[发明专利]一种节能型输电电压补偿系统

说明书

技术领域

本发明涉一种节能型输电电压补偿系统。

背景技术

我国目前输电系统，存在着供电半径大、季节性负荷变动大、线路无功损耗大、功率因数低、无功功率不能就地平衡等问题，特别是由于工业生产中大量的非线性、冲击性和波动性负荷的存在给电网带来了日益严重的电能质量问题，严重的影响了电网的电压稳定，威胁电力系统和用户设备的正常运行。

此外，随着分布式电源大量输电系统，给输电系统的运行与控制带来新的特点。由于分布式电源受天气变化影响大，具有随机变化的特性，使系统潮流具有随机变化的特性，因此分布式电源的接入将增大系统电压的波动。为了抑制系统电压波动，需要配置动态无功补偿装置来抑制电压波动

无功补偿技术一直以来都是电气工程领域内的研究热点，与SVC动态无功补偿器相比，静止无功发生器具有补偿时间快、可连续补偿、不易产生谐振、可以补偿一定次的谐波等优点。

SVG现有技术投切判断策略，按控制物理量分为功率因数控制方式、电压控制方式、无功电流控制方式、无功功率控制方式和复合控制方式。所述复合控制方式又包括电压和无功功率复合控制方式，无功功率和功率因数复合控制方式，以及电压和功率因数复合控制方式。

在稳态下，现有方法可以将电压稳定到额定值。但是在电压变化陡度较大的情况下，尤其是在输电线路出现故障的情况下，现有的无功补偿装置不能对无功变化快速补偿，不能很好的稳定电压。

输电系统中的无功优化算法是一个非常复杂的问题。它是由多个约束条件、多个操作变量、多个目标函数的大规模非线性问题组合起来的。解决无功优化问题，首先得把实际问题转化为数学模型，并在此基础上，获得最优解。目前主要把无功优化算法分为两类，一类是经典的无功优化算法，另一类是人工智能无功优化算法。经典无功优化算法由于其数学模型复杂、对初始点选取的要求较高，不具备实时性等缺点，正在被人工优化算法逐渐取代。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供一种节能型输电电压补偿系统，通过该系统，可以即时准确的检测输电线的无功及电压的波动情况，进行自适应地投切无功补偿电容，实时无级可调对输电电压的动态补偿，即使在输电线路出现故障的情况下，依然能够维持输电网的电压稳定，并实现无功补偿设备运行最优化，有效节约电能。

为了实现上述目的，本发明提供一种节能型输电电压补偿系统，该系统包括：

第一电压采样模块，用于实时采集输电线的多点的电压信息；

第一电流采样模块，用于实时采集输电线的多点的电压信息；

SVG设备，用于为输电网络提供容性无功；

主接触器，同于将电压补偿系统与输电线可关断的连接；

三相桥式逆变电路，一端和上述SVG设备连接，另一端连主接触器；

逆变电路控制器，用于控制三相桥式逆变电路的电子开关的关断，从而控制无功的补偿量；

控制模块，用于控制该电压补偿系统各个部件的协同工作，该控制模块包括：信号采集单元、正常控制单元、故障控制单元和故障识别单元，其中：

信号采集单元的输入端连接至第一电压采集模块和第一电流采集模块，输出端连接至正常控制单元和故障识别单元；

故障识别单元与故障控制单元相连接；

正常控制单元和故障控制单元的输出端分别连接至逆变器电路控制器和主接触器，用于控制逆变器电路和主接触器。

优选的，信号采集单元用于接收来自第一电压采集模块和第一电流采集模块采集到的电压和电流信息，进而得到输电线的电压、有功功率和无功功率等数据信息，并将所述数据信息经一阶惯性环节输出至正常控制单元及故障识别单元。

优选的，正常控制单元根据控制策略控制正常工况下的控制点；控制策略包括恒电压控制策略，恒功率控制策略及恒功率因数控制策略。

优选的，恒电压控制策略用于将控制点的电压维持在电压参考值范围[Umin,Umax]内，在恒电压控制策略下的无功补偿装置的无功功率参考值Qsvg_ref为：

其中，

上式中，K为比例常数，T为积分时间常数，ΔU为电压偏离误差，U_max为电压最大值；U_pcc为母线电压；U_min为电压最小值；

恒功率控制策略用于将控制点的无功功率值维持为无功功率参考值Q_ref，在恒功率控制策略下的无功补偿装置的无功功率参考值Q_{svg_ref}为：