一种动态无功补偿装置与AVC相结合的控制系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种动态无功补偿装置与AVC相结合的控制系统，该系统当电压突升或突降超过上/下限值时，应充分发挥动态无功补偿装置快速响应调压的作用，将控制权限转换到就地，即执行动态无功补偿装置恒电压控制，将系统电压调节到限值范围内。当电压恢复到允许值范围内时，重新纳入AVC的控制范围，执行AVC下发指令。为了避免在动态无功补偿就地控制和AVC控制两种控权限间反复切换，在电压上下限的基础上增加了电压死区DV，在电压死区范围内保持当前的控制权限不变。实现在动态无功补偿装置SVC和AVC之间控制目标的转换。

【技术实现步骤摘要】
一种动态无功补偿装置与AVC相结合的控制系统
本专利技术涉及风电控制
，特别涉及一种动态无功补偿装置与AVC相结合的控制系统。
技术介绍
AVC(AutomaticVoltageControl)自动电压控制指利用计算机系统、通讯网络和可调控设备，根据电网实时运行工况在线计算控制策略，自动控制电压和无功调节设备，以实现合理的无功电压分布。目前，AVC已经广泛应用于电厂和电网中。近几年，随着新能源发电的迅猛发展，特别是大规模风电场的集中接入电网，AVC技术在风电场中也广为应用。在风电场中，通常为了抑制由于风速波动引起的电压波动，一般都配置有动态无功补偿装置SVC等。SVC(StaticVARCompensator)是一种晶闸管阀控型动态无功补偿装置，通过控制晶闸管不同的导通角度，控制并联到系统中的等值电感值，从而改变接入到系统中的无功功率。动态无功补偿装置具有毫秒级的响应速度，可以快速平抑电压波动，并在系统发生短路等大扰动时迅速提供动态无功支撑。其中，一现有技术的工作原理为：将动态无功补偿装置SVC纳入AVC的控制范围，执行AVC下发的无功功率控制命令，实现风电场或变电站内的无功资源统一协调控制，以达到平衡无功功率稳定电压的目的。上述技术方案的缺点为：动态无功补偿装置和AVC之间的这种控制方式，完全将动态无功补偿装置作为AVC的执行单元，没有充分利用和发挥动态无功补偿装置快速响应的动态特性，当发生系统扰动时，由于AVC分钟级的响应速度，而无法响应系统扰动。另一现有技术的工作原理为：动态无功补偿装置具有恒电压、恒无功等多种控制模式，在一些变电站中根据应用需要在两种控制方式间相互转换，当电压超过某一限值范围时，执行恒电压控制，当电压在限值范围内时，执行恒无功控制。上述技术方案的缺点为：仅以电压限值范围作为两种控制模式的切换条件时，会在一些方式下，发生在两种控制模式间反复切换的振荡情况，导致动态无功补偿装置无法正常运行，甚至会引起系统的电压波动。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提出一种动态无功补偿装置与AVC相结合的控制系统，可以使动态无功补偿装置控制权限在AVC控制、就地控制及保持现有控制三种方式间切换，既可以充分利用动态无功补偿装置的快速响应特性，又可以有效避免动态无功补偿装置在两种控制方式间反复切换。为实现上述目的，本专利技术提供了一种动态无功补偿装置与AVC相结合的控制系统，该系统包括：电压比较单元，包括第一增益电路、第一比较器和第二比较器；所述第一增益电路用于对电力系统运行电压进行处理，获得系统电压有效值Vs；所述第一比较器用于将所述系统电压有效值Vs与电压上限值Vmax、电压下限值Vmin进行比较；若Vs≤Vmin或Vs≥Vmax，则输出电压有效值Vs和判断结果至控制权限选择单元；若Vmin＜Vs＜Vmax，则所述第二比较器利用电压死区DV判断Vmin+Dv＜Vs＜Vmax-Dv是否成立，若成立，则输出电压有效值Vs和判断结果至控制权限选择单元；所述第二比较器判断Vmin＜Vs≤Vmin+Dv或Vmax-Dv≤Vs＜Vmax成立，则将判断结果发送至控制权限选择单元；控制权限选择单元，包括第一切换开关和第二切换开关；当判断结果为Vs≤Vmin或Vs≥Vmax，获得所述系统电压有效值Vs时，第一切换开关导通到执行就地电压控制方式，并将所述系统电压有效值Vs输入至SVC恒电压控制单元；当判断结果为Vmin+Dv＜Vs＜Vmax-Dv，第一切换开关导通到执行AVC下发无功控制命令通路，并将所述系统电压有效值Vs输入到SVC恒无功控制单元；当判断结果为Vmin＜Vs≤Vmin+Dv或Vmax-Dv≤Vs＜Vmax，第一切换开关导通到维持当前控制方式通路，并判断上一时刻第一切换开关导通位置，如果上一时刻第一切换开关导通到执行AVC下发无功控制命令通路，则所述第二切换开关导通到SVC恒无功控制单元，将所述系统电压有效值Vs输入到SVC恒无功控制单元；如果上一时刻第一切换开关导通到执行就地恒电压控制命令通路，则所述第二切换开关导通到SVC恒电压控制单元，将所述系统电压有效值Vs输入到SVC恒电压控制单元；如果上一时刻第一切换开关导通到维持当前控制方式通路，则所述第二切换开关导通到上一时刻第二切换开关导通的控制单元上，将所述系统电压有效值Vs输入到相应地控制单元上；SVC恒无功控制单元，用于根据AVC下发的无功控制命令，对系统电压有效值Vs经过调节输出第一动态无功补偿装置电纳值BΔQ；SVC恒电压控制单元，用于对系统电压有效值Vs经过调节输出第二动态无功补偿装置电纳值BΔV；触发单元，用于根据所述第一动态无功补偿装置电纳值BΔQ、第二动态无功补偿装置电纳值BΔV生成第三动态无功补偿装置电纳值Bref，利用所述第三动态无功补偿装置电纳值Bref生成触发角α，通过所述触发角α改变晶闸管阀导通角度，实现控制动态无功补偿装置并联到电力系统中的支路电流IL。优选地，所述SVC恒无功控制单元包括第二增益电路、第一乘法器、第一减法器和第一PI控制器；其中，所述第二增益电路的输入端输入电力系统中的支路电流IL，支路电流IL经过第二增益电路之后与系统电压Vs经所述第一乘法器相乘得到当前时刻动态无功补偿装置支路输出的无功功率QSVC，将当前时刻动态无功补偿装置支路输出的无功功率QSVC输入至第一减法器，同时，根据AVC下发的无功控制命令，将静止无功补偿器的无功参准值Qref输入至所述第一减法器，所述第一减法器输出无功功率QSVC与无功参准值Qref之间的差值ΔQ，所述差值ΔQ输入至第一PI控制器，经所述第一PI控制器后输出第一电纳值BΔQ。优选地，所述SVC恒电压控制单元包括第三增益电路、第二乘法器、第二减法器和第二PI控制器；其中，所述第三增益电路的输入端输入电力系统中的支路电流IL，支路电流IL经过第三增益电路之后与SVC控制斜率KSL经所述第二乘法器相乘得到斜率修正电压VSL，将斜率修正电压VSL输入至第二减法器，同时，SVC恒电压控制单元的电压控制目标值Vref、系统电压Vs输入至第二减法器，所述第二减法器输出斜率修正电压VSL、电压控制目标值Vref、系统电压Vs之间的差值ΔV，所述差值ΔV输入至第二PI控制器，经所述第二PI控制器后输出第二电纳值BΔv。优选地，所述触发单元包括：加法器、查表电路和晶闸管阀触发系统；其中，所述电纳值BΔQ、第二电纳值BΔv输入至加法器，经所述加法器输出动态无功补偿装置电纳值Bref，所述动态无功补偿装置电纳值Bref经所述查表电路生成触发角α，所述触发角α经过晶闸管阀触发系统控制晶闸管阀，改变晶闸管阀导通角度。上述技术方案具有如下有益效果：本技术方案可以解决现有风电场中大量动态无功补偿装置仅作为AVC执行单元只能参与系统稳态调压的不足。可以充分发挥动态无功补偿装置的快速响应特性，在系统短路等暂态过程中发挥动态无功支撑的作用。同时，由于本专利技术提出的方案中可以根据当前系统电压水平，使动态无功补偿装置在AVC下发无功命令的恒无功控制和恒电压控制两种控制模式间切换，既可以保证SVC作为AVC的执行单元，统一协调区域无功，又可以确保本地母线电压运行在合理水平上。附图说明为了更清楚地说明本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种动态无功补偿装置与AVC相结合的控制系统，其特征在于，该系统包括：电压比较单元，包括第一增益电路、第一比较器和第二比较器；所述第一增益电路用于对电力系统运行电压进行处理，获得系统电压有效值Vs；所述第一比较器用于将所述系统电压有效值Vs与电压上限值Vmax、电压下限值Vmin进行比较；若Vs≤Vmin或Vs≥Vmax，则输出电压有效值Vs和判断结果至控制权限选择单元；若Vmin＜Vs＜Vmax，则所述第二比较器利用电压死区DV判断Vmin+Dv＜Vs＜Vmax‑Dv是否成立，若成立，则输出电压有效值Vs和判断结果至控制权限选择单元；所述第二比较器判断Vmin＜Vs≤Vmin+Dv或Vmax‑Dv≤Vs＜Vmax成立，则将判断结果发送至控制权限选择单元；控制权限选择单元，包括第一切换开关和第二切换开关；当判断结果为Vs≤Vmin或Vs≥Vmax，获得所述系统电压有效值Vs时，第一切换开关导通到执行就地电压控制方式，并将所述系统电压有效值Vs输入至SVC恒电压控制单元；当判断结果为Vmin+Dv＜Vs＜Vmax‑Dv，第一切换开关导通到执行AVC下发无功控制命令通路，并将所述系统电压有效值Vs输入到SVC恒无功控制单元；当判断结果为Vmin＜Vs≤Vmin+Dv或Vmax‑Dv≤Vs＜Vmax，第一切换开关导通到维持当前控制方式通路，并判断上一时刻第一切换开关导通位置，如果上一时刻第一切换开关导通到执行AVC下发无功控制命令通路，则所述第二切换开关导通到SVC恒无功控制单元，将所述系统电压有效值Vs输入到SVC恒无功控制单元；如果上一时刻第一切换开关导通到执行就地恒电压控制命令通路，则所述第二切换开关导通到SVC恒电压控制单元，将所述系统电压有效值Vs输入到SVC恒电压控制单元；如果上一时刻第一切换开关导通到维持当前控制方式通路，则所述第二切换开关导通到上一时刻第二切换开关导通的控制单元上，将所述系统电压有效值Vs输入到相应地控制单元上；SVC恒无功控制单元，用于根据AVC下发的无功控制命令，对系统电压有效值Vs经过调节输出第一动态无功补偿装置电纳值BΔQ；SVC恒电压控制单元，用于对系统电压有效值Vs经过调节输出第二动态无功补偿装置电纳值BΔV；触发单元，用于根据所述第一动态无功补偿装置电纳值BΔQ、第二动态无功补偿装置电纳值BΔV生成第三动态无功补偿装置电纳值Bref，利用所述第三动态无功补偿装置电纳值Bref生成触发角α，通过所述触发角α改变晶闸管阀导通角度，实现控制动态无功补偿装置并联到电力系统中的支路电流IL。...

【技术特征摘要】
1.一种动态无功补偿装置与AVC相结合的控制系统，其特征在于，该系统包括：电压比较单元，包括第一增益电路、第一比较器和第二比较器；所述第一增益电路用于对电力系统运行电压进行处理，获得系统电压有效值Vs；所述第一比较器用于将所述系统电压有效值Vs与电压上限值Vmax、电压下限值Vmin进行比较；若Vs≤Vmin或Vs≥Vmax，则输出电压有效值Vs和判断结果至控制权限选择单元；若Vmin＜Vs＜Vmax，则所述第二比较器利用电压死区DV判断Vmin+Dv＜Vs＜Vmax-Dv是否成立，若成立，则输出电压有效值Vs和判断结果至控制权限选择单元；所述第二比较器判断Vmin＜Vs≤Vmin+Dv或Vmax-Dv≤Vs＜Vmax成立，则将判断结果发送至控制权限选择单元；控制权限选择单元，包括第一切换开关和第二切换开关；当判断结果为Vs≤Vmin或Vs≥Vmax，获得所述系统电压有效值Vs时，第一切换开关导通到执行就地电压控制方式，并将所述系统电压有效值Vs输入至SVC恒电压控制单元；当判断结果为Vmin+Dv＜Vs＜Vmax-Dv，第一切换开关导通到执行AVC下发无功控制命令通路，并将所述系统电压有效值Vs输入到SVC恒无功控制单元；当判断结果为Vmin＜Vs≤Vmin+Dv或Vmax-Dv≤Vs＜Vmax，第一切换开关导通到维持当前控制方式通路，并判断上一时刻第一切换开关导通位置，如果上一时刻第一切换开关导通到执行AVC下发无功控制命令通路，则所述第二切换开关导通到SVC恒无功控制单元，将所述系统电压有效值Vs输入到SVC恒无功控制单元；如果上一时刻第一切换开关导通到执行就地恒电压控制命令通路，则所述第二切换开关导通到SVC恒电压控制单元，将所述系统电压有效值Vs输入到SVC恒电压控制单元；如果上一时刻第一切换开关导通到维持当前控制方式通路，则所述第二切换开关导通到上一时刻第二切换开关导通的控制单元上，将所述系统电压有效值Vs输入到相应地控制单元上；SVC恒无功控制单元，用于根据AVC下发的无功控制命令，对系统电压有效值Vs经过调节输出第一动态无功补偿装置电纳值BΔQ；SVC恒电压控制单元，用于对系统电压有效值V...

【专利技术属性】
技术研发人员：李长宇，刘海涛，蓝海波，贺惠民，
申请(专利权)人：国家电网公司，国网冀北电力有限公司，华北电力科学研究院有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京;11