一种分布式静止同步串联补偿器控制方法及系统技术方案

一种分布式静止同步串联补偿器控制方法及系统，包括：基于接收的启停指令，执行BPS操作，并基于直流电压参考斜率得到直流电压参考指令；基于获取的DSSC所在线路电流信号利用软件锁相算法，得到锁相输出的频率信号；基于所述锁相输出的频率信号提取次同步分量，并利用次同步抑制算法，计算得到次同步控制量；基于直流电压参考指令和次同步控制量得到标幺化的调制波信号；基于所述标幺化的调制波信号生成PWM指令控制所述DSSC主回路。本发明专利技术可以实现DSSC装置的平滑启动、DSSC的多环控制、基于线路电流锁相的次同步分量实时检测以及次同步抑制附加控制。步抑制附加控制。步抑制附加控制。

A control method and system of distributed static synchronous series compensator

【技术实现步骤摘要】
一种分布式静止同步串联补偿器控制方法及系统


[0001]本专利技术涉及灵活交流输电
，具体讲涉及一种分布式静止同步串联补偿器控制方法及系统。

技术介绍

[0002]高比例集中式和分布式可再生能源并网，电力系统电力电子化是当前电网的必然发展趋势和未来重要特征。在输电网中，跨区域的远距离大容量特高压直流接入电网及大规模新能源集中并网后的灵活消纳要求电网潮流更加灵活可控；在配电网中，分布式可再生电源并网使得配网的潮流可双向流动。为改善系统潮流分布，采用电力电子技术改造升级现有线路的思路和方案，也就是柔性交流输电技术(Flexible AC Transmission System,FACTS)，来达到控制系统潮流、提高系统稳定水平和输电能力目的。其中，串补FSC/TCSC、静止同步串联补偿器SSSC、统一潮流控制器UPFC是目前工程应用典型代表。集中式的大型FACTS设备结构复杂、占地面积大、一次性投资成本高，对日常运维的要求也较高，且目前其控制保护系统、电力电子器件和冷却系统等的可靠性也还有待进一步提高。
[0003]分布式柔性交流输电系统(Distributed FACTS，简称D
‑
FACTS)，是一种可分布式安装在输电线路上的小型化单相子单元对电网潮流进行控制的系统，具有体积小、重量轻、成本低廉、不占面积、无需高电压等级绝缘等特点；大量分布式的子单元保障了设备的冗余性，提升了装置的可靠性。目前，D
‑
FACTS主要包括了分布式串联电抗(Distributed Series Reactor,DSR)、分布式静止同步串联补偿器(Distributed Static Series Compensator,DSSC)和分布式潮流控制器(Distributed Power Flow Controller,DPFC)。DSSC由于可实现对线路的容感性补偿，同时主电路拓扑又相对简单，其应用前景更为广阔。
[0004]DSSC可应用于输电线路及环网中，通过系统控制中心协调控制，实现各种优化功能或操作：
[0005]1)系统运行优化，如减少损耗或优化无功；
[0006]2)保持稳态线路潮流低于运行极限；
[0007]3)暂态及紧急运行状态下，实现断面电流重新分配，配合线路操作；
[0008]4)强制潮流沿规定路径流动；
[0009]5)灵活控制潮流大小；
[0010]6)降低次同步谐振风险；
[0011]7)限制故障电流；
[0012]8)增强系统振荡的阻尼。
[0013]DSSC控制系统一般由位于地电位的上层控制器和若干DSSC模块控制器构成。系统级主控制器依据系统控制目标产生相应的DSSC模块控制器目标指令，DSSC模块控制器需要实现装置级的控制策略。
[0014]目前有关DSSC的相关文献研究还十分有限，主要集中于建模、系统功能验证、控制方法方面，且大部分研究都是从时域角度分析DSSC的特性。还基于MATLAB设计了一种研究
DSSC频率特性的方法，并研究了DSSC容性模式下的次同步频率阻抗特性。尚未有针对DSSC装置的启动过程及DSSC抑制次同步谐振/次同步振荡的策略的研究。

技术实现思路

[0015]为了解决DSSC装置的启动及DSSC抑制次同步谐振/次同步振荡的问题，一种分布式静止同步串联补偿器控制方法，包括：
[0016]一种分布式静止同步串联补偿器控制方法，所述方法包括：
[0017]基于接收的启停指令，执行BPS操作，并基于直流电压参考斜率得到直流电压参考指令；
[0018]基于获取的DSSC所在线路电流信号利用软件锁相算法，得到锁相输出的频率信号；
[0019]基于所述锁相输出的频率信号提取次同步分量，并利用次同步抑制算法，计算得到次同步控制量；
[0020]基于所述直流电压参考指令和所述次同步控制量得到标幺化的调制波信号；
[0021]基于所述标幺化的调制波信号生成PWM指令控制所述DSSC主回路。
[0022]优选的，所述基于DSSC所在线路电流信号利用软件锁相算法，得到锁相输出的频率信号包括：
[0023]基于误差信号、比例系数、鉴相器的输出值、环路滤波器传递函数和环路滤波器输出值计算得到锁相输出的相位信息；
[0024]基于所述相位信息利用频率公式计算得出频率。
[0025]优选的，所述相位信息按下式计算：
[0026]θ＝∫(Δω+2
·
π
·
f0)dt
[0027]式中，θ为锁相输出的相位信息，Δω为环路滤波器的输出值，f0为电网频率；
[0028]其中，所述环路滤波器的输出值Δω按下式计算：
[0029][0030]式中，Δω1为鉴相器的输出值，为环路滤波器的传递函数，a1为二阶环路滤波器传递函数的第一系数，a2为二阶环路滤波器的第二系数，s为频域信息；
[0031]所述鉴相器的输出值Δω1按下式计算：
[0032]Δω1＝e
·
sinθ
·
k3[0033]式中，e为误差信号，k3为预先设定的调节器第一比例系数；
[0034]所述误差信号e按下式计算:
[0035]e＝i
s
‑
cosθ
·
∫(cosθ
·
e
·
k2)dt
[0036]式中，i
s
为线路电流，k2为预先设定的调节器第二比例系数。
[0037]优选的，所述锁相输出的频率信号按下式计算：
[0038][0039]式中，f为频率，θ为锁相输出的相位信息。
[0040]优选的，所述直流电压参考指令按下式计算：
[0041]V
dcref
＝min{k1·
Δt，V
dcn
}
[0042]式中，k1为电压的斜率，Δt为从启动触发开始时刻记起的时间偏差，V
dcn
为额定直流电容电压参考值，V
dcref
为直流电压参考指令。
[0043]优选的，所述次同步控制量按下式计算：
[0044][0045]式中，Δu
qref
为次同步控制量，f
sub
为次同步分量，k4为比例控制系数，为相位补偿器的传递函数，τ1为系数，τ2为系数，s为频域信息。
[0046]优选的，所述基于所述直流电压参考指令和所述次同步控制量得到标幺化的调制波信号，包括：
[0047]基于所述直流电压参考指令计算得到直流电压控制环电压参考指令；
[0048]基于所述直流电压控制环电压参考指令计算得到内部电压环电压参考指令；
[0049]由所述内部电压环电压参考指令与DSSC输出电压得到差值，基于所述差值与电压环比例系数的乘积作为调节后的电压值；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种分布式静止同步串联补偿器控制方法，其特征在于，所述方法包括：基于接收的启停指令，执行BPS操作，并基于直流电压参考斜率得到直流电压参考指令；基于获取的DSSC所在线路电流信号利用软件锁相算法，得到锁相输出的频率信号；基于所述锁相输出的频率信号提取次同步分量，并利用次同步抑制算法，计算得到次同步控制量；基于所述直流电压参考指令和所述次同步控制量得到标幺化的调制波信号；基于所述标幺化的调制波信号生成PWM指令控制所述DSSC主回路。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述基于DSSC所在线路电流信号利用软件锁相算法，得到锁相输出的频率信号包括：基于误差信号、比例系数、鉴相器的输出值、环路滤波器传递函数和环路滤波器输出值计算得到锁相输出的相位信息；基于所述相位信息利用频率公式计算得出频率。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述相位信息按下式计算：θ＝∫(Δω+2
·
π
·
f0)dt式中，θ为锁相输出的相位信息，Δω为环路滤波器的输出值，f0为电网频率；其中，所述环路滤波器的输出值Δω按下式计算：式中，Δω1为鉴相器的输出值，为环路滤波器的传递函数，a1为二阶环路滤波器传递函数的第一系数，a2为二阶环路滤波器的第二系数，s为频域信息；所述鉴相器的输出值Δω1按下式计算：Δω1＝e
·
sinθ
·
k3式中，e为误差信号，k3为预先设定的调节器第一比例系数；所述误差信号e按下式计算:e＝i
s
‑
cosθ
·
∫(cosθ
·
e
·
k2)dt式中，i
s
为线路电流，k2为预先设定的调节器第二比例系数。4.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述锁相输出的频率信号按下式计算：式中，f为频率，θ为锁相输出的相位信息。5.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述直流电压参考指令按下式计算：V
dcref
＝min{k1·
Δt，V
dcn
}式中，k1为电压的斜率，Δt为从启动触发开始时刻记起的时间偏差，V
dcn
为额定直流电容电压参考值，V
dcref
为直流电压参考指令。6.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述次同步控制量按下式计算：
式中，Δu
qref
为次同步控制量，f
sub
为次同步分量，k4为比例控制系数，为相位补偿器的传递函数，τ1为系数，τ2为系数，s为频域信息。7.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述基于所述直流电压参考指令和所述次同步控制量得到标幺化的调制波信号，包括：基于所述直流电压参考指令计算...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋金根，张佃青，钱少峰，许挺，陈骞，郑青青，詹雄，刘旺，冯志畅，
申请(专利权)人：国网浙江省电力有限公司杭州供电公司国网浙江省电力有限公司电力科学研究院中电普瑞科技有限公司中电普瑞电力工程有限公司，
类型：发明
国别省市：