CN110826176B - 静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核方法及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核方法及系统，通过在某种稳定的运行状态下，在静止无功补偿器的控制系统中加入扰动信号，在控制系统输出被观测信号，并通过两个信号得到的频谱响应曲线来辨识静止无功补偿器的机电暂态模型参数，该方法可以有效的确定大电网计算用的静止无功补偿器的模型及参数，为电网的方式安排提供确定性依据，为解决特高压送出和新能源送出系统出现的电压问题提供解决思路。

Description

静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核方法及系统
技术领域
本发明涉及电力系统建模技术领域，并且更具体地，涉及一种静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核方法及系统。
背景技术
目前能源与负荷的不平衡需要电能远距离传输，大功率的高压直流的建设也随之增加。目前在新能源电源集中送出的区域，由于电压问题导致电源电力送出受限；另外高压直流输电可能会出现的换相失败导致系统电压忽高忽低、新能源场站脱网也都称为目前电网运行中的主要问题。
静止无功补偿器作为一种新型的无功补偿装置，具有调节速度快、调节范围广、欠压条件下的无功调节能力更强、谐波含量小和占地面积小的优点，并且在新能源场站和变电站都作为常规装置配备。这些设备对系统的电压稳定问题有重大影响，从更进一步影响电网运行安全。目前，静止无功补偿器的试验多为性能测试，而且在实际电网中面对不同系统电压扰动的逻辑切换、模型参数等都缺乏一个准确可靠的依据，来进行系统方式计算。
因此，有必要提出一种实现静止无功补偿器的机电暂态模型参数校核的方法，以验证计算用模型的参数的准确性。
发明内容
本发明提出了一种静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核方法及系统，以解决如何校核静止无功补偿器的机电暂态模型参数的问题。
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核方法，所述方法包括：
确定静止无功补偿器处于并网运行状态，调整所述静止无功补偿器处于本地电压闭环控制模式，并修改控制系统电压给定值或PT二次侧电压反馈值，使得所述静止无功补偿器能够稳定地输出无功功率；
待所述无功功率稳定后，将所述静止无功补偿器的电压闭环反馈值强制为当前值，并设置所述静止无功补偿器的控制系统开环；
向所述控制系统加入白噪声信号，并将所述白噪声信号和通过所述控制系统获取的q轴电流信号输入至频谱仪，利用所述频谱仪进行预设频率的频谱扫描，获取实测的频谱扫描响应曲线；
利用预设的模型参数和静止无功补偿器的机电暂态模型，确定当前的传递函数对应的响应曲线，并将所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线进行比较，以校核所述预设的模型参数。
优选地，其中所述方法还包括：
通过修改系统电压给定值或在电压互感器的二次侧加入扰动电压信号，控制系统电压的反馈值，使得所述静止无功补偿器稳定地输出预设预阈值的无功功率。
优选地，其中设置所述静止无功补偿器输出的无功功率小于等于静止无功补偿器预设百分比阈值的定容量。
优选地，其中所述预设频率为0-2.5Hz。
优选地，其中所述将所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线进行比较，以校核所述预设的模型参数，包括：
计算所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线的重合度，若所述重合度满足预设重合度阈值，则确定所述预设的模型参数满足要求；反之，则确定所述预设的模型参数不满足要求，需要重新设定并校核。
根据本发明的另一个方面，提供了一种静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核系统，所述系统包括：
控制单元，用于确定静止无功补偿器处于并网运行状态，调整所述静止无功补偿器处于本地电压闭环控制模式，并修改控制系统电压给定值或PT二次侧电压反馈值，使得所述静止无功补偿器能够稳定地输出无功功率；
设置单元，用于待所述无功功率稳定后，将所述静止无功补偿器的电压闭环反馈值强制为当前值，并设置所述静止无功补偿器的控制系统开环；
实测的频谱扫描响应曲线获取单元，用于向所述控制系统加入白噪声信号，并将所述白噪声信号和通过所述控制系统获取的q轴电流信号输入至频谱仪，利用所述频谱仪进行预设频率的频谱扫描，获取实测的频谱扫描响应曲线；
模型参数校核单元，用于利用预设的模型参数和静止无功补偿器的机电暂态模型，确定当前的传递函数对应的响应曲线，并将所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线进行比较，以校核所述预设的模型参数。
优选地，其中所述控制单元，用于：
通过修改系统电压给定值或在电压互感器的二次侧加入扰动电压信号，控制系统电压的反馈值，使得所述静止无功补偿器稳定地输出预设预阈值的无功功率。
优选地，其中设置所述静止无功补偿器输出的无功功率小于等于静止无功补偿器预设百分比阈值的定容量。
优选地，其中所述预设频率为0-2.5Hz。
优选地，其中所述模型参数校核单元，将所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线进行比较，以校核所述预设的模型参数，包括：
计算所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线的重合度，若所述重合度满足预设重合度阈值，则确定所述预设的模型参数满足要求；反之，则确定所述预设的模型参数不满足要求，需要重新设定并校核。
本发明提供了一种静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核方法及系统，通过在某种稳定的运行状态下，在静止无功补偿器的控制系统中加入扰动信号，在控制系统输出被观测信号，并通过两个信号得到的频谱响应曲线来辨识静止无功补偿器的机电暂态模型参数，该方法可以有效的确定大电网计算用的静止无功补偿器的模型及参数，为电网的方式安排提供确定性依据，为解决特高压送出和新能源送出系统出现的电压问题提供解决思路。
附图说明
通过参考下面的附图，可以更为完整地理解本发明的示例性实施方式：
图1为根据本发明实施方式的静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核方法100的流程图；
图2为根据本发明实施方式的试验系统的结构示意图；
图3为根据本发明实施方式的机电暂态模型的传递函数的示意图；
图4为根据本发明实施方式的频域响应曲线的对比校核图；以及
图5为根据本发明实施方式的静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核系统500的结构示意图。
具体实施方式
现在参考附图介绍本发明的示例性实施方式，然而，本发明可以用许多不同的形式来实施，并且不局限于此处描述的实施例，提供这些实施例是为了详尽地且完全地公开本发明，并且向所属技术领域的技术人员充分传达本发明的范围。对于表示在附图中的示例性实施方式中的术语并不是对本发明的限定。在附图中，相同的单元/元件使用相同的附图标记。
除非另有说明，此处使用的术语(包括科技术语)对所属技术领域的技术人员具有通常的理解含义。另外，可以理解的是，以通常使用的词典限定的术语，应当被理解为与其相关领域的语境具有一致的含义，而不应该被理解为理想化的或过于正式的意义。
图1为根据本发明实施方式的静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核方法100的流程图。如图1所示，本发明的实施方式提供的静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核方法，通过在某种稳定的运行状态下，在静止无功补偿器的控制系统中加入扰动信号，在控制系统输出被观测信号，并通过两个信号得到的频谱响应曲线来辨识静止无功补偿器的机电暂态模型参数，该方法可以有效的确定大电网计算用的静止无功补偿器的模型及参数，为电网的方式安排提供确定性依据，为解决特高压送出和新能源送出系统出现的电压问题提供解决思路。本发明的实施方式提供的静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核方法从步骤101处开始，在步骤101确定静止无功补偿器处于并网运行状态，调整所述静止无功补偿器处于本地电压闭环控制模式，并修改控制系统电压给定值或PT二次侧电压反馈值，使得所述静止无功补偿器能够稳定地输出无功功率。
优选地，其中所述方法还包括：
通过修改系统电压给定值或在电压互感器的二次侧加入扰动电压信号，控制系统电压的反馈值，使得所述静止无功补偿器稳定地输出预设预阈值的无功功率。
优选地，其中设置所述静止无功补偿器输出的无功功率小于等于静止无功补偿器预设百分比阈值的定容量。
图2为根据本发明实施方式的试验系统的结构示意图。如图2所示，以运行中的静止无功补偿器为试验对象，对其控制器应进行AI和AO的改造，使其具备试验基础。静止无功补偿器并网运行，其控制器发出控制脉冲控制其运行，并且AI和AO接口开放，频域响应测试仪器(频谱仪)与控制器相连接，控制器可以根据试验要求进行手动逻辑切换和强制信号等操作。
在本发明的实施方式中，设置预设百分比阈值为60％。在试验时，静止无功补偿器需确认正常运行时由本地控制，即不受场站AVC控制系统调节指令影响。以静止无功补偿器的定电圧控制方式为例，通过修改系统电压给定值或者通过在PT二次侧加入的扰动信号来修改系统电压的反馈值来使静止无功补偿器输出一定量感性或者容性无功，该无功功率不超过静止无功补偿器额定容量的60％。
本发明实施方式的机电暂态模型的传递函数如图3所示。模型参数包括：电压闭环比例系数Kpi，电压闭环积分系数kii和V-I特性曲线斜率Kd。其中，通过修改系统电压给定值Vref或者通过在PT二次侧加入的扰动信号Vc来修改系统电压的反馈值△Vc来使静止无功补偿器输出一定量的感性或者容性无功。
在步骤102，待所述无功功率稳定后，将所述静止无功补偿器的电压闭环反馈值强制为当前值，并设置所述静止无功补偿器的控制系统开环。
在观测无功发出量稳定后，将静止无功补偿器的电压闭环反馈值强制在当前值不再随控制点电压变化而变化，并将静止无功补偿器的控制系统开环。
在步骤103，向所述控制系统加入白噪声信号，并将所述白噪声信号和通过所述控制系统获取的q轴电流信号输入至频谱仪，利用所述频谱仪进行预设频率的频谱扫描，获取实测的频谱扫描响应曲线。
优选地，其中所述预设频率为0-2.5Hz。
在本发明的实施方式中，观察静止无功补偿器的无功输出稳定且保持控制开环前的值时，在控制系统预留的电压给定值的位置(AI处)加入白噪声信号△Vinterupt，并将该信号作为频谱仪的输入信号，控制系统预留的q轴电流△i q(AO输出)也作为频谱仪的输入信号，利用频谱仪进行0-2.5Hz的频谱扫描，得到实测的频谱扫描响应曲线。
在步骤104，利用预设的模型参数和静止无功补偿器的机电暂态模型，确定当前的传递函数对应的响应曲线，并将所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线进行比较，以校核所述预设的模型参数。
优选地，其中所述将所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线进行比较，以校核所述预设的模型参数，包括：
计算所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线的重合度，若所述重合度满足预设重合度阈值，则确定所述预设的模型参数满足要求；反之，则确定所述预设的模型参数不满足要求，需要重新设定并校核。
在本发明的实施方式中，预设重合度阈值可以根据需求设定。
图4为本发明实施方式的频域响应曲线的对比校核结果图。如图4所示，分别从幅值和相角两个角度来确定重合度，通过观察可以看出两条响应曲线重合度比较高。为了保准准确度，在计算后确定两条响应曲线的重合度大于预设重合度阈值，因此，可以确定预设的模型参数满足要求。
图5为根据本发明实施方式的静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核系统500的结构示意图。如图5所示，本发明的实施方式提供的静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核系统500，包括：控制单元501、设置单元502、实测的频谱扫描响应曲线获取单元503和模型参数校核单元504。
优选地，所述控制单元501，用于确定静止无功补偿器处于并网运行状态，调整所述静止无功补偿器处于本地电压闭环控制模式，并修改控制系统电压给定值或PT二次侧电压反馈值，使得所述静止无功补偿器能够稳定地输出无功功率。
优选地，其中所述控制单元501，用于：通过修改系统电压给定值或在电压互感器的二次侧加入扰动电压信号，控制系统电压的反馈值，使得所述静止无功补偿器稳定地输出预设预阈值的无功功率。
优选地，其中设置所述静止无功补偿器输出的无功功率小于等于静止无功补偿器预设百分比阈值的定容量。
优选地，所述设置单元502，用于待所述无功功率稳定后，将所述静止无功补偿器的电压闭环反馈值强制为当前值，并设置所述静止无功补偿器的控制系统开环。
优选地，所述实测的频谱扫描响应曲线获取单元503，用于向所述控制系统加入白噪声信号，并将所述白噪声信号和通过所述控制系统获取的q轴电流信号输入至频谱仪，利用所述频谱仪进行预设频率的频谱扫描，获取实测的频谱扫描响应曲线。
优选地，其中所述预设频率为0-2.5Hz。
优选地，所述模型参数校核单元504，用于利用预设的模型参数和静止无功补偿器的机电暂态模型，确定当前的传递函数对应的响应曲线，并将所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线进行比较，以校核所述预设的模型参数。
优选地，其中所述模型参数校核单元，将所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线进行比较，以校核所述预设的模型参数，包括：
计算所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线的重合度，若所述重合度满足预设重合度阈值，则确定所述预设的模型参数满足要求；反之，则确定所述预设的模型参数不满足要求，需要重新设定并校核。
本发明的实施例的静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核系统500与本发明的另一个实施例的静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核方法100相对应，在此不再赘述。
已经通过参考少量实施方式描述了本发明。然而，本领域技术人员所公知的，正如附带的专利权利要求所限定的，除了本发明以上公开的其他的实施例等同地落在本发明的范围内。
通常地，在权利要求中使用的所有术语都根据他们在技术领域的通常含义被解释，除非在其中被另外明确地定义。所有的参考“一个/所述/该[装置、组件等]”都被开放地解释为所述装置、组件等中的至少一个实例，除非另外明确地说明。这里公开的任何方法的步骤都没必要以公开的准确的顺序运行，除非明确地说明。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
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保护范围之内。

Claims (8)

1.一种静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核方法，其特征在于，所述方法包括：
确定静止无功补偿器处于并网运行状态，调整所述静止无功补偿器处于本地电压闭环控制模式，并修改控制系统电压给定值或PT二次侧电压反馈值，使得所述静止无功补偿器能够稳定地输出无功功率；
待所述无功功率稳定后，将所述静止无功补偿器的电压闭环反馈值强制为当前值，并设置所述静止无功补偿器的控制系统开环；
向所述控制系统加入白噪声信号，并将所述白噪声信号和通过所述控制系统获取的q轴电流信号输入至频谱仪，利用所述频谱仪进行预设频率的频谱扫描，获取实测的频谱扫描响应曲线；
利用预设的模型参数和静止无功补偿器的机电暂态模型，确定当前的传递函数对应的响应曲线，并将所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线进行比较，以校核所述预设的模型参数；
其中，所述将所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线进行比较，以校核所述预设的模型参数，包括：
计算所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线的重合度，若所述重合度满足预设重合度阈值，则确定所述预设的模型参数满足要求；反之，则确定所述预设的模型参数不满足要求，需要重新设定并校核。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
通过修改系统电压给定值或在电压互感器的二次侧加入扰动电压信号，控制系统电压的反馈值，使得所述静止无功补偿器稳定地输出预设预阈值的无功功率。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，设置所述静止无功补偿器输出的无功功率小于等于静止无功补偿器预设百分比阈值的定容量。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设频率为0-2.5Hz。
5.一种静止无功补偿器的机电暂态模型参数的校核系统，其特征在于，所述系统包括：
控制单元，用于确定静止无功补偿器处于并网运行状态，调整所述静止无功补偿器处于本地电压闭环控制模式，并修改控制系统电压给定值或PT二次侧电压反馈值，使得所述静止无功补偿器能够稳定地输出无功功率；
设置单元，用于待所述无功功率稳定后，将所述静止无功补偿器的电压闭环反馈值强制为当前值，并设置所述静止无功补偿器的控制系统开环；
实测的频谱扫描响应曲线获取单元，用于向所述控制系统加入白噪声信号，并将所述白噪声信号和通过所述控制系统获取的q轴电流信号输入至频谱仪，利用所述频谱仪进行预设频率的频谱扫描，获取实测的频谱扫描响应曲线；
模型参数校核单元，用于利用预设的模型参数和静止无功补偿器的机电暂态模型，确定当前的传递函数对应的响应曲线，并将所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线进行比较，以校核所述预设的模型参数；
其中，所述模型参数校核单元，将所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线进行比较，以校核所述预设的模型参数，包括：
计算所述当前的传递函数对应的响应曲线和所述实测的频谱扫描响应曲线的重合度，若所述重合度满足预设重合度阈值，则确定所述预设的模型参数满足要求；反之，则确定所述预设的模型参数不满足要求，需要重新设定并校核。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述控制单元，用于：
通过修改系统电压给定值或在电压互感器的二次侧加入扰动电压信号，控制系统电压的反馈值，使得所述静止无功补偿器稳定地输出预设预阈值的无功功率。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，设置所述静止无功补偿器输出的无功功率小于等于静止无功补偿器预设百分比阈值的定容量。
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述预设频率为0-2.5Hz。
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