本發(fā)明涉及鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器領(lǐng)域，更具體的說，是一種用于減少鏈式高壓靜態(tài)無功發(fā)生器與電力系統(tǒng)電網(wǎng)并網(wǎng)沖擊電流的方法。

背景技術(shù)：

在高壓無功補償領(lǐng)域的裝置并網(wǎng)運行時，普遍存在并網(wǎng)瞬間沖擊電流大的現(xiàn)象，極大的并網(wǎng)沖擊電流，具有對斷路器沖擊大過流跳閘，破壞并網(wǎng)電抗器絕緣，損壞電力電子元器件等缺點，有的甚至無法并網(wǎng)成功。為了克服這些缺點，并保證順利的并網(wǎng)，對高壓無功補償方法做出了如下發(fā)明。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供了一種鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器并網(wǎng)方法，用以克服現(xiàn)有技術(shù)并網(wǎng)瞬間沖擊電流大的缺陷。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器并網(wǎng)方法，其特征在于：包括以下步驟：

1】采集輸入電壓U_S及輸出電壓U_C的相序、相位以及幅值；采集輸入電流I_S及輸出電流I_OUT的相序、相位以及幅值；所述輸入電壓U_S和輸入電流I_S分別為安裝在系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)的電壓互感器PT1的二次側(cè)電壓和安裝在系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)電流互感器CT1的二次側(cè)電流，所述輸出電壓U_C和輸出電流I_OUT分別為安裝在鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器側(cè)的電壓互感器PT2的二次側(cè)電壓和安裝在鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器側(cè)的電流互感器CT2的二次側(cè)電流；

2】分別判別輸入電壓U_S、輸出電壓U_C、輸入電流I_S、輸出電流I_OUT相序是否為正序，如果輸入電壓U_S、輸出電壓U_C、輸入電流I_S、輸出電流I_OUT的相序不是正序，則將輸入電壓U_S、輸出電壓U_C、輸入電流I_S、輸出電流I_OUT相序調(diào)整為正序；

3】判斷輸出電壓U_C的幅值是否等于輸入電壓U_S的幅值，如果相等，即進入步驟4】，如果不相等，通過并網(wǎng)時的基波電壓幅值系數(shù)K1使輸出電壓U_C的幅值為U_S的幅值后，進入步驟4】；

4】判別輸入電壓U_S及輸出電壓U_C的相位差X是否小于給定值θ，如果相位差X小于給定值θ，此時與系統(tǒng)電網(wǎng)并網(wǎng)，如果輸入電壓U_S及輸出電壓U_C的相位差X≥θ，則調(diào)整并網(wǎng)時基波電壓相位調(diào)整系數(shù)K2,直到輸入電壓U_S及輸出電壓U_C之間的相位差X小于給定值θ，此時與系統(tǒng)電網(wǎng)并網(wǎng)。

具體的，步驟2】中，輸入電壓U_S、輸出電壓U_C的相序是否為正序的判定標準是：輸入電壓U_S的a、b、c三相過零點是否滿足依次滯后120°，輸出電壓U_C的u、v、w三相過零點是否滿足依次滯后120°；輸入電流I_S、輸出電流I_OUT的相序是否為正序的判定標準是：輸入電流I_S的a、b、c三相過零點是否滿足依次滯后120°，輸出電流I_OUT的u、v、w三相過零點是否滿足依次滯后120°。

具體的，步驟2】中，將輸入電壓U_S的相序調(diào)整為正序的具體步驟是：將電壓互感器PT1二次側(cè)的Ua、Uc對換；將輸出電壓U_C的相序調(diào)整為正序的具體步驟是：將電壓互感器PT2二次側(cè)的Uu、Uw對換；將輸入電流I_S的相序調(diào)整為正序的具體步驟是：將電流互感器CT1二次側(cè)的Ia、Ic對換，或者把Ia的進出對換，或者把Ic的進出對換；將輸出電流I_OUT的相序調(diào)整為正序的具體步驟是：將電流互感器CT2二次側(cè)的Iu,Iw對換，或者把Iu的進出對換，或者把Iw的進出對換。

具體的，步驟3】中，K_S1為電壓互感器PT1的變比，K_S3為鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器的控制系統(tǒng)的AD采樣板中的電壓互感器PT3的變比；LSB為5V輸入時的AD采樣值，H₁＝4096、H₂＝2000；12為功率單元個數(shù)，U_DC為功率單元靜態(tài)時直流電壓值。

具體的，步驟3】中，輸出電壓U_C的幅值是否等于輸入電壓U_S的幅值的判定方法是：(U_C-U_S)/L_ω≤Im，其中L_ω為并網(wǎng)電抗器阻抗值，Im為并網(wǎng)允許的沖擊電流值。

具體的，步驟4】中，輸入電壓U_S及輸出電壓U_C的相位差X是否小于給定值θ的判定方法是：判斷相位差X對應的時鐘計數(shù)值是否小于θ對應的時鐘計數(shù)值，相位差X對應的時鐘計數(shù)值為N/360°*X，θ對應的時鐘計數(shù)值為N/360°*θ，其中N為360°相位差的時鐘計數(shù)值。

具體的，步驟4】中，K2＝K1*Tgβ，其中，β為Uu＝Ua’*K1時的輸出電壓Uu與輸入電壓Ua的相位差，Ua’為采樣通道延遲后的系統(tǒng)輸入電壓U_S’的三個矢量分量之一。

具體的，步驟4】調(diào)節(jié)相位差之后，還包括步驟5】，閉合系統(tǒng)電網(wǎng)中的預充電開關(guān)，通過系統(tǒng)電網(wǎng)中的預充電電阻R用K1’參數(shù)把電容直流電壓泵升到U_DC’，斷開預充電開關(guān)，閉合系統(tǒng)電網(wǎng)中的并網(wǎng)開關(guān)，此時與系統(tǒng)電網(wǎng)并網(wǎng)；K1’為泵升時基波電壓幅值系數(shù)，其中：k1/k1’＝850/U_DC’。

本發(fā)明的積極效果在于：

通過實現(xiàn)裝置系統(tǒng)側(cè)相序及裝置輸出相序的自動鑒別、裝置輸出電壓相位U_Cθ與系統(tǒng)電網(wǎng)電壓的相位U_Sθ裝置自動調(diào)節(jié)精確對準、并網(wǎng)時輸出電壓幅值U_C與系統(tǒng)電網(wǎng)電壓幅值U_S的精確對準，保證并網(wǎng)時輸入電壓U_S、輸出電壓U_C完全同期(同序,同相,同幅值)，減少并網(wǎng)瞬間的沖擊電流。當系統(tǒng)電壓不對稱時，并網(wǎng)沖擊電流仍然很小，且不需要手動修改電壓和相位修正系數(shù)。減少對斷路器的沖擊，避免破壞并網(wǎng)電抗器絕緣，避免損壞電力電子元器件，提高并網(wǎng)成功率。

附圖說明

圖1是輸入輸出正序波形圖。

圖2是輸入輸出負序波形圖。

圖3是輸入輸出相位差波形圖。

圖4是輸入輸出幅值波形圖。

圖5是現(xiàn)有技術(shù)中鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器的電路等效圖。

圖6是公式1的矢量圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細說明。

參照圖5，圖5為現(xiàn)有技術(shù)中鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器的電路等效圖，其中，L_ω為并網(wǎng)電抗器阻抗；R為預充電電阻阻抗；KM2為預充電開關(guān)，KM1為并網(wǎng)開關(guān)。PT1為安裝在系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)的電壓互感器，假設(shè)PT1的變比為10000V/100V，CT1為安裝在系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)的電流互感器，假設(shè)CT1的變比為400A/5A。PT2為安裝在裝置側(cè)(鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器側(cè))的電壓互感器，假設(shè)PT2的變比為10000V/100V，CT2為安裝在在裝置側(cè)(鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器側(cè))的電流互感器，假設(shè)CT2的變比為500A/100mA。

鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器的控制系統(tǒng)的AD采樣板,采集系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)電壓互感器PT1的二次側(cè)電壓和系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)電流互感器CT1的二次側(cè)電流，并把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號量。

鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器的控制系統(tǒng)的AD采樣板,采集裝置側(cè)電壓互感器PT2的二次側(cè)電壓和裝置側(cè)的電流互感器CT2的二次側(cè)電流信號，并把模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號量。

若要做到無沖擊或小沖擊電流并網(wǎng)，需做到同序、同幅值、同相位。因此，一種鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器并網(wǎng)方法，具體包括以下步驟：

1】采集輸入電壓U_S及輸出電壓U_C的相序、相位以及幅值；采集輸入電流I_S及輸出電流I_OUT的相序、相位以及幅值；

所述輸入電壓U_S和輸入電流I_S分別為安裝在系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)的電壓互感器PT1的二次側(cè)電壓和安裝在系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)電流互感器CT1的二次側(cè)電流，所述輸出電壓U_C和輸出電流I_OUT分別為安裝在鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器側(cè)的電壓互感器PT2的二次側(cè)電壓和安裝在鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器側(cè)的電流互感器CT2的二次側(cè)電流；

步驟2】分別判別輸入電壓U_S、輸出電壓U_C、輸入電流I_S、輸出電流I_OUT相序是否為正序，如果輸入電壓U_S、輸出電壓U_C、輸入電流I_S、輸出電流I_OUT的相序不是正序，則將輸入電壓U_S、輸出電壓U_C、輸入電流I_S、輸出電流I_OUT相序調(diào)整為正序：

鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器的控制系統(tǒng)的DSP裝置，根據(jù)采樣板采集到系統(tǒng)側(cè)的三相電壓和電流信號的波形過零點的先后順序來判斷Ua,Ub,Uc及Ia，Ib，Ic是否滿足相位差依次滯后120°,也就是說輸入電壓是否滿足正序關(guān)系,輸入電流是否滿足正序關(guān)系。

若不能滿足電壓正序，把電壓互感器PT1二次側(cè)的Ua、Uc對換，再次判斷是否滿足正序關(guān)系。

若不能滿足電流正序，把電流互感器CT1二次側(cè)的Ia、Ic對換，或者把Ia的進出對換，或者把Ic的進出對換，直到滿足電流正序。

鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器的控制系統(tǒng)的DSP裝置，根據(jù)采樣板采集到裝置側(cè)的三相電壓和電流信號的波形過零點的先后順序來判斷Uu,Uv,Uw及Iu，Iv，Iw是否滿足相位差依次滯后120°,也就是說輸出電壓是否滿足正序關(guān)系,輸出電流是否滿足正序關(guān)系。

若不能滿足電壓正序，把電壓互感器PT2二次側(cè)的Uu、Uw對換，再次判斷相位差是否依次滯后120°。

若不能滿足電流正序，把電流互感器CT2二次側(cè)的Iu、Iw對換，或者把電流互感器CT2二次側(cè)的Iu的進出對換、或者把Iw的進出對換，直到滿足正序。

直到滿足輸入電壓U_S、輸出電壓U_C、輸入電流I_S、輸出電流I_OUT相序均為正序，則進行步驟3】。

步驟3】判斷輸出電壓U_C的幅值是否等于輸入電壓U_S的幅值，如果相等，即進入步驟4】，如果不相等，通過并網(wǎng)時的基波電壓幅值系數(shù)K1使輸出電壓U_C的幅值為U_S的幅值后，進入步驟4】；

步驟4】判別輸入電壓U_S及輸出電壓U_C的相位差X是否小于給定值θ，如果相位差X小于給定值θ，此時與系統(tǒng)電網(wǎng)并網(wǎng)，如果輸入電壓U_S及輸出電壓U_C的相位差X≥θ，則調(diào)整并網(wǎng)時基波電壓相位調(diào)整系數(shù)K2,直到輸入電壓U_S及輸出電壓U_C之間的相位差X小于給定值θ，此時與系統(tǒng)電網(wǎng)并網(wǎng)。

并網(wǎng)時的基波電壓幅值系數(shù)K1與并網(wǎng)時基波電壓相位調(diào)整系數(shù)K2的計算推理過程如下。

首先，鏈式STATCOM高壓靜態(tài)無功發(fā)生器的控制系統(tǒng)的AD采樣板采集到的輸入電壓波形，是依次經(jīng)過電壓互感器PT1(10000V/100V)和交流采樣板中的電壓互感器PT3(100V/2mA)的電壓波形,電壓互感器PT3的2mA電流信號再經(jīng)過信號調(diào)理，運放等環(huán)節(jié)，最后的相移很難精確計算。為了能達到輸出電壓與輸入電壓相位、幅值相同，如圖6，采用公式(1)進行修正。

Uu＝Ua’*K1+(Uc’-Ub’)*K2； (1)

Uv＝Ub’*K1+(Ua’-Uc’)*K2；

Uw＝Uc’*K1+(Ub’-Ua’)*K2；

Ua,Ub,Uc為系統(tǒng)輸入電壓U_S的三個矢量分量，Ua’,Ub’,Uc’為采樣通道延遲后的系統(tǒng)輸入電壓U_S’的三個矢量分量，Uu，Uv，Uw為輸出電壓U_C的三個矢量分量。(Uc’-Ub’)合成的矢量與Ua’垂直，K2(Uc’-Ub’)仍然為與Ua’垂直的矢量。Ua’為信號Ua經(jīng)過采樣通道延遲角度β后的信號。為了使輸出電壓的Uu與輸入電壓的Ua完全同相位，由圖6的矢量圖可以知道，使Uu＝K1Ua’+K2(Uc’-Ub’)，通過調(diào)節(jié)K1,K2可以調(diào)整使得Uu與Ua同相位、同幅值。

輸出電壓幅值是否等于輸入電壓幅值的判定方法是：(U_C-U_S)/L_ω≤Im，其中L_ω為并網(wǎng)電抗器阻抗值，Im為并網(wǎng)允許的沖擊電流值。假設(shè)Im＝20,Iw＝1.57,則(U_C-U_S)/1.57<＝20，即(U_C-U_S)<＝31.4時，認為輸出電壓幅值等于輸入電壓幅值。

如果不滿足幅值判定條件，根據(jù)電壓互感器PT1，電壓互感器PT3的變比關(guān)系，K1由下面公式(2)給出：

Us為安裝在系統(tǒng)電網(wǎng)側(cè)的電壓互感器PT1的二次側(cè)電壓，K_S1為電壓互感器PT1的變比(10000/100)，K_S3為電壓互感器PT3的變比(100V/2mA)；LSB為5/8192，8192為5V輸入時的AD采樣值，H₁和H₂為程序里的歸一化使用系數(shù)，H₁＝4096、H₂＝2000，始終是一個固定數(shù)值；12為功率單元個數(shù)，U_DC為功率單元靜態(tài)時直流電壓值(Us為10kv時，功率單元靜態(tài)時直流電壓值為850)。

具體判別輸入電壓U_S及輸出電壓U_C的相位差X是否小于給定值θ的方法是：判斷相位差X對應的時鐘計數(shù)值是否小于θ對應的時鐘計數(shù)值，相位差X對應的時鐘計數(shù)值為N/360°*X，θ對應的時鐘計數(shù)值為N/360°*θ，其中N為360°相位差的時鐘計數(shù)值。

假設(shè)360°相位差的時鐘計數(shù)值為48000，假設(shè)給定值θ為0.036°，則θ對應的時鐘計數(shù)值為48000/360°*0.036°＝4.8，取整數(shù)為5，輸入電壓U_S及輸出電壓U_C的相位差X對應的時鐘計數(shù)值如果小于5，則滿足并網(wǎng)的相位條件，如果不滿足相位條件，則調(diào)整輸出電壓U_C的相位調(diào)整參數(shù)K2，K2的計算過程如下。

令公式(1)的K2＝0,比較輸出電壓Uu與輸入電壓Ua的相位差為β，這個β可以由程序比較輸入輸出電壓過零點實際測量出來。然后根據(jù)公式(3)，從而算出k2。

Tgβ＝K2/K1 (3)

將K1和最終確定的K2代入公式(1)，從而可以精確做到輸出與輸入相位一致。

步驟5】由于并網(wǎng)前的預充電需要帶著預充電電阻，由于電阻上的壓降存在，根據(jù)PWM調(diào)制理論可知，帶著預充電電阻用步驟3】最后計算出來的K1進行單元電壓泵升很難達到正常并網(wǎng)時單元直流電壓值850V，為了達到在帶預充電電阻時達到并網(wǎng)時所需要的直壓值，在泵升時的用K1’系數(shù)進行泵升到U_DC’,這樣能使得帶預充電電阻泵升電壓能達到并網(wǎng)時的電壓值850V，K1’為泵升時基波電壓幅值系數(shù)。

K1/K1’＝850/U_DC’。 (4)

K1’確定后，閉合系統(tǒng)電網(wǎng)中的預充電開關(guān)，通過系統(tǒng)電網(wǎng)中的預充電電阻R用K1’參數(shù)把電容直流電壓泵升到U_DC’，斷開預充電開關(guān)，閉合并網(wǎng)開關(guān)，此時與系統(tǒng)電網(wǎng)并網(wǎng)；

采用上述方法后的并網(wǎng)就能做到很小的并網(wǎng)沖擊電流。具有很現(xiàn)實的經(jīng)濟價值和使用價值。