[发明专利]基于静态无功电压补偿的电压无功控制系统及控制方法

摘要

本发明公开了一种基于静态无功电压补偿的电压无功控制系统，包括并联电容器及开关管，晶闸管控制电抗器、电网电压电流采样模块、信号调理模块、控制模块和驱动模块；电网电压电流采样模块采样数据通过信号调理模块输入控制模块，控制模块通过驱动模块驱动开关管或晶闸管工作。本发明还公开了所述控制系统的控制方法，包括对电网采样；计算电网三相电压和电流工作参数；选取控制目标；计算补偿电纳值；计算开关管控制信号和晶闸管导通角。本发明可以根据系统运行情况实时进行无功调节，自动得出最优的运行方案，保障系统电压和功率因数稳定，减少配电线路损耗，有效提高配电网运行经济性和电能质量水平。

主权项

1.一种基于静态无功电压补偿的电压无功控制系统的控制方法，包括如下步骤：S1.对电网的三相电压和三相电流分别进行采样；S2.根据步骤S1得到的采样值，检测出电网三相电压的有功分量u_d和无功分量u_q，电网三相电流的有功分量i_d和无功分量i_q，并进一步得到三相电压的基波有功分量U_d和基波无功分量U_q，以及电网三相电流的基波有功分量I_d和基波无功分量I_q；S3.根据步骤S2得到的三相电压和三相电流的基波有功和无功分量计算得到电网电压的有效值U、有功功率P、无功功率Q和功率因数λ；S4.根据事先设置的电网电压上限值U_off、电压下限值U_on、过压值U_H、欠压值U_L、容性功率因数下限值λ_off以及感性功率因数下限值λ_on，选取电网电压或功率因数作为控制目标；S5.根据步骤S4选取的控制目标，计算电网最终需要补充的电纳值B_ref；S6.根据步骤S5得到的电纳值B_ref，计算电网需要补充的容性电纳值B_MSC和感性电纳值B_TCR，并转换为并联电容器的开关管控制信号和晶闸管控制电抗器的晶闸管导通角σ；具体为采用如下步骤进行计算得到晶闸管导通角σ：A.将并联电容器进行编号，用B_MSCi表示第i组电容器对应的容性导纳，并用二值逻辑向量C_B＝[x_c1,x_c2,…,x_cn]表示原电容器的投切状态，二值逻辑向量C_N＝[y_c1,y_c2,…,y_cn]表示电容器的目标投切状态，N表示投切状态发生改变的电容器组数，其中x_ci,y_ci＝1，i＝1,2,…,n表示第i组电容器为投入状态，x_ci,y_ci＝0，i＝1,2,…,n表示第i组电容器为切除状态，n为MSC电容器组数；B.需要并联电容器进行补偿的容性电纳值B_MSC为且需要由晶闸管控制电抗器进行补偿的感性电纳值B_TCR为B_TCR＝B_ref‑B_MSC；C.以min B_TCR(B_ref,B_MSC)和min N(C_B,C_N)为目标函数，求得C_N和B_TCR的最优解；D.将步骤C得到的C_N直接转换为并联电容器的开关管控制信号，并将根据下式将步骤C得到的B_TCR转换为晶闸管的导通角σ：式中X_L为与晶闸管串联的电抗的感抗值；S7.依据步骤S6得到的开关管控制信号控制并联电容器的开关管进行开通或者关断，同时依据步骤S6得到的晶闸管导通角σ对晶闸管的导通角进行控制，从而完成电网电压无功补偿控制。