CN113364004A - 一种低压混合型动态无功补偿的控制方法及其装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种低压混合型动态无功补偿的控制方法及其装置，方法包括：根据三相电压、三相电流和预设功率因数阈值计算无功补偿功率需求；对无功补偿功率需求和SVG额定输出功率进行比较，根据比较结果选择第一补偿步骤和第三补偿步骤的组合或第二补偿步骤和第三补偿步骤的组合进行执行；第一补偿步骤，选择无功补偿功率需求采用SVG补偿方式进行补偿；第二补偿步骤，选择SVG额定输出功率采用SVG补偿方式进行补偿，第三补偿步骤，根据第一静态无功功率、第二静态无功功率和第三静态无功功率中的至少一种采用SVC进行补偿，随后计算得到剩余无功功率，并根据剩余无功功率采用SVG进行补偿；降低SVC部件投切次数，延长寿命。
Description
技术领域
本发明涉及供配电技术领域，尤其涉及一种低压混合型动态无功补偿的控制方法及其装置。
背景技术
目前的低压混合型动态无功补偿装置指的是由低压SVG(静止式无功发生器)和低压SVC(静止式无功补偿器)组成的无功补偿装置。上述低压混合型动态无功补偿装置可以是在一个无功补偿柜内组合成混合装置，也可以是由一个或多个SVG无功补偿柜和一个或多个SVC无功补偿柜组成的混合装置，如图1所示。
其中，SVG的特点是动态补偿响应速度快，可容感性双向无功补偿，无级差补偿，补偿精度高，无容量衰减，但成本高，功耗高；SVC的特点是动态补偿响应速度慢，只可容性无功补偿，有级差补偿，有容量衰减，但成本低，功耗低。
从上述可以看出，两种无功补偿装置的特点非常鲜明，完全可以结合起来，扬长避短优势互补。
目前通常在低压电网中接入了各种类型的负载，当这些负载运行时其产生的无功功率也是呈现出规律性的变化，普遍的应用场合里，既有一定比例的在一定时间内快速变化的动态无功功率，可以称其为无功功率动态分量；同时也有一定比例的在一定时间内不变化的无功功率，可以称其为无功功率静态分量。
目前理想的补偿逻辑是利用SVG动态无功补偿响应速度快的特点补偿无功功率动态分量，剩余的无功功率静态分量利用SVC进行补偿；这样就可以做到性价比和效能最高。但是在实际补偿中，无法做到SVG和SVC无功补偿响应时间同步，必然有先有后；另外SVC是有级差的，频繁动作会引起无功功率振荡和缩短使用寿命。
现有普遍采用的低压混合型动态无功补偿的控制方法技术方案如下：
1、根据采样电路测得的电网三相电流、电压，计算当前电网的无功功率及功率因数，根据设定的功率因数与当前电网的功率因数的偏差计算需要补偿的无功功率。
2、根据需要补偿的无功功率值匹配投入或切除SVC中略小于该值的标准规格的电容器。
3、重复1～3直到无法投入或切除SVC中略小于该值的标准规格的电容器。
4、重复1～2用SVG对剩余无功功率进行补偿。
但是上述现有技术存在的主要缺陷在于：
第一、装置整体响应速度受到SVC的响应速度限制，SVC的响应速度慢(≤50ms)。
第二、装置整体投切速度受到SVC的投切间隔时间限制，SVC的补偿投切间隔时间长(≤3min)。
第三、如果现场负载无功动态变化小于分钟级时就会造成SVC频繁切换，投切次数增加，而SVC投切元件寿命是一定的(如磁保持继电器投切次数5～10万次)，就会造成使用年限缩短。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，现提供一种低压混合型动态无功补偿的控制方法及其装置，旨在针对低压电网的无功功率进行分量解析及针对SVG、SVC本身特点做相应的无功补偿算法，从而充分发挥低压混合型动态无功补偿装置的效能，并且减少SVC动作次数，进而延长SVC的使用寿命。
具体技术方案如下：
一种低压混合型动态无功补偿的控制方法，其中，包括以下步骤：
采集步骤，采集电网侧三相电压和三相电流，获取预设功率因数阈值，并根据三相电压、三相电流和预设功率因数阈值计算无功补偿功率需求；
模式判断步骤，获取SVG额定输出功率，对无功补偿功率需求和SVG额定输出功率进行比较，得到比较结果，根据比较结果选择第一补偿步骤和第三补偿步骤的组合，或第二补偿步骤和第三补偿步骤的组合进行执行；
第一补偿步骤，选择无功补偿功率需求采用SVG补偿方式进行补偿，并计算电网侧功率因数，根据电网侧功率因数与预设功率因数阈值的比较结果选择返回采集步骤，或执行第三补偿步骤；
第二补偿步骤，选择SVG额定输出功率采用SVG补偿方式进行补偿，执行第三补偿步骤；
第三补偿步骤，计算得到第一静态无功功率、第二静态无功功率和第三静态无功功率，根据第一静态无功功率与SVC组中的SVC模块的最小额定功率之间的对比结果，根据对比结果选择：
根据第一静态无功功率、第二静态无功功率和第三静态无功功率中的至少一种采用SVC进行补偿，随后计算得到剩余无功功率，并根据剩余无功功率采用SVG进行补偿，或
返回采集步骤。
优选的，低压混合型动态无功补偿的控制方法，其中，第三补偿步骤，具体包括以下步骤：
步骤S41，周期性获取得到第一静态无功功率和/或第二静态无功功率和/或第三静态无功功率；
步骤S42，判断第一静态无功功率是否小于SVC组中的SVC模块的最小额定功率；
若第一静态无功功率小于SVC组中的SVC模块的最小额定功率，返回采集步骤；
若第一静态无功功率大于或等于SVC组中的SVC模块的最小额定功率，遍历SVC组中的所有SVC模块，对额定功率小于第一静态无功功率的SVC模块采用SVC补偿方式进行补偿，计算得到剩余无功功率，并根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿；
步骤S43，计算电网侧功率因数，判断电网侧功率因数是否大于或等于预设功率因数阈值；
若否，返回采集步骤；
若是，
步骤S44，遍历SVC组中的所有SVC模块，对额定功率小于第二静态无功功率的SVC模块采用SVC补偿方式进行补偿，计算得到剩余无功功率，根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿；
步骤S45，执行步骤S43，遍历SVC组中的所有SVC模块，对额定功率小于第三静态无功功率的SVC模块采用SVC补偿方式进行补偿，计算得到剩余无功功率，根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿；
步骤S46，执行步骤S43，执行步骤S45。
优选的，低压混合型动态无功补偿的控制方法，其中，模式判断步骤，具体包括以下步骤：
获取SVG额定输出功率，判断无功补偿功率需求是否小于SVG额定输出功率；
若是，选择第一补偿步骤和第三补偿步骤的组合进行执行；
若否，选择第二补偿步骤和第三补偿步骤的组合进行执行。
优选的，低压混合型动态无功补偿的控制方法，其中，采集步骤，具体包括：
按照预设采集时间周期采集电网侧的三相电压和三相电流；
根据三相电压和三相电流采用瞬时无功功率理论计算得到原始无功功率和原始有功功率；
获取电网侧的功率因数阈值，根据原始无功功率、原始有功功率和功率因数阈值计算得到无功补偿功率需求。
优选的，低压混合型动态无功补偿的控制方法，其中，获取得到第一静态无功功率、第二静态无功功率和第三静态无功功率，具体包括以下步骤：
获取小于或等于SVC无功补偿动态响应时间阈值的第一静态时间周期，将电容器切除完全的放电时间作为第二静态时间周期，设置SVC无功补偿的第三静态时间周期，设置SVG的预设动态响应时间周期；
根据第一静态时间周期和SVG的预设动态响应时间周期计算得到第一响应次数，SVC根据第一响应次数进行响应，以获取得到第一静态无功功率集合，第一静态无功功率集合包括多个静态无功功率，将第一静态无功功率集合的均方根值设置为第一静态无功功率；
根据第二静态时间周期和第一静态时间周期计算得到第二响应次数，SVC根据第二响应次数进行响应，以获取得到第二静态无功功率集合，第二静态无功功率集合包括多个第一静态无功功率，将第二静态无功功率集合的均方根值设置为第二静态无功功率；
根据第三静态时间周期和第二静态时间周期计算得到第三响应次数，SVC根据第三响应次数进行响应，以获取得到第三静态无功功率集合，第三静态无功功率集合包括多个第二静态无功功率，将第三静态无功功率集合的均方根值设置为第三静态无功功率，第三静态无功功率集合用于表示第二静态无功功率在第三静态时间周期内的变动规律。
优选的，低压混合型动态无功补偿的控制方法，其中，每隔第一静态时间周期获取第一静态无功功率，每隔第二静态时间周期获取第二静态无功功率，每隔第三静态时间周期获取第三静态无功功率。
优选的，低压混合型动态无功补偿的控制方法，其中，采用SVC补偿方式进行补偿时：
SVC会将第一静态无功功率转换为第一静态补偿容量，或者
SVC会将第二静态无功功率转换为第二静态补偿容量，或者
SVC会将第三静态无功功率转换为第三静态补偿容量。
优选的，低压混合型动态无功补偿的控制方法，其中，计算剩余无功功率，具体包括以下步骤：
将无功补偿功率需求和第一静态补偿容量之间的差值作为剩余无功功率；或者
将无功补偿功率需求和第二静态补偿容量之间的差值作为剩余无功功率；或者
将无功补偿功率需求和第三静态补偿容量之间的差值作为剩余无功功率。
还提供一种低压混合型动态无功补偿装置，其中，包括SVG补偿模块和SVC补偿模块，采用如上述的任意一项低压混合型动态无功补偿的控制方法。
优选的，低压混合型动态无功补偿的控制方法，其中，低压混合型动态无功补偿装置的无功补偿动态响应时间小于5ms。
上述技术方案具有如下优点或有益效果：
首先采用SVG补偿方式进行补偿，随后采用SVC补偿方式进行补偿，然后根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿，从而提高整体的无功补偿动态响应速度，并且实现将SVG的快速动态响应能力和SVC相对较慢响应能力进行协调，从而实现快速、准确、有效地无功补偿动态响应；
使得整体的无功补偿动作时间不受SVC的动作间隔时间影响；
在上述实施例中，能够适应现场负载无功动态变化小于分钟级的场合，同时降低SVC部件投切次数，装置寿命延长；
可以根据SVC具有多个额定功率阶梯的特征，来进行组合补偿，以得到总补偿次数最小解，从而避免频繁动作引起的无功功率振荡和缩短使用寿命的问题，进而减少SVC的投切次数，延长投切开关的寿命。
附图说明
参考所附附图，以更加充分的描述本发明的实施例。然而，所附附图仅用于说明和阐述，并不构成对本发明范围的限制。
图1为本发明现有技术的低压混合型动态无功补偿装置的电气接线图；
图2为本发明一种低压混合型动态无功补偿的控制方法的实施例的流程图；
图3为本发明一种低压混合型动态无功补偿的控制方法的实施例的第一静态无功功率集合图；
图4为本发明一种低压混合型动态无功补偿的控制方法的实施例的第二静态无功功率集合图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，但不作为本发明的限定。
本发明包括一种低压混合型动态无功补偿的控制方法，包括以下步骤：
采集步骤，采集电网侧三相电压和三相电流，获取预设功率因数阈值，并根据三相电压、三相电流和预设功率因数阈值计算无功补偿功率需求；
模式判断步骤，获取SVG额定输出功率，对无功补偿功率需求和SVG额定输出功率进行比较，得到比较结果，根据比较结果选择第一补偿步骤和第三补偿步骤的组合，或第二补偿步骤和第三补偿步骤的组合进行执行；
第一补偿步骤，选择无功补偿功率需求采用SVG补偿方式进行补偿，并计算电网侧功率因数，根据电网侧功率因数与预设功率因数阈值的比较结果选择返回采集步骤，或执行第三补偿步骤；
第二补偿步骤，选择SVG额定输出功率采用SVG补偿方式进行补偿，执行第三补偿步骤；
第三补偿步骤，计算得到第一静态无功功率、第二静态无功功率和第三静态无功功率，根据第一静态无功功率与SVC组中的SVC模块的最小额定功率之间的对比结果，根据对比结果选择：
根据第一静态无功功率、第二静态无功功率和第三静态无功功率中的至少一种采用SVC进行补偿，随后计算得到剩余无功功率，并根据剩余无功功率采用SVG进行补偿，或
返回采集步骤。
在上述实施例中，采用模式判断步骤根据无功补偿功率需求和SVG额定输出功率进行比较后的比较结果来选择第一补偿步骤和第三补偿步骤进行组合后的补偿方式进行补偿或第二补偿步骤与第三补偿步骤进行组合后的补偿方式进行补偿；
具体的，首先执行模式判断步骤：
当无功补偿功率需求小于SVG额定输出功率时，执行第一补偿步骤，即选择无功补偿功率需求采用SVG补偿方式进行补偿，并计算电网侧功率因数，当电网侧功率因数小于预设功率因数阈值时，返回采集步骤，当电网侧功率因数大于或等于预设功率因数阈值时，执行第三补偿步骤；
当无功补偿功率需求大于或等于SVG额定输出功率时，执行第二补偿步骤，即选择SVG额定输出功率采用SVG补偿方式进行补偿，然后执行第三补偿步骤；
第三补偿步骤具体体现在：当根据第一静态无功功率与SVC组中的SVC模块的最小额定功率之间的对比结果判断是否需要SVC补偿方式，当第一静态无功功率小于SVC组中的SVC模块的最小额定功率时(即此时不需要SVC补偿方式)，可以直接返回采集步骤；当第一静态无功功率大于或等于SVC组中的SVC模块的最小额定功率时(即此时选择执行完SVG补偿方式后还需要SVC补偿方式)，可以先采用SVC补偿方式进行补偿，然后根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿，从而提高整体的无功补偿动态响应速度，并且实现将SVG的快速动态响应能力和SVC相对较慢响应能力进行协调，从而实现快速、准确、有效地无功补偿动态响应，并且使得整体的无功补偿动作时间不受SVC的动作间隔时间影响，以及能够适应现场负载无功动态变化小于分钟级的场合，同时降低SVC部件投切次数，装置寿命延长。
在上述实施例中，通过对电网侧功率因数和预设功率因数阈值之间做比较，当计算得到的电网侧功率因数达到预设功率因数阈值时，则已经符合标准，继续返回采集步骤重新进行数据采集，当计算得到的电网侧功率因数未达到预设功率因数阈值时，说明需要继续进行补偿。
进一步地，在上述实施例中，第三补偿步骤，具体包括以下步骤：
步骤S41，周期性获取得到第一静态无功功率和/或第二静态无功功率和/或第三静态无功功率；
步骤S42，判断第一静态无功功率是否小于SVC组中的SVC模块的最小额定功率；
若第一静态无功功率小于SVC组中的SVC模块的最小额定功率，返回采集步骤；
若第一静态无功功率大于或等于SVC组中的SVC模块的最小额定功率，遍历SVC组中的所有SVC模块，对额定功率小于第一静态无功功率的SVC模块采用SVC补偿方式进行补偿，计算得到剩余无功功率，并根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿；
步骤S43，计算电网侧功率因数，判断电网侧功率因数是否大于或等于预设功率因数阈值；
若否，返回采集步骤；
若是，
步骤S44，遍历SVC组中的所有SVC模块，对额定功率小于第二静态无功功率的SVC模块采用SVC补偿方式进行补偿，计算得到剩余无功功率，根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿；
步骤S45，执行步骤S43，遍历SVC组中的所有SVC模块，对额定功率小于第三静态无功功率的SVC模块采用SVC补偿方式进行补偿，计算得到剩余无功功率，根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿；
步骤S46，执行步骤S43，执行步骤S45。
在上述实施例中，可以根据SVC组包括多个SVC模块，每个SVC模块具有不同的额定功率，即说明SVC组具有额定功率阶梯，可以针对SVC的额定功率阶梯进行组合并从中选出投切次数最小的组合，以选择从SVC组中额定功率小于第一静态无功功率或第二静态无功功率或第三静态无功功率的SVC模块，从而避免频繁动作引起的无功功率振荡和缩短使用寿命的问题，进而减少SVC的投切次数，延长投切开关的寿命。
在上述实施例中，可以使得整个方法中的无功补偿动态响应时间小于5ms，从而满足很多现场负载无功功率动态变化在大于或等于5ms的应用场合。
在上述实施例中，第三补偿步骤，具体包括以下步骤：
步骤S41，每隔第一静态时间周期获取第一静态无功功率，每隔第二静态时间周期获取第二静态无功功率，每隔第三静态时间周期获取第三静态无功功率；
其中，第一静态时间周期可以设置为40ms，第二静态时间周期可以设置为180s，第三静态时间周期可以设置为15min；
其中，第三静态时间周期为SVC设置的动态响应时间周期。
步骤S42，判断第一静态无功功率是否小于SVC组中的SVC模块的最小额定功率；
若第一静态无功功率小于SVC组中的SVC模块的最小额定功率，返回采集步骤；
若第一静态无功功率大于或等于SVC组中的SVC模块的最小额定功率，在第一静态时间周期内遍历SVC组中的所有SVC模块，对额定功率小于第一静态无功功率的SVC模块采用SVC补偿方式进行补偿，计算得到剩余无功功率，并根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿；
其中，当步骤S42中的若否步骤中的遍历SVC组中的所有SVC模块的时间不足第一静态时间周期时，返回步骤S41；
步骤S43，计算电网侧功率因数，判断电网侧功率因数是否大于或等于预设功率因数阈值；
若否，返回采集步骤；
若是，执行步骤S44；
步骤S44，在第二静态时间周期内遍历SVC组中的所有SVC模块，对额定功率小于第二静态无功功率的SVC模块采用SVC补偿方式进行补偿，计算得到剩余无功功率，根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿；
其中，当步骤S44中的遍历SVC组中的所有SVC模块的时间不足第二静态时间周期时，返回步骤S42中的若否步骤；
步骤S45，计算电网侧功率因数，判断电网侧功率因数是否大于或等于预设功率因数阈值；
若否，返回采集步骤，即返回步骤S1；
若是，在第三静态时间周期内遍历SVC组中的所有SVC模块，对额定功率小于第三静态无功功率的SVC模块采用SVC补偿方式进行补偿，计算得到剩余无功功率，根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿；
其中，当步骤S45中的遍历SVC组中的所有SVC模块的时间不足第三静态时间周期时，返回步骤S44；
步骤S46，计算电网侧功率因数，判断电网侧功率因数是否大于或等于预设功率因数阈值；
若否，返回采集步骤，即返回步骤S1；
若是，执行步骤S45。
进一步地，在上述实施例中，模式判断步骤，具体包括以下步骤：
获取SVG额定输出功率，判断无功补偿功率需求是否小于SVG额定输出功率；
若是，选择第一补偿步骤和第三补偿步骤的组合进行执行；
若否，选择第二补偿步骤和第三补偿步骤的组合进行执行。
进一步地，在上述实施例中，采集步骤，具体包括：
步骤S11，按照预设采集时间周期采集电网侧的三相电压和三相电流；
步骤S12，根据三相电压和三相电流采用瞬时无功功率理论计算原始无功功率和原始有功功率；
步骤S13，获取电网侧的功率因数阈值，根据原始无功功率、原始有功功率和功率因数阈值计算得到无功补偿功率需求。
进一步地，在上述实施例中，采用瞬时无功功率理论计算无功补偿功率需求。
在上述实施例中，通过下述公式分别计算得到原始无功功率和原始有功功率：
Qs＝uβiα-uαiβ； (1)
Ps＝uαiα+uβiβ； (2)
其中，在上述公式(1)-(4)中：
Qs用于表示原始无功功率；
Ps用于表示原始有功功率；
Uα用于表示α坐标的电压；
Uβ用于表示β坐标的电压；
iα用于表示α坐标的电流；
iβ用于表示β坐标的电流；
Ua,Ub,Uc用于表示电网侧的三相电压；
ia,ib,ic用于表示电网侧的三相电流。
在上述实施例中，采用下述公式根据原始无功功率、原始有功功率和功率因数阈值计算得到无功补偿功率需求：
其中，在上述公式(5)中，Q用于表示无功补偿功率需求；
cosA用于表示功率因数阈值；
Qs用于表示原始无功功率；
Ps用于表示原始有功功率。
进一步地，在上述实施例中，获取得到第一静态无功功率、第二静态无功功率和第三静态无功功率，具体包括以下步骤：
步骤A1，获取小于或等于SVC无功补偿动态响应时间阈值的时间作为第一静态时间周期，将电容器切除完全的放电时间作为第二静态时间周期，设置SVC的第三静态时间周期，设置SVG的预设动态响应时间周期；
步骤A2，根据第一静态时间周期和SVG的预设动态响应时间周期计算得到第一响应次数，SVC根据第一响应次数进行响应，以获取得到第一静态无功功率集合，第一静态无功功率集合包括多个静态无功功率，将第一静态无功功率集合的均方根值设置为第一静态无功功率；
步骤A3，根据第二静态时间周期和第一静态时间周期计算得到第二响应次数，SVC根据第二响应次数进行响应，以获取得到第二静态无功功率集合，第二静态无功功率集合包括多个第一静态无功功率，将第二静态无功功率集合的均方根值设置为第二静态无功功率；
步骤A4，根据第三静态时间周期和第二静态时间周期计算得到第三响应次数，SVC根据第三响应次数进行响应，以获取得到第三静态无功功率集合，第三静态无功功率集合包括多个第二静态无功功率，将第三静态无功功率集合的均方根值设置为第三静态无功功率，第三静态无功功率集合用于表示第二静态无功功率在第三静态时间周期内的变动规律。
在上述实施例中，将第一静态时间周期和SVG的预设动态响应时间周期的比值作为第一响应次数，如下述公式所示：
R1＝T1/T3； (6)
其中，在上述公式(6)中：
R1用于表示第一响应次数；
T1用于表示第一静态时间周期；
T3用于表示SVG的预设动态响应时间周期；
将第二静态时间周期和第一静态时间周期的比值作为第二响应次数，如下述公式所示：
R2＝T2/T1； (7)
其中，在上述公式(7)中：
R2用于表示第二响应次数；
T1用于表示第一静态时间周期；
T2用于表示第二静态时间周期。
将第三静态时间周期和第二静态时间周期的比值作为第三响应次数，如下述公式所示：
R3＝T4/T2； (8)
其中，在上述公式(8)中：
R3用于表示第三响应次数；
T4用于表示第三静态时间周期；
T2用于表示第二静态时间周期。
举例说明，可以将第一静态时间周期设置为40ms，40ms<50ms，符合标准；
并且可以将SVG的预设动态响应时间周期设置为4ms，SVG依据该预设动态响应时间周期进行响应，从而满足此时SVG的无功补偿动态响应时间要求≤5ms。
那么此时的第一响应次数R1＝T1/T3＝40ms/4ms＝10，SVC依据该第一响应次数的采样点进行响应，从而满足SVC的无功补偿动态响应时间要求≤50ms；
此时获取得到的第一静态无功功率QJ(T1)＝RMS(Q0～Q9)，第一静态无功功率集合如图3所示；
其中，电容器切除完全放电时间为180s，因此可以将第二静态时间周期设置为180s；此时的第二响应次数R2＝T2/T1＝180s/40ms＝4500；SVC在4500次采样点进行响应，也就是获取得到第二静态无功功率集合有4500个第一静态无功功率，此时获取得到的第二静态无功功率QJ(T2)＝RMS{QJ(T1)0～QJ(T1)4499}，第二静态无功功率集合如图4所示。
可以将第三静态时间周期设置为15min，电容器切除完全放电时间为180s，因此可以将第二静态时间周期设置为180s；
那么此时的第三响应次数R3＝T4/T2＝180min/180s＝5；
也就是说SVC在5次采样点进行响应，也就是获取得到第三静态无功功率集合有5个第二静态无功功率，此时获取得到的第三静态无功功率QJ(T3)＝RMS{QJ(T2)0～QJ(T2)4}。
需要说明的是，均方根值(RMS)，也称方均根值或有效值，它的计算方法是先平方、再平均、然后开方。
进一步地，在上述实施例中，采用SVC补偿方式进行补偿时：
SVC会将第一静态无功功率转换为第一静态补偿容量，或者
SVC会将第二静态无功功率转换为第二静态补偿容量，或者
SVC会将第三静态无功功率转换为第三静态补偿容量。
在上述实施例中，第一静态补偿容量、第二静态补偿容量和第三静态补偿容量是SVC组合的额定无功功率实际投入值，因此第一静态无功功率接近于第一静态补偿容量，但是第一静态无功功率不一定等于第一静态补偿容量，以此类推。
举例说明，可以将SVC组中的所有SVC模块记为SVC1～SVCn，SVC1用于表示第一个SVC模块，以此类推，SVCn用于表示第n个SVC模块，SVC1模块的额定功率为5kVar，SVC1模块的额定功率为10kVar，SVC3模块的额定功率为15kVar，……；
此时的第一静态无功功率为6kVar，遍历SVC组中的所有SVC模块，SVC1模块的额定功率最接近第一静态无功功率，此时SVC1模块采用SVC补偿方式进行补偿，因此将SVC1模块的额定功率作为第一静态补偿容量，即此时的第一静态补偿容量为5kVar；
以此类推，SVC可以将第二静态无功功率转换为第二静态补偿容量，SVC可以将第三静态无功功率转换为第三静态补偿容量。
进一步地，在上述实施例中，计算剩余无功功率，具体包括以下步骤：
将无功补偿功率需求和第一静态补偿容量之间的差值作为剩余无功功率；或者
将无功补偿功率需求和第二静态补偿容量之间的差值作为剩余无功功率；或者
将无功补偿功率需求和第三静态补偿容量之间的差值作为剩余无功功率。
举例说明，在上个举例说明中，第一静态无功功率为6kVar，对应的第一静态补偿容量为5kVar；
此时的无功补偿功率需求为11kVar，那么此时的无功补偿功率需求和第一静态补偿容量之间的剩余无功功率为11kVar-5kVar＝6kVar；
将6kVar的剩余无功功率让SVG模块采用SVG补偿方式进行补偿。
需要说明的是，如图3和图4所示，第二静态补偿容量包括有第一静态补偿容量；
并且第三静态补偿容量包括有第二静态补偿容量。
作为具体的实施方式，如图2所示，
在采集步骤(可以记为步骤S1)中，可以按照预设采集时间周期周期性地采集电网侧的三相电压和三相电流，并根据三相电压和三相电流计算原始无功功率和原始有功功率，获取电网侧的功率因数阈值，根据原始无功功率、原始有功功率和功率因数阈值计算得到无功补偿功率需求，并将无功补偿功率需求记为Q，其中预设采集时间周期为4ms；
在模式判断步骤(可以记为步骤S2)中，获取SVG额定输出功率，将SVG额定输出功率记为Qsvg，并将SVG额定输出功率与无功补偿功率需求进行比较；
若无功补偿功率需求小于SVG额定输出功率(即Q<Qsvg)，执行第一补偿步骤，即选择无功补偿功率需求采用SVG补偿方式进行补偿，需要说明的是，需要在SVG的预设动态响应时间周期内完成SVG的动态无功补偿响应，SVG的预设动态响应时间周期可以设置为4ms；并计算电网侧功率因数，根据电网侧功率因数与预设功率因数阈值的比较结果，当比较结果为电网侧功率因数大于或等于预设功率因数阈值时，执行第三补偿步骤，当比较结果为电网侧功率因数小于预设功率因数阈值时，返回采集步骤；
若无功补偿功率需求大于或等于SVG额定输出功率(即Q≥Qsvg)，执行第二补偿步骤，即选择SVG额定输出功率采用SVG补偿方式进行全额补偿，需要说明的是，需要在SVG的预设动态响应时间周期内完成SVG的动态无功补偿响应，随后执行第三补偿步骤；
步骤S41，每隔第一静态时间周期获取第一静态无功功率，每隔第二静态时间周期获取第二静态无功功率，每隔第三静态时间周期获取第三静态无功功率，并将第一静态无功功率记为QJ(T1)，将第二静态无功功率记为QJ(T2)，将第三静态无功功率记为QJ(T3)，其中，第一静态时间周期可以设置为40ms，第二静态时间周期可以设置为180s，第三静态时间周期可以设置为15min；
步骤S42，判断第一静态无功功率是否小于SVC组中的SVC模块的最小额定功率；
若是，返回采集步骤，即返回步骤S1，即此时只需要SVG补偿方式进行补偿，不需要SVC补偿方式；
若否，在第一静态时间周期内遍历SVC组中的所有SVC模块，对额定功率小于第一静态无功功率的SVC模块采用SVC补偿方式进行补偿，计算得到剩余无功功率(此时的剩余无功功率为无功补偿功率需求和第一静态补偿容量之间的差值)，根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿；
此处，具体的，可以将SVC组中的所有SVC模块记为SVC1～SVCn，SVC1用于表示第一个SVC模块，以此类推，SVCn用于表示第n个SVC模块，即判断QJ(T1)小于SVC1～SVCn中的最小额定功率；
其中，当步骤S42中的若否步骤中的遍历SVC组中的所有SVC模块的时间不足第一静态时间周期时，返回步骤S41；
步骤S43，计算电网侧功率因数，判断电网侧功率因数是否大于或等于预设功率因数阈值；
若否，返回采集步骤，即返回步骤S1；
若是，执行步骤S44；
步骤S44，在第二静态时间周期内遍历SVC组中的所有SVC模块，对额定功率小于第一静态无功功率的SVC模块采用SVC补偿方式进行补偿，计算得到剩余无功功率(此时的剩余无功功率为无功补偿功率需求和第二静态补偿容量之间的差值)，根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿；
需要说明的是，需要在第二静态时间周期内完成动态无功补偿响应，因此当步骤S44中的遍历SVC组中的所有SVC模块的时间不足第二静态时间周期时，返回步骤S42中的若否步骤；
步骤S45，计算电网侧功率因数，判断电网侧功率因数是否大于或等于预设功率因数阈值；
若否，返回采集步骤，即返回步骤S1；
若是，统计第三静态时间周期内的第二静态无功功率的变动规律，在第三静态时间周期内遍历SVC组中的所有SVC模块，对额定功率小于第三静态无功功率的SVC模块采用SVC补偿方式进行补偿，计算得到剩余无功功率(此时的剩余无功功率为无功补偿功率需求和第三静态补偿容量之间的差值)，根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿，需要说明的是，需要在SVG的预设动态响应时间周期内完成SVG的动态无功补偿响应；
其中，当步骤S45中的遍历SVC组中的所有SVC模块的时间不足第三静态时间周期时，返回步骤S44；
步骤S46，计算电网侧功率因数，判断电网侧功率因数是否大于或等于预设功率因数阈值；
若否，返回采集步骤，即返回步骤S1；
若是，执行步骤S45。
还提供一种低压混合型动态无功补偿装置，包括SVG补偿模块和SVC补偿模块，采用如上述的任意一项低压混合型动态无功补偿的控制方法。
SVG补偿模块包括：
核心控制板，采用了双DSP+FPGA控制芯片：两片TMS320F28335芯片和一片XC3S400A芯片；
其中，TMS320F28335芯片是32位浮点DSP控制器，具有150MHz的高速处理能力，具备32位浮点处理单元，6个DMA通道支持ADC、McBSP和EMIF，有多达18路的PWM输出，其中有6路为TI特有的更高精的度PWM输出(HRPWM)，12位16通道ADC。
从而实现TMS320F28335芯片能够满足SVG三相电压电流6通道同步实时最高频率1us一个采样点的计算要求，以及满足和6通道同步实时最高频率50us一次IGBT驱动脉冲的要求。
其中，一片DSP(即其中一片TMS320F28335芯片)交流采样计算和数据分析判断，另一片DSP(即其中另外一片TMS320F28335芯片)用于人机界面控制和与其他SVG、SVC进行RS485通讯控制等。
FPGA芯片相较于DSP芯片能效高，无指令，只用电路逻辑运行，执行延时只有1us，用于IGBT的逻辑控制及保护可以可靠的逆变精准输出所需功率。
需要说明的是，本申请中采用的SVG补偿模块和SVC补偿模块为现有技术，在此不做赘述。
在上述实施例中，低压混合型动态无功补偿装置的无功补偿动态响应时间小于5ms，从而满足很多现场负载无功功率动态变化在大于或等于5ms的应用场合。
本发明低压混合型动态无功补偿装置的具体实施方式与上述低压混合型动态无功补偿的控制方法各实施例基本相同，在此不再赘述。
以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种低压混合型动态无功补偿的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
采集步骤，采集电网侧三相电压和三相电流，获取预设功率因数阈值，并根据所述三相电压、所述三相电流和所述预设功率因数阈值计算无功补偿功率需求；
模式判断步骤，获取SVG额定输出功率，对所述无功补偿功率需求和所述SVG额定输出功率进行比较，得到比较结果，根据所述比较结果选择第一补偿步骤和第三补偿步骤的组合，或第二补偿步骤和所述第三补偿步骤的组合进行执行；
所述第一补偿步骤，选择所述无功补偿功率需求采用SVG补偿方式进行补偿，并计算电网侧功率因数，根据所述电网侧功率因数与所述预设功率因数阈值的比较结果选择返回所述采集步骤，或执行所述第三补偿步骤；
所述第二补偿步骤，选择所述SVG额定输出功率采用SVG补偿方式进行补偿，执行所述第三补偿步骤；
所述第三补偿步骤，计算得到第一静态无功功率、第二静态无功功率和第三静态无功功率，根据所述第一静态无功功率与SVC组中的SVC模块的最小额定功率之间的对比结果，根据所述对比结果选择：
根据所述第一静态无功功率、所述第二静态无功功率和所述第三静态无功功率中的至少一种采用SVC进行补偿，随后计算得到剩余无功功率，并根据所述剩余无功功率采用SVG进行补偿，或
返回所述采集步骤。
2.如权利要求1所述的低压混合型动态无功补偿的控制方法，其特征在于，所述第三补偿步骤，具体包括以下步骤：
步骤S41，周期性获取得到所述第一静态无功功率和/或所述第二静态无功功率和/或所述第三静态无功功率；
步骤S42，判断所述第一静态无功功率是否小于SVC组中的SVC模块的最小额定功率；
若所述第一静态无功功率小于SVC组中的SVC模块的最小额定功率，返回所述采集步骤；
若所述第一静态无功功率大于或等于SVC组中的SVC模块的最小额定功率，遍历所述SVC组中的所有SVC模块，对额定功率小于所述第一静态无功功率的SVC模块采用SVC补偿方式进行补偿，计算得到剩余无功功率，并根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿；
步骤S43，计算电网侧功率因数，判断所述电网侧功率因数是否大于或等于所述预设功率因数阈值；
若否，返回所述采集步骤；
若是，
步骤S44，遍历所述SVC组中的所有SVC模块，对额定功率小于所述第二静态无功功率的SVC模块采用SVC补偿方式进行补偿，计算得到剩余无功功率，根据剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿；
步骤S45，执行所述步骤S43，遍历所述SVC组中的所有SVC模块，对额定功率小于所述第三静态无功功率的SVC模块采用SVC补偿方式进行补偿，计算得到所述剩余无功功率，根据所述剩余无功功率采用SVG补偿方式进行补偿；
步骤S46，执行所述步骤S43，执行所述步骤S45。
3.如权利要求1所述的低压混合型动态无功补偿的控制方法，其特征在于，所述模式判断步骤，具体包括以下步骤：
获取SVG额定输出功率，判断所述无功补偿功率需求是否小于所述SVG额定输出功率；
若是，选择所述第一补偿步骤和所述第三补偿步骤的组合进行执行；
若否，选择所述第二补偿步骤和所述第三补偿步骤的组合进行执行。
4.如权利要求1所述的低压混合型动态无功补偿的控制方法，其特征在于，所述采集步骤，具体包括：
按照预设采集时间周期采集电网侧的所述三相电压和所述三相电流；
根据所述三相电压和所述三相电流采用瞬时无功功率理论计算得到原始无功功率和原始有功功率；
获取电网侧的功率因数阈值，根据所述原始无功功率、所述原始有功功率和所述功率因数阈值计算得到所述无功补偿功率需求。
5.如权利要求1所述的低压混合型动态无功补偿的控制方法，其特征在于，所述获取得到所述第一静态无功功率、所述第二静态无功功率和所述第三静态无功功率，具体包括以下步骤：
获取小于或等于SVC无功补偿动态响应时间阈值的第一静态时间周期，将电容器切除完全的放电时间作为第二静态时间周期，设置SVC无功补偿的第三静态时间周期，设置SVG的预设动态响应时间周期；
根据所述第一静态时间周期和所述SVG的预设动态响应时间周期计算得到第一响应次数，SVC根据所述第一响应次数进行响应，以获取得到第一静态无功功率集合，所述第一静态无功功率集合包括多个静态无功功率，将所述第一静态无功功率集合的均方根值设置为所述第一静态无功功率；
根据所述第二静态时间周期和所述第一静态时间周期计算得到第二响应次数，SVC根据所述第二响应次数进行响应，以获取得到第二静态无功功率集合，所述第二静态无功功率集合包括多个第一静态无功功率，将所述第二静态无功功率集合的均方根值设置为所述第二静态无功功率；
根据所述第三静态时间周期和所述第二静态时间周期计算得到第三响应次数，SVC根据所述第三响应次数进行响应，以获取得到第三静态无功功率集合，所述第三静态无功功率集合包括多个第二静态无功功率，将所述第三静态无功功率集合的均方根值设置为所述第三静态无功功率，所述第三静态无功功率集合用于表示所述第二静态无功功率在所述第三静态时间周期内的变动规律。
6.如权利要求2所述的低压混合型动态无功补偿的控制方法，其特征在于，每隔第一静态时间周期获取所述第一静态无功功率，每隔第二静态时间周期获取所述第二静态无功功率，每隔第三静态时间周期获取所述第三静态无功功率。
7.如权利要求1所述的低压混合型动态无功补偿的控制方法，其特征在于，采用所述SVC补偿方式进行补偿时：
SVC会将所述第一静态无功功率转换为第一静态补偿容量，或者
SVC会将所述第二静态无功功率转换为第二静态补偿容量，或者
SVC会将所述第三静态无功功率转换为第三静态补偿容量。
8.如权利要求7所述的低压混合型动态无功补偿的控制方法，其特征在于，计算所述剩余无功功率，具体包括以下步骤：
将所述无功补偿功率需求和所述第一静态补偿容量之间的差值作为所述剩余无功功率；或者
将所述无功补偿功率需求和所述第二静态补偿容量之间的差值作为所述剩余无功功率；或者
将所述无功补偿功率需求和所述第三静态补偿容量之间的差值作为所述剩余无功功率。
9.一种低压混合型动态无功补偿装置，其特征在于，包括SVG补偿模块和SVC补偿模块，采用如权利要求1-8所述的任意一项所述低压混合型动态无功补偿的控制方法。
10.如权利要求9所述的低压混合型动态无功补偿的控制方法，其特征在于，所述低压混合型动态无功补偿装置的无功补偿动态响应时间小于5ms。
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