[发明专利]一种静止无功补偿器的不平衡补偿和蚁群优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种控制方法，特别涉及一种静止无功补偿器的不平衡补偿和蚁群优化方法。

背景技术

随着配电网中的非线性、冲击性和不平衡负荷的日益增多，配电网中的电压波动、电压闪变以及电压不平衡等电能质量问题也日益严重，给电力系统和重要的电力用户带来了不利影响，配电网电能质量控制刻不容缓。静止无功补偿器SVC是一种重要的用户电力装置，因其性能价格比最优而被应用于电弧炉等的动态无功补偿方面，能综合的解决上述电能质量问题。SVC具有不平衡负荷平衡化补偿和系统电压稳定控制的功能，因此开展对不平衡与电压稳定控制的研究具有重要的意义。

不平衡负荷平衡补偿时，TSC+TCR型静止无功补偿装置(SVC)因其性价比最优而被用于电弧炉等的动态无功补偿方面，通过分相调节对三相不对称负载进行平衡化补偿以消除负序分量，通过并联无源滤波器滤除谐波并同时提供容性无功。李鹏，石新春，粱志瑞等人对电弧炉平衡化补偿实用公式推导及验证已从理论上对SVC的平衡化补偿方案做了详细的推导，但这些方法大多建立在不考虑系统电压、电流畸变的情况下，而工业配电系统中，其电压、电流中存在大量谐波，电压的不平衡现象也很严重，若不消除谐波和不平衡的影响，则计算结果有较大的误差。

SVC用于电力系统动态电压稳定控制和无功补偿时，静止无功补偿器可以补偿供电网络的无功、稳定电压、抑制电压闪变等，因此SVC控制器的设计也就成为研究的热点。彭建春在文章“静止无功补偿器的智能自适应PID控制器设计[J]”(湖南大学学报(自然科学版)，1999，26(5)：50-55)中采用模糊逻辑和神经网络相结合，提出了智能自适应PID控制方式。曾光在文章“用于无功静补系统的模糊-PID控制方法[J]”(电工技术学报，2006，21(6)：40-43)中研究了基于模糊算法的非线性SVC控制方式。而蚁群算法作为一种新型的智能优化算法，在求解组合优化、电力系统经济负荷分配、配电网络规划等问题时取得了很好的效果，但应用在具体的无功补偿装置中的相关文献较少。

发明内容

为克服现有技术的缺点，本发明的发明目的旨在提供一种静止无功补偿器的不平衡补偿和蚁群优化方法，能够在提升SVC装置的性能的基础上，达到调节速度快、补偿电纳计算简单、控制简单且运行范围宽的效果。

为达到上述目的，本发明解决技术问题所采用的技术方案是：一种静止无功补偿器的不平衡补偿和蚁群优化方法，基于变结构对静止无功补偿器SVC进行控制，变结构控制方法包括不平衡负荷平衡化补偿和PI控制器的参数控制两个方面，其中不平衡负荷平衡化补偿采用基于虚拟对称三相系统的同步旋转参考坐标变换的SVC补偿电纳计算方法，能够有效的消除不平衡和谐波的影响；同时针对传统PI控制器的结构简单易于实现及静止无功补偿系统不易建立精确的数学模型的问题，在系统电压稳定控制时，采用蚁群算法优化方法，对PI控制器的参数k_p、k_i进行实时调整、寻优，使SVC系统的动态响应过程达到最优化。

上述不平衡负荷平衡化补偿方法为，利用虚拟对称三相系统的合成电压矢量形成旋转坐标系，其步骤为：首先利用电网电压中的一相电压构造虚拟的对称三相系统u_abc，然后对虚拟对称三相系统的三相电压u_abc和负载电流i_labc分别实施αβ坐标变换后可以得到αβ平面上的电压矢量u和电流矢量i；定义dq旋转坐标系的d轴与提取的正序对称三相系统的合成电压矢量u重合；

得到电流矢量在电压矢量下投影的同步电流为：