一种用于AVC接入型变电站的电压无功快速控制方法技术

本发明专利技术属于新能源变电站无功补偿控制技术领域，公开了一种用于AVC接入型变电站的电压无功快速控制方法，本方法包括以下步骤：一、采集接入点的电压电流瞬时值并计算电压模拟量；二、根据电压模拟量的变化判断系统处于暂态或者稳态状况，若处于稳态状况则启动电压分区控制；三、根据AVC目标指令分配系统所需总无功；四、根据协调SVG数量及容量确定无功分配方案；五、判断是否到达下发无功控制指令的延时周期，若是则执行步骤六，若否则返回步骤一；六、通过光纤通信向各个SVG发送无功控制指令。本方法采取电压分区控制，减小了系统电压合格时SVG无功出力的波动；暂态控制响应时间不大于10ms，可以快速支撑系统电压。

A fast voltage and reactive power control method for AVC access substations

The invention belongs to the technical field of reactive power compensation control in new energy substations, and discloses a rapid control method for voltage reactive power for AVC access type substations. The method includes the following steps: first, the instantaneous value of voltage and current of the access point is collected and the voltage simulation is calculated. Two. The system is determined by the variation of the voltage simulation quantity. In the state of transient or steady state, if it is in the state of steady state, the voltage partition control is started; three, the total reactive power is allocated according to the AVC target instruction; four, the reactive power allocation scheme is determined according to the number and capacity of coordination; five, whether or not to reach the delay period of the next control instruction, if then step six, if Otherwise, step back step 1; six, transmit reactive power control instructions to each SVG through optical fiber communication. This method adopts voltage zoning control to reduce the fluctuation of SVG reactive power output when the system voltage is qualified; the transient response time is not more than 10ms, and the system voltage can be quickly supported.

【技术实现步骤摘要】
一种用于AVC接入型变电站的电压无功快速控制方法
本专利技术属于新能源变电站无功补偿控制
，具体涉及一种用于AVC接入型变电站的电压无功快速控制方法。
技术介绍
在新能源场站中，无功补偿设备已经得到了大范围的应用。配置多套无功补偿设备比较常见，在同一场站配置多个厂家的无功补偿设备的工程也非常多。电网的可靠稳定运行对无功补偿设备之间的协调运行提出了严格的要求。无功电压自动调控装置AVC利用网络通讯与自动控制技术，在线接收中调下发的母线电压指令或无功指令，自动对发电机无功出力或高压侧母线电压进行实时跟踪调控。目前，AVC控制根据调度指令计算出电压目标值或无功目标值下发给无功补偿装置，对于同一厂家无功补偿装置，其内部往往具备协调控制功能，可以直接下发电压指令；对于不同厂家设备，只能下发无功指令才能实现协调控制，这样导致无功补偿装置丧失其最根本的快速补偿的优点；根据目前的调查，受限于各个无功补偿厂家的技术特点和无功补偿装置更新换代，还没有单位和个人提出较好的解决这个问题的方案，无法满足电网建设的需求。目前国内针对多个厂家的无功补偿设备还没有统一的协调控制系统，同时电网又有迫切的需求。
技术实现思路
本专利技术提供了一种应用于AVC接入型变电站的电压无功快速控制方法，解决了当前新能源场站中多套无功补偿设备输出不平衡的问题。本专利技术可通过以下技术方案实现：一种用于AVC接入型变电站的电压无功快速控制方法，包括：步骤一、采集接入点的电压电流瞬时值并计算电压模拟量；步骤二、根据所述电压模拟量的变化状况，判断系统处于暂态或者稳态状况，若处于稳态状况则启动电压分区控制；步骤三、根据AVC目标指令分配系统所需总无功；步骤四、根据协调SVG数量及容量确定无功分配方案；步骤五、判断是否到达下发无功控制指令的延时周期，若是则执行步骤六，若否则返回步骤一；步骤六、通过光纤通信向各个SVG发送无功控制指令。进一步，所述步骤二中的电压分区控制是根据AVC下发的电压目标设定所述电压目标的合格区域和非合格区域，在合格区域内设定有滞环区域和非滞环区域，若步骤一中计算的电压模拟量处于电压目标的非合格区域，则以AVC下发的电压目标为目标对待协调的SVG分配无功补偿量，若电压模拟量处于非滞环区域，则根据选择以AVC下发的电压目标为目标分配无功补偿量或以AVC下发的无功目标为目标分配无功补偿量，若电压模拟量处于滞环区域以内，则各SVG保持无功输出不变。进一步，所述步骤一中接入点的电压模拟量的计算方法采用滑动窗方式，每采集到一个点就更新一下当前周期的电压模拟量，即每采集到一个点后减去上个周期内同一位置点的电压瞬时值再加上当前点的电压瞬时值计算当前周期的电压模拟量；同时采用周期定时更新方式，即每个周期都从零开始重新计算一个完整周期的电压模拟量的值，并替换掉当前累积值。进一步，所述步骤一中接入点的电压模拟量采用如下方程式进行计算：其中N为一个周期内的采样点数，xn为采集到的接入点的电压瞬时值。进一步，所述步骤三中系统所需总无功采用如下方程式计算：其中，N为一个周期内的采样点数，u(n)为电压瞬时值，i(n)为电流瞬时值。进一步，所述步骤四的确定无功分配方案的方法如下：ⅰ)利用如下方程式，计算系统总无功指令Qref：其中，QiN为每台SVG的额定容量，m为协调控制SVG的总台数，Q为步骤三的计算方法得到的系统所需总无功；ⅱ)利用如下方程式，计算每台SVG分配的无功输出Qi＝Ki×Qref其中，Ki为每台SVG额定容量占所有待协调的SVG的合计总额定容量的比例系数。进一步，所述步骤二中的暂态情况包括所述电压模拟量骤降和骤升，若所述电压模拟量骤降则输出所有待协调的SVG的合计最大容性无功，若所述电压模拟量骤升则输出所有待协调的SVG的合计最大感性无功。本专利技术有益的技术效果如下：(1)对系统稳态情况和暂态情况分别采用不同的分配方式，在稳态情况下，采取电压分区控制，减小了系统电压合格时SVG无功出力的波动；暂态控制响应时间不大于10ms，可以快速支撑系统电压。(2)通过光纤通信接口向SVG设备直接下发无功指令，传输速度快，提高了无功补偿协调控制速度。(3)对电压控制采用闭环反馈控制，通过电压设定、电压偏差及系统电压、电流等信息的反馈，控制精度高。附图说明图1为本专利技术的总体方案流程图；图2为本专利技术的电压闭环控制策略示意图；图3为本专利技术的电压控制策略算法流程图。具体实施方式下面结合附图及较佳实施例详细说明本专利技术的具体实施方式。如图1所示，本专利技术的总体方案流程图。该方法采用主从控制策略，根据系统所需总无功、协调控制SVG的数量及额定容量等约束条件，按比例平均分配无功指令给各SVG，并通过光纤通信口直接下发无功指令，响应速度快。该方法包括以下步骤：步骤一、采集接入点的电压电流瞬时值并计算电压模拟量采用传统的定义，按如下方程式计算电压模拟量；其中N为一个周期内的采样点数，xn为采集到的电压瞬时值。计算时采用滑动窗的方式，每采集到一个点就更新一下当前周期内的电压模拟量，即减去上一个周期内同位置的点再加上当前点，也就是用当前点替换掉上一个周期内同位置的点。由于有效值计算都采用了滑动窗的方式，为了避免累积误差，采用了周期定时更新的方式，即每个周期都从零开始重新计算一个完整周期的电压模拟量值，并替换掉当前累积值。步骤二、根据所述电压模拟量的变化状况确定电压控制策略如图2所示，电压控制采用精确闭环反馈控制，引入PI调节器，通过电压设定、系统电压等信息的反馈，电压偏差经过PI调节和容量限幅，最终输出无功指令，并通过斜率控制方法获取反馈电压，从而控制系统电压。其中，Uref：电压参考指令；Uf：当前实际电压反馈；Kp：PI调节比例系数；Ti：PI调节积分系数；LMT：SVG容量分配及限制；Qref：装置下发的无功参考。根据步骤一中计算得到的电压模拟量，判断系统是否处于暂态情况：若电压模拟量骤降则输出所有待协调的SVG的合计最大容性无功，若电压模拟量骤升则输出所有待协调的SVG的合计最大感性无功；若电压模拟量处于稳态情况则启动电压分区控制。暂态情况下进行快速控制，暂态控制响应时间不大于10ms。如图3所示，该电压分区控制是根据AVC下发的电压目标设定电压目标的合格区域和非合格区域，在合格区域内设定有滞环区域和非滞环区域，若步骤一中计算的电压模拟量处于电压目标的非合格区域，则以AVC下发的电压目标为目标对待协调的SVG分配无功补偿量，若电压模拟量处于非滞环区域，则根据选择以AVC下发的电压目标为目标分配无功补偿量或以AVC下发的无功目标为目标分配无功补偿量，若电压模拟量处于滞环区域以内，则各SVG保持无功输出不变。步骤三、根据AVC目标指令分配系统所需总无功根据接收到的AVC电压目标指令和实际接入点电压电流，采用如下方程式计算系统所需总无功：其中，N为一个周期内的采样点数，u(n)为电压瞬时值，i(n)为电流瞬时值。步骤四、根据协调SVG数量及容量确定无功分配方案ⅰ)利用如下方程式，计算每台SVG的无功分配系数Ki：其中，QiN为每台SVG的额定容量，m为协调控制SVG的总台数；ⅱ)利用如下方程式，计算系统总无功指令Qref：其中，QiN为每台SVG的额定容量，m为协调控制SVG的总台本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于AVC接入型变电站的电压无功快速控制方法，其特征在于，包括：步骤一、采集接入点的电压电流瞬时值并计算电压模拟量；步骤二、根据所述电压模拟量的变化状况，判断系统处于暂态或者稳态状况，若处于稳态状况则启动电压分区控制；步骤三、根据AVC目标指令分配系统所需总无功；步骤四、根据待协调的SVG数量及容量确定无功分配方案；步骤五、判断是否到达下发无功控制指令的延时周期，若是则执行步骤六，若否则返回步骤一；步骤六、通过光纤通信向各个SVG发送无功控制指令。

【技术特征摘要】
1.一种用于AVC接入型变电站的电压无功快速控制方法，其特征在于，包括：步骤一、采集接入点的电压电流瞬时值并计算电压模拟量；步骤二、根据所述电压模拟量的变化状况，判断系统处于暂态或者稳态状况，若处于稳态状况则启动电压分区控制；步骤三、根据AVC目标指令分配系统所需总无功；步骤四、根据待协调的SVG数量及容量确定无功分配方案；步骤五、判断是否到达下发无功控制指令的延时周期，若是则执行步骤六，若否则返回步骤一；步骤六、通过光纤通信向各个SVG发送无功控制指令。2.如权利要求1所述的用于AVC接入型变电站的电压无功快速控制方法，其特征在于：所述步骤二中的电压分区控制是根据AVC下发的电压目标设定所述电压目标的合格区域和非合格区域，在合格区域内设定有滞环区域和非滞环区域，若步骤一中计算的电压模拟量处于电压目标的非合格区域，则以AVC下发的电压目标为目标对待协调的SVG分配无功补偿量，若电压模拟量处于非滞环区域，则根据选择以AVC下发的电压目标为目标分配无功补偿量或以AVC下发的无功目标为目标分配无功补偿量，若电压模拟量处于滞环区域以内，则各SVG保持无功输出不变。3.如权利要求1所述的用于AVC接入型变电站的电压无功快速控制方法，其特征在于：所述步骤一中接入点的电压模拟量的计算方法采用滑动窗方式，每采集到一个点就更新一下当前周期的电压模拟量，即每采集到一个点后减去上个周期内同一位置点的电压瞬时值再加上当前点的电压瞬时值计算当前周期的电压模拟量；同时采用周期定时更新方式，即每个周期都从零开始重新计算一个完整周期的电压模拟量的值，并替换掉当前累积值。4.如权利要求3所述的用于AVC接入型变电站的电压...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵俊屹，薛玉新，薛志伟，张亚林，李小兵，陈远华，
申请(专利权)人：国网山西省电力公司，思源清能电气电子有限公司，
类型：发明
国别省市：山西,14