一种分布式电源的无功补偿方法及装置与流程

文档序号:11523025阅读:266来源:国知局
一种分布式电源的无功补偿方法及装置与流程

本发明涉及供配电技术领域,具体涉及一种分布式电源的无功补偿方法及装置。



背景技术:

随着发电及供配电技术的发展,越来越多的分布式电源接入电网。由于受天气等因素的影响,分布式电源具有随机变化的特性,这使得分布式电源接入电网系统将会增大系统的电压波动,而系统电压波动则会影响电力系统的安全稳定运行。

为了抑制系统电压波动,现有的用于无功补偿控制器的调节方法多是对整个系统的电压进行调节,如中国专利文献cn102025163b公开了一种用于动态无功补偿控制器的调节方法,首先实时采集三相系统母线电流,三相系统母线电压,三相晶闸管相控电抗器的电流;然后根据各并联支路的补偿导纳对三相晶闸管相控电抗器的电流做闭环pid调节,输出晶闸管相控电抗器触发角;同时对三相系统母线电压做闭环pid调节,输出晶闸管相控电抗器触发角;最后根据每相电压是否在规定范围之内,来判断采用第二步或第三部的闭环pid调节,并输出实际的晶闸管相控电抗器触发角。

然而,对于分布式电源接入系统时所引起的陡度较大的电压波动,上述方案并不能够快速地进行无功补偿,以及时抑制系统电压波动。



技术实现要素:

因此,本发明要解决的技术问题在于克服现有技术不能够快速抑制分布式电源接入系统时所引起的陡度较大的电压波动的缺陷,从而提供一种分布式电源的无功补偿方法,包括如下步骤:

分别采集系统的电流和电压;

根据采集到的所述系统的电流和电压计算所述系统的无功功率;

根据设定值与所述系统的无功功率,获取为使所述系统的无功功率趋近于所述设定值而所述系统应当具有的无功功率调节值;

分别采集分布式电源支路的电流和电压;

根据所述采集到的所述分布式电源支路的电流和电压计算所述分布式电源支路的无功功率;

根据所述系统应当具有的无功功率调节值和所述分布式电源支路的无功功率计算无功功率补偿值;

根据所述无功功率补偿值对所述系统进行无功补偿。

优选地,所述根据采集到的所述系统的电流和电压计算所述系统的无功功率,包括计算所述系统的正序无功功率和负序无功功率;

所述设定值包括第一设定值和第二设定值,所述获取为使所述系统的无功功率趋近于所述设定值而所述系统应当具有的无功功率调节值,包括:获取为使所述系统的正序无功功率趋近于所述第一设定值而所述系统应当具有的正序无功功率调节值;获取为使所述系统的负序无功功率趋近于所述第二设定值而所述系统应当具有的负序无功功率调节值;

所述根据所述采集到的分布式电源支路的电流和电压计算所述分布式电源支路的无功功率,包括计算所述分布式电源支路的正序无功功率和负序无功功率;

所述根据所述系统应当具有的无功功率调节值和所述分布式电源支路的无功功率计算无功功率补偿值,包括:根据所述系统应当具有的正序无功功率调节值和所述分布式电源支路的正序无功功率计算正序无功功率补偿值;根据所述系统应当具有的负序无功功率调节值和所述分布式电源支路的负序无功功率计算负序无功功率补偿值;

所述根据所述无功功率补偿值对所述系统进行无功补偿,包括根据所述正序无功功率补偿值和所述负序无功功率补偿值对所述系统进行无功补偿。

优选地,所述根据所述无功功率补偿值对所述系统进行无功补偿,包括:根据所述无功功率补偿值,或者所述正序无功功率补偿值和所述负序无功功率补偿值,计算并投入需要的电容器组数,计算并控制晶闸管相控电抗器的触发角。

优选地,所述计算所述系统的无功功率,包括如下步骤:

求取a相电压的正序分量及负序分量:

其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,ua1为a相电压的正序分量,ua2为a相电压的负序分量;

求取b相电压的正序分量及负序分量:

其中,其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,ub1为b相电压的正序分量,ub2为b相电压的负序分量;

求取c相电压的正序分量及负序分量:

其中,其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,uc1为c相电压的正序分量,uc2为c相电压的负序分量;

通过克拉克clarke变换,得到正序分量在两项坐标系下的值:

其中,为正序电压在t轴上的值,为正序电压在u轴上的值,ua1、ub1、uc1分别为a、b、c相电压的正序分量;为正序电流在t轴上的值,为正序电流在u轴上的值,ia1、ib1、ic1分别为a、b、c相电流的正序分量;

通过克拉克clarke变换,得到负序分量在两项坐标系下的值:

其中,为负序电压在t轴上的值,为负序电压在u轴上的值,ua2、ub2、uc2分别为a、b、c相电压的负序分量;为负序电流在t轴上的值,为负序电流在u轴上的值,ia2、ib2、ic2分别为a、b、c相电流的负序分量;

计算正序功率:其中p1为正序有功功率,q1为正序无功功率;

计算负序功率:其中p2为正序有功功率,q2为正序无功功率。

优选地,所述计算所述分布式电源支路的无功功率,包括如下步骤:

求取a相电压的正序分量及负序分量:

其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,ua1为a相电压的正序分量,ua2为a相电压的负序分量;

求取b相电压的正序分量及负序分量:

其中,其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,ub1为b相电压的正序分量,ub2为b相电压的负序分量;

求取c相电压的正序分量及负序分量:

其中,其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,uc1为c相电压的正序分量,uc2为c相电压的负序分量;

通过克拉克clarke变换,得到正序分量在两项坐标系下的值:

其中,为正序电压在t轴上的值,为正序电压在u轴上的值,ua1、ub1、uc1分别为a、b、c相电压的正序分量;为正序电流在t轴上的值,为正序电流在u轴上的值,ia1、ib1、ic1分别为a、b、c相电流的正序分量;

通过克拉克clarke变换,得到负序分量在两项坐标系下的值:

其中,为负序电压在t轴上的值,为负序电压在u轴上的值,ua2、ub2、uc2分别为a、b、c相电压的负序分量;为负序电流在t轴上的值,为负序电流在u轴上的值,ia2、ib2、ic2分别为a、b、c相电流的负序分量;

计算正序功率:其中p1为正序有功功率,q1为正序无功功率;

计算负序功率:其中p2为正序有功功率,q2为正序无功功率。

所述分布式电源的无功补偿方法,还包括:对系统进行一路以上的第二并联无功补偿支路对系统进行无功补偿。相应地,分别采集每路第二无功补偿支路的电流和电压,计算每路第二无功补偿支路的无功功率;根据系统应当具有的无功功率调节值、分布式电源支路的无功功率以及每路第二无功补偿支路的无功功率,计算无功功率补偿值。

本发明还提供了一种分布式电源的无功补偿装置,包括无功补偿模块,所述无功补偿模块用于根据无功补偿容量对系统的无功功率进行补偿;还包括第一电流采集模块、第一电压采集模块、第一数据处理模块、调节模块、第二电流采集模块、第二电压采集模块、第二数据处理模块和第三数据处理模块;

所述第一电流采集模块和所述第一电压采集模块,分别用于采集所述系统的电流和电压;

所述第一数据处理模块,用于根据采集到的所述系统的电流和电压计算所述系统的无功功率;

所述调节模块,用于根据设定值与所述系统的无功功率,获取为使所述系统的无功功率趋近于所述设定值而所述系统应当具有的无功功率调节值;

所述第二电流采集模块和所述第二电压采集模块,分别用于采集分布式电源支路的电流和电压;

所述第二数据处理模块,用于根据所述采集到的所述分布式电源支路的电流和电压计算所述分布式电源支路的无功功率;

所述第三数据处理模块,用于根据所述系统应当具有的无功功率调节值和所述分布式电源支路的无功功率计算无功功率补偿值;

所述无功补偿模块,用于根据所述无功功率补偿值对所述系统进行无功补偿。

优选地,所述第一数据处理模块,包括第一正序计算子模块和第一负序计算子模块,分别用于计算所述系统的正序无功功率和负序无功功率;

所述设定值包括第一设定值和第二设定值,所述调节模块包括第一调节子模块和第二调节子模块;所述第一调节子模块,用于获取为使所述系统的正序无功功率趋近于所述第一设定值而所述系统应当具有的正序无功功率调节值;所述第二调节子模块,用于获取为使所述系统的负序无功功率趋近于所述第二设定值而所述系统应当具有的负序无功功率调节值;

所述第二数据处理模块,包括第二正序计算子模块和第二负序计算子模块,分别用于计算所述分布式电源支路的正序无功功率和负序无功功率;

所述第三数据处理模块,包括第三正序计算子模块和第三负序计算子模块;所述第三正序计算子模块,用于根据所述系统应当具有的正序无功功率调节值和所述分布式电源支路的正序无功功率计算正序无功功率补偿值;所述第三负序计算子模块,用于根据所述系统应当具有的负序无功功率调节值和所述分布式电源支路的负序无功功率计算负序无功功率补偿值;

所述无功补偿模块,根据所述正序无功功率补偿值和所述负序无功补偿值对所述系统进行无功补偿。

优选地,所述无功补偿模块,包括无功补偿控制子模块和无功补偿执行子模块;所述无功补偿执行子模块包括电容器组和晶闸管相控电抗器;

所述无功补偿控制子模块,用于计算需要的投入的电容器组数和晶闸管相控电抗器的触发角;

所述无功补偿执行子模块,用于投切电容器组合控制晶闸管相控电抗器的触发角。

优选地,所述第一数据处理模块,用于执行如下步骤:

求取a相电压的正序分量及负序分量:

其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,ua1为a相电压的正序分量,ua2为a相电压的负序分量;

求取b相电压的正序分量及负序分量:

其中,其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,ub1为b相电压的正序分量,ub2为b相电压的负序分量;

求取c相电压的正序分量及负序分量:

其中,其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,uc1为c相电压的正序分量,uc2为c相电压的负序分量;

通过克拉克clarke变换,得到正序分量在两项坐标系下的值:

其中,为正序电压在t轴上的值,为正序电压在u轴上的值,ua1、ub1、uc1分别为a、b、c相电压的正序分量;为正序电流在t轴上的值,为正序电流在u轴上的值,ia1、ib1、ic1分别为a、b、c相电流的正序分量;

通过克拉克clarke变换,得到负序分量在两项坐标系下的值:

其中,为负序电压在t轴上的值,为负序电压在u轴上的值,ua2、ub2、uc2分别为a、b、c相电压的负序分量;为负序电流在t轴上的值,为负序电流在u轴上的值,ia2、ib2、ic2分别为a、b、c相电流的负序分量;

计算正序功率:其中p1为正序有功功率,q1为正序无功功率;

计算负序功率:其中p2为正序有功功率,q2为正序无功功率。

优选地,所述第一数据处理模块,用于执行如下步骤:

求取a相电压的正序分量及负序分量:

其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,ua1为a相电压的正序分量,ua2为a相电压的负序分量;

求取b相电压的正序分量及负序分量:

其中,其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,ub1为b相电压的正序分量,ub2为b相电压的负序分量;

求取c相电压的正序分量及负序分量:

其中,其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,uc1为c相电压的正序分量,uc2为c相电压的负序分量;

通过克拉克clarke变换,得到正序分量在两项坐标系下的值:

其中,为正序电压在t轴上的值,为正序电压在u轴上的值,ua1、ub1、uc1分别为a、b、c相电压的正序分量;为正序电流在t轴上的值,为正序电流在u轴上的值,ia1、ib1、ic1分别为a、b、c相电流的正序分量;

通过克拉克clarke变换,得到负序分量在两项坐标系下的值:

其中,为负序电压在t轴上的值,为负序电压在u轴上的值,ua2、ub2、uc2分别为a、b、c相电压的负序分量;为负序电流在t轴上的值,为负序电流在u轴上的值,ia2、ib2、ic2分别为a、b、c相电流的负序分量;

计算正序功率:其中p1为正序有功功率,q1为正序无功功率;

计算负序功率:其中p2为正序有功功率,q2为正序无功功率。

上述分布式电源的无功补偿装置,还包括一个以上的第二无功补偿模块。相应地,每个无功补偿模块配置了电流和电压采集模块,以及用于计算无功功率的数据处理模块。第三数据处理模块根据系统应当具有的无功功率调节值、分布式电源支路的无功功率以及每个第二无功补偿模块补偿的无功功率,计算无功功率补偿值。

本发明技术方案,具有如下优点:

1.本实施例提供的分布式电源的无功补偿方法及装置,通过对系统的无功功率进行补偿,又实时采集系统的电压和电流作为反馈值进行实时调节,形成了系统无功的闭环控制系统,能够快速有效抑制系统的无功功率波动,从而稳定系统电压;在对系统进行无功补偿时,使得对系统的无功补偿值为系统无功功率的调节值与分布式电源支路无功功率之差,从而通过实时调节对系统的无功补偿值来平衡分布式电源支路无功功率的变动,能够快速进行无功补偿,从而抑制系统电压波动。

此外,本实施例提供的分布式电源的无功补偿方法及装置,还适用于对系统进行多路无功补偿的情形:还可以对系统进行一路以上的第二并联无功补偿支路对系统进行无功补偿,在对系统进行无功补偿时,使得对系统的无功补偿值为系统无功功率的调节值与分布式电源支路无功功率、每路第二并联无功补偿支路无功功率之差,通过一路以上的第二并联无功补偿支路参与平衡分布式电源支路无功功率的变动,缓解了每一路的无功补偿压力。

2.本发明提供的分布式电源的无功补偿方法,将有无功功率分为正序无功功率和负序无功功率分别进行处理,使得无功功率的计算过程清晰,更为简便,减少了计算量,加快了对系统无功功率调节的速度。

3.本发明提供的求取无功功率的方法,无需计算电压电流之间的相角,降低了计算的难度,计算速度快,从而能够更快地根据系统的无功功率波动情况进行无功补偿。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案,下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施方式,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例1中分布式电源的无功补偿方法的一个具体示例的流程图;

图2为本发明实施例1中分布式电源的无功补偿方法的另一个具体示例的流程图;

图3为本发明实施例2中分布式电源的无功补偿装置的一个具体示例的原理框图;

图4为本发明实施例2中分布式电源的无功补偿装置的另一个具体示例的原理框图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中,需要说明的是,术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,还可以是两个元件内部的连通,可以是无线连接,也可以是有线连接。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

此外,下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

实施例1

本实施例提供一种分布式电源的无功补偿方法,如图1所示,包括如下步骤:

s1:分别采集系统的电流和电压。

s2:根据采集到的系统的电流和电压计算系统的无功功率。

s3:根据设定值与系统的无功功率,获取为使系统的无功功率趋近于设定值而系统应当具有的无功功率调节值。

具体地,将设定值减去系统的无功功率得到差值,然后将该差值经pi调节后,得到无功功率调节值。

s4:分别采集分布式电源支路的电流和电压。

s5:根据采集到的分布式电源支路的电流和电压计算分布式电源支路的无功功率。

s6:根据系统应当具有的无功功率调节值和分布式电源支路的无功功率计算无功功率补偿值。

具体地,将无功功率调节值减去分布式电源支路的无功功率得到差值,该差值即为无功功率补偿值。

s7:根据无功功率补偿值对系统进行无功补偿。

作为本实施例的一种优选实施方式,将无功功率分为正序无功功率和负序无功功率分别进行处理,以使计算更为简便、减少计算量,从而加快对系统无功功率调节的速度,如图2所示,包括下列步骤:

s1:分别采集系统的电流和电压。

s21:根据采集到的系统的电流和电压计算系统的正序无功功率和负序无功功率。

s31:设定值包括第一设定值和第二设定值,获取为使系统的正序无功功率趋近于第一设定值而系统应当具有的正序无功功率调节值;获取为使系统的负序无功功率趋近于第二设定值而系统应当具有的负序无功功率调节值。

具体地,将第一设定值减去系统的正序无功功率得到差值,然后将该差值经pi调节后,得到正序无功功率调节值;将第二设定值减去系统的负序无功功率得到差值,然后将该差值经pi调节后,得到负序无功功率调节值。

pi调节算法简单、可靠,而且容易实现。作为pi调节的替换方案,还可以采用pid调节等调节算法。

上述设定值及第一设定值、第二设定值可以灵活设置以方便调节系统的无功功率。优选地,上述设定值及第一设定值、第二设定值均可以为0,即通过调节使系统的无功功率趋近于0,从而提高系统的功率因数。

s4:分别采集分布式电源支路的电流和电压。

s51:根据采集到的分布式电源支路的电流和电压计算分布式电源支路的正序无功功率和负序无功功率。

s61:根据系统应当具有的正序无功功率调节值和分布式电源支路的正序无功功率计算正序无功功率补偿值;根据系统应当具有的负序无功功率调节值和分布式电源支路的负序无功功率计算负序无功功率补偿值。

具体地,将正序无功功率调节值减去分布式电源支路的正序无功功率得到差值,该差值即为正序无功功率补偿值;将负序无功功率调节值减去分布式电源支路的负序无功功率得到差值,该差值即为负序无功功率补偿值。

s71:根据正序无功功率补偿值和负序无功功率补偿值,计算并投入需要的电容器组数,计算并控制晶闸管相控电抗器的触发角。

作为本实施例的一种优选实施方式,系统的无功功率及分布式电源支路的无功功率采用下列步骤计算:

(1)求取a相电压的正序分量及负序分量:

其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,ua1为a相电压的正序分量,ua2为a相电压的负序分量。

求取b相电压的正序分量及负序分量:

其中,其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,ub1为b相电压的正序分量,ub2为b相电压的负序分量。

求取c相电压的正序分量及负序分量:

其中,其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,uc1为c相电压的正序分量,uc2为c相电压的负序分量。

(2)通过克拉克clarke变换,得到正序分量在两项坐标系下的值:

其中,为正序电压在t轴上的值,为正序电压在u轴上的值,ua1、ub1、uc1分别为a、b、c相电压的正序分量;为正序电流在t轴上的值,为正序电流在u轴上的值,ia1、ib1、ic1分别为a、b、c相电流的正序分量。

通过克拉克clarke变换,得到负序分量在两项坐标系下的值:

其中,为负序电压在t轴上的值,为负序电压在u轴上的值,ua2、ub2、uc2分别为a、b、c相电压的负序分量;为负序电流在t轴上的值,为负序电流在u轴上的值,ia2、ib2、ic2分别为a、b、c相电流的负序分量。

作为该步骤的一种替换形式,还可以采用αβ0等变换方式,得到正序分量和负序分量在两项坐标系下的值。

(3)计算正序功率:其中p1为正序有功功率,q1为正序无功功率。计算负序功率:其中p2为正序有功功率,q2为正序无功功率。

上述求取无功功率的方法,无需计算电压电流之间的相角,降低了计算的难度,计算速度快,从而能够更快地根据系统的无功功率波动情况进行无功补偿。

作为本实施例的一种优选实施方式,还可以对系统进行一路以上的第二并联无功补偿支路对系统进行无功补偿。相应地,分别采集每路第二无功补偿支路的电流和电压,计算每路第二无功补偿支路的无功功率;根据系统应当具有的无功功率调节值、分布式电源支路的无功功率以及每路第二无功补偿支路的无功功率,计算无功功率补偿值。

或者,对系统进行一路以上的第二并联无功补偿支路对系统进行无功补偿,相应地,分别采集每路第二无功补偿支路的电流和电压,计算每路第二无功补偿的正序无功功率和负序无功功率;根据系统应当具有的正序无功功率调节值和负序无功功率调节值、分布式电源支路的正序无功功率和负序无功功率以及每路第二无功补偿支路的正序无功功率和负序无功功率,计算正序无功功率补偿值和负序无功功率补偿值。

本实施例提供的分布式电源的无功补偿方法,通过对系统的无功功率进行补偿,又实时采集系统的电压和电流作为反馈值进行实时调节,形成了系统无功的闭环控制系统,能够快速有效抑制系统的无功功率波动,从而稳定系统电压;在对系统进行无功补偿时,使得对系统的无功补偿值为系统无功功率的调节值与分布式电源支路无功功率之差,从而通过实时调节对系统的无功补偿值来平衡分布式电源支路无功功率的变动,能够快速进行无功补偿,从而抑制系统电压波动。

此外,本实施例提供的分布式电源的无功补偿方法,还适用于对系统进行多路无功补偿的情形:还可以对系统进行一路以上的第二并联无功补偿支路对系统进行无功补偿,在对系统进行无功补偿时,使得对系统的无功补偿值为系统无功功率的调节值与分布式电源支路无功功率、每路第二并联无功补偿支路无功功率之差,通过一路以上的第二并联无功补偿支路参与平衡分布式电源支路无功功率的变动,缓解了每一路的无功补偿压力。

实施例2

本实施例提供一种分布式电源的无功补偿装置,如图3所示,包括无功补偿模块10,用于根据无功补偿容量对系统的无功功率进行补偿,还包括第一电流采集模块21、第一电压采集模块22、第一数据处理模块30、调节模块40、第二电流采集模块51、第二电压采集模块52、第二数据处理模块60和第三数据处理模块70。

第一电流采集模块21和第一电压采集模块22,分别用于采集系统的电流和电压。

第一数据处理模块30,用于根据采集到的系统的电流和电压计算系统的无功功率。

调节模块40,用于根据设定值与系统的无功功率,获取为使系统的无功功率趋近于设定值而系统应当具有的无功功率调节值。

具体地,设定值减去系统的无功功率得到差值,pi调节器将该差值进行pi调节后,输出无功功率调节值。

第二电流采集模块51和第二电压采集模块52,分别用于采集分布式电源支路的电流和电压。

第二数据处理模块60,用于根据采集到的分布式电源支路的电流和电压计算分布式电源支路的无功功率。

第三数据处理模块70,用于根据系统应当具有的无功功率调节值和分布式电源支路的无功功率计算无功功率补偿值。

具体地,第三数据处理模块70将无功功率调节值减去分布式电源支路的无功功率得到差值,该差值即为无功功率补偿值。

无功补偿模块10,用于根据无功功率补偿值对系统进行无功补偿。

作为本实施例的一种优选实现方式,如图4所示,第一数据处理模块30,包括第一正序计算子模块31和第一负序计算子模块32,分别用于计算系统的正序无功功率和负序无功功率。

设定值包括第一设定值和第二设定值,调节模块包括第一调节子模块41和第二调节子模块42。第一调节子模块41,用于获取为使系统的正序无功功率趋近于第一设定值而系统应当具有的正序无功功率调节值。第二调节子模块42,用于获取为使系统的负序无功功率趋近于第二设定值而系统应当具有的负序无功功率调节值。

具体地,第一调节子模块41和第二调节子模块42均为pi调节器。将第一设定值减去系统的正序无功功率得到差值,第一调节子模块41的pi调节器将该差值进行pi调节后,输出正序无功功率调节值;将第二设定值减去系统的负序无功功率得到差值,第二调节子模块42的pi调节器将该差值进行pi调节后,输出负序无功功率调节值。

pi调节算法简单、可靠,而且容易实现。作为pi调节器的替换方案,还可以采用pid等调节器。

上述设定值及第一设定值、第二设定值可以灵活设置以方便调节系统的无功功率。优选地,上述设定值及第一设定值、第二设定值均可以为0,即通过调节使系统的无功功率趋近于0,从而提高系统的功率因数。

第二数据处理模块60,包括第二正序计算子模块61和第二负序计算子模块62,分别用于计算分布式电源支路的正序无功功率和负序无功功率。

第三数据处理模块70,包括第三正序计算子模块71和第三负序计算子模块72。第三正序计算子模块71,用于根据系统应当具有的正序无功功率调节值和分布式电源支路的正序无功功率计算正序无功功率补偿值。第三负序计算子模块72,用于根据系统应当具有的负序无功功率调节值和分布式电源支路的负序无功功率计算负序无功功率补偿值。

具体地,第三正序计算子模块71将正序无功功率调节值减去分布式电源支路的正序无功功率得到差值,该差值即为正序无功功率补偿值;第三负序计算子模块72将负序无功功率调节值减去分布式电源支路的负序无功功率得到差值,该差值即为负序无功功率补偿值。

无功补偿模块10,包括无功补偿控制子模块11和无功补偿执行子模块12。无功补偿控制子模块11,用于计算需要的投入的电容器组数和晶闸管相控电抗器的触发角。无功补偿执行子模块12包括电容器组和晶闸管相控电抗器,用于投切电容器组合控制晶闸管相控电抗器的触发角。无功补偿模块10,根据正序无功功率补偿值和负序无功补偿值对系统进行无功补偿。

作为本实施例的一种优选实施方式,第一数据处理模块30和第二数据处理模块60执行下列计算步骤:

(1)求取a相电压的正序分量及负序分量:

其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,ua1为a相电压的正序分量,ua2为a相电压的负序分量。

求取b相电压的正序分量及负序分量:

其中,其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,ub1为b相电压的正序分量,ub2为b相电压的负序分量。

求取c相电压的正序分量及负序分量:

其中,其中,ua(t)、ub(t)、uc(t)分别为a、b、c相在t时刻的电压值,k为系统角频率,uc1为c相电压的正序分量,uc2为c相电压的负序分量。

(2)通过克拉克clarke变换,得到正序分量在两项坐标系下的值:

其中,为正序电压在t轴上的值,为正序电压在u轴上的值,ua1、ub1、uc1分别为a、b、c相电压的正序分量;为正序电流在t轴上的值,为正序电流在u轴上的值,ia1、ib1、ic1分别为a、b、c相电流的正序分量。

通过克拉克clarke变换,得到负序分量在两项坐标系下的值:

其中,为负序电压在t轴上的值,为负序电压在u轴上的值,ua2、ub2、uc2分别为a、b、c相电压的负序分量;为负序电流在t轴上的值,为负序电流在u轴上的值,ia2、ib2、ic2分别为a、b、c相电流的负序分量。

作为该步骤的一种替换形式,还可以采用αβ0等变换方式,得到正序分量和负序分量在两项坐标系下的值。

(3)计算正序功率:其中p1为正序有功功率,q1为正序无功功率。计算负序功率:其中p2为正序有功功率,q2为正序无功功率。

上述求取无功功率的方法,无需计算电压电流之间的相角,降低了计算的难度,计算速度快,从而能够更快地根据系统的无功功率波动情况进行无功补偿。

作为本实施例的一种优选实施方式,分布式电源的无功补偿装置还包括一个以上的第二无功补偿模块。相应地,每个无功补偿模块配置了电流和电压采集模块,以及用于计算无功功率的数据处理模块,这些数据处理模块包括正序计算子模块和负序计算子模块。第三数据处理模块70根据系统应当具有的无功功率调节值、分布式电源支路的无功功率以及每个第二无功补偿模块补偿的无功功率,计算无功功率补偿值;或者第三数据处理模块70根据系统应当具有的正序无功功率调节值和负序无功功率调节值、分布式电源支路的正序无功功率和负序无功功率以及每个第二无功补偿模块补偿的正序无功功率和负序无功功率,计算无功功率补偿值。

本实施例提供的分布式电源的无功补偿装置,通过对系统的无功功率进行补偿,又实时采集系统的电压和电流作为反馈值进行实时调节,形成了系统无功的闭环控制系统,能够快速有效抑制系统的无功功率波动,从而稳定系统电压;在对系统进行无功补偿时,使得对系统的无功补偿值为系统无功功率的调节值与分布式电源支路无功功率之差,从而通过实时调节对系统的无功补偿值来平衡分布式电源支路无功功率的变动,能够快速进行无功补偿,从而抑制系统电压波动。

此外,本实施例提供的分布式电源的无功补偿方法,还适用于对系统进行多路无功补偿的情形:还可以对系统进行一路以上的第二并联无功补偿支路对系统进行无功补偿,在对系统进行无功补偿时,使得对系统的无功补偿值为系统无功功率的调节值与分布式电源支路无功功率、每路第二并联无功补偿支路无功功率之差,通过一路以上的第二并联无功补偿支路参与平衡分布式电源支路无功功率的变动,缓解了每一路的无功补偿压力。

显然,上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例,而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说,在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

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