一种SVG装置直流支撑电容衰减情况的在线监测方法与流程

本发明涉及电力电子变流器技术领域，特别是一种在线监测svg装置中支撑电容衰减情况的方法。

背景技术：

无功补偿的全称为无功功率补偿，是一种在电力供电系统中起提高电网的功率因数、降低供电变压器及输送线路的损耗、提高供电效率、改善供电环境的技术，所以无功功率补偿装置在电力供电系统中处于一个不可缺少的非常重要的位置。合理的选择补偿装置，可以做到最大限度的减少电网的损耗，使电网质量提高。

有源动态无功补偿装置(简称svg装置)为新一代无功补偿装置，作为快速无功源，可用于电力负荷侧或新能源发电端，减少线路损耗，提高电能质量；也可装设在输配电系统中，可快速提供电压支撑、提高系统稳定性、防止电压崩溃。svg装置根据电压等级，一般每相由n个h桥逆变功率单元组成，每个h桥逆变功率单元都有四个桥式连接的igbt组成，h桥逆变功率单元的直流侧根据设备容量大小会配置有一定容量的直流支撑电容c，直流支撑电容的容值大小在svg装置无功输出过程中决定着直流侧纹波电压的大小，直接影响着svg装置输出无功控制性能的好坏。

随着svg技术的不断成熟，市场上svg装置的投放量逐年增加，直流支撑电容的逐年衰减造成的设备控制功能下降问题不容忽视。现有的电容衰减检测或监测技术一般都应用在蓄能电池类领域中，目前还没有针对svg装置直流支撑电容衰减情况的在线监测手段。

技术实现要素：

本发明需要解决的技术问题是提供一种svg装置直流支撑电容衰减情况的在线监测方法，为svg装置控制性能好坏的评估提供基础。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。

一种svg装置直流支撑电容衰减情况的在线监测方法，该在线监测方法基于svg装置实现，具体包括以下步骤：

a.首先通过人机交互装置设定svg装置的额定电流、直流支撑电容的配置参数，并下发至主控制器；

b.主控制器根据人机交互装置下发的参数和电场能量变化率法进行电容衰减相关数值的理论分析，生成理论数据表；

c.记录svg装置调试投运时，逆变功率单元的直流侧电压和svg装置的输出电流值，推算svg装置投运时的直流支撑电容容值，生成投运测量值表；根据自动校正算法，结合svg装置投运时的测量值对理论数据表中的数据进行校正，生成校正系数参考表，作为后期直流支撑电容衰减情况比较时的计算基准；

d.svg装置并网运行后，按照设定周期，实时采集各逆变功率单元的直流侧电压和svg装置的输出电流值，结合校正系数参考表，进行实际直流支撑电容容值的计算，生成实时测量数据表；

e.通过比对实时测量数据表和svg装置投运时的投运测量值表，直接得出直流支撑电容的衰减状态，主控制器将采集和计算的数据实时上传至人机交互装置进行显示与存储，实现直流支撑电容衰减情况的在线监测。

上述一种svg装置直流支撑电容衰减情况的在线监测方法，步骤b中利用电场能量变化率计算电容衰减相关数值的方法为：

电容的电场能量为：

则能量的变化率为：

由则根据式一计算得到的电容理论值为：

c＝|0.5udid/(δu(1-0.5ud))|式二

其中，ud为逆变功率单元的直流侧电压，

id为svg装置输出的电流值(即逆变功率单元输出的电流值)，

由于采用了以上技术方案，本发明所取得技术进步如下。

本发明应用于svg装置中，无需外设其他硬件电路，且svg装置无需退网，不会对电网的正常运行产生影响；实际操作时，只需通过修改svg装置的软件算法便可实现对svg直流支撑电容衰减情况的实时在线监测，且监测数据可保存追溯，为svg装置控制性能好坏的评估提供了可靠基础。

附图说明

图1为本发明所述svg装置的电气原理图；

图2为本发明的流程图。

具体实施方式

下面将结合附图和具体实施例对本发明进行进一步详细说明。

一种svg装置直流支撑电容衰减情况的在线监测方法，该方法基于现有svg装置实现，svg装置的结构如图1所示，包括主控制器、人机交互装置以及主电路，主电路由并列设置、连接在系统母线上的三相构成，每相由n个h桥逆变功率单元串联组成，每个逆变功率单元又由四个桥式连接的igbt组成，逆变功率单元的直流侧配置有一定容量的直流支撑电容c。主电路中的每个逆变功率单元均配置一个驱动板件，驱动板件上有直流电压采样电路和ad转换电路，可将采集的直流电压降幅转换为数字量；驱动板件上还配置有光纤通信接口，可将直流电压采样数字量通过光纤上传至主控制器；svg装置的a、c相分别配置一霍尔电流传感器，主控制器配置有霍尔采样调理电路和ad转换器，主控制器可通过霍尔电流传感器实时采集到svg装置的输出电流。

本发明用于对svg装置中直流支撑电容的衰减情况监测时，其流程如图2所示，具体包括以下步骤。

a.首先通过人机交互装置设定svg装置的额定电流、直流支撑电容的配置参数，并下发至主控制器。

b.主控制器根据人机交互装置下发的参数和电场能量变化率法进行电容衰减相关数值的理论分析，生成理论数据表。

本步骤中，利用电场能量变化率计算电容衰减相关数值的方法为：

电容的电场能量为：

则能量的变化率为：

由则根据式一计算得到的电容理论值为：

c＝|0.5udid/(δu(1-0.5ud))|式二

其中，ud为逆变功率单元的直流侧电压，

id为svg装置输出的电流值(即逆变功率单元输出的电流值)，

由式二可知，c、ud、id、△u中的任何一个变量都可以由其他三个变量推出，因此可以生成理论的数据表。

本实施例以一套10kv4mvar的svg装置中一个逆变功率单元为例，根据人机交互装置下发的参数计算得到的电容值理论数据表如表1所示。

表1

c.svg装置调试投运时会进行感性/容性无功功率输出进行测试，此时，记录逆变功率单元的直流侧电压和svg装置的输出电流值，可推算svg装置投运时的直流支撑电容容值，生成投运测量值表，如表2所示。

表2

此时，根据自动校正算法，结合svg装置投运时的投运测量值对理论数据表中的数据进行校正，生成校正系数参考表，如表3所示，作为后期直流支撑电容衰减情况比较时的计算基准。

表3

d.svg装置并网运行后，按照设定周期，实时采集各逆变功率单元的直流侧电压和svg装置的输出电流值，结合校正系数参考表，进行实际直流支撑电容容值的计算，生成实时测量数据表。表4为svg装置投运两年后的一组实测数据。

表4

e.通过比对实时测量数据表和svg装置投运时的投运测量值表，可以直接得出直流支撑电容的衰减状态，主控制器将采集和计算的数据实时上传至人机交互装置进行显示与存储，实现直流支撑电容衰减情况的在线监测。