一種基于svg的線電壓補(bǔ)償方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于SVG的線電壓補(bǔ)償方法，通過該方法，可以即時(shí)檢測負(fù)荷的無功及電壓的波動(dòng)情況，進(jìn)行自適應(yīng)地投切，實(shí)時(shí)無級可調(diào)對線電壓進(jìn)行補(bǔ)償，維持配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定。該方法在投切時(shí)，采用無沖擊軟啟動(dòng)的方式，能降低對電網(wǎng)的沖擊。
【專利說明】-種基于SVG的線電壓補(bǔ)償方法 所屬【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉一種基于SVG的線電壓補(bǔ)償方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國目前城鄉(xiāng)10kV配電網(wǎng)系統(tǒng)，存在著供電半徑大、季節(jié)性負(fù)荷變動(dòng)大、線路無 功損耗大、功率因數(shù)低、無功功率不能就地平衡等問題，特別是由于工業(yè)生產(chǎn)中大量的非線 性、沖擊性和波動(dòng)性負(fù)荷的存在給電網(wǎng)帶來了日益嚴(yán)重的電能質(zhì)量問題，嚴(yán)重的影響了電 網(wǎng)的電壓穩(wěn)定，威脅電力系統(tǒng)和用戶設(shè)備的正常運(yùn)行。解決這些問題，對于節(jié)能降損、提高 配電網(wǎng)供電質(zhì)量和供電企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益等方面，將取得明顯的實(shí)際效果。
[0003] 為補(bǔ)償無功，保持配電網(wǎng)的線電壓穩(wěn)定，無功補(bǔ)償技術(shù)一直以來都是電氣工程領(lǐng) 域內(nèi)的研究熱點(diǎn)，與SVC動(dòng)態(tài)無功補(bǔ)償器相比，靜止無功發(fā)生器具有補(bǔ)償時(shí)間快、可連續(xù)補(bǔ) 償、不易產(chǎn)生諧振、可以補(bǔ)償一定次的諧波等優(yōu)點(diǎn)。因此，低壓SVG是目前解決上述用戶端 電能質(zhì)量問題的一種較佳途徑。
[0004] SVG現(xiàn)有技術(shù)投切判斷策略，按控制物理量分為功率因數(shù)控制方式、電壓控制方 式、無功電流控制方式、無功功率控制方式和復(fù)合控制方式。所述復(fù)合控制方式又包括電壓 和無功功率復(fù)合控制方式，無功功率和功率因數(shù)復(fù)合控制方式，以及電壓和功率因數(shù)復(fù)合 控制方式。
[0005] 配電網(wǎng)中的SVG基本上都是采用全控型器件（如IGBT)和PWM控制。在低壓SVG的 啟動(dòng)過程中，由于逆變側(cè)和網(wǎng)側(cè)之間連接電抗器的電感值較小，直流側(cè)有較大電容，如果不 加控制直接啟動(dòng)SVG則會產(chǎn)生很大的啟動(dòng)沖擊電流，該啟動(dòng)沖擊電流所引起的電氣和機(jī)械 沖擊將會導(dǎo)致啟動(dòng)失敗，甚至?xí){到設(shè)備安全。軟啟動(dòng)是抑制啟動(dòng)過程中的電流沖擊和 直流側(cè)電壓過充等不利因素，保證SVG能夠安全平穩(wěn)的啟動(dòng)并順利投入工作的關(guān)鍵技術(shù)。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于SVG的線電壓補(bǔ)償方法，通過該方法，可以 即時(shí)檢測負(fù)荷的無功及電壓的波動(dòng)情況，進(jìn)行自適應(yīng)地投切，實(shí)時(shí)無級可調(diào)對線電壓進(jìn)行 補(bǔ)償，維持配電網(wǎng)的電壓穩(wěn)定。該方法在投切時(shí)，采用無沖擊軟啟動(dòng)的方式，能降低對電網(wǎng) 的沖擊。
[0007] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于SVG的線電壓補(bǔ)償方法，該SVG包括：
[0008] 第一電壓采樣模塊，用于實(shí)時(shí)采集配電網(wǎng)的供電線路的多點(diǎn)的電壓信息；
[0009] 第一電流采樣模塊，用于實(shí)時(shí)采集配電網(wǎng)的供電線路的多點(diǎn)的電壓信息；
[0010] 電容器組，用于為配電網(wǎng)提供容性無功；
[0011] 主接觸器，同于將SVG與配電線可關(guān)斷的連接；
[0012] 軟啟動(dòng)模塊，用于輔助實(shí)現(xiàn)SVG的軟啟動(dòng)；
[0013] 三相橋式逆變電路，一端和上述電容器組連接，另一端連接軟啟動(dòng)模塊；
[0014] 所述軟啟動(dòng)模塊一端和三相橋式逆變電路相連，另一端和祝接觸器相連；
[0015] 逆變電路控制器，用于控制三相橋式逆變電路的電子開關(guān)的關(guān)斷，從而控制無功 的補(bǔ)償量；
[0016] 中控模塊，用于控制該SVG各個(gè)部件的協(xié)同工作，該中控模塊包括：運(yùn)算單元、邏 輯分析單元、反饋單元及人機(jī)交互單元；
[0017] 其特征在于，該方法包括如下步驟：
[0018] (1)第一電壓米樣模塊和第一電流米樣模塊實(shí)時(shí)收集配電線的監(jiān)測點(diǎn)的電壓和電 流信息，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街锌啬K的運(yùn)算單元；
[0019] ⑵運(yùn)算單元將收到的電壓電流信息進(jìn)行存儲，并將存儲的信息定時(shí)進(jìn)行分析運(yùn) 算，形成平均功率因數(shù)數(shù)據(jù)；
[0020] (3)邏輯分析單元將上述平均功率因數(shù)進(jìn)行邏輯分析，并根據(jù)分析結(jié)果結(jié)果分別 啟動(dòng)不同的無功補(bǔ)償策略進(jìn)行無功補(bǔ)償；
[0021] (4)反饋單元將無功補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)與步驟（3)中邏輯分析單元得到的無 功補(bǔ)償前的平均功率因數(shù)進(jìn)行比較分析，修正邏輯分析模塊的對SVG的控制策略；
[0022] (5)人機(jī)交互單元將步驟（3)與步驟（4)中邏輯分析單元做出的分類結(jié)果和對 SVG的控制策略進(jìn)行顯示，如果監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)控制策略出現(xiàn)錯(cuò)誤，通過人機(jī)交互模塊手動(dòng)修 正對無功補(bǔ)償器的控制策略。
[0023] 優(yōu)選的，所述軟啟動(dòng)模塊包括：軟啟動(dòng)電阻和軟啟動(dòng)接觸器，所述的軟啟動(dòng)電阻兩 端并聯(lián)連接所述軟啟動(dòng)接觸器，該軟啟動(dòng)接觸器用于在軟啟動(dòng)過程結(jié)束之后將軟啟動(dòng)電阻 芳路。
[0024] 優(yōu)選的，在步驟（1)之前還包括軟啟動(dòng)的過程，該軟啟動(dòng)過程包括如下步驟：
[0025] R1.中控模塊判斷配電線的電壓值和頻率值是否正常；
[0026] R2.待配電線電壓值和頻率值正常時(shí)，閉合主接觸器，將SVG系統(tǒng)與電網(wǎng)連接，進(jìn) 入預(yù)充電階段；
[0027] R3.所述預(yù)充電階段結(jié)束后，中控模塊對采集的配電線三相電壓信號進(jìn)行dq坐標(biāo) 變換和鎖相，獲得配電線的電壓頻率和相位信息；
[0028] R4.中控模塊利用獲得的電網(wǎng)電壓頻率和相位信息，通過運(yùn)算產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓同 步的正弦PWM波信號，通過逆變器電路控制器輸出至三相逆變橋；
[0029] R5.采用開環(huán)控制方式逐步降低所述正弦PWM波的調(diào)制比，直至電容器組的直流 側(cè)電壓達(dá)到額定電壓值，停止輸出正弦PWM波并閉合軟啟動(dòng)接觸器，切除軟啟動(dòng)電阻，低壓 SVG的無沖擊軟啟動(dòng)過程結(jié)束，進(jìn)入后續(xù)運(yùn)行階段。
[0030] 優(yōu)選的，步驟（2)中，運(yùn)算單元每2-5分鐘對儲存的信息進(jìn)行一次運(yùn)算分析，得出 一個(gè)平均功率因數(shù)數(shù)據(jù)。
[0031] 優(yōu)選的，步驟（3)中，邏輯分析單元對平均功率因數(shù)進(jìn)行邏輯分析包括以下步驟：
[0032] (31)將來源于多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的平均功率因數(shù)定義為用戶終端級平均功率因數(shù)；
[0033] (32)將每個(gè)負(fù)載終端容量與其所在配電線路容量的比值定義為該用戶終端的加 權(quán)因子，同配電線下所有的加權(quán)因子相加之和等于1，將來源于同配電線路的負(fù)載終端級平 均功率因數(shù)乘以其加權(quán)因子之后的平均值定義為配電線路的平均功率因數(shù)。
[0034] 優(yōu)選的，所述電壓電流信息包括：電壓幅值、頻率、電流幅值、電壓和電流相位差。
[0035] 本發(fā)明提供的基于SVG的線電壓補(bǔ)償方法具有如下優(yōu)點(diǎn)：（1)可以基于實(shí)時(shí)獲取 的配電線的多個(gè)節(jié)點(diǎn)的電壓電流信息，實(shí)時(shí)無級可調(diào)的進(jìn)行電壓和無功補(bǔ)償。（2)軟啟動(dòng)模 塊使得SVG啟動(dòng)時(shí)，降低SVG對電網(wǎng)的沖擊。（3)具有良好的人機(jī)交互性能，可人為的實(shí)時(shí) 干預(yù)SVG的補(bǔ)償策略。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0036] 圖1示出了本發(fā)明的一種SVG的線電壓補(bǔ)償系統(tǒng)的框圖；
[0037] 圖2示出了圖1中系統(tǒng)中的中控模塊的具體組成；
[0038] 圖3示出了本發(fā)明補(bǔ)償方法的流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0039] 圖1是示出了根據(jù)本發(fā)明的框圖，為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種基于SVG的 線電壓補(bǔ)償方法，該系統(tǒng)包括中控模塊6、軟啟動(dòng)模塊5、主接觸器12、三相橋式逆變電路4、 逆變電路控制器7、電容器組3、第一電壓采樣模塊8、第一電流采樣模塊9、第二電流采集模 塊10和第二電壓采集模塊11。
[0040] 第一電壓采樣模塊9,用于實(shí)時(shí)采集配電網(wǎng)的供電線路的多點(diǎn)的電壓信息，比如采 集多個(gè)負(fù)載1-n連接處的電壓信息，并將這些電壓信息進(jìn)行平均處理。第一電流采樣模塊 10,用于實(shí)時(shí)采集配電網(wǎng)的供電線路的多點(diǎn)的電壓信息，采集多個(gè)負(fù)載1-n連接處的電流 信息，并將這些電流信息進(jìn)行平均處理。這些電壓電流信息可包括但不限于：電壓幅值、頻 率、電流幅值、電壓和電流相位差。
[0041] 電容器組3，用于為配電網(wǎng)提供容性無功，可由多個(gè)直流電容串聯(lián)組成。
[0042] 主接觸器12,同于將SVG系統(tǒng)與配電線1可關(guān)斷的連接。
[0043] 軟啟動(dòng)模塊5,用于輔助實(shí)現(xiàn)SVG系統(tǒng)的軟啟動(dòng)。所述軟啟動(dòng)模塊一端和三相橋式 逆變電路相連，另一端和祝接觸器相連。所述軟啟動(dòng)模塊包括：軟啟動(dòng)電阻51和軟啟動(dòng)接 觸器52,所述的軟啟動(dòng)電阻51兩端并聯(lián)連接所述軟啟動(dòng)接觸器52,該軟啟動(dòng)接觸器52用 于在軟啟動(dòng)過程結(jié)束之后將軟啟動(dòng)電阻51旁路。
[0044] 三相橋式逆變電路4, 一端和電容器組3連接，另一端連接軟啟動(dòng)模塊5,該三相橋 式逆變電路優(yōu)選由IGCT期間組成。
[0045] 逆變電路控制器7,用于控制三相橋式逆變電路的電子開關(guān)的關(guān)斷，從而控制無功 的補(bǔ)償量，該控制器7可采用本領(lǐng)域同樣的IGCT控制器。
[0046] 第二電壓采集模塊10和第二電流采集模塊11，采集電容器組3的電壓和電流信 肩、。
[0047] 中控模塊6,用于控制該SVG系統(tǒng)各個(gè)部件的協(xié)同工作，該中控模塊6包括：
[0048] 運(yùn)算單元61，用于將來自第一電壓采集模塊8和第一電流采集模塊9收到電壓電 流信息進(jìn)行存儲，并將存儲的數(shù)據(jù)定時(shí)進(jìn)行分析運(yùn)算，形成平均功率因數(shù)數(shù)據(jù)。
[0049] 邏輯分析單元62,將上述平均功率因數(shù)進(jìn)行邏輯分析，并根據(jù)分析的結(jié)果分別啟 動(dòng)不同的SVG無功補(bǔ)償補(bǔ)償控制策略，進(jìn)行無功補(bǔ)償。
[0050] 反饋單元63,將無功補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)與邏輯分析模塊62做出的無功補(bǔ)償 前的平均功率因數(shù)進(jìn)行比較，修正邏輯分析單元62的對無功補(bǔ)償器的控制策略。
[0051] 所述中控模塊還包括人機(jī)交互單元64,用于將邏輯分析單元62做出的SVG的控 制策略進(jìn)行顯示，如果監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)控制策略出現(xiàn)錯(cuò)誤，通過人機(jī)交互模塊手動(dòng)修正對SVG 的控制策略。
[0052] 參見圖3,采用上述SVG系統(tǒng)進(jìn)行線電壓的具體步驟如下：
[0053] S1.第一電壓米樣模塊8和第一電流米樣模塊9實(shí)時(shí)收集配電線1的監(jiān)測點(diǎn)的電 壓和電流信息，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街锌啬K6的運(yùn)算單元61 ;
[0054] S2運(yùn)算單元61將收到的電壓電流信息進(jìn)行存儲，并將存儲的信息定時(shí)進(jìn)行分析 運(yùn)算，形成平均功率因數(shù)數(shù)據(jù)；
[0055] S3.邏輯分析單元62將上述平均功率因數(shù)進(jìn)行邏輯分析，并根據(jù)分析結(jié)果結(jié)果分 別啟動(dòng)不同的無功補(bǔ)償策略進(jìn)行無功補(bǔ)償；
[0056] S4.反饋單元將無功補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)與步驟（3)中邏輯分析單元得到的無 功補(bǔ)償前的平均功率因數(shù)進(jìn)行比較分析，修正邏輯分析模塊的對SVG的控制策略；
[0057] S5.人機(jī)交互單元將步驟（3)與步驟（4)中邏輯分析單元做出的分類結(jié)果和對 SVG的控制策略進(jìn)行顯示，如果監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)控制策略出現(xiàn)錯(cuò)誤，通過人機(jī)交互模塊手動(dòng)修 正對無功補(bǔ)償器的控制策略。
[0058] 步驟S2中，運(yùn)算單元每2-5分鐘對儲存的信息進(jìn)行一次運(yùn)算分析，得出一個(gè)平均 功率因數(shù)數(shù)據(jù)。
[0059] 步驟S3中，邏輯分析單元對平均功率因數(shù)進(jìn)行邏輯分析包括以下步驟：
[0060] S31.將來源于多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的平均功率因數(shù)定義為用戶終端級平均功率因數(shù)；
[0061] S32.將每個(gè)負(fù)載終端容量與其所在配電線路容量的比值定義為該用戶終端的加 權(quán)因子，同配電線下所有的加權(quán)因子相加之和等于1，將來源于同配電線路的負(fù)載終端級平 均功率因數(shù)乘以其加權(quán)因子之后的平均值定義為配電線路的平均功率因數(shù)。
[0062] 優(yōu)選的，在上述步驟S1之前，還包括一個(gè)SVG軟啟動(dòng)過程，具體步驟如下：
[0063] R1.中控模塊6判斷配電線1的電壓值和頻率值是否正常；
[0064] R2.待配電線電壓值和頻率值正常時(shí)，閉合主接觸器12,將SVG系統(tǒng)與電網(wǎng)連接， 進(jìn)入預(yù)充電階段；
[0065] R3.所述預(yù)充電階段結(jié)束后，中控模塊6對采集的配電線1三相電壓信號進(jìn)行dq 坐標(biāo)變換和鎖相，獲得配電線的電壓頻率和相位信息；
[0066] R4.中控模塊6利用獲得的電網(wǎng)電壓頻率和相位信息，通過運(yùn)算產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓 同步的正弦PWM波信號，通過逆變器電路控制器輸出至三相逆變橋；
[0067] R5.采用開環(huán)控制方式逐步降低所述正弦PWM波的調(diào)制比，直至電容器組3的直流 側(cè)電壓達(dá)到額定電壓值，停止輸出正弦PWM波并閉合軟啟動(dòng)接觸器52,切除軟啟動(dòng)電阻51， 低壓SVG的無沖擊軟啟動(dòng)過程結(jié)束，進(jìn)入后續(xù)運(yùn)行階段。
[0068] 以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定 本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在 不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng) 視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于SVG的線電壓補(bǔ)償方法，該SVG包括： 第一電壓采樣模塊，用于實(shí)時(shí)采集配電網(wǎng)的供電線路的多點(diǎn)的電壓信息； 第一電流采樣模塊，用于實(shí)時(shí)采集配電網(wǎng)的供電線路的多點(diǎn)的電壓信息； 電容器組，用于為配電網(wǎng)提供容性無功； 主接觸器，同于將SVG與配電線可關(guān)斷的連接； 軟啟動(dòng)模塊，用于輔助實(shí)現(xiàn)SVG的軟啟動(dòng)； 三相橋式逆變電路，一端和上述電容器組連接，另一端連接軟啟動(dòng)模塊； 所述軟啟動(dòng)模塊一端和三相橋式逆變電路相連，另一端和祝接觸器相連； 逆變電路控制器，用于控制三相橋式逆變電路的電子開關(guān)的關(guān)斷，從而控制無功的補(bǔ) 償量； 中控模塊，用于控制該SVG各個(gè)部件的協(xié)同工作，該中控模塊包括：運(yùn)算單元、邏輯分 析單元、反饋單元及人機(jī)交互單元； 其特征在于，該方法包括如下步驟： (1) 第一電壓采樣模塊和第一電流采樣模塊實(shí)時(shí)收集配電線的監(jiān)測點(diǎn)的電壓和電流信 息，并將采集到的數(shù)據(jù)傳輸?shù)街锌啬K的運(yùn)算單元； (2) 運(yùn)算單元將收到的電壓電流信息進(jìn)行存儲，并將存儲的信息定時(shí)進(jìn)行分析運(yùn)算，形 成平均功率因數(shù)數(shù)據(jù)； (3) 邏輯分析單元將上述平均功率因數(shù)進(jìn)行邏輯分析，并根據(jù)分析結(jié)果結(jié)果分別啟動(dòng) 不同的無功補(bǔ)償策略進(jìn)行無功補(bǔ)償； (4) 反饋單元將無功補(bǔ)償后的平均功率因數(shù)與步驟（3)中邏輯分析單元得到的無功補(bǔ) 償前的平均功率因數(shù)進(jìn)行比較分析，修正邏輯分析模塊的對SVG的控制策略； (5) 人機(jī)交互單元將步驟（3)與步驟（4)中邏輯分析單元做出的分類結(jié)果和對SVG的 控制策略進(jìn)行顯示，如果監(jiān)控人員發(fā)現(xiàn)控制策略出現(xiàn)錯(cuò)誤，通過人機(jī)交互模塊手動(dòng)修正對 無功補(bǔ)償器的控制策略。
2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述軟啟動(dòng)模塊包括：軟啟動(dòng)電阻和軟啟動(dòng) 接觸器，所述的軟啟動(dòng)電阻兩端并聯(lián)連接所述軟啟動(dòng)接觸器，該軟啟動(dòng)接觸器用于在軟啟 動(dòng)過程結(jié)束之后將軟啟動(dòng)電阻芳路。
3. 如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于在步驟（1)之前還包括軟啟動(dòng)的過程，該軟啟 動(dòng)過程包括如下步驟： R1.中控模塊判斷配電線的電壓值和頻率值是否正常； R2.待配電線電壓值和頻率值正常時(shí)，閉合主接觸器，將SVG系統(tǒng)與電網(wǎng)連接，進(jìn)入預(yù) 充電階段； R3.所述預(yù)充電階段結(jié)束后，中控模塊對采集的配電線三相電壓信號進(jìn)行dq坐標(biāo)變換 和鎖相，獲得配電線的電壓頻率和相位信息； R4.中控模塊利用獲得的電網(wǎng)電壓頻率和相位信息，通過運(yùn)算產(chǎn)生與電網(wǎng)電壓同步的 正弦PWM波信號，通過逆變器電路控制器輸出至三相逆變橋； R5.采用開環(huán)控制方式逐步降低所述正弦PWM波的調(diào)制比，直至電容器組的直流側(cè)電 壓達(dá)到額定電壓值，停止輸出正弦PWM波并閉合軟啟動(dòng)接觸器，切除軟啟動(dòng)電阻，低壓SVG 的無沖擊軟啟動(dòng)過程結(jié)束，進(jìn)入后續(xù)運(yùn)行階段。
4. 如權(quán)利要求1-3中的任一所述的方法，其特征在于步驟（2)中，運(yùn)算單元每2-5分鐘 對儲存的信息進(jìn)行一次運(yùn)算分析，得出一個(gè)平均功率因數(shù)數(shù)據(jù)。
5. 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于步驟（3)中，邏輯分析單元對平均功率因數(shù)進(jìn) 行邏輯分析包括以下步驟： (31) 將來源于多個(gè)監(jiān)測點(diǎn)的平均功率因數(shù)定義為用戶終端級平均功率因數(shù)； (32) 將每個(gè)負(fù)載終端容量與其所在配電線路容量的比值定義為該用戶終端的加權(quán)因 子，同配電線下所有的加權(quán)因子相加之和等于1，將來源于同配電線路的負(fù)載終端級平均功 率因數(shù)乘以其加權(quán)因子之后的平均值定義為配電線路的平均功率因數(shù)。
6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于所述電壓電流信息包括：電壓幅值、頻率、電 流幅值、電壓和電流相位差。
【文檔編號】H02J3/16GK104158197SQ201410416393
【公開日】2014年11月19日 申請日期:2014年8月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月22日
【發(fā)明者】陳國聯(lián), 曾茂良, 劉成 申請人:成都邁碩電氣有限公司