网支路的适当地点安装MSVC和有载调压器，进入S203；

S203获取配电网支路首端的无功功率值Q和末端的电压值，进入步骤S204；

S204预设一个电压基准值，将末端的电压值u作为电压实际值与该基准值进行比较，得到电压误差值，将电压误差值输入到PID控制器中，调节PID控制器参数，得到合适的电压控制信号U1，进入步骤S205；

S205根据支路首端的无功功率值Q确定该配网支路的无功缺额，将其作为无功功率基准值，将其与MSVC所发无功的实际值进行比较，得到无功功率误差值，将无功功率误差值输入到PID控制器中，调节PID控制器参数，得到合适的功率因数控制信号U2，进入步骤S206；

S206判断电压值u是否越下限(即小于电压下限值)，若是，则进入步骤S207，否则则进入步骤S209；

S207设定电压控制信号的加权系数为a＝1，进入步骤S208；

S208设定功率因数控制信号的加权系数为b＝0，进入步骤S214；

S209判断电压值u是否越上限(即大于电压上限值)，若是，则进入步骤S210，否则进入步骤S212；

S210设定电压控制信号的加权系数为a＝1，进入步骤S211；

S211设定功率因数控制信号的加权系数为b＝0，进入步骤S214；

S212设定电压控制信号的加权系数为a＝Au²+Bu+C，式中系数A、B、C按以下条件整定：(1)当电压值u等于电压上限值时，a＝0，b＝1，(2)当电压值u等于电压下限值时，a＝1，b＝0，(3)二次函数a＝Au²+Bu+C图形的对称轴位于u等于电压上限值处，进入步骤S213；

S213根据a与b之间满足的数量关系：a+b＝1，设定功率因数控制信号的加权系数为b＝1-a＝1-(Au²+Bu+C)，进入步骤S214；

S214采用可变加权系数对电压控制信号U1与功率因数控制信号U2进行加权合成计算，得到复合控制信号U3＝a×U1+b×U2，进入步骤S215；

S215将复合控制信号U3分别输出至MSVC即MCR直流励磁电源控制端和有载调压器，进入步骤S216；

S216有载调压器计时预设时间段，进入步骤S217；

S217判断支路末端的当前电压值是否越上限(即大于电压上限值)，若是，则进入步骤S218，否则进入步骤S219；

S218有载调压器向下调节分接头，使支路末端的电压值恢复到工程实际标准所允许的范围内，进入步骤S221；

S219判断支路末端的当前电压值是否越下限(即小于电压下限值)，若是，则进入步骤S220，否则进入步骤S221；

S220有载调压器向上调节分接头，使支路末端的电压值恢复到工程实际标准所允许的范围内，进入步骤S221；

S221结束。

上述较佳实施方式根据获得的配电网支路首端的无功功率和末端的电压值，经相应控制策略处理后得到电压控制信号和功率因数控制信号，并依据支路末端的电压值的变化情况确定各控制信号的加权系数，对两种控制信号进行可变加权系数的加权合成，得到复合控制信号，从而使MSVC根据复合控制信号控制其无功出力，达到同时调节配电网支路上的电压和功率因数的目的，同时本较佳实施方式以有载调压器作为后备调压装置，当MSVC在预设时间段内仍无法使支路末端的电压值稳定在允许范围内时，启动有载调压器，根据支路末端的电压值调节有载调压器的分接头，从而使线路末端的电压能满足工程实际要求，稳定在工程标准所允许的范围内，进一步保证了对配电网支路的电压调节的可靠性和效果。

与配电网低电压变系数控制方法相对应地，本发明还提出一种配电网低电压变系数控制系统，在其中一个实施例中，参见图3所示，该系统包括获取单元310、控制单元320和磁控静止无功补偿器330(MSVC330)，所述控制单元320包括控制器，

所述获取单元用于310获取配电网支路的首端的无功功率值和末端的电压值；

所述控制单元320用于根据所述无功功率值计算无功功率误差值，根据所述电压值计算电压误差值，并利用所述控制器对所述无功功率误差值和所述电压误差值进行处理，得到功率因数控制信号和电压控制信号，控制单元320确定可变加权系数并根据所述可变加权系数对所述功率因数控制信号和所述电压控制信号进行加权合成，得到复合控制信号，并将所述复合控制信号输出至所述磁控静止无功补偿器330；

所述磁控静止无功补偿器330用于根据所述复合控制信号调节所述配电网的功率因数和电压。

具体地，在本实施例中，为了实现同时对所补偿线路的电压和功率因数进行动态调节，选取配电网支路的首端和末端作为监测点，实时采集首端和末端的电压电流值等，从而获得首端的无功功率值和末端的电压值，获取单元310将无功功率值和电压值发送至控制单元320；控制单元320根据无功功率值计算无功功率误差值，根据电压值计算电压误差值，并利用控制器对无功功率误差值和电压误差值进行处理，根据实际情况设定控制器的各项参数，得到相应的功率因数控制信号和电压控制信号，优选地，本实施例中的控制器为比例-积分-微分控制器即PID(Proportion Integration Differentiation)控制器，以提高对复合控制信号进行可变加权求和的鲁棒性，且PID控制器的适应性较强，对于配电网的低电压调节而言性价比较高；

控制单元320确定可变加权系数，根据可变加权系数对得到的功率因数控制信号和电压控制信号进行加权合成，其中，可变加权系数的确定与配电网支路末端的电压值、末端电压值的上限以及下限相关，根据配电网支路末端的当前电压值以及电压值的上限、下限确定对功率因数控制信号和电压控制信号进行加权合成时的加权系数，使加权系数可变，从而实现根据末端电压值的变化情况动态调节复合控制信号，得到复合控制信号后，控制单元320将复合控制信号输出至MSVC330；

本实施例中的MSVC是一种新型静止无功补偿器，其主体是由固定电容器和磁控电抗器(FC+MCR)构成的，在结构上是由若干组电容器和MCR装置并联，MSVC的无功出力的改变可以通过改变MCR的电抗值来实现，而MCR的电抗值又与MCR的直流励磁电源输出的电压值相关，当直流励磁电源输出的电压值改变时，由于电压改变而导致其铁芯饱和程度发生变化，因此MCR的电抗值发生变化，由此可见，可以以直流励磁电源的输出电压值为控制目标，通过控制直流励磁电源的输出电压值来间接控制MSVC的无功出力，最终达到调节配电网支路功率因数和电压的目的，在本实施例中，MSVC接收复合控制信号，由于MSVC中的固定电容器是不变的，因此复合控制信号实际上控制的是MCR，当将复合控制信号输出至MCR直流励磁电源控制端后，复合控制信号将控制该电源的输出电压值，从而使MCR铁芯饱和程度发生相应变化，电抗值发生改变，最终改变MSVC的无功出力，从而同时调整了配电网支路上的功率因数和电压。

本实施例所提出的配电网低电压变系数控制系统根据获取单元获得的配电网支路首端的无功功率值和末端的电压值，经控制单元处理后得到功率因数控制信号和电压控制信号，并以末端电压值的变化动态调整功率因数控制信号和电压控制信号的加权系数，根据动态调整的可变加权系数对功率因数控制信号和电压控制信号进行加权合成，得到最终的复合控制信号，控制单元将复合控制信号作为MSVC中MCR直流励磁电源的控制信号，控制MCR铁芯的饱和程度，从而使MCR电抗值产生变化，调整MSVC的无功出力，进而调节配电网中电压和功率因数，直至达到允许的范围之内，优化了配电网支路电压和功率因数的调节效果。

获取单元获取配电网支路的首端的无功功率值和末端的电压值的方法可以有多种，作为其中一种具体的实施方式，本实施方式以配电网支路的首端和末端作为监测点，提出利用互感器对电压电流进行采集，从而获得支路首端的无功功率值和支路末端的电压值，具体地，获取单元包括设置于支路首端的电压互感器和电流互感器，还包括设置于支路末端的电压互感器，设置于支路末端的电压互感器实时采集支路末端的电压信号，得到支路末端的电压值；设置于支路首端的电压互感器和电流互感器分别实时采集支路首端的电压信号和电流信号，获取单元根据电压互感器和电流互感器的采集电压信号和电流信号，包括支路首端的电压值和电流值，结合无功功率理论，计算得到支路首端的无功功率值，例如将该采集数据输出至信号调理电路，经信号调理电路处理后，输入数字信号处理器的采样口，经过A/D转换变成数字信号，数字信号处理器再根据瞬时无功功率理论，最终计算得到支路首端的无功功率值。本实施方式中获取单元利用电压互感器和电流互感器实时采集支路上的电压和电流，能够保证所采集的数据的可靠性和实时性，为配电网低电压的及时调控奠定了基础。

作为一种具体的实施方式，如图3所示，配电网低电压变系数控制系统还包括设置于配电网支路的首端的有载调压器340，有载调压器340与控制单元320连接并接收控制单元320输出的复合控制信号，当在有载调压器340接收到复合控制信号后的预设时间段内，支路末端的电压值仍小于电压下限值或者大于电压上限值时，有载调压器340进行自动调压，其中预设时间段大于MSVC330的响应时间，该响应时间为MSVC330的磁控电抗器容量从空载调节到额定容量的90％时的调节时间。

有载调压器340在结构上等效为一台具有多个分接头的自耦变压器，其主要是运用变压器改变分接头从而改变变比的原理来实现调压的，例如，控制器检测调压器输出端电压，与基准电压进行比较，当调压器输出端电压大于(或小于)基准值时，延时动作有载分接开关内的电动机运转，带动分接开关从一个分接头切换至另一个分接头，从而改变自耦变压器的变比以实现有载自动调压。在本实施方式中，利用有载调压器340作为MSVC330的后备调压装置，控制单元320将复合控制信号同时输出至MSVC330和有载调压器340，MSVC330接收到复合控制信号后，根据接收到的复合控制信号进行功率因数和电压调节，而有载调压器340接收到复合控制信号后开始计时，如果在计时预设时间段内配电网支路末端的电压值仍处于越限状态(小于电压下限值或者大于电压上限值)，有载调压装置340则在计时预设时间段结束后，自动改变其分接头，进行自动调压，由于有载调压器340只能对其后节点的电压进行调节，因此本实施方式中的有载调压器340应安装在所需调压的配电网线路的首端，即有载调压器设置于配电网支路的首端，此外，在本实施方式中，预设时间段大于MSVC330的响应时间，其中MSVC330的响应时间为MSVC330的MCR容量从空载状态下调节到额定容量的90％时所用的调节时间，预设时间段大于MSVC330的响应时间表明有载调压器340需在MSVC330调节预设时间段之后才能动作，以免在MSVC330尚未开始调节时有载调压器340就动作，导致影响MSVC330的调节效果。上述具体实施方式以有载调压器作为配电网低电压变系数控制方法中的后备调压装置，当MSVC无法将线路电压水平稳定到工程实际标准所要求的范围内时，有载调压器将动作，通过调节分接头，调节线路电压，使有载调压器之后的节点电压满足工程的实际要求，进一步提高了配电网低电压变系数控制方法的可靠性和调节效果。

作为一种具体的实施方式，如图3所示，配电网低电压变系数控制系统还包括将无功功率值和电压值传输至控制单元320中的控制器的光纤通信单元350，光纤通信单元350与获取单元310和控制单元320分别连接。本实施方式采用光纤通信将获取单元获得的无功功率和支路末端的电压值传输至控制单元320中的控制器，供控制器进行处理，得到功率因数控制信号和电压控制信号，由于光纤通信具有通信容量大、传输距离远、抗电磁干扰等优点，因此配电网低电压变系数控制系统利用光纤通信进行数据传输能够保证所传输数据的实时性和可靠性，有利于提高MSVC电压调节的效率。

本发明配电网低电压变系数控制系统中各个单元其具体功能的实现方法，可以参照上述的配电网低电压变系数控制方法各实施例中描述的实现方法，此处不再赘述。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种配电网低电压变系数控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取配电网支路的首端的无功功率值和末端的电压值；

根据所述无功功率值计算无功功率误差值，根据所述电压值计算电压误差值，并将所述无功功率误差值和所述电压误差值分别输入控制器，经所述控制器处理后得到功率因数控制信号和电压控制信号；

确定可变加权系数，根据所述可变加权系数对所述功率因数控制信号和所述电压控制信号进行加权合成，得到复合控制信号，将所述复合控制信号输出至磁控静止无功补偿器；

所述磁控静止无功补偿器根据所述复合控制信号调节所述配电网的功率因数和电压。

2.根据权利要求1所述的配电网低电压变系数控制方法，其特征在于，

利用电压互感器实时采集所述首端的电压信号，利用电流互感器实时采集所述首端的电流信号，根据所述电压信号和所述电流信号计算得到所述首端的所述无功功率值；

利用电压互感器实时采集所述末端的电压信号，得到所述末端的所述电压值。

3.根据权利要求1或2所述的配电网低电压变系数控制方法，其特征在于，根据所述无功功率值计算无功功率误差值，根据电压值计算电压误差值的过程包括：

根据所述无功功率值，计算得到所述首端的无功缺额，并将所述无功缺额与所述磁控静止无功补偿器实际输出的无功功率进行比较，得到所述无功功率误差值；

将所述电压值与所述末端的基准电压进行比较，得到所述电压误差值。

4.根据权利要求1或2所述的配电网低电压变系数控制方法，其特征在于，确定可变加权系数的过程包括：

判断所述末端的当前电压值是否小于或者等于电压下限值，若是，则设定所述电压控制信号的加权系数为1，所述功率因数控制信号的加权系数为0；

若所述当前电压值大于所述电压下限值，则判断所述当前电压值是否大于或者等于电压上限值，若是，则设定所述电压控制信号的加权系数为0，所述功率因数控制信号的加权系数为1；

若所述当前电压值大于所述电压下限值且小于所述电压上限值，则根据关于所述末端的所述电压值的二次函数确定所述电压控制信号的加权系数和所述功率因数控制信号的加权系数。

5.根据权利要求1或2所述的配电网低电压变系数控制方法，其特征在于，在将所述复合控制信号输出至磁控静止无功补偿器时，还将所述复合控制信号输出至有载调压器，所述有载调压器设置于所述首端；

当在所述有载调压器接收到所述复合控制信号后的预设时间段内，所述电压值仍小于电压下限值或者大于电压上限值时，所述有载调压器进行自动调压，所述预设时间段大于所述磁控静止无功补偿器的响应时间。

6.根据权利要求5所述的配电网低电压变系数控制方法，其特征在于，

所述控制器利用PID控制算法对所述无功功率误差值和所述电压误差值进行处理，得到功率因数控制信号和电压控制信号。

7.一种配电网低电压变系数控制系统，其特征在于，包括获取单元、控制单元和磁控静止无功补偿器，所述控制单元包括控制器，

所述获取单元用于获取配电网支路的首端的无功功率值和末端的电压值；

所述控制单元用于根据所述无功功率值计算无功功率误差值，根据所述电压值计算电压误差值，并利用所述控制器对所述无功功率误差值和所述电压误差值进行处理，得到功率因数控制信号和电压控制信号，所述控制单元确定可变加权系数并根据所述可变加权系数对所述功率因数控制信号和所述电压控制信号进行加权合成，得到复合控制信号，将所述复合控制信号输出至所述磁控静止无功补偿器；

所述磁控静止无功补偿器用于根据所述复合控制信号调节所述配电网的功率因数和电压。

8.根据权利要求7所述的配电网低电压变系数控制系统，其特征在于，还包括设置于所述首端的电压互感器和电流互感器，以及设置于所述末端的电压互感器，

设置于所述首端的电压互感器实时采集所述首端的电压信号，设置于所述首端的电流互感器实时采集所述首端的电流信号，所述获取单元根据所述电压信号和所述电流信号计算得到所述首端的所述无功功率值，

设置于所述末端的电压互感器实时采集所述末端的电压信号，得到所述末端的所述电压值。

9.根据权利要求7或8所述的配电网低电压变系数控制系统，其特征在于，还包括设置于所述首端的有载调压器，

所述有载调压器与所述控制单元连接，

所述有载调压器接收所述控制单元输出的所述复合控制信号，且当在所述有载调压器接收到所述复合控制信号后的预设时间段内，所述电压值仍小于电压下限值或者大于电压上限值时，所述有载调压器进行自动调压，所述预设时间段大于所述磁控静止无功补偿器的响应时间。

10.根据权利要求7或8所述的配电网低电压变系数控制系统，其特征在于，还包括将所述无功功率值和所述电压值传输至所述控制器的光纤通信单元，

所述光纤通信单元与所述获取单元连接；所述光纤通信单元与所述控制单元连接。