一种静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法，包括：根据静止无功补偿装置构建TCR+FC型SVC电气系统的电磁暂态模型；根据所述电磁暂态模型采用不同的控制目标构建控制环节，计算得到相应的等值导纳B；利用TCR触发角α与等值导纳B的换算关系构建触发角求解控制环节，计算得到最合适的触发角α；通过比较最合适触发角α与锁相环同步信号构建TCR六脉冲信号发生模块，控制TCR的导通，达到无功补偿的效果。本发明专利技术构建的TCR+FC静止无功补偿的电磁暂态模型，能够模拟详细的开关动态，触发角计算流程简单，物理机理明确，控制系统具备明确的控制目标，能够有效改善配电网负荷变化引起的功率因数低、电压波动现象。电压波动现象。电压波动现象。

【技术实现步骤摘要】
一种静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法


[0001]本专利技术涉及静止无功补偿装置的
，尤其涉及一种静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法。

技术介绍

[0002]目前，TCR型SVC的建模思路是通过控制两个反并联晶闸管的触发角α，改变TCR接入系统的等效电纳B的大小，从而达到调节无功功率的目的。静止无功补偿是指用不同的静止开关投切电容器或电抗器，使其具有吸收和发出无功电流的能力，用于提高电力系统的功率因数，稳定系统电压，抑制系统振荡等功能。静止无功补偿装置一般专指使用晶闸管的无功补偿设备，包括一类具有饱和电抗器的静止无功补偿装置SR；第二类是晶闸管控制电抗器TCR和晶闸管投切电容器TSC，这两种装置统称为SVC；其中TCR型SVC应用最多。

技术实现思路

[0003]本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
[0004]鉴于上述现有存在的问题，提出了本专利技术。
[0005]因此，本专利技术解决的技术问题是：现有的TCR+FC型SVC的电气系统主要是机电暂态模型，缺乏包含详细开关动态模拟的模块化电磁暂态模型，计算触发角的流程复杂，物理机理不明确，缺乏明确的控制目标，且依赖于精确的电压量测的问题。
[0006]为解决上述技术问题，本专利技术提供如下技术方案一种静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法，包括：
[0007]根据静止无功补偿装置构建TCR+FC型SVC电气系统的电磁暂态模型；
[0008]根据所述电磁暂态模型采用不同的控制目标构建控制环节，计算得到相应的等值导纳B；
[0009]利用TCR触发角α与等值导纳B的换算关系构建触发角求解控制环节，计算得到最合适的触发角α；
[0010]通过比较最合适触发角α与锁相环同步信号构建TCR六脉冲信号发生模块，控制TCR的导通，达到无功补偿的效果。
[0011]作为本专利技术所述的静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法的一种优选方案，其中：
[0012]TCR+FC型SVC电气系统的电磁暂态模型包括：三相三角形连接的相控六脉冲TCR的详细开关模型和三相星形连接的固定电容器模型。
[0013]作为本专利技术所述的静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法的一种优选方案，其中：所述三相三角形连接的相控六脉冲TCR的详细开关模型，包括:
[0014]A、B、C三相TCR支路，三相TCR支路采用首位相接的三角形连接方式接入安装点母
线，每相TCR支路由两个反并联晶闸管再串联一个电抗器构成，其中两个反并联晶闸管采用详细开关模型来模拟其电压电流特性，利用A、B、C三相线电压的相位形成六个晶闸管的脉冲信号来控制晶闸管的开断。
[0015]作为本专利技术所述的静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法的一种优选方案，其中：三相星形连接的固定电容器模型，包括：
[0016]A、B、C三相FC支路，三相FC支路采用中心点接地的星形连接方式接入安装点母线。
[0017]作为本专利技术所述的静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法的一种优选方案，其中：
[0018]控制目标包括：改善负荷功率因数和提高母线电压。
[0019]作为本专利技术所述的静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法的一种优选方案，其中：根据所述改善负载功率因数为控制目标，控制环节包括：
[0020]补偿前的负载功率因数Φ表示为：
[0021][0022]补偿前的功率因数角表示为：
[0023][0024]补偿后的功率因数角表示为：
[0025][0026]其中，Φ0为提前设定期望改善后能达到的功率因数；
[0027]以改善负载功率因数为控制目标时，需要补偿的无功功率表示为：
[0028][0029]其中，P为测量有功功率，为补偿前的功率因数角，为补偿后的功率因数角；
[0030]由于固定电容器FC所提供的无功功率是固定的，因此TCR须提供的无功功率容量表示为：
[0031]Q
TCR
＝Q
C
‑
ΔQ
[0032]其中，Q
C
为FC的额定容量；
[0033]TCR等值导纳B表示为：
[0034][0035]其中，V0为负载的额定电压。
[0036]作为本专利技术所述的静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法的一种优选方案，其中：根据所述提高母线电压为控制目标，控制环节包括：
[0037]以提高母线电压为控制目标时，需要补偿的无功功率表示为：
[0038][0039]其中，V
ts
为测量电压，V0为额定电压。
[0040]TCR等值导纳B表示为：
[0041][0042]作为本专利技术所述的静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法的一种优选方案，其中：触发角求解控制环节包括：
[0043]利用所述控制环节得到的TCR等值导纳B和触发角α的关系反推出TCR的触发角α表示为：
[0044][0045]其中，B是利用所述控制环节得到的TCR等值导纳，α是TCR的触发角，Xc是TCR支路电抗器的电抗。
[0046]作为本专利技术所述的静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法的一种优选方案，其中：六脉冲信号包括：A相正向导通晶闸管的脉冲信号GSA1、A相反向导通晶闸管的脉冲信号GSA2、B相正向导通晶闸管的脉冲信号GSB1、B相反向导通晶闸管的脉冲信号GSB2、C相正向导通晶闸管的脉冲信号GSC1、C相反向导通晶闸管的脉冲信号GSC2。
[0047]作为本专利技术所述的静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法的一种优选方案，其中：六脉冲信号发生模块控制TCR导通，包括：
[0048]通过锁相环得到相电压相位θ，间接得到线电压的正、负半周期相位，通过角度转换模块是将线电压的正、负半周期相位的角度范围限制到0～2π范围内，比较触发角α和锁相环同步信号，当触发角α大于线电压的相位角度时，脉冲信号控制开关控制TCR导通，输出高电平，反之输出低电平，实现无功补偿。
[0049]本专利技术的有益效果：本专利技术构建的TCR+FC静止无功补偿的电磁暂态模型，能够模拟详细的开关动态，触发角计算流程简单，物理机理明确，控制系统具备明确的控制目标，能够有效改善配电网负荷变化引起的功率因数低、电压波动现象。
附图说明
[0050]为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0051]图1为本专利技术一个实施例所述的一种静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法的基本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法，其特征在于，包括：根据静止无功补偿装置构建TCR+FC型SVC电气系统的电磁暂态模型；根据所述电磁暂态模型采用不同的控制目标构建控制环节，计算得到相应的等值导纳B；利用TCR触发角α与等值导纳B的换算关系构建触发角求解控制环节，计算得到最合适的触发角α；通过比较最合适触发角α与锁相环同步信号构建TCR六脉冲信号发生模块，控制TCR的导通，达到无功补偿的效果。2.如权利要求1所述的一种静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法，其特征在于，TCR+FC型SVC电气系统的电磁暂态模型包括：三相三角形连接的相控六脉冲TCR的详细开关模型和三相星形连接的固定电容器模型。3.如权利要求2所述的一种静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法，其特征在于，所述三相三角形连接的相控六脉冲TCR的详细开关模型，包括:A、B、C三相TCR支路，三相TCR支路采用首位相接的三角形连接方式接入安装点母线，每相TCR支路由两个反并联晶闸管再串联一个电抗器构成，其中两个反并联晶闸管采用详细开关模型来模拟其电压电流特性，利用A、B、C三相线电压的相位形成六个晶闸管的脉冲信号来控制晶闸管的开断。4.如权利要求3所述的一种静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法，其特征在于，三相星形连接的固定电容器模型，包括：A、B、C三相FC支路，三相FC支路采用中心点接地的星形连接方式接入安装点母线。5.如权利要求4所述的一种静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法，其特征在于，控制目标包括：改善负荷功率因数和提高母线电压。6.如权利要求5所述的一种静止无功补偿装置的数字孪生模型构建方法，其特征在于，根据所述改善负载功率因数为控制目标，控制环节包括：补偿前的负载功率因数Φ表示为：补偿前的功率因数角表示为：补偿后的功率因数角表示为：其中，Φ0为提前设定期望改善后能达到的功率因数；以改善负载功率因数为控制目标时，需要补偿的无功功率表示为：其...

【专利技术属性】
技术研发人员：白浩，李庆生，雷金勇，张裕，袁智勇，万会江，潘姝慧，张兆丰，李巍，罗宁，郭琦，陈巨龙，
申请(专利权)人：贵州电网有限责任公司，
类型：发明
国别省市：