与智能电容器组配合工作的SVG控制方法与流程

本发明涉及电力电子变流器技术领域，特别是涉及一种与智能电容器组配合工作的svg控制方法。

背景技术：

随着电力系统中非线性用电设备，特别是电力电子装置(如：整流器、变频调速装置等)应用的日益广泛，对电网的影响也越来越大。由于大多数电力电子装置功率因数较低，工作时需消耗大量的无功功率，不仅提高了电网线损，快速变化的无功功率也会导致电网电压波动剧烈，从而影响到电网的安全运行。在配电网的低压台区实际运行管理中，不管是专用变台区还是公用变台区，均对台区低压线路首端的功率因数有严格的要求，以减少该台区负荷对电网的影响。提高功率因数以符合低压台区运行管理的要求，其实质是治理台区低压线路负荷产生的无功功率。

目前低压台区的无功功率治理多采用在低压线路首端并联分组投切电容器的方式。分组投切电容器是静态无功功率补偿装置，传统的分组投切电容器基于复合开关的分组电容，在电容投切时冲击电流过大，导致装置寿命短、故障频繁。针对于传统分组投切电容器的不足，智能电容器采用智能芯片控制，实现开关过零投切，消除了电容投切的冲击电流，从而提升了装置的使用寿命。智能电容器已成为静态无功功率补偿的首选，逐渐取代传统无功补偿装置。

在消除电容器投切的冲击电流后，智能电容器可大大增加使用寿命，而制约装置使用寿命进一步的因素是长期投入的电容器高温导致电容器损坏。为保护电容器，增加电容器寿命，目前电容器厂家的产品多采用过温切换电容的控制策略，即投入的电容过温时，切除该电容并投入相同容量的电容。过温切换电容功能的实现的前提是智能电容器存在冗余电容，即与过温电容等容量且未投入的电容。当无冗余电容时，过温电容切除后无替代的电容投入，将导致低压台区低压线路无功功率突变，功率因数突降。

静止无功发生器(staticvargenerator，svg)是动态无功功率补偿装置，可补偿快速变化的无功功率，同时也具备补偿三相负荷不平衡的功能。但由于大容量的svg价格高，目前还不适合单独使用补偿低压台区无功功率。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种与智能电容器组配合工作的svg控制方法，有效利用较小容量的svg，使智能电容器组工作于存在冗余电容的投切方案，从而避免台区低压线路因智能电容器切除过温电容时因无冗余电容导致的功率因数突降问题。

一种与智能电容器组配合工作的svg控制方法，包括步骤：

获取目标功率因数pf、智能电容器组所有投切方案组合，根据智能电容器补偿级数设定需补偿总的无功功率区间；

基于矢量变换检测负荷正序有功功率pload和无功功率qload，计算达到目标功率因数pf值时svg与智能电容器需补偿的总的无功功率值qz，计算公式如式：

根据计算所得的qz，判断其所在区间，选择智能电容器的补偿容量qc，并计算svg的无功补偿指令qsvg，计算公式如式：

qsvg＝k·(qz-qc)

其中，k为svg的无功功率补偿系数。

上述与智能电容器组配合工作的svg控制方法，根据目标功率因数计算svg与智能电容器组需补偿的总无功功率，判读该计算值所处的无功功率区间并计算svg的无功补偿指令，使svg补偿一定容量的负荷无功功率，同时智能电容器组以存在冗余电容的方案进行投切。该svg控制方法使与之配合工作的智能电容器一直工作在可过温切换电容的投切方案中，从而避免台区低压线路因智能电容器切除过温电容时因无冗余电容导致的功率因数突降问题。

附图说明

图1为一示例的无功功率补偿系统结构示意图；

图2为本发明的与智能电容器组配合工作的svg控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图阐述本发明的与智能电容器组配合工作的svg控制方法的实施例。

参考图1，图1为一示例的无功功率补偿系统结构示意图，图中含：1个10kv/400v配电变压器、1套智能电容器组、1个svg、低压线路和台区负荷，其中无功功率补偿系统由1套分组投切电容器和1个svg组成。

在一实施例中，所述配电变压器低压侧(400v)连接所述低压线路；所述智能电容器组并联接入所述低压线路首端，该接入点电压为vc；所述智能电容器组的电流互感器(ct_c)串联检测所述智能电容器组接入点下游电流iloadc；所述svg并联接入所述低压线路首端(该接入点须在所述ct_c的下游)，该接入点电压为vsvg；所述svg的电流互感器(ct_svg)串联检测所述智能电容器组接入点下游电流iload；所述低压线路接入的所有负荷集总为所述负荷，其中所述线路首端到所述负荷之间的线路阻抗等效为一个线路阻抗，其值为zline。

参考图2，图2为本发明的与智能电容器组配合工作的svg控制方法流程图，包括：

步骤(1)：获取目标功率因数pf(powerfactor)、智能电容器组所有投切方案组合，根据智能电容器补偿级数设定需补偿总的无功功率区间；

在一个实施例中，所述步骤(1)具体可以包括如下：

所述svg通过读取人工设定的目标功率因数pf、人工输入的所述智能电容器组所有投切方案组合，并根据所述智能电容器补偿级数设定需补偿总的无功功率区间，作为后面步骤进行计算和判断的数据基础。

步骤(2)：基于矢量变换检测负荷正序有功功率pload和无功功率qload，计算达到目标功率因数pf值时svg与智能电容器需补偿的总的无功功率值qz，计算公式如式(3)：

在一个实施例中，所述步骤(2)具体可以包括如下：

采用基频dq变换对所述负荷电流和所述svg接入点电压进行变换，并进行低通滤波，得到所述负荷电流的d轴直流分量iload_d、q轴直流分量iload_q和所述svg接入点电压的d轴直流分量vsvg_d、q轴直流分量vsvg_q；实时计算所述负荷正序有功功率pload和无功功率qload，计算公式如式(4)：

实时计算达到目标功率因数pf值时所述svg与智能电容器需补偿的总的无功功率值qz，计算公式如式(3)。

步骤(3)：根据计算所得的qz，判断其所在区间，选择智能电容器的补偿容量qc，并计算svg的无功补偿指令qsvg，计算公式如式(5)。

qsvg＝k·(qz-qc)(5)

其中，k为所述svg的无功功率补偿系数。该系数设定是考虑到所述svg和所述智能电容器测量和计算结果存在一定差异的问题，为避免智能电容器不动作，所述svg与所述智能电容器补偿的总无功功率应略小于qz，故无功功率补偿指令计算时需乘以补偿系数k(小于0.9～1，需根据具体情况进行微调)。

在一个实施例中，所述步骤(3)具体可以包括如下：

根据步骤(1)设定需补偿总的无功功率区间，判断具体在哪一个区间；根据判断所得的区间，可确定所述智能电容器的补偿容量qc；根据式(5)实时计算所述svg的无功补偿指令qsvg，该补偿指令进行调制后生产所述svg开关器件的控制脉冲，以实现所述svg跟随该补偿指令进行无功功率补偿。

上述实施例的技术方案，通过在低压台区低压线路首端并联接入所述智能电容器组和所述svg，采用与智能电容器组配合工作的svg控制方法，svg补偿小容量的负荷无功功率，智能电容器工作在可过温切换电容的投切方案。由于只采用小容量的svg，可在增加较小投资成本的情况下避免台区低压线路因智能电容器切除过温电容时因无冗余电容导致的功率因数突降问题，同时进一步增加了智能电容器的寿命。

为了近一步说明本发明所提的控制方法，下面阐述一具体实施例：

采用如图1所示系统结构，其中智能电容器组由两个同型号的智能电容器联机补偿，每个智能电容器含10kvar和5kvar电容各一个，目标功率因数设为0.98(低压台区功率因数要求为0.97)，采用过温切换电容的策略。

针对该智能电容器组参数可知，智能电容器的存在7种补偿容量和16种投切方案，如表1所示，其中表格中电容器状态“0”表示不投，“1”表示投入。由表1可见，除补偿容量为25kvar和30kvar外，其余补偿容量的方案中所用到的电容均存在冗余电容，即可实现过温切换电容。

表1智能电容器组补偿容量和投切方案

作为智能电容器的补充，svg的无功补偿限定值应设置在5kvar，设定svg的目标功率因数为0.98。

负荷的正序有功功率为40kw，无功功率为20kvar，功率因数为0.894。

在本实施例中，本发明所提控制方法处理如下：

步骤(1)：获取目标功率因数pf＝0.98；获取智能电容器组投切方案组合；根据智能电容器补偿级数设定需补偿总的无功功率区间：[0，5kvar)、[5kvar，10kvar)、[10kvar，15kvar)、[15kvar，20kvar)、[20kvar，25kvar)、[25kvar，30kvar)和[30kvar，35kvar]；

步骤(2)：检测负荷正序有功功率pload＝110kw和无功功率qload＝20kvar，根据式(3)计算qz＝11.9kvar；

步骤(3)：根据计算所得的qz，判断其区间为[10，15kvar)，选择智能电容器的补偿容量qc＝10kvar，并根据式(5)计算qsvg＝1.82kvar，其中k取0.96。

按计算可知最终svg补偿1.82kvar，智能电容器补偿10kvar，低压线路首端功率因数为：0.9797。

在上述与智能电容器组配合工作的svg控制方法的实施例阐述的技术特征及其有益效果均适用于无功功率补偿系统的实施例中，特此声明。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。