一种基于改进斜率调节的DSTATCOM群无功电压协调控制方法技术

本发明专利技术公开一种基于斜率调节的DSTATCOM群无功电压协调控制方法，用于解决同一区域内多个DSTATCOM的无功互补问题，包括以下步骤：建立计及网架参数条件下无功电压和斜率调节下的DSTATCOM输出无功电流之间的关系；接着根据装置的最大无功容量整定各个DSTATCOM的调节斜率，合理分配各个装置的无功输出；最后在基准电压基础上加入比例增益作为负反馈，构成DSTATCOM新的电压参考值，建立基于斜率调节的DSTATCOM群协调控制方法。使其在无需通信的情况下，多个DSTATCOM在斜率调节下进行协调控制，实现各个无功补偿装置的无功输出分配合理，在实现设备的优化运行的同时确保电网的安全稳定运行。

【技术实现步骤摘要】
一种基于改进斜率调节的DSTATCOM群无功电压协调控制方法
本专利技术涉及电力系统领域，更具体地，涉及一种基于改进斜率调节的DSTATCOM群无功电压协调控制方法。
技术介绍
新能源大量接入配网会给配网系统带来很多新的问题，其中无功电压问题是最为受关注的问题之一。目前在新能源并网点安装无功补偿装置是维持并网点电压稳定的最常见的手段。电力系统是一个发输配同时进行的动态平衡系统，电力系统的瞬时不平衡将导致系统安全稳定问题，因此要求无功补偿装置能够快速响应。但实际的低压配网系统中，一般都采用机械式投切装置，满足不了电力系统对快速性的要求。然而，随着FACTS装置的快速发展，通过FACTS装置的快速响应及连续调节实现对电压、无功潮流等的快速平滑连续控制，解决了传统电力系统无法解决的问题。而FACTS家族中基于变流器并联补偿装置的低压静止同步补偿器(DSTATCOM)装置以其体积小，调节速度快，变流器的工作范围大，输出的电流独立于电压，因此在配电系统越来越广泛应用。在许多实际应用中，DSTATCOM并不是作为一个理想的电压调节器来使用的，而是允许输出端电压随着输出电流成一定比例的变化，即DSTATCOM的输出无功根据系统电压的变化采用斜线控制。斜率调节能使得牺牲很小的电压调节换取额定容量的大大减少，并且防止电压的微小波动使得DSTATCOM频繁运行于无功极限状态。现有文献关于DSTATCOM的研究中，主要包括DSTATCOM的建模仿真分析，DSTATCOM与发电机的分散协调控制，抑制次同步谐振的机理分析，故障情况维持电压稳定控制策略，一个静止无功补偿器的多个控制目标进行优化控制等方面的内容。然而，针对配网系统中相邻区域多个DSTATCOM同时运行时，如何协调控制合理分配无功出力尚未有深入研究。实现DSTATCOM群的协调运行的关键是能够共同分担电网的无功需求，而不是使得DSTATCOM之间的出力处于互补的工况。实际系统中，DSTATCOM的并入位置具有分散性，各个DSTATCOM的额定容量也不尽相同，并网点对应线路阻抗也不相同，并且低压配网系统中线路的电阻值较大，有功功率的传输对电压的影响也相当大，而且为了摆脱对通信的依靠，如何使得各个DSTATCOM在无需通信的情况下实现按自身的额定容量比例分配无功出力，实现共同分担无功功率，是目前急需解决的问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术结合DSTATCOM在实际工程应用中的无功输出特性，提出了一种基于斜率调节的DSTATCOM群的无功电压协调控制方法；使其在无需通信的情况下，多个DSTATCOM在斜率调节下进行协调控制，实现各个无功补偿装置的无功输出分配合理，在实现设备的优化运行的同时确保电网的安全稳定运行。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：一种基于改进斜率调节的DSTATCOM群无功电压协调控制方法，包括以下步骤：(1)建立计及网架参数条件下无功电压与斜率调节下的分布式电源输出有功电流及DSTATCOM输出无功电流之间的关系；(2)由步骤(1)得出的网架参数与无功电压、分布式电源有功电流及DSTATCOM输出无功电流之间的关系整定出各个DSTATCOM的调节斜率，合理分配各个DSTATCOM的无功输出；(3)由步骤(2)整定出的调节斜率得到无功装置的比例增益，并在基准电压基础上加入比例增益作为负反馈，构成DSTATCOM新的电压参考值，建立基于斜率调节的DSTATCOM群协调控制方法。其中各步骤具体的实现方式为：步骤(1)是通过建立分布式电源输出有功功率及DSTATCOM输出的无功功率，得到计及网架参数条件下的无功电压、斜率调节下的分布式电源输出的有功电流及DSTATCOM输出的无功电流之间的关系，具体如下：分布式电源输出的有功功率如式(1)所示，DSTATCOM输出的无功功率如式(2)所示：式中，P为分布式电源输出的有功功率；Q为DSTATCOM输出的无功功率；UA为线路末端电压；UB为线路首端电压；R为线路电阻；X为线路电抗；δ为两端电压的相角差；根据实际线路的阻抗特性，将实际的有功和无功转化为虚拟的有功和无功功率，令得式(3)：式中，P'和Q'为虚拟的有功功率和无功功率；Z为线路阻抗；α＝atan(R/X)，为线路的阻抗角；由分布式电源输出的有功及DSTATCOM输出的无功得到分布式电源输出有功电流如式(4)，DSTATCOM输出的无功电流如式(5)：式中，Ia为分布式电源输出的有功电流；Ir为DSTATCOM输出的无功电流；同样，将实际的有功电流及无功电流转化为虚拟的有功电流和无功电流，则虚拟有功电流和无功电流如式(6)所示：式中，Ia和Ir为实际的有功和无功功率；I'a和I'r为转化后的虚拟的有功和无功功率。步骤(1)得到的分布式电源输出有功电流及DSTATCOM输出的无功电流及线路参数之间的关系整定各个DSTATCOM的斜率，合理分配各DSTATCOM的无功出力，具体如下：为了降低线路电阻对系统并联均流的不利影响，对斜率调节下的DSTATCOM输出的无功电流与端电压之间的关系进行改进得式(7)：U*＝Uref+kpuIa+kquIr(7)式中，Ir为DSTATCOM输出的实际无功电流；Ia为DG输出的有功电流；Uref为DSTATCOM基准参考电压；U*为DSTATCOM计及斜率调节后实际的参考电压；kpu为DG的有功调节斜率；kqu为DSTATCOM无功调节斜率；由式(6)可得实际运行中，两端电压的相角差值不大，因此δ≈0，即虚拟的无功电流简化式(8)：设母线端电压UB，n条线路并联，每条线路末端接一个分布式电源及一个DSTATCOM，即每条线路末端电压与母线电压之间的关系如式(9)：...

【技术保护点】
一种基于改进斜率调节的DSTATCOM群的无功电压协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立考虑网架参数条件下的无功电压、斜率调节下的分布式电源输出的有功电流及DSTATCOM输出的无功电流之间的关系；(2)由步骤(1)得出的网架参数与无功电压、分布式电源有功电流及DSTATCOM输出无功电流之间的关系整定出各个DSTATCOM的调节斜率，合理分配各个DSTATCOM的无功输出；(3)由步骤(2)整定出的调节斜率得到无功装置的比例增益，并在基准电压基础上加入比例增益作为负反馈，构成DSTATCOM新的电压参考值，建立基于斜率调节的DSTATCOM群协调控制方法。

【技术特征摘要】
1.一种基于改进斜率调节的DSTATCOM群的无功电压协调控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)建立考虑网架参数条件下的无功电压、斜率调节下的分布式电源输出的有功电流及DSTATCOM输出的无功电流之间的关系；(2)由步骤(1)得出的网架参数与无功电压、分布式电源有功电流及DSTATCOM输出无功电流之间的关系整定出各个DSTATCOM的调节斜率，合理分配各个DSTATCOM的无功输出；(3)由步骤(2)整定出的调节斜率得到无功装置的比例增益，并在基准电压基础上加入比例增益作为负反馈，构成DSTATCOM新的电压参考值，建立基于斜率调节的DSTATCOM群协调控制方法；通过建立分布式电源输出有功功率及DSTATCOM输出的无功功率，得到计及网架参数条件下的无功电压、斜率调节下的分布式电源输出的有功电流及DSTATCOM输出的无功电流之间的关系，具体如下：分布式电源输出的有功功率如式(1)所示，DSTATCOM输出的无功功率如式(2)所示：式中，P为分布式电源输出的有功功率；Q为DSTATCOM输出的无功功率；UA为线路末端电压；UB为线路首端电压；R为线路电阻；X为线路电抗；δ为两端电压的相角差；根据实际线路的阻抗特性，将实际的有功和无功转化为虚拟的有功和无功功率，令得式(3)：式中，P'和Q'为虚拟的有功功率和无功功率；α＝atan(R/X)，为线路的阻抗角，Z为线路阻抗；由分布式电源输出的有功功率及DSTATCOM输出的无功功率得到分布式电源输出的有功电流如式(4)，DSTATCOM输出的无功电流如式(5)：式中，Ia为分布式电源输出的有功电流；Ir为DSTATCOM输出的无功电流；同样，将实际的有功电流及无功电流转化为虚拟的有功电流和无功电流，则虚拟有功电流和无功电流如式(6)所示：式中，Ia和Ir为实际的有功和无功功率；I'a和I'r为转化后的虚拟的有功和无功功率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据得到的分布式电源输出的有功电流及DSTATCOM输出的无功电流及线路参数之间的关系整定各个DSTATCOM的斜率，合理分配各DSTATCOM的无功出力，其具体过程如下：为了降低线路电阻对系统并联均流的不利影响，对斜率调节下的DSTATCOM输出的无功电流与端电压之间的关系进行改进得式(7)：U*＝Uref+kpuIa+kquIr(7)式中，Ir为DSTATCOM输出的实际无功电流；Ia为DG输出的有功电流；Uref为DSTATCOM基准参考电压；U*为DSTA...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏承志，丁晓兵，刘年，黄维芳，苏杰和，文安，金鑫，杨颖安，李正红，沈添福，
申请(专利权)人：中国南方电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：广东;44