CN108233387A - 一种静止无功补偿器svc控制模式的平滑切换方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种静止无功补偿器SVC控制模式的平滑切换方法，所述静止无功补偿器SVC的控制器包括比较单元、PID控制单元、模式控制单元和触发脉冲发生器，所述比较单元包括参考电压输入接口和SVC母线高压侧电压输入接口；所述模式控制单元包括手动控制输入接口、自动控制输入接口和控制模式接口，该方法包括：I、将所述比较单元的参考电压输入接口加入参考电压输入控制单元；II、将所述模式控制单元的手动控制输入接口加入手动模式输入控制单元；III、将PID控制器功能进行改进，输入端加入控制模式接口和Bsd‑out接口。本发明提供的技术方案可以保证SVC在各控制模式之间切换时，可以平滑过渡，不会对系统造成冲击。

Description

一种静止无功补偿器SVC控制模式的平滑切换方法
技术领域
本发明属于电力电子应用技术领域，具体讲涉及一种静止无功补偿器SVC控制模式的平滑切换方法
背景技术
静止型无功功率补偿技术(Static Var Compensation,SVC)是一项提高系统电压稳定性，抑制冲击负荷所造成的电压波动的先进柔性交流输电技术(FACTS)。安装SVC不仅可以在调节系统电压、提高系统稳定性以及平抑冲击负荷影响、降低网损等方面发挥较大作用；同时也是解决联网提高输电能力、改善电网潮流分布和电压支撑的重要技术措施之一。
在实际工程应用中，SVC往往设置了多种控制模式，例如自动电压控制模式、自动无功控制模式、手动无功控制模式等，SVC正常运行时一般处于自动控制模式，在SVC做试验或SVC需要检修时往往需要在多种控制模式之间互相切换，由于不同模式之间控制目标不同，当SVC在不同模式之间切换时不可避免的会给系统造成一定的无功冲击，进而造成系统电压的短时波动。尤其是SVC从手动控制模式切换至自动控制模式时，在手动控制模式下，SVC自动控制器处于开环状态，由于控制目标无法达到目标值，自动控制器的输出将达到最大输出值或最小输出值。当SVC由手动控制模式切换至自动模式的瞬间，SVC的无功输出将达到最大值或最小值，此时将给系统造成很大的无功冲击，给系统造成较大的电压波动。
发明内容
为了解决SVC存在的上述问题，本发明提出了一种静止无功补偿装置SVC控制模式的平滑切换方法，可以保证SVC在不同模式之间切换时无功平滑的变化，避免对系统造成冲击。
一种静止无功补偿器SVC控制模式的平滑切换方法，所述静止无功补偿器SVC的控制器包括比较单元、PID控制单元、模式控制单元和触发脉冲发生器，所述比较单元包括参考电压输入接口和SVC母线高压侧电压输入接口；所述模式控制单元包括手动控制输入接口、自动控制输入接口和控制模式接口，其特征在于，所述方法包括：
I、将所述比较单元的参考电压输入接口加入参考电压输入控制单元；
II、将所述模式控制单元的手动控制输入接口加入手动模式输入控制单元；
III、将PID控制器功能进行改进，输入端加入控制模式接口和Bsd-out接口。
进一步的，所述步骤I的参考电压输入控制单元包括：输入信号接口和输出信号接口；所述输入信号接口包括参考电压输入信号IN1接口、SVC控制目标测量值IN2接口、控制模式信号CTL接口和变化速率输入信号ramp接口；所述输出信号接口包括Vref-out接口。
进一步的，当CTL为手动控制模式时，Vref-out等于IN2；当CTL为自动控制模式时，比较Vref-out与IN1的大小，当Vref-out等于IN1时，Vref-out保持不变，当Vref-out不等于IN1时，Vref-out按照设定的变化速率ramp接近IN1，直至Vref-out等于IN1。
进一步的，所述步骤II的手动模式输入控制单元包括：输入信号接口和输出信号接口；所述输入信号接口包括手动控制信号IN1接口、PID控制器的输出信号IN2接口、控制模式信号CTL接口和变化速率输入信号ramp接口；所述输出信号包括Bsd-out接口。
进一步的，当CTL为自动控制模式时，Bsd-out等于IN2；当CTL为手动控制模式时，比较Bsd-out与IN1的大小，当Bsd-out等于IN1时，Bsd-out保持不变，当Bsd-out不等于IN1时，Bsd-out按照设定的变化速率ramp接近IN1，直至Bsd-out等于IN1。
进一步的，所述步骤III的改进后的PID控制单元包括：输入信号接口和输出信号接口，所述输入信号接口包括手动控制信号IN1接口、自动控制信号IN2接口、控制模式信号CTL接口；所述输出信号包括Bpi-out接口。
进一步的，当SVC为手动控制模式时，Bpi-out等于IN1；当SVC为自动控制模式时，改进PID控制单元进入正常的PID控制状态，PID控制的输入为IN2，Bpi-out等于PID正常控制所输出的值。
进一步的，当SVC由手动模式切换至自动模式或由自动控制模式切换至手动控制模式时，SVC输出的无功功率将按照设定的速率平滑的过渡，SVC无功输出不发生突变。
与最接近的现有技术比，本发明提供的技术方案具有以下有益效果：
1、本发明提供的技术方案可以保证SVC在各控制模式之间切换时，可以平滑过渡，不会对系统造成冲击；
2、本发明提供的技术方案中SVC在手动控制模式下，当手动控制定值发生变化时，SVC无功输出可以平滑过渡，不会对系统造成冲击；
3、本发明提供的技术方案中SVC在自动控制模式下，当控制目标发生变化时，SVC无功输出可以平滑过渡，不会对系统造成冲击；
4、本发明提供的技术方案不影响SVC原有的控制功能，SVC在自动控制模式下，当系统电压发生突变时，SVC仍然可以快速响应。
附图说明
图1为静止无功补偿SVC控制系统通用框图；
图2为平滑切换控制的SVC简化控制框图；
图3为SVC控制模式平滑切换控制框图；
图4为手动模式输入控制单元；
图5为参考电压输入控制单元；
图6为改进PID控制单元。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细说明。
在实际工程应用中，SVC往往设置了多种控制模式，例如自动电压控制模式、自动无功控制模式、手动无功控制模式等，SVC正常运行时一般处于自动控制模式，在SVC做试验或SVC需要检修时往往需要在多种控制模式之间互相切换，由于不同模式之间控制目标不同，当SVC在不同模式之间切换时不可避免的会给系统造成一定的无功冲击，进而造成系统电压的短时波动。尤其是SVC从手动控制模式切换至自动控制模式时，在手动控制模式下，SVC自动控制器处于开环状态，由于控制目标无法达到目标值，自动控制器的输出将达到最大输出值或最小输出值，当SVC由手动控制模式切换至自动模式的一瞬间，SVC的无功输出将达到最大值或最小值，此时将给系统造成一个很大的无功冲击，给系统造成较大的电压波动。
本发明针对SVC存在的上述问题，提出了一种静止无功补偿装置(SVC)控制模式平滑切换方法，如技术附图3所示，在手动控制输入端加入手动模式输入控制单元，在参考电压输入端加入参考电压输入控制单元，并改进原有自动控制器(PID)控制功能，具体说明如下：
(1)手动模式输入控制单元
如技术附图4所示，该控制单元有四个输入信号，分别为IN1、IN2、CTL、ramp，一个输出信号为Bsd-out，主要功能说明如下：CTL为控制模式输入信号，ramp为变化速率输入信号。当CTL输入为“自动控制”模式时，Bsd-out＝IN2，即该单元输出保持与IN2相同；当CTL输入为“手动控制”模式时，该单元的输出Bsd-out不允许突变，只能按照ramp设定的速率变化，在“手动控制”模式下，该单元时刻保持比较Bsd-out与IN1的大小，当Bsd-out等于IN1时，Bsd-out保持不变，当Bsd-out不等于IN1时，Bsd-out开始按照设定的变化速率(ramp)接近IN1，直至Bsd-out等于IN1。
如技术附图3所示，该控制单元的四个输人信号为别为IN1：手动控制信号；IN2：PID控制器的输出信号；CTL：控制模式信号；ramp：Bsd斜率设定值。该单元可以实现以下两个功能：
1)SVC处于“自动控制”模式时，Bsd-out与PID控制器输出相同，当SVC由“自动控制”模式切换至“手动控制”模式的瞬间，SVC无功输出不发生突变，随后SVC无功输出按照设定的速率(ramp)平滑接近设定的目标值，过程中不会发生无功的突变。
2)在手动控制模式下，当手动控制设置定值发生变化时，SVC无功输出不会瞬间从原定值跳变到新定值，而是按照设定的变化速率(ramp)平滑的变化到新定值，即保证了在手动控制模式下，当手动控制定值改变时，SVC无功输出不会发生突变，不会对系统造成冲击。
(2)参考电压输入控制单元
如技术附图5所示，该控制单元有四个输入信号，分别为IN1、IN2、CTL、ramp，一个输出信号为Vref-out，主要功能说明如下：CTL为控制模式输入信号，ramp为变化速率输入信号。当CTL输入为“手动控制”模式时，Vref-out＝IN2，即该单元输出保持与IN2相同；当CTL输入为“自动控制”模式时，该单元的输出Vref-out不允许突变，只能按照ramp设定的速率变化，在“自动控制”模式下，该单元时刻保持比较Vref-out与IN1的大小，当Vref-out等于IN1时，Vref-out保持不变，当Vref-out不等于IN1时，Vref-out开始按照设定的变化速率(ramp)接近IN1，直至Vref-out等于IN1。
如技术附图3所示，该控制单元的四个输人信号为别为IN1：参考电压输入信号；IN2：SVC控制目标测量值；CTL：控制模式信号；ramp：Bsd斜率设定值。该单元可以实现以下两个功能：
1)在自动控制模式下，当参考电压输入信号发生变化时，Vref-out不发生突变，而是按照设定的斜率平滑变化，即参考电压输入定值的改变不会使SVC无功输出发生突变。
2)在手动控制模式下，Vref-out与SVC电压目标测量值相同，这样进入自动控制器(PID)的值为V-V＝0，可以使PID控制器保持当前输出不变，不会使PID控制器进入饱和状态。
(3)改进的自动控制(PID)单元
如技术附图6所示，改进的自动控制(PID)单元有三个输入信号，分别为IN1、IN2、CTL，一个输出信号为Bpi-out，主要功能说明如下：CTL为控制模式输入信号。当CTL输入为“手动控制”模式时，Bpi-out＝IN1，即该单元输出保持与IN1相同；当CTL输入为“自动控制”模式时，该单元进入正常的PID控制状态，此时的偏差输入信号为IN2。
如技术附图3所示，该控制单元的四个输人信号为别为IN1：Bsd-out；IN2：目标电压偏差信号；CTL：控制模式信号，该单元可以实现以下功能：
1)在“手动控制”模式下，该单元的输出保持与手动模式输入控制单元的输出信号相同，当SVC由“手动模式”切换至“自动模式”的瞬间，由于目标电压偏差信号为0(参考电压输入控制单元的功能)，Bpi-out＝Bsd-out，SVC无功输出不发生突变，此后由于参考电压输入控制单元的作用，目标偏差信号将按照设定的斜率缓慢变化至设定的Vref，PID的输入偏差信号也将缓慢变化，从而SVC输出无功不会发生突变。
2)在“自动控制”模式下，当SVC控制的目标电压发生突变时，PID的输入偏差信号也有突变，SVC仍可快速响应，即本发明不会影响SVC原来的快速响应特性。
最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种静止无功补偿器SVC控制模式的平滑切换方法，所述静止无功补偿器SVC的控制器包括比较单元、PID控制单元、模式控制单元和触发脉冲发生器，所述比较单元包括参考电压输入接口和SVC母线高压侧电压输入接口；所述模式控制单元包括手动控制输入接口、自动控制输入接口和控制模式接口，其特征在于，所述方法包括：
I、将所述比较单元的参考电压输入接口加入参考电压输入控制单元；
II、将所述模式控制单元的手动控制输入接口加入手动模式输入控制单元；
III、将PID控制器功能进行改进，输入端加入控制模式接口和Bsd-out接口。
2.如权利要求1所述的一种静止无功补偿器SVC控制模式的平滑切换方法，其特征在于，所述步骤I的参考电压输入控制单元包括：输入信号接口和输出信号接口；所述输入信号接口包括参考电压输入信号IN1接口、SVC控制目标测量值IN2接口、控制模式信号CTL接口和变化速率输入信号ramp接口；所述输出信号接口包括Vref-out接口。
3.如权利要求2所述的一种静止无功补偿器SVC控制模式的平滑切换方法，其特征在于，当CTL为手动控制模式时，Vref-out等于IN2；当CTL为自动控制模式时，比较Vref-out与IN1的大小，当Vref-out等于IN1时，Vref-out保持不变，当Vref-out不等于IN1时，Vref-out按照设定的变化速率ramp接近IN1，直至Vref-out等于IN1。
4.如权利要求1所述的一种静止无功补偿器SVC控制模式的平滑切换方法，其特征在于，所述步骤II的手动模式输入控制单元包括：输入信号接口和输出信号接口；所述输入信号接口包括手动控制信号IN1接口、PID控制器的输出信号IN2接口、控制模式信号CTL接口和变化速率输入信号ramp接口；所述输出信号包括Bsd-out接口。
5.如权利要求4所述的一种静止无功补偿器SVC控制模式的平滑切换方法，其特征在于，当CTL为自动控制模式时，Bsd-out等于IN2；当CTL为手动控制模式时，比较Bsd-out与IN1的大小，当Bsd-out等于IN1时，Bsd-out保持不变，当Bsd-out不等于IN1时，Bsd-out按照设定的变化速率ramp接近IN1，直至Bsd-out等于IN1。
6.如权利要求1所述的一种静止无功补偿器SVC控制模式的平滑切换方法，其特征在于，所述步骤III的改进后的PID控制单元包括：输入信号接口和输出信号接口，所述输入信号接口包括手动控制信号IN1接口、自动控制信号IN2接口、控制模式信号CTL接口；所述输出信号包括Bpi-out接口。
7.如权利要求6所述的一种静止无功补偿器SVC控制模式的平滑切换方法，其特征在于，当SVC为手动控制模式时，Bpi-out等于IN1；当SVC为自动控制模式时，改进PID控制单元进入正常的PID控制状态，PID控制的输入为IN2，Bpi-out等于PID正常控制所输出的值。
8.如权利要求3、5或7任一所述的一种静止无功补偿器SVC控制模式的平滑切换方法，其特征在于，当SVC由手动模式切换至自动模式或由自动控制模式切换至手动控制模式时，SVC输出的无功功率将按照设定的速率平滑的过渡，SVC无功输出不发生突变。
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