CN113991862A - 电力设备集群控制方法、装置及无功补偿系统 - Google Patents

电力设备集群控制方法、装置及无功补偿系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113991862A
CN113991862A CN202111289740.8A CN202111289740A CN113991862A CN 113991862 A CN113991862 A CN 113991862A CN 202111289740 A CN202111289740 A CN 202111289740A CN 113991862 A CN113991862 A CN 113991862A
Authority
CN
China
Prior art keywords
power
target
compensation current
determining
devices
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111289740.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113991862B (zh
Inventor
贾东强
刘博文
赵钰
赵磊
颜渊
李明
焦春雷
郝红岩
史文娟
王沁雪
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Beijing Electric Power Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co Ltd
Original Assignee
State Grid Corp of China SGCC
State Grid Beijing Electric Power Co Ltd
Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by State Grid Corp of China SGCC, State Grid Beijing Electric Power Co Ltd, Electric Power Research Institute of State Grid Xinjiang Electric Power Co Ltd filed Critical State Grid Corp of China SGCC
Priority to CN202111289740.8A priority Critical patent/CN113991862B/zh
Publication of CN113991862A publication Critical patent/CN113991862A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113991862B publication Critical patent/CN113991862B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00001—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by the display of information or by user interaction, e.g. supervisory control and data acquisition systems [SCADA] or graphical user interfaces [GUI]
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00006—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment
    • H02J13/00022—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network characterised by information or instructions transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated power network element or electrical equipment using wireless data transmission
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J13/00—Circuit arrangements for providing remote indication of network conditions, e.g. an instantaneous record of the open or closed condition of each circuitbreaker in the network; Circuit arrangements for providing remote control of switching means in a power distribution network, e.g. switching in and out of current consumers by using a pulse code signal carried by the network
    • H02J13/00032—Systems characterised by the controlled or operated power network elements or equipment, the power network elements or equipment not otherwise provided for
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J3/00—Circuit arrangements for ac mains or ac distribution networks
    • H02J3/18—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks
    • H02J3/1821—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators
    • H02J3/1835—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control
    • H02J3/1842—Arrangements for adjusting, eliminating or compensating reactive power in networks using shunt compensators with stepless control wherein at least one reactive element is actively controlled by a bridge converter, e.g. active filters
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B70/00—Technologies for an efficient end-user side electric power management and consumption
    • Y02B70/30—Systems integrating technologies related to power network operation and communication or information technologies for improving the carbon footprint of the management of residential or tertiary loads, i.e. smart grids as climate change mitigation technology in the buildings sector, including also the last stages of power distribution and the control, monitoring or operating management systems at local level
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/30—Reactive power compensation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/70—Smart grids as climate change mitigation technology in the energy generation sector
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S10/00—Systems supporting electrical power generation, transmission or distribution
    • Y04S10/22—Flexible AC transmission systems [FACTS] or power factor or reactive power compensating or correcting units
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S20/00—Management or operation of end-user stationary applications or the last stages of power distribution; Controlling, monitoring or operating thereof
    • Y04S20/20—End-user application control systems
    • Y04S20/242—Home appliances
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y04—INFORMATION OR COMMUNICATION TECHNOLOGIES HAVING AN IMPACT ON OTHER TECHNOLOGY AREAS
    • Y04S—SYSTEMS INTEGRATING TECHNOLOGIES RELATED TO POWER NETWORK OPERATION, COMMUNICATION OR INFORMATION TECHNOLOGIES FOR IMPROVING THE ELECTRICAL POWER GENERATION, TRANSMISSION, DISTRIBUTION, MANAGEMENT OR USAGE, i.e. SMART GRIDS
    • Y04S40/00—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them
    • Y04S40/12—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment
    • Y04S40/126—Systems for electrical power generation, transmission, distribution or end-user application management characterised by the use of communication or information technologies, or communication or information technology specific aspects supporting them characterised by data transport means between the monitoring, controlling or managing units and monitored, controlled or operated electrical equipment using wireless data transmission

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Human Computer Interaction (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Supply And Distribution Of Alternating Current (AREA)

Abstract

本发明公开了一种电力设备集群控制方法、装置及无功补偿系统。其中，该方法包括：确定目标电网所需补偿的无功功率，并基于无功功率确定启用的电力设备的目标数量，其中，电力设备用于补偿无功功率；确定在目标数量的电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，目标数量的电力设备中每个电力设备需要提供的目标补偿电流，其中，目标数量的电力设备并联接入目标电网中；基于电力设备需要提供的目标补偿电流，控制电力设备提供对应的补偿电流。本发明解决了由于现有技术中基于容量比来确定并联运行的多个电力设备补偿的无功功率造成的电力设备损耗过大的技术问题。

Description

电力设备集群控制方法、装置及无功补偿系统
技术领域
本发明涉及电力系统控制领域，具体而言，涉及一种电力设备集群控制方法、装置及无功补偿系统。
背景技术
随着社会经济的发展，负荷种类复杂多样，电网的运行控制逐步发展为大容量、高可靠、高智能化应用场景，采用多电力电子装置联合运行是实现大容量、高可靠性和灵活性的有效方式，也是实现多种电能质量问题综合治理和不同等级电能质量分级管理的可靠保证。现有基于链式结构的无功补偿设备可实现扩容方式，但是由于采用的电力电子器件IGBT较多，拓扑结构以及控制算法较为复杂，研发成果较高，并不适用于已有无功补偿扩容改造的应用场景。因此针对大容量无功补偿应用场景，采用多无功补偿设备并联是实现存量无功补偿装置灵活、扩容的有效方式。但是现有技术中采用多无功补偿设备并联的模式时，以容量比分配的模式未充分考虑无功补偿设备长期挂网运行，电力电子期间长期损耗进而影响使用寿命的问题。
针对上述的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本发明实施例提供了一种电力设备集群控制方法、装置及无功补偿系统，以至少解决由于现有技术中基于容量比来确定并联运行的多个电力设备补偿的无功功率造成的电力设备损耗过大的技术问题。
根据本发明实施例的一个方面，提供了电力设备控制方法，包括：确定目标电网所需补偿的无功功率，并基于无功功率确定启用的电力设备的目标数量，其中，电力设备用于补偿无功功率；确定在目标数量的电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，目标数量的电力设备中每个电力设备需要提供的目标补偿电流，其中，目标数量的电力设备并联接入目标电网中；基于电力设备需要提供的目标补偿电流，控制电力设备提供对应的补偿电流。
可选地，确定在目标数量的电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，目标数量的电力设备中每个电力设备需要提供的目标补偿电流包括：确定目标数量的电力设备中每个电力设备运行时的损耗功率与提供的补偿电流之间的第一关系式；基于第一关系式，确定目标数量的电力设备联合运行时的总损耗功率与每个电力设备提供的补偿电流之间的第二关系式；基于第二关系式，确定在目标数量的电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，目标数量的电力设备中每个电力设备需要提供的参考补偿电流；基于参考补偿电流确定每个电力设备提供的目标补偿电流。
可选地，基于参考补偿电流确定每个电力设备提供的目标补偿电流包括：确定每个电力设备可提供的补偿电流的取值范围；基于每个电力设备对应的取值范围和参考补偿电流，确定每个电力设备对应的目标补偿电流。
可选地，基于每个电力设备对应的取值范围和参考补偿电流，确定每个电力设备对应的目标补偿电流包括：比较每个电力设备对应的参考补偿电流和取值范围；在全部电力设备对应的参考补偿电流均位于取值范围之内的情况下，确定参考补偿电流为目标补偿电流；在存在电力设备对应的参考补偿电流位于取值范围之外的超负荷电力设备的情况下，将超负荷电力设备可提供的最大补偿电流作为超负荷电力设备的目标补偿电流；将超负荷电力设备对应的目标补偿电流带入第二关系式中，再次计算非超负荷电力设备对应的目标补偿电流。
可选地，电力设备在联合运行时的损耗功率包括IGBT损耗功率和反并联二极管损耗功率，其中，IGBT损耗功率和反并联二极管损耗功率均包括导通损耗功率和开关损耗功率。
根据本发明实施例的另一方面，提供了一种电力设备控制装置，包括：确定模块，用于确定目标电网所需补偿的无功功率，并基于无功功率确定启用的电力设备的目标数量，其中，电力设备用于补偿无功；处理模块，用于确定在目标数量的电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，目标数量的电力设备中每个电力设备需要提供的目标补偿电流；控制模块，用于基于电力设备需要提供的目标补偿电流，控制电力设备提供对应的补偿电流。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种无功补偿系统，其特征在于，包括多个电力设备，控制器，其中：电力设备用于为目标电网补充无功功率；控制器用于确定目标电网所需补偿的无功功率，并基于无功功率确定启用的电力设备的目标数量；确定在目标数量的电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，目标数量的电力设备中每个电力设备需要提供的目标补偿电流；基于电力设备需要提供的目标补偿电流，控制电力设备提供对应的补偿电流。
可选地，控制器还包括检测模块，检测模块用于检测电网的负荷电流和负荷电压，并依据负荷电流和负荷电压确定电网需要补偿的无功功率。
可选地，控制器可以为一台独立的控制设备，也可以为多个无功补偿设备中的一个无功补偿设备。
根据本发明实施例的另一方面，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行电力设备控制方法。
在本发明实施例中，采用确定目标电网所需补偿的无功功率，并基于无功功率确定启用的电力设备的目标数量，其中，电力设备用于补偿无功功率；确定在目标数量的电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，目标数量的电力设备中每个电力设备需要提供的目标补偿电流，其中，目标数量的电力设备并联接入目标电网中；基于电力设备需要提供的目标补偿电流，控制电力设备提供对应的补偿电流的方式，通过在电力设备总损耗最小的情况下确定各个电力设备提供的补偿电流，达到了降低电力设备损耗的目的，从而实现了提高电力设备使用寿命的技术效果，进而解决了由于现有技术中基于容量比来确定并联运行的多个电力设备补偿的无功功率造成的电力设备损耗过大技术问题。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是根据本发明实施例的一种无功补偿系统的结构示意图；
图2是根据本发明实施例的一种控制设备分配补偿电流的示意图；
图3是根据本发明实施例的一种多台电力设备接入目标电网方式的示意图；
图4是根据本发明实施例的一种电力设备控制方法的流程示意图；
图5是根据本发明实施例的一种电力设备控制装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，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的实施例，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
根据本发明实施例，提供了一种如图1所示的无功补偿系统。如图1所示，该无功补偿系统中包括多个电力设备，控制器，其中：电力设备用于为目标电网补充无功功率；控制器用于确定目标电网所需补偿的无功功率，并基于无功功率确定启用的电力设备的目标数量；确定在目标数量的电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，目标数量的电力设备中每个电力设备需要提供的目标补偿电流；基于电力设备需要提供的目标补偿电流，控制电力设备提供对应的补偿电流。
在本申请的一些实施例中，上述电力设备可以为无功补偿设备，如DSTATCOM等。
在本申请的一些实施例中，控制器还包括检测模块，检测模块用于检测电网的负荷电流和负荷电压，并依据负荷电流和负荷电压确定电网需要补偿的无功功率。
在本申请的一些实施例中，控制器可以为一台独立的控制设备，也可以为多个无功补偿设备中的一个无功补偿设备。
在本申请的一些实施例中，当控制器为一台独立的控制设备，如上层控制器等，其分配补偿电流的过程如图2所示。具体地，图2中所示的补偿电流分配方案由两层控制器实现，其中每个底层控制器负责每台无功补偿设备参考电流的跟踪补偿。而上层控制器既可以采用一台独立的上位机分发指令，也可以由某台底层的无功补偿设备兼用。总之，分配参考电流的实现方案主要有以下三个步骤：首先，上层控制器采集负荷端三相电压和三相电流，通过对电压锁相，进而得到表征无功分量的q轴电流幅值，根据基于等损耗微增率的分配方案，得到各台无功补偿设备补偿的q轴电流幅值
Figure BDA0003334248300000041
并下发指令给各台无功补偿设备所对应的底层控制器；然后，底层控制器根据所得到的q轴电流参考值，输出相应的补偿电流icn。并将其采样信号上传给上层控制器。最后，上层控制器根据各无功补偿设备实际输出的补偿电流决定工作状态。若运行结果正常，则继续进行可调度的无功功率补偿；若运行结果出现异常，则进入故障处理状态，即停机或者切除出现异常的装置。
在本申请的一些实施例中，上述控制设备会将采集到的各个电力设备的工作情况，负荷侧的电压电流，以及为各个电力设备分配的补偿电流等数据上传至远程主站中，远程主站可以基于上传的数据对各个电力设备分配的补偿电流进行进一步地计算。
具体地，在确定不同的电力设备应该提供的补偿电流时，可由控制设备先依据采集到的数据进行初步计算，确定各个电力设备提供的第一补偿电流。然后控制设备会将采集到的的数据发送至远程主站，由远程主站进行进一步计算，得到第二补偿电流，然后将计算结果发送给控制设备，由控制设备控制各个电力设备依据第二补偿电流补偿无功。
在本申请的一些实施例中，上述远程主站可以为云端服务器，也可以为集中式服务器。
在本申请的一些实施例中，当需要补偿的无功变化幅度和变化频率均小于预设阈值时，可由控制设备直接确定各个电力设备需要提供的补偿电流。当需要补偿的无功变化幅度和变化频率均大于预设阈值时，则有控制设备初步确定各个电力设备提供的补偿电流，以及由远端服务器最终确定各个电力设备提供的补偿电流。
在本申请的一些实施例中，每台无功补偿设备还可以集成基于5G的智能监测模块，可以及时有效的采集装置的本体信息、环境信息，并与集群阵列的其他电力设备进行友好信息互动、与主站及时上送信息，可有效监测分析设备健康状态信息。
根据本发明实施例，提供了一种如图4所示的电力设备控制方法实施例，需要说明的是，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。
图4是根据本发明实施例的电力设备控制方法，如图4所示，该方法包括如下步骤：
步骤S402，确定目标电网所需补偿的无功功率，并基于所述无功功率确定启用的电力设备的目标数量，其中，所述电力设备用于补偿无功功率；
在本申请的一些实施例中，除了接入电网中的电力设备外，还会有一定数量的电力设备不接入目标电网，作为备用设备，并在某台接入目标电网的电力设备出现故障时，在控制设备的控制下快速接入目标电网中。
步骤S404，确定在所述目标数量的所述电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，所述目标数量的所述电力设备中每个所述电力设备需要提供的目标补偿电流，其中，所述目标数量的所述电力设备并联接入所述目标电网中；
在本申请的一些实施例中，上述电力设备接入目标电网中的方式如图3所示。
在本申请的一些实施例中，上述电力设备在联合运行时的损耗功率包括IGBT损耗功率和反并联二极管损耗功率，其中，IGBT损耗功率和反并联二极管损耗功率均包括导通损耗功率和开关损耗功率。
在本申请的一些实施例中，IGBT的损耗主要包括导通损耗，开通与关断损耗。而IGBT在导通时其集射电压vce(t)与集电极电流ic(t)近似满足如下关系式：
vce(t)＝Vce0+Rceic(t)
其中，Vce0与Rce分别表示IGBT特性曲线所对应的门槛电压和斜率电阻。
在本申请的一些实施例中，当逆变桥采用双极性调制策略时，其输出的占空比(导通时为1，关断时为0)为τ(t)，调制比为m，输出电流幅值为Im，输出信号与电流之间的相位差为φ，周期为2π/ω，则ic(t)与τ(t)可表示为：
Figure BDA0003334248300000061
又由于每个IGBT只在半个周期导通，则在变流器的一相桥臂中，IGBT平均导通损耗可表示为：
Figure BDA0003334248300000062
而IGBT的开关损耗为：
Figure BDA0003334248300000063
式(4-33)中Vdc表示直流母线电压，fsw为开关频率，Eon与Eoff表示在给定测试条件下的IGBT开通损耗和关断损耗值，而相应的测试电压为Vtest，测试电流为Itest。
在本申请的一些实施例中，同IGBT类似，反并联二极管的损耗可分为导通损耗与开关损耗。而二极管的通态压降vf(t)与电流ic(t)之间也可近似为线性关系。因此vf(t)可表示为：
vf(t)＝Vf0+Rfdic(t)
其中，Vf0与Rfd分别表示二极管的门槛电压和通态电阻。
同时，在一个开关周期内，二极管与IGBT的占空比存在互补关系，以τ'(t)表示。则在变流器的一相桥臂中，二极管的平均导通损耗为：
Figure BDA0003334248300000071
而二极管的开关损耗为：
Figure BDA0003334248300000072
在上式中，Eres表示在给定测试条件下每次关断二极管所消耗的能量，而对应的测试电压和测试电流分别为Vtest和Itest。
在本申请的一些实施例中，以三相四线式的电力设备为例，在三相平衡的情况下，单台电力设备的损耗可近似为：
Figure BDA0003334248300000073
其中，k为DSTATCOM编号，系数ak、bk表达式分别为：
Figure BDA0003334248300000074
在本申请的一些实施例中，确定在目标数量的电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，目标数量的电力设备中每个电力设备需要提供的目标补偿电流包括：确定目标数量的电力设备中每个电力设备运行时的损耗功率与提供的补偿电流之间的第一关系式；基于第一关系式，确定目标数量的电力设备联合运行时的总损耗功率与每个电力设备提供的补偿电流之间的第二关系式；基于第二关系式，确定在目标数量的电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，目标数量的电力设备中每个电力设备需要提供的参考补偿电流；基于参考补偿电流确定每个电力设备提供的目标补偿电流。
在本申请的一些实施例中，上述第一关系式即为
Figure BDA0003334248300000081
上述第二关系式为
Figure BDA0003334248300000082
其中，k为第k台电力设备的序号。
在本申请的一些实施例中，基于参考补偿电流确定每个电力设备提供的目标补偿电流包括：确定每个电力设备可提供的补偿电流的取值范围；基于每个电力设备对应的取值范围和参考补偿电流，确定每个电力设备对应的目标补偿电流。
在本申请的一些实施例中，基于每个电力设备对应的取值范围和参考补偿电流，确定每个电力设备对应的目标补偿电流包括：比较每个电力设备对应的参考补偿电流和取值范围；在全部电力设备对应的参考补偿电流均位于取值范围之内的情况下，确定参考补偿电流为目标补偿电流；在存在电力设备对应的参考补偿电流位于取值范围之外的超负荷电力设备的情况下，将超负荷电力设备可提供的最大补偿电流作为超负荷电力设备的目标补偿电流；将超负荷电力设备对应的目标补偿电流带入第二关系式中，再次计算非超负荷电力设备对应的目标补偿电流。
具体地，在得到了上述第二关系式后，由于在n台电力设备补偿目标电网的无功功率的过程中，总无功功率必须保持平衡。即有关系式：
Q1+Q2+…+Qn＝QL
由于电力设备所补偿的无功功率实际也可以用其补偿的无功电流表征，而每台电力设备的输出电流也有其上下限。因此该经济分配问题的等式与不等式约束条件可表示为：
Figure BDA0003334248300000083
其中ILq为总负荷电流所对应的无功分量的幅值，而Ikmax表示编号为k的电力设备所能输出的上限电流的幅值。
数学上求解该类经济分配问题时，经常采用的方法是拉格朗日乘数法，即根据上述已给定的目标函数、等式及不等式约束条件构建新的，不受约束的拉格朗日函数：
Figure BDA0003334248300000084
该函数有n+1个变量：I1,I2…In,λ，求其最小值也应该具备n+1个条件，可得到如下的方程组：
Figure BDA0003334248300000091
根据上述方程组可以求得n台电力设备中的每台电力设备应该输出的无功电流参考值。如果求得的值已经超出了电力设备的限幅电流，则只需将该台电力设备的限幅电流设为其无功电流参考值，对剩余的电力设备可继续按照等损耗微增率的准则分配无功补偿电流。
步骤S406，基于所述电力设备需要提供的目标补偿电流，控制所述电力设备提供对应的补偿电流。
通过确定目标电网所需补偿的无功功率，并基于无功功率确定启用的电力设备的目标数量，其中，电力设备用于补偿无功功率；确定在目标数量的电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，目标数量的电力设备中每个电力设备需要提供的目标补偿电流，其中，目标数量的电力设备并联接入目标电网中；基于电力设备需要提供的目标补偿电流，控制电力设备提供对应的补偿电流，一方面可以实现接入电网中的无功补偿设备的灵活接入或切断，例如在某台接入目标电网的无功补偿设备出现故障时，控制设备可以快速切断该故障设备，并从备用无功补偿设备中选择一个接入目标电网中。另外在电网中的负荷或现场工程需求发生变化时，快速调整接入电网中的无功补偿设备的数量。
另一方面，通过上述步骤实现了多无功补偿设备联合运行时损耗最小，提高了无功补偿设备的使用寿命。并且由于每台无功补偿设别中集成有基于5G的智能监测模块，可以及时有效的采集装置的本体信息、环境信息，并与集群阵列的其他模块进行友好信息互动、与主站及时上送信息，可有效监测分析设备健康状态信息或者负荷的运行特性，对于分析设备、负荷特性以及其对电网的影响意义重大。
根据本发明实施例，提供了一种如图5所示的电力设备控制装置的结构示意图。如图5所示，该装置包括：确定模块50，用于确定目标电网所需补偿的无功功率，并基于无功功率确定启用的电力设备的目标数量，其中，电力设备用于补偿无功；处理模块52，用于确定在目标数量的电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，目标数量的电力设备中每个电力设备需要提供的目标补偿电流；控制模块54，用于基于电力设备需要提供的目标补偿电流，控制电力设备提供对应的补偿电流。
在本申请的一些实施例中，上述电力设备控制装置可用于执行图4中所述的电力设备控制方法，因此对图4的相关解释说明也适用于图5所示的装置，故在此不再赘述。
根据本发明实施例，还提供了一种非易失性存储介质，非易失性存储介质包括存储的程序，并在在程序运行时控制非易失性存储介质所在设备执行如下电力设备控制方法：确定目标电网所需补偿的无功功率，并基于无功功率确定启用的电力设备的目标数量，其中，电力设备用于补偿无功功率；确定在目标数量的电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，目标数量的电力设备中每个电力设备需要提供的目标补偿电流，其中，目标数量的电力设备并联接入目标电网中；基于电力设备需要提供的目标补偿电流，控制电力设备提供对应的补偿电流。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的全部或部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可为个人计算机、服务器或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、移动硬盘、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种电力设备集群控制方法，其特征在于，包括：
确定目标电网所需补偿的无功功率，并基于所述无功功率确定启用的电力设备的目标数量，其中，所述电力设备用于补偿无功功率；
确定在所述目标数量的所述电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，所述目标数量的所述电力设备中每个所述电力设备需要提供的目标补偿电流，其中，所述目标数量的所述电力设备并联接入所述目标电网中；
基于所述电力设备需要提供的目标补偿电流，控制所述电力设备提供对应的补偿电流。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定在所述目标数量的所述电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，所述目标数量的所述电力设备中每个所述电力设备需要提供的目标补偿电流包括：
确定所述目标数量的所述电力设备中每个所述电力设备运行时的损耗功率与提供的补偿电流之间的第一关系式；
基于所述第一关系式，确定所述目标数量的所述电力设备联合运行时的总损耗功率与每个所述电力设备提供的补偿电流之间的第二关系式；
基于所述第二关系式，确定在所述目标数量的所述电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，所述目标数量的所述电力设备中每个所述电力设备需要提供的参考补偿电流；
基于所述参考补偿电流确定每个所述电力设备提供的目标补偿电流。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，基于所述参考补偿电流确定每个所述电力设备提供的目标补偿电流包括：
确定每个所述电力设备可提供的补偿电流的取值范围；
基于每个所述电力设备对应的所述取值范围和所述参考补偿电流，确定每个所述电力设备对应的所述目标补偿电流。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，基于每个所述电力设备对应的所述取值范围和所述参考补偿电流，确定每个所述电力设备对应的所述目标补偿电流包括：
比较每个所述电力设备对应的所述参考补偿电流和所述取值范围；
在全部所述电力设备对应的所述参考补偿电流均位于所述取值范围之内的情况下，确定所述参考补偿电流为所述目标补偿电流；
在存在所述电力设备对应的参考补偿电流位于所述取值范围之外的超负荷电力设备的情况下，将所述超负荷电力设备可提供的最大补偿电流作为所述超负荷电力设备的目标补偿电流；
将所述超负荷电力设备对应的目标补偿电流带入所述第二关系式中，再次计算非超负荷电力设备对应的目标补偿电流。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述电力设备在联合运行时的损耗功率包括IGBT损耗功率和反并联二极管损耗功率，其中，所述IGBT损耗功率和所述反并联二极管损耗功率均包括导通损耗功率和开关损耗功率。
6.一种电力设备集群控制装置，其特征在于，包括：
确定模块，用于确定目标电网所需补偿的无功功率，并基于所述无功功率确定启用的电力设备的目标数量，其中，所述电力设备用于补偿无功；
处理模块，用于确定在所述目标数量的所述电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，所述目标数量的所述电力设备中每个所述电力设备需要提供的目标补偿电流；
控制模块，用于基于所述电力设备需要提供的目标补偿电流，控制所述电力设备提供对应的补偿电流。
7.一种无功补偿系统，其特征在于，包括多个电力设备，控制器，其中：
所述电力设备用于为目标电网补充无功功率；
所述控制器用于确定目标电网所需补偿的无功功率，并基于所述无功功率确定启用的电力设备的目标数量；确定在所述目标数量的所述电力设备联合运行的总损耗功率最小的情况下，所述目标数量的所述电力设备中每个所述电力设备需要提供的目标补偿电流；基于所述电力设备需要提供的目标补偿电流，控制所述电力设备提供对应的补偿电流。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述控制器还包括检测模块，所述检测模块用于检测所述电网的负荷电流和负荷电压，并依据所述负荷电流和所述负荷电压确定所述电网需要补偿的无功功率。
9.根据权利要求8所述的系统，其特征在于，所述控制器可以为一台独立的控制设备，也可以为所述多个无功补偿设备中的一个无功补偿设备。
10.一种非易失性存储介质，其特征在于，所述非易失性存储介质包括存储的程序，其中，在所述程序运行时控制所述非易失性存储介质所在设备执行权利要求1至5中任意一项所述电力设备控制方法。
CN202111289740.8A 2021-11-02 2021-11-02 电力设备集群控制方法、装置及无功补偿系统 Active CN113991862B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111289740.8A CN113991862B (zh) 2021-11-02 2021-11-02 电力设备集群控制方法、装置及无功补偿系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111289740.8A CN113991862B (zh) 2021-11-02 2021-11-02 电力设备集群控制方法、装置及无功补偿系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113991862A true CN113991862A (zh) 2022-01-28
CN113991862B CN113991862B (zh) 2024-05-28

Family

ID=79745830

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111289740.8A Active CN113991862B (zh) 2021-11-02 2021-11-02 电力设备集群控制方法、装置及无功补偿系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113991862B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102916429A (zh) * 2012-11-09 2013-02-06 中南大学 混合有源电力滤波器的多目标优化方法
CN106410817A (zh) * 2016-09-29 2017-02-15 湘潭大学 一种牵引供电系统负序无功和电压波动综合优化补偿方法
CN107611991A (zh) * 2017-11-07 2018-01-19 国网湖南省电力有限公司 一种不平衡电网下lc耦合型svg的参数设计方法及其控制方法和系统
CN107785912A (zh) * 2016-08-31 2018-03-09 北京天诚同创电气有限公司 风电场的无功优化方法和装置
CN111525576A (zh) * 2020-07-06 2020-08-11 深圳华工能源技术有限公司 一种无功补偿与谐波抑制节能协调控制方法
CN112310972A (zh) * 2020-11-26 2021-02-02 国网四川省电力公司检修公司 主站avc系统与站端静止无功补偿装置协调控制方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102916429A (zh) * 2012-11-09 2013-02-06 中南大学 混合有源电力滤波器的多目标优化方法
CN107785912A (zh) * 2016-08-31 2018-03-09 北京天诚同创电气有限公司 风电场的无功优化方法和装置
CN106410817A (zh) * 2016-09-29 2017-02-15 湘潭大学 一种牵引供电系统负序无功和电压波动综合优化补偿方法
CN107611991A (zh) * 2017-11-07 2018-01-19 国网湖南省电力有限公司 一种不平衡电网下lc耦合型svg的参数设计方法及其控制方法和系统
CN111525576A (zh) * 2020-07-06 2020-08-11 深圳华工能源技术有限公司 一种无功补偿与谐波抑制节能协调控制方法
CN112310972A (zh) * 2020-11-26 2021-02-02 国网四川省电力公司检修公司 主站avc系统与站端静止无功补偿装置协调控制方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN113991862B (zh) 2024-05-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103368197B (zh) 模块化多电平换流器的阀基控制设备和方法
US9813011B2 (en) Device for generating photovoltaic energy with blocks of cells
CN112366795A (zh) 电力电子化智能电池单元
US20130088900A1 (en) Energy storage system and controlling method of the same
CN106558876B (zh) 一种交直流混合主动配电网的运行控制方法
CN102668299B (zh) 太阳能发电站的功率调节系统
KR20140024291A (ko) 공유된 전력 공급부에 대한 액세스 큐잉
CN107463732B (zh) 一种多端交直流主动配电网调度控制仿真系统及方法
JP6070819B2 (ja) 電源システム
US10511188B2 (en) Method for controlling an electric power distribution grid
CN108649575B (zh) 交直流混合微电网及其保护控制中心和保护控制方法
CN110707681A (zh) 一种含柔性多状态开关的互联配电系统及可靠运行评估方法
JP2015211480A (ja) 発電システムの電圧上昇抑制制御方法
CN106030956B (zh) 用于能量转换系统的双级逆变器装置及其控制方法
CN111313713A (zh) 一种大规模直流变压器的分布式控制方法
CN114583749A (zh) 微电网的运行控制方法、系统、电子设备和存储介质
CN111262260A (zh) 一种配网低压台区组合型电能质量综合治理装置
CN117060456B (zh) 一种基于人工智能的储能系统控制方法及装置
CN109669342A (zh) 变流器控制系统的收敛状态检测方法和装置、存储介质
CN113991862A (zh) 电力设备集群控制方法、装置及无功补偿系统
CN113346493B (zh) 一种配电网末端电能质量治理集群系统的优化调度方法
CN114498681A (zh) 一种配电网不平衡负荷的智能调节和预测的方法和装置
KR102222847B1 (ko) 계층형 전력 제어 시스템
CN107069821B (zh) 一种微电网优化平滑运行方法
CN105977997B (zh) 一种可智能无功补偿配电系统的运行方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant