专利名称：一种dvr补偿策略的分析方法
技术领域：
本发明属于电力系统控制技术领域，尤其涉及一种DVR补偿策略的分 析方法。
背景技术：
在电力系统的各种电能质量问题中，电压暂降(暂升)是发生概率最高的 电能质量问题。电压暂降(暂升)会造成系统中大量敏感设备工作失常，造成 无法估计的损失，因此对电压暂降(暂升)的补偿就显的尤为重要。DVR (Dynamic Voltage Restorer,动态电压恢复器)是近年来出现的DFATS (Distribution Flexible Alternative Current Transmission Systems,柔'性酉己电，支术) 装置，它串联于电源与敏感负荷之间，当系统电压正常时，DVR被旁路，当 系统电压发生暂降时，DVR可以在ms级内迅速动作，有效的补偿暂降(暂升) 电压，保护敏感性负荷免受电压暂降(暂升)的影响。DVR在输出电压的同 时，也与系统进行着功率交换，这就要求DVR设备必须具备储能能力。为了 提高DVR的实时特性并且降低DVR与系统的有功交换，减少DVR储能单元 的容量，增长DVR的补偿时间，需要对DVR补偿策略进行优化。补偿策略主 要有三种，即完全补偿策略，同相位补偿策略和最小能量注入补偿策略。
图1是传统的DVR补偿策略分析方法相量图。图1中，f7,。w为负荷电压，
^为发生暂降后的系统电压，A为负荷电流，A，为DVR输出电压，^角为
负荷功率因数角，^为系统功率因数角，巧，，为DVR极限补偿电压(或称极
3限输出电压)。在传统的分析方法中，相量图横轴与系统电流/:同相，以DVR
极限补偿电压为半径形成的补偿极限圆的圆心设定在负荷电压a"的终点。采
用该分析方法，需假设发生暂降(暂升)后，经过DVR的补偿，负荷电压可 以补偿至f7,。w，在此基础上考察分析系统电压A的允许跌落范围，即只有当发
生暂降(暂升)后&落在补偿极限圆内时，才可将负荷电压补偿至&"。该分
析方法有两点不足
1. 该相量图以系统电流为横轴，旋转相量为系统电压A，而实际上发生
电压暂降(暂升)后，系统电压《即己固定，因此该分析方法与实际物理情况 不符，物理概念不明确。
2. 补偿极限圆的圆心为负荷电压相量《^的终点，在旋转系统电压R
时，系统电压与补偿极限圆之间将有相互位移，导致分析复杂的电压暂降(暂 升)时的情形比较困难。
发明内容
本发明的目的在于，提出一种DVR补偿策略分析的新方法，解决传统DVR 补偿策略分析方法物理概念不明确，对复杂的电压暂降(暂升)情形分析困难 的问题。
本发明的技术方案是， 一种DVR补偿策略的分析方法，其特征是所述方 法包括下列步骤
步骤l:确定发生电压暂降或者暂升后，系统的电压与电流的幅值和相位； 步骤2:绘制补偿策略电压相量图； 步骤3:确定DVR补偿极限圆；
4步骤4:判断DVR能否实现电压补偿；如果能实现电压补偿，则执行步 骤5;否则，结束；
步骤5:确定DVR的电压补偿范围；
步骤6:根据补偿策略，确定DVR输出电压的幅值和相位； 步骤7:结束。
所述绘制补偿策略电压相量图，以电压暂降或者暂升后系统电压相量的起 点作为原点，以电压暂降或者暂升后系统电压相量作为横轴。
所述确定DVR补偿极限圆，以电压暂降或者暂升后系统电压相量的终点 作为DVR补偿极限圆的圆心，以极限补偿电压作为DVR补偿极限圆的半径。
所述判断DVR能否实现电压补偿，其方法是，以电压暂降或者暂升后系 统电压相量的起点作为原点，以负荷额定电压为半径进行旋转，得出负荷额定 电压轨迹，如果负荷额定电压轨迹与DVR补偿极限圆有交点，则DVR能实现 电压补偿；如果负荷额定电压轨迹与DVR补偿极限圆没有交点，则DVR不能 实现电压补偿。
本发明物理概念清晰，计算简便，更有利于DVR补偿策略的分析确定。 它可以适用于各种DVR设备的控制与分析，包括单相和三相DVR装置，包括 而不局限于三相桥式、三单相全桥式、电容中点性三相四线制、四极型三相四 线制等三相DVR装置。
图1是传统的DVR补偿策略分析方法相量图。 图2是DVR原理示意图。
图3是本发明提供的DVR补偿策略的分析方法相量图。 图4是基于本发明提供的分析方法的各种补偿策略相量图；其中，图4(a) 是基于本发明提供的分析方法的完全补偿策略相量图；图4(b)是基于本发明提供的分析方法的同相位补偿策略相量图；图4(c)是基于本发明提供的分析
方法的最小能量注入补偿策略相量图。
图5是本发明提供的DVR补偿策略的分析方法流程图。
具体实施例方式
下面结合附图，对优选实施例作详细说明。应该强调的是，下述说明仅 仅是示例性的，而不是为了限制本发明的范围及其应用。
图2是DVR原理示意图。图2中，动态电压补偿器DVR串联在系统电
源f/,和负荷之间，负荷电压K,为系统电压K与DVR补偿电压之和。正常 运行时，电源电压在允许范围之内，DVR输出补偿电压为O，负荷电压K, 等于系统电压K。当系统电源电压^发生暂降(暂升)时，DVR输出补偿
电压f/,，使负荷电压^。^运行在允许的范围之内。由于DVR装置的容量
有限，其输出电压有一个极限，称为极限补偿电压。确定DVR补偿策略的 过程，即为确定DVR输出电压的幅值和相位的过程。
图5是本发明提供的DVR补偿策略的分析方法流程图。本发明提供的 DVR补偿策略的分析方法的过程是
步骤l:确定发生电压暂降或者暂升后，系统的电压和电流的幅值和相位。 图3是本发明提供的DVR补偿策略的分析方法相量图。图3中，。。w为发生
暂降或者暂升前的负荷电压，即暂降或者暂升前的系统电压；《,为发生暂降或
者暂升后的系统电压；l为系统电流。
步骤2:绘制补偿策略电压相量图。以电压暂降或者暂升后系统电压相量 的起点作为原点O，以电压暂降或者暂升后系统电压相量作为横轴。《"为参考电压，即经过DVR补偿后的负荷期望电压，弧ACBD为负荷额定电压轨迹。 步骤3:确定DVR补偿极限圆。G,为DVR输出的补偿电压，其补偿极
限圆为以系统电压&终点为圆心、极限补偿电压为半径的圆。^角为负荷因数 角，假定不变。
步骤4:判断DVR能否实现电压补偿；如果能实现电压补偿，则执行步
骤5;否则，结束。当发生电压暂降或暂升时，系统电压由t7^突变至^，设
置相量图的横轴与&同相。当补偿极限圆与弧ACBD有交点C、 D时，说明
DVR可将负荷电压幅值补偿至电压暂降或暂升前的水平。当补偿极限圆与弧 ACBD无交点时，说明DVR不可将负荷电压幅值补偿至电压暂降或暂升前的 水平。
步骤5:确定DVR的电压补偿范围。当补偿极限圆与弧ACBD有交点为 CD两点时，说明通过DVR的补偿，可将负荷电压恢复至弧CD上的任一位置，
且保持负荷电压幅值不变。通过旋转参考电压t^,即可达到这一 目的。
步骤6:根据补偿策略，确定DVR输出电压的幅值和相位。根据《《的位 置不同，产生了不同的补偿策略。当^^与f),^重合时，为完全补偿策略。当《6/
与&同相时，为同相位补偿策略。在旋转&<的过程中，有一瞬间DVR提供
的有功功率最少，此时即为最小能量注入补偿策略。下面对三种补偿策略进行 详细说明。
(1)完全补偿策略图4(a)是基于本发明提供的分析方法的完全补偿策 略相量图。该补偿策略的目标是经过DVR的补偿后，暂降后负荷电压与暂降 前负荷电压幅值和相位均相同，因此只有当暂降前负荷电压落在弧CD上时，
才可采用该策略。若可以采用完全补偿策略，则&w(2) 同相位补偿策略图4(b)是基于本发明提供的分析方法的同相位补 偿策略相量图。因为同相位补偿策略的目标仅是补偿后电压与系统电压同相， 不必考虑幅值因素，因此任何情况下都可以采用同相位补偿策略。若补偿极限
圆与弧ACBD有交点，贝lJf7^-t/,。。Z0。若补偿极限圆与弧ACBD无交点，则
^-("s+"歸駆)Z0，其中，"應.隨为DVR极限补偿电压。
(3) 最小能量注入补偿策略图4(c)是基于本发明提供的分析方法的最 小能量注入补偿策略相量图。假设补偿极限圆与弧ACBD有交点。最小能量注 入补偿策略的目标是DVR提供的有功功率最小。为了满足负荷对有功功率的 需求，必然要求系统向负荷提供的有功功率最大。在图4(c)中，OM， ON分
别为&， ^^在电流方向上的投影，MN为^^在电流方向上的投影。通过分
析可知，负荷侧所需有功功率为C"^eG^々，系统可以提供的有功功率为 Ps二[/scx)s^/、因此需要DVR提供的有功功率为P^-A-A。在弧CD上旋
转参考电压^"，若OM与ON重合，则此时负荷有功功率全部由系统提供，
DVR未提供有功功率，此时的^即为采用最小能量注入补偿策略时的^ (也 可称之为零有功注入补偿策略)。若OM与ON无法重合，则必有一刻，OM
与ON最接近，此时的^《即为采用最小能量注入补偿策略时的"^。
步骤7:实现DVR补偿策略的分析，本方法结束。
本发明采用电压相量图，将暂降或者暂升后的系统电压相量设置为横轴， 将以DVR极限补偿电压为半径的补偿极限圆圆心设置在系统电压相量的终 点，通过该补偿极限圆与负荷额定电压幅值轨迹的位置，可直观得出经过 DVR补偿后的负荷电压的可能值，并判断能否将负荷电压恢复至暂降或者暂 升前的水平。与传统方法相比，传统方法以负荷电压为中心，考虑的是系统
8电压允许跌落的范围；而本发明提供的方法是以暂降或者暂升后的系统电压
为中心，考虑的是在发生暂降或者暂升后，负荷电压可能补偿的范围。本发
明物理概念清晰，计算简便，更有利于DVR补偿策略的分析确定。它可以 适用于各种DVR设备的控制与分析，包括单相和三相DVR装置，包括而不 局限于三相桥式、三单相全桥式、电容中点性三相四线制、四极型三相四线 制等三相DVR装置。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式
，但本发明的保护范围并不 局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可 轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明 的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
权利要求
1、一种DVR补偿策略的分析方法，其特征是所述方法包括下列步骤步骤1确定发生电压暂降或者暂升后，系统的电压与电流的幅值和相位；步骤2绘制补偿策略电压相量图；步骤3确定DVR补偿极限圆；步骤4判断DVR能否实现电压补偿；如果能实现电压补偿，则执行步骤5；否则，结束；步骤5确定DVR的电压补偿范围；步骤6根据补偿策略，确定DVR输出电压的幅值和相位；步骤7结束。
2、 根据权利要求1所述的一种DVR补偿策略的分析方法，其特征是所述绘制补偿策略电压相量图，以电压暂降或者暂升后系统电压相量的起点作为原点，以电压暂降或者暂升后系统电压相量作为横轴。
3、 根据权利要求1所述的一种DVR补偿策略的分析方法，其特征是所述确定DVR补偿极限圆，以电压暂降或者暂升后系统电压相量的终点作为DVR补偿极限圆的圆心，以极限补偿电压作为DVR补偿极限圆的半径。
4、 根据权利要求1所述的一种DVR补偿策略的分析方法，其特征是所述判断DVR能否实现电压补偿，其方法是，以电压暂降或者暂升后系统电压相量的起点作为原点，以负荷额定电压为半径进行旋转，得出负荷额定电压轨迹，如果负荷额定电压轨迹与DVR补偿极限圆有交点，则DVR能实现电压补偿；如果负荷额定电压轨迹与DVR补偿极限圆没有交点，则DVR不能实现电压补偿。
全文摘要
本发明公开了电力系统控制技术领域中的一种DVR补偿策略的分析方法。技术方案是，将暂降或者暂升后的系统电压相量设置为横轴，将以DVR极限补偿电压为半径的补偿极限圆圆心设置在系统电压相量的终点；通过该补偿极限圆与负荷额定电压幅值轨迹的位置，直观得出经过DVR补偿后的负荷电压的可能值，并判断能否将负荷电压恢复至暂降或者暂升前的水平；最后，根据预先设定的补偿策略，确定DVR补偿电压的幅值和相位。与传统方法相比，本发明物理概念清晰，计算简便，更有利于DVR补偿策略的分析确定。
文档编号H02J3/00GK101478158SQ20091007786
公开日2009年7月8日 申请日期2009年1月23日 优先权日2009年1月23日
发明者刘颖英, 哲 孙, 徐永海, 肖湘宁, 郭春林 申请人:华北电力大学