一种动态无功补偿装置及动态补偿方法

摘要

本发明公开一种动态无功补偿装置及动态补偿方法，装置包括：初始化模块，初始化设定单位监测时间段、安全电压区间、安全无功功率区间；动态无功补偿模块，接入电网，用于改变接入到电网的无功功率；电网状态监测模块，接入电网，用于依据单位监测时间段间隔测量低压母线的电压和电网间交换无功功率并发送至AVC控制模块；AVC控制模块，用于获取电网状态监测模块获得的单位监测时间段间隔测量低压母线的电压和电网间交换无功功率并根据自身的控制策略自动控制动态无功补偿模块。本发明通过实时监测电网状态，使得动态无功补偿稳定运行，减少了电网运行的不确定性，维护电力系统电压稳定，提高了电网运行的安全性。

说明书

技术领域

本发明涉及动态无功补偿技术领域，更具体地，涉及一种动态无功补偿装置及动态补偿方法。

背景技术

随着国民经济的快速发展用电负荷快速增加，电网负荷中心地区的电压稳定问题日益得到关注。快速合理地进行无功补偿是提高电压稳定水平的重要手段。相对于传统的无功补偿装置，以电力电子技术为核心的动态无功补偿装置具有突出的控制快速性和连续调节滑性，能够显著改善系统的电压稳定性。因此，动态无功补偿设备，比如静止无功补偿器SVC或者静止无功发生器SVG，在电网生产运行中得到了越来越广泛的应用。

SVC(Static VAR Compensator)，静止无功补偿器，是一种晶闸管阀控型动态无功补偿装置，通过控制晶闸管不同的导通角度，控制并联到系统中的等值电感值，从而改变接入到系统中的无功功率。动态无功补偿装置具有毫秒级的响应速度，可以快速平抑电压波动，并在系统发生短路等大扰动时迅速提供动态无功支撑。

SVG(Static Var Generator)，静止无功发生器，采用的是电源模块进行无功补偿，补偿后的功率因数一般在0.98以上。

动态无功补偿应用在电网系统中，由于在调速换相等情况下，使得电网系统的电压会产生瞬时上升或下降，这会影响到动态无功补偿装置的运行，造成动态无功补偿装置发生过流，严重时会损坏动态无功补偿装置，从而影响动态无功补偿装置的使用可靠性，进而会影响电网系统无功补偿的功能。

发明内容

本发明的目的在于提供一种动态无功补偿装置及动态补偿方法，通过实时监测电网状态，使得动态无功补偿稳定运行，减少了电网运行的不确定性，维护电力系统电压稳定，提高了电网运行的安全性。

为达到上述目的，提供了一种动态无功补偿装置，包括：

初始化模块，初始化设定单位监测时间段、安全电压区间、安全无功功率区间；

动态无功补偿模块，接入电网，用于改变接入到电网的无功功率；

电网状态监测模块，接入电网，用于依据单位监测时间段间隔测量低压母线的电压和电网间交换无功功率并发送至AVC控制模块；

AVC控制模块，用于获取电网状态监测模块获得的单位监测时间段间隔测量低压母线的电压和电网间交换无功功率并根据自身的控制策略自动控制动态无功补偿模块；所述控制策略为依据动态无功补偿判定法控制电网状态监测模块；

所述AVC控制模块分别连接初始化模块、动态无功补偿模块和电网状态监测模块。

特别的，所述动态无功补偿模块采用SVC或SVG。

特别的，所述动态无功补偿判定法为依据电压差、无功功率差和指令判定法获得控制指令并发送给动态无功补偿模块使得所述动态无功补偿模块依据控制指令运行相应的动作；所述控制指令包括恒无功控制指令、上电压控制指令、下电压控制指令；

特别的，所述无功控制指令用于使动态无功补偿模块处于恒无功状态；所述上电压控制指令用于减少动态无功补偿装置的无功输出，动态无功补偿装置尽可能吸收无功功率；所述下电压控制指令，增加动态无功补偿装置的无功输出，动态无功补偿装置尽可能发出无功功率。

特别的，所述电压差为单位监测时间段间隔的低压母线的前后电压之差。

特别的，所述无功功率差为单位监测时间段间隔的前后电网间交换无功功率的绝对值。

特别的，所述指令判定法包括以下步骤：

S1.判定电压差:若电压差处于安全电压区间则控制指令暂时设定为恒无功控制指令；若电压差超出安全电压区间则控制指令暂时设定为上电压控制指令；若电压差低于安全电压区间则控制指令暂时设定为判定下电压控制指令；

S2.无功功率差:若控制指令为上电压控制指令时执行步骤S201；若控制指令为下电压控制指令时执行步骤执行步骤S202；

步骤S201:若无功功率差处于或超过安全无功功率区间，则维持步骤S1的控制指令；若无功功率小于安全无功功率区间，则控制指令设为恒无功控制指令；

步骤S202:若无功功率差低于安全无功功率区间，则维持步骤S1的控制指令；若无功功率处于或超过安全无功功率区间，则控制指令设为恒无功控制指令。

一种基于上述动态补偿装置的动态补偿方法，包括以下步骤：

步骤一，通过初始化模块初始化设定单位监测时间段、安全电压区间、安全无功功率区间；

步骤二，电网状态监测模块依据单位监测时间段间隔测量低压母线的电压和电网间交换无功功率并发送至AVC控制模块；

步骤三，AVC控制模块获取电网状态监测模块获得的单位监测时间段间隔测量低压母线的电压和电网间交换无功功率并根据自身的控制策略自动控制动态无功补偿模块；所述控制策略为依据动态无功补偿判定法控制电网状态监测模块；

步骤四，从步骤二开始循环。

本发明的有益效果：

本发明在调速换相等使得电网系统的电压会产生瞬时上升或下降的情况下，通过电网状态监测模块依据单位监测时间段间隔测量低压母线的电压和电网间交换无功功率并发送至AVC控制模块；AVC控制模块获取电网状态监测模块获得的单位监测时间段间隔测量低压母线的电压和电网间交换无功功率并根据自身的控制策略自动控制动态无功补偿模块；控制策略为依据动态无功补偿判定法控制电网状态监测模块；通过恒无功控制指令、上电压控制指令、下电压控制指令控制动态无功补偿模块，无功控制指令使动态无功补偿模块处于恒无功状态；上电压控制指令减少动态无功补偿装置的无功输出，动态无功补偿装置尽可能吸收无功功率；下电压控制指令增加动态无功补偿装置的无功输出，动态无功补偿装置尽可能发出无功功率。因此，本发明能够兼顾电压与无功的协调性，使电压、无功都能稳定运行，适应电网各种突发情况的出现，维护电力系统电压稳定，提高了电网运行的安全性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的动态无功补偿装置的结构框图；

图2为本发明实施例的补偿方法的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的优选实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

一种动态无功补偿装置及动态补偿方法，动态无功补偿装置如图1所示。

初始化模块，初始化设定单位监测时间段、安全电压区间、安全无功功率区间；

动态无功补偿模块，接入电网，用于改变接入到电网的无功功率；动态无功补偿模块采用SVC或SVG。

电网状态监测模块，接入电网，用于依据单位监测时间段间隔测量低压母线的电压和电网间交换无功功率并发送至AVC控制模块；

AVC控制模块，用于获取电网状态监测模块获得的单位监测时间段间隔测量低压母线的电压和电网间交换无功功率并根据自身的控制策略自动控制动态无功补偿模块。控制策略为依据动态无功补偿判定法控制电网状态监测模块；动态无功补偿判定法为依据电压差、无功功率差和指令判定法获得控制指令并发送给动态无功补偿模块使得所述动态无功补偿模块依据控制指令运行相应的动作。控制指令包括恒无功控制指令、上电压控制指令、下电压控制指令。无功控制指令用于使动态无功补偿模块处于恒无功状态；所述上电压控制指令用于减少动态无功补偿装置的无功输出，动态无功补偿装置尽可能吸收无功功率；所述下电压控制指令，增加动态无功补偿装置的无功输出，动态无功补偿装置尽可能发出无功功率。电压差为单位监测时间段间隔的低压母线的前后电压之差。无功功率差为单位监测时间段间隔的前后电网间交换无功功率的绝对值。

指令判定法包括以下步骤：

S1.判定电压差:若电压差处于安全电压区间则控制指令暂时设定为恒无功控制指令；若电压差超出安全电压区间则控制指令暂时设定为上电压控制指令；若电压差低于安全电压区间则控制指令暂时设定为判定下电压控制指令；

S2.无功功率差:若控制指令为上电压控制指令时执行步骤S201；若控制指令为下电压控制指令时执行步骤执行步骤S202；

步骤S201:若无功功率差处于或超过安全无功功率区间，则维持步骤S1的控制指令；若无功功率小于安全无功功率区间，则控制指令设为恒无功控制指令；

步骤S202:若无功功率差低于安全无功功率区间，则维持步骤S1的控制指令；若无功功率处于或超过安全无功功率区间，则控制指令设为恒无功控制指令。

AVC控制模块分别连接初始化模块、动态无功补偿模块和电网状态监测模块。

如图2所示，一种基于上述动态补偿装置的动态补偿方法，包括以下步骤：

步骤一，通过初始化模块初始化设定单位监测时间段、安全电压区间、安全无功功率区间；

步骤二，电网状态监测模块依据单位监测时间段间隔测量低压母线的电压和电网间交换无功功率并发送至AVC控制模块；

步骤三，AVC控制模块获取电网状态监测模块获得的单位监测时间段间隔测量低压母线的电压和电网间交换无功功率并根据自身的控制策略自动控制动态无功补偿模块。控制策略为依据动态无功补偿判定法控制电网状态监测模块；动态无功补偿判定法为依据电压差、无功功率差和指令判定法获得控制指令并发送给动态无功补偿模块使得所述动态无功补偿模块依据控制指令运行相应的动作。控制指令包括恒无功控制指令、上电压控制指令、下电压控制指令。无功控制指令用于使动态无功补偿模块处于恒无功状态。其中，上电压控制指令用于减少动态无功补偿装置的无功输出，动态无功补偿装置尽可能吸收无功功率。下电压控制指令，增加动态无功补偿装置的无功输出，动态无功补偿装置尽可能发出无功功率。电压差为单位监测时间段间隔的低压母线的前后电压之差。无功功率差为单位监测时间段间隔的前后电网间交换无功功率的绝对值。

指令判定法包括以下步骤：

S1.判定电压差:若电压差处于安全电压区间则控制指令暂时设定为恒无功控制指令；若电压差超出安全电压区间则控制指令暂时设定为上电压控制指令；若电压差低于安全电压区间则控制指令暂时设定为判定下电压控制指令；

S2.无功功率差:若控制指令为上电压控制指令时执行步骤S201；若控制指令为下电压控制指令时执行步骤执行步骤S202；

步骤S201:若无功功率差处于或超过安全无功功率区间，则维持步骤S1的控制指令；若无功功率小于安全无功功率区间，则控制指令设为恒无功控制指令；

步骤S202:若无功功率差低于安全无功功率区间，则维持步骤S1的控制指令；若无功功率处于或超过安全无功功率区间，则控制指令设为恒无功控制指令。

步骤四，从步骤二开始循环。

本发明实施例的有益效果：

本发明实施例在调速换相等使得电网系统的电压会产生瞬时上升或下降的情况下，通过电网状态监测模块依据单位监测时间段间隔测量低压母线的电压和电网间交换无功功率并发送至AVC控制模块；AVC控制模块获取电网状态监测模块获得的单位监测时间段间隔测量低压母线的电压和电网间交换无功功率并根据自身的控制策略自动控制动态无功补偿模块；控制策略为依据动态无功补偿判定法控制电网状态监测模块；通过恒无功控制指令、上电压控制指令、下电压控制指令控制动态无功补偿模块，无功控制指令使动态无功补偿模块处于恒无功状态；上电压控制指令减少动态无功补偿装置的无功输出，动态无功补偿装置尽可能吸收无功功率；下电压控制指令增加动态无功补偿装置的无功输出，动态无功补偿装置尽可能发出无功功率。因此，本发明能够兼顾电压与无功的协调性，使电压、无功都能稳定运行，适应电网各种突发情况的出现，维护电力系统电压稳定，提高了电网运行的安全性。

虽然结合附图描述了本发明的实施方式，但是专利所有者可以在所附权利要求的范围之内做出各种变形或修改，只要不超过本发明的权利要求所描述的保护范围，都应当在本发明的保护范围之内。