本申請(qǐng)涉及一種適用于風(fēng)電場(chǎng)并列運(yùn)行于同段母線多個(gè)SVC裝置間的協(xié)調(diào)配合控制的一種基于電壓調(diào)差率的并列運(yùn)行SVC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著清潔能源的快速發(fā)展，風(fēng)電的大規(guī)模集中接入對(duì)電網(wǎng)提出更高的要求。在惡劣環(huán)境或運(yùn)行約束條件增加的情況下，電網(wǎng)電壓、三相不平衡、電流畸變以及功率因數(shù)偏低等問題會(huì)顯得突出，風(fēng)電場(chǎng)的安全水平會(huì)一步步降低。柔性交流控制器件中SVC是電網(wǎng)中應(yīng)用最廣泛、最為成熟的無功和電壓控制設(shè)備了，能快速補(bǔ)償無功和維持電網(wǎng)電壓。

目前SVC控制技術(shù)種類眾多，運(yùn)用BK方法解決補(bǔ)償裝置響應(yīng)過程中存在的時(shí)滯問題；運(yùn)用變調(diào)差率實(shí)現(xiàn)了補(bǔ)償裝置減小電壓控制偏差的效果并提供裝置補(bǔ)償范圍；運(yùn)用廣域協(xié)調(diào)控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了各并列節(jié)點(diǎn)電壓幅值和相位的實(shí)時(shí)測(cè)量，為在線母線電壓狀況及其變化的監(jiān)視提供了技術(shù)保證。密集型風(fēng)電場(chǎng)并列運(yùn)行無功裝置間的電壓協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)就具有在線相位、電壓分析以及在線協(xié)調(diào)控制輔助決策等應(yīng)用功能。

在風(fēng)電場(chǎng)電壓協(xié)調(diào)控制器投運(yùn)后，暫時(shí)解決了在線電壓協(xié)調(diào)控制問題，一旦協(xié)調(diào)控制器退出運(yùn)行并列運(yùn)行裝置將陷入混亂局面?；趨f(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定分析功能由于強(qiáng)烈依賴于協(xié)調(diào)控制器和通信網(wǎng)絡(luò)，并不一定能保證像預(yù)期那樣廣泛用于電壓穩(wěn)定和控制。因此，研究一種適用于并列運(yùn)行SVC在協(xié)調(diào)控制器退出的控制系統(tǒng)顯得尤為重要。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本申請(qǐng)的目的是提供一種克服風(fēng)電場(chǎng)電壓協(xié)調(diào)控制器故障和不足，提出一種基于電壓調(diào)差率的并列運(yùn)行SVC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，避免協(xié)調(diào)控制退出運(yùn)行后，并列運(yùn)行裝置陷入混亂局面。

本申請(qǐng)的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：基于電壓調(diào)差率的并列運(yùn)行SVC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，其包括多個(gè)并列運(yùn)行的SVC無功補(bǔ)償裝置（SVC 1、SVC2… SVCn），各SVC無功補(bǔ)償裝置掛接在風(fēng)電場(chǎng)主變母線上，各SVC無功補(bǔ)償裝置都由SVC一次設(shè)備（W1）和控制系統(tǒng)（W2）組成，其中W1掛在35kV側(cè)，W2連在220kV母線側(cè)。

一種基于電壓調(diào)差率的并列運(yùn)行SVC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的應(yīng)用，包括以下步驟：

T1：系統(tǒng)采集當(dāng)前電網(wǎng)需求狀況以及各并列SVC的工作狀態(tài)信息進(jìn)行分析；

T2：判斷各協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元是否正常工作、有無通訊故障導(dǎo)致協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元退出；

T21：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元正常工作，接收當(dāng)前信息；

T22：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元退出，進(jìn)入電壓調(diào)差系數(shù)整定單元，進(jìn)行調(diào)差系數(shù)整定，選擇合理的調(diào)差系數(shù)；

T31：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元制定合理的協(xié)調(diào)控制無功分配方案；

T32：根據(jù)合理的調(diào)差系數(shù)得到的各個(gè)并列運(yùn)行SVC無功電流值I_Q1、 I_Q2…I_Qn，用無功電流IQ的分配比列來決定各SVC的無功出力，制定合理的無功分配方案；

T4：觸發(fā)器電路接收SVC無功控制裝置無功分配指令，觸發(fā)TCR中的晶閘管的導(dǎo)通角使各并列支路發(fā)出相應(yīng)的無功；

T5：判斷無功補(bǔ)償是否滿足電網(wǎng)的需求。

由于實(shí)施上述技術(shù)方案，一種基于電壓調(diào)差率的并列運(yùn)行SVC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng),采用的方法首先根據(jù)對(duì)當(dāng)前的電網(wǎng)狀況和各個(gè)并列運(yùn)行支路SVC無功補(bǔ)償裝置的狀態(tài)數(shù)據(jù)采集分析，然后檢測(cè)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)是否正常運(yùn)行，當(dāng)確認(rèn)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)一切正常，制定協(xié)調(diào)控制方案，分配給各個(gè)SVC無功補(bǔ)償裝置無功補(bǔ)償任務(wù)，根據(jù)命令SVC無功補(bǔ)償裝置完成各自出力任務(wù)，協(xié)同完成電網(wǎng)要求。

當(dāng)檢測(cè)到協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)異常、出現(xiàn)通信故障或退出運(yùn)行時(shí)，并列運(yùn)行SVC無功補(bǔ)償裝置將陷入混亂狀態(tài)，風(fēng)電場(chǎng)的電壓穩(wěn)定問題將面臨嚴(yán)峻考驗(yàn)。在此加入調(diào)差整定環(huán)節(jié)，通過改變調(diào)差系數(shù)就可以改變各并列運(yùn)行SVC無功補(bǔ)償裝置的無功電流。選擇合理的條差系數(shù)，再依據(jù)無功電流的分配比例便可以實(shí)現(xiàn)并列SVC無功補(bǔ)償裝置間的無功合理分配。

本申請(qǐng)可避免協(xié)調(diào)控制退出運(yùn)行后，并列運(yùn)行裝置陷入混亂局面。

附圖說明：本申請(qǐng)的具體結(jié)構(gòu)由以下的附圖和實(shí)施例給出：

圖1為基于電壓調(diào)差率的并列運(yùn)行SVC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖；

圖2為附加調(diào)差系數(shù)整定環(huán)節(jié)后的SVC定電壓控制傳遞函數(shù)模型；

圖3 為控制系統(tǒng)流程框圖；

圖中標(biāo)號(hào)是：T為風(fēng)電場(chǎng)主變；W1 和W2分別為SVC1的一次設(shè)備和控制系統(tǒng)；U1、U2…Un為協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元；C1、C2…Cn為電壓調(diào)差系數(shù)整定單元；S1、S2…Sn為SVC控制裝置；J1、J2…Jn為觸發(fā)器電路；FC1、FC2…FCn為濾波支路（Filter）；TCR1、TCR2…TCRn為晶閘管相控電抗器支路(Thyristor Controlled Reactor)。

具體實(shí)施方式：

本申請(qǐng)不受下述實(shí)施例的限制，可根據(jù)本申請(qǐng)的技術(shù)方案與實(shí)際情況來確定具體的實(shí)施方式。

實(shí)施例：基于電壓調(diào)差率的并列運(yùn)行SVC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)包括多個(gè)并列運(yùn)行的SVC無功補(bǔ)償裝置（SVC 1、SVC2… SVCn），各SVC無功補(bǔ)償裝置掛接在風(fēng)電場(chǎng)主變母線上，各SVC無功補(bǔ)償裝置都由SVC一次設(shè)備（W1）和控制系統(tǒng)（W2）組成，其中W1掛在35kV側(cè)，W2連在220kV母線側(cè)。

以支路SVC 1為例SVC一次設(shè)備（W1）由濾波支路（FC1）和晶閘管相控電抗器支路（TCR1）構(gòu)成，控制系統(tǒng)（W2）包括協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元（U1）、電壓調(diào)差系數(shù)整定單元（C1）、SVC控制裝置（S1）和觸發(fā)器電路（T1）四部分。

其它支路與支路SVC 1結(jié)構(gòu)相同。

本申請(qǐng)中的U1—Un、S1—Sn、T1—Tn采用中國專利“一種多支路SVC控制方法”（專利號(hào)201210025216.4）中發(fā)明的控制裝置?？刂葡到y(tǒng)（W2）采用美國TI公司高性能低功耗的浮點(diǎn)型數(shù)字信號(hào)處理器DSP，其型號(hào)為TMS320F28335。

SVC無功補(bǔ)償裝置工作補(bǔ)無功時(shí)，應(yīng)當(dāng)先確定系統(tǒng)需要的無功容量Q補(bǔ)，即采集當(dāng)前電網(wǎng)的狀況。

1、根據(jù)控制系統(tǒng)采集的電網(wǎng)側(cè)信息，協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元（無故障正常運(yùn)行）輸出指令給SVC無功補(bǔ)償裝置，通過SVC無功補(bǔ)償裝置給觸發(fā)器電路指令來控制晶閘管相控電抗器支路TCR中的晶閘管的導(dǎo)通角來給系統(tǒng)補(bǔ)無功。

2、當(dāng)協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元出現(xiàn)故障退出時(shí)切換到電壓調(diào)差系數(shù)整定單元C1、C2…Cn，

根據(jù)無功調(diào)差裝置的原理，SVC無功補(bǔ)償裝置附加調(diào)差率整定公計(jì)算式如下：

U_G = U_R — I_Q·Kc

U_R — 以SVC無功補(bǔ)償裝置額定電壓為基準(zhǔn)的SVC無功補(bǔ)償裝置電壓給定標(biāo)么值，U_G —以SVC無功補(bǔ)償裝置額定電壓為基準(zhǔn)的SVC無功補(bǔ)償裝置電壓標(biāo)么值，I_Q — 以SVC無功補(bǔ)償裝置額定電流為基準(zhǔn)的SVC無功補(bǔ)償裝置無功電流標(biāo)么值，Kc — 以SVC無功補(bǔ)償裝置額定容量為基準(zhǔn)的附加調(diào)差率。

如圖2是按照電壓偏差量進(jìn)行調(diào)節(jié)的附加調(diào)差SVC電壓控制器，U_ref為電網(wǎng)參考電壓；U_f反饋電壓即電網(wǎng)實(shí)測(cè)電壓；PID（Proportion integration differentiation）為比例積分微分環(huán)節(jié)根據(jù)U_ref和U_f電壓偏差量ΔU進(jìn)行調(diào)節(jié)控制。調(diào)差系數(shù)Kc值反映的是SVC無功補(bǔ)償裝置外特性曲線的斜率，即在實(shí)測(cè)電壓值上疊加反映無功電流I_Q大小的附加量。這樣調(diào)節(jié)器的偏差如式：

ΔU=ΔU＇－Kc*I_Q

上式即有差調(diào)節(jié)控制，根據(jù)Kc系數(shù)的正負(fù)可以分為正調(diào)差和負(fù)調(diào)差，當(dāng)外特性曲線向下傾斜稱為正調(diào)差，向上傾斜稱為負(fù)調(diào)差。通過改變Kc值便可以根據(jù)SVC無功補(bǔ)償裝置補(bǔ)償無功電流I_Q的分配比例來決定各個(gè)并列運(yùn)行裝置間的無功合理分配，避免擾動(dòng)引起不穩(wěn)定現(xiàn)象。

根據(jù)合理的調(diào)差系數(shù)得到的各個(gè)并列運(yùn)行SVC無功補(bǔ)償裝置無功電流值I_Q1、 I_Q2…I_Qn，再由各支路無功電流占系統(tǒng)總的無功電流I_Q的比列來決定分配各SVC無功補(bǔ)償裝置的無功出力，制定合理的無功分配方案：

，其中Q補(bǔ)為電網(wǎng)需要的總的無功容量，Qn為第n個(gè)SVC分配的無功補(bǔ)償容量。

參見附圖3，一種基于電壓調(diào)差率的并列運(yùn)行SVC協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)步驟如下：

T1：系統(tǒng)采集當(dāng)前電網(wǎng)需求狀況以及各并列SVC無功補(bǔ)償裝置的工作狀態(tài)信息進(jìn)行分析。

T2：判斷各協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元是否正常工作、有無通訊故障導(dǎo)致協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元退出；

T21：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元正常工作，接收當(dāng)前信息；

T22：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元退出，進(jìn)入電壓調(diào)差系數(shù)整定單元，如附圖3進(jìn)行調(diào)差系數(shù)整定，選擇合理的調(diào)差系數(shù)；

T31：協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)單元制定合理的協(xié)調(diào)控制無功分配方案；

T32：根據(jù)合理的調(diào)差系數(shù)得到的各個(gè)并列運(yùn)行SVC無功補(bǔ)償裝置無功電流值I_Q1、 I_Q2…I_Qn，用無功電流IQ的分配比列來決定各SVC無功補(bǔ)償裝置的無功出力，制定合理的無功分配方案；

T4：觸發(fā)器電路接收SVC無功補(bǔ)償裝置無功分配指令，觸發(fā)TCR中的晶閘管的導(dǎo)通角使各并列支路發(fā)出相應(yīng)的無功；

T5：判斷無功補(bǔ)償是否滿足電網(wǎng)的需求。

以上技術(shù)特征構(gòu)成了本申請(qǐng)的最佳實(shí)施例，其具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和最佳實(shí)施效果，可根據(jù)實(shí)際需要增減非必要技術(shù)特征，來滿足不同情況的需要。