无功功率协调控制的方法及系统与流程

本发明属于电力电子技术领域，特别涉及无功功率协调控制的方法及系统。

背景技术：

电能质量对电网的供电安全和供电质量有着重要的影响。无功补偿装置可以向电网提供必要的无功补偿，稳定电网电压,在电力系统中得到越来越广泛的应用。但是受限于器件容量的限制，单套无功补偿装置有时候不能满足电网对无功功率的需要，需要增加无功补偿装置的容量，目前增加容量的方案通常采用双套或多套无功补偿装置并列运行。

当无功补偿装置以全站交流电压或者功率因数为控制目标时，由于两套无功补偿装置的控制目标相同，无功功率会在两套无功补偿装置之间振荡，这势必降低了运行效率，甚至有可能影响系统稳定。

专利CN201410067929提出了“一种双套SVC协调控制装置”，该发明在双套SVC控制器之上加装一套上层控制器，由上层控制器实现交流电压控制等上层控制逻辑并将上层控制逻辑输出的全站无功功率指令分配给SVC控制器。这种方法要求加装上层控制器，增加了硬件成本，并且当上层控制器发生故障时，两套无功补偿装置无法实现控制权的转移，系统容错性能不高。

还有一种称为“有源阻尼”的方法，即根据无功补偿装置输出无功功率或者电流的大小动态改变控制目标指令值，实现“下垂特性”。但是这种方法不能实现控制目标的无偏差控制，以牺牲控制精度为代价。

因此有必要寻找一种既不牺牲控制精度，又不需要额外增加硬件成本且具备较高的系统容错性的方法来实现双套无功补偿装置的协调控制。

技术实现要素：

本发明的目的，在于提供一种无功功率协调控制的系统及方法，避免因加装上层控制器带来的硬件成本上升的问题，提高系统的容错性能，同时实现无偏差 控制。

为了达成上述目的，本发明采用的技术方案是：

无功功率协调控制的方法，其特征在于包括以下步骤：

至少两套无功补偿设备并列运行；

每套无功补偿设备配置相同的控制器；

每套控制器至少包含上层控制单元、无功功率分配单元和下层控制单元；

每套控制器之间配置套间通讯，其中一套为主控制器，其他套为备控制器；备控制器的上层控制单元的状态跟随主控制器的上层控制单元的状态，当主控制器故障时其中一套备控制器自动升为主控制器，故障控制器降为备控制器。

进一步的，上述上层控制单元至少包括交流电压控制模块和无功功率控制模块，上层控制单元的输入信号为全站控制目标指令值，输出信号为全站无功功率参考值。

进一步的，上述全站控制目标指令值下发给主控制器，备控制器通过套间通讯跟随主控制器的全站控制目标指令值。

进一步的，上述上层控制单元的状态至少包括上层控制单元的输入和积分器的输出。

进一步的，上述无功功率分配单元的输入信号为全站无功功率参考值，输出信号为本套无功补偿设备无功功率参考值。

进一步的，上述下层控制单元的输入信号为本套无功补偿设备无功功率参考值，输出信号为本套无功补偿设备的调制信号。

为了达成上述目的，本发明采用的另一种技术方案是：一种无功功率协调控制的系统，其特征在于：包括至少两套并列运行的无功补偿设备；每套无功补偿设备配置相同的控制器；每套控制器至少包含上层控制单元、无功功率分配单和下层控制单元；每套控制器之间配置套间通讯，其中一套为主控制器，其他套为备控制器，备控制器的上层控制单元的状态跟随主控制器的上层控制单元的状态，当主控器故障时其中一套备控制器自动升为主控制器，故障控制器降为备控制器。

进一步的，上述上层控制单元至少包括交流电压控制模块和无功功率控制模块，上层控制单元的输入信号为全站控制目标指令值，输出信号为全站无功功率 参考值。

进一步的，上述全站控制目标指令值下发给主控制器，备控制器通过套间通讯跟随主控制器的全站控制目标指令值。

进一步的，上述上层控制单元的状态至少包括上层控制单元的输入和积分器的输出。

进一步的，上述无功功率分配单元的输入信号为全站无功功率参考值，输出信号为本套无功补偿设备的无功功率参考值。

进一步的，上述下层控制单元的输入信号为本套无功补偿设备的无功功率参考值，输出信号为本套无功补偿设备的调制信号。

采用上述方案后，本发明的有益效果为避免加装上层控制器带来的硬件成本上升问题；

(1)两套无功补偿设备的控制器互为备用，提高系统容错性；

(2)可以实现无偏差控制，不牺牲控制精度；

(3)人机接口简单，控制目标指令值只需要下发给主控制器。

附图说明

图1是双套无功补偿设备并列结构图；

图2是协调控制系统示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及具体实施例，对本发明的技术方案进行详细说明。

实施例1

参见图1和图2，本无功功率协调控制的方法，包括以下步骤：

至少两套无功补偿设备并列运行；

每套无功补偿设备配置相同的控制器；

每套控制器至少包含上层控制单元、无功功率分配单元和下层控制单元；

每套控制器之间配置套间通讯，其中一套为主控制器，其他套为备控制器；备控制器的上层控制单元的状态跟随主控制器的上层控制单元的状态，当主控制器故障时其中一套备控制器自动升为主控制器，故障控制器降为备控制器。

进一步的，上述上层控制单元至少包括交流电压控制模块和无功功率控制模块，上层控制单元的输入信号为全站控制目标指令值，输出信号为全站无功功率参考值。

进一步的，上述全站控制目标指令值下发给主控制器，备控制器通过套间通讯跟随主控制器的全站控制目标指令值。

进一步的，上述上层控制单元的状态至少包括上层控制单元的输入和积分器的输出。

进一步的，上述无功功率分配单元的输入信号为全站无功功率参考值，输出信号为本套无功补偿设备无功功率参考值。

进一步的，上述下层控制单元的输入信号为本套无功补偿设备无功功率参考值，输出信号为本套无功补偿设备的调制信号。

实施例2

参见图1和图2，本无功功率协调控制的系统，包括至少两套并列运行的无功补偿设备；每套无功补偿设备配置相同的控制器；每套控制器至少包含上层控制单元、无功功率分配单和下层控制单元；每套控制器之间配置套间通讯，其中一套为主控制器，其他套为备控制器，备控制器的上层控制单元的状态跟随主控制器的上层控制单元的状态，当主控器故障时其中一套备控制器自动升为主控制器，故障控制器降为备控制器。

进一步的，上述上层控制单元至少包括交流电压控制模块和无功功率控制模块，上层控制单元的输入信号为全站控制目标指令值，输出信号为全站无功功率参考值。

进一步的，上述全站控制目标指令值下发给主控制器，备控制器通过套间通讯跟随主控制器的全站控制目标指令值。

进一步的，上述上层控制单元的状态至少包括上层控制单元的输入和积分器的输出。

进一步的，上述无功功率分配单元的输入信号为全站无功功率参考值，输出信号为本套无功补偿设备的无功功率参考值。

进一步的，上述下层控制单元的输入信号为本套无功补偿设备的无功功率参考值，输出信号为本套无功补偿设备的调制信号。

以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内。