[發(fā)明專利]一種基于受控交流電流源的無(wú)功補(bǔ)償裝置模型的建模方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310384207.9
• 申請(qǐng)日: 2013-08-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103457275A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙大偉;姜達(dá)軍;朱凌志;張磊;錢敏慧;趙亮;曲立楠;陳寧;王湘艷
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 國(guó)家電網(wǎng)公司;中國(guó)電力科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): H02J3/18
• 分類號(hào): H02J3/18;G06F17/50
• 代理公司: 北京安博達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11271
• 代理人: 徐國(guó)文

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于受控交流電流源的無(wú)功補(bǔ)償裝置模型的建模方法。

背景技術(shù)

20世紀(jì)80年代以來(lái)，靈活交流輸電系統(tǒng)（FACTS）技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用成為研究熱點(diǎn)，其中，靜止無(wú)功補(bǔ)償器（SVC）和靜止同步補(bǔ)償器（STATCOM）因具備維持系統(tǒng)電壓恒定、抑制低頻振蕩和電壓閃變等功能，得到了越來(lái)越多的研究和應(yīng)用，不斷地有高電壓等級(jí)、大容量的SVC和STATCOM裝置用于我國(guó)電力系統(tǒng)。SVC通過(guò)控制兩個(gè)反并聯(lián)的晶閘管將電容器或電抗器并入到電網(wǎng)上或從電網(wǎng)中斷開(kāi)，以實(shí)現(xiàn)發(fā)出或吸收無(wú)功功率，其構(gòu)成形式包括：晶閘管控制電抗器（TCR）、晶閘管控制的高阻抗變壓器（TCT）、晶閘管投切電容器（TSC）、TCR+TSC裝置、TCR+固定電容器（FC）或機(jī)械投切電容器（MSC）。STATCOM利用可關(guān)斷大功率電力電子器件（如IGBT，GTO等）組成自換相橋式電路，經(jīng)過(guò)電抗器并聯(lián)在電網(wǎng)上，適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)橋式電路交流側(cè)輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側(cè)電流，就可以使該電路吸收或者發(fā)出滿足要求的無(wú)功電流，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償?shù)哪康摹TATCOM分為電壓型橋式電路和電流型橋式電路兩種類型。

SVC和STATCOM等無(wú)功補(bǔ)償裝置的大量應(yīng)用促進(jìn)了其建模技術(shù)的研究，主要包含電磁暫態(tài)模型和機(jī)電暫態(tài)模型。電磁暫態(tài)模型詳細(xì)考慮晶閘管和IGBT等電力電子器件的開(kāi)通和關(guān)斷過(guò)程，適用于裝置功能檢驗(yàn)、暫態(tài)過(guò)電壓等研究。機(jī)電暫態(tài)模型則將電力電子器件的快速動(dòng)態(tài)過(guò)程用一階慣性環(huán)節(jié)等表示，適用于大型電力系統(tǒng)分析和控制研究。國(guó)內(nèi)常用的PSASP和PSD-BPA電力系統(tǒng)仿真軟件中含有幾種SVC和STATCOM的機(jī)電暫態(tài)模型，然而這些模型主要根據(jù)SVC和STATCOM裝置的物理結(jié)構(gòu)和控制策略建模，未充分考慮這些裝置在控制結(jié)構(gòu)和并網(wǎng)特性方面的共性，建成的模型結(jié)構(gòu)多種多樣，與電網(wǎng)的接口形式也有導(dǎo)納、電流等多種，不便于電力系統(tǒng)仿真軟件的標(biāo)準(zhǔn)化實(shí)現(xiàn)，也造成了電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償裝置模型的多樣性和分析工作的復(fù)雜性。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于受控交流電流源的無(wú)功補(bǔ)償裝置模型的建模方法，該方法采用受控交流電流源與電網(wǎng)接口，通過(guò)控制交流電流源的電流幅值、相角和頻率，特別是維持安裝點(diǎn)電壓相角超前交流電流源相角90°電角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置輸出功率的理想控制。本發(fā)明提出的建模方法為現(xiàn)有各種無(wú)功補(bǔ)償裝置提供一種通用化的并網(wǎng)接口模型，并且容易擴(kuò)展應(yīng)用至風(fēng)電機(jī)組、光伏發(fā)電系統(tǒng)、電池儲(chǔ)能系統(tǒng)、海洋能發(fā)電系統(tǒng)、微型燃?xì)廨啓C(jī)等各種與電網(wǎng)之間通過(guò)電力電子裝置接口的發(fā)電系統(tǒng)，以及正在快速發(fā)展中、不斷涌現(xiàn)的新型電力電子接口新能源發(fā)電系統(tǒng)。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采取如下技術(shù)方案：

提供一種基于受控交流電流源的無(wú)功補(bǔ)償裝置模型的建模方法，所述方法包括以下步驟：

步驟1：測(cè)量所述無(wú)功補(bǔ)償裝置的安裝點(diǎn)電壓和控制點(diǎn)電壓；

步驟2：計(jì)算控制電壓偏差；

步驟3：建立無(wú)功補(bǔ)償裝置模型；

步驟4：計(jì)算得到受控交流電流源的幅值信號(hào)、頻率信號(hào)和相角信號(hào)。

所述步驟1中，安裝點(diǎn)電壓包括安裝點(diǎn)電壓幅值V_TA、安裝點(diǎn)電壓相角q_TA和安裝點(diǎn)電壓頻率f_TA；控制點(diǎn)電壓包括控制點(diǎn)電壓幅值V_T。

所述步驟2中的控制電壓偏差用V_ERR表示，其表達(dá)式為：

V_ERR=V_REF-V_T???（1）

其中，V_REF為電壓參考值幅值。

所述步驟3中的無(wú)功補(bǔ)償裝置模型包括輔助功能模型、電壓控制主環(huán)模型、邏輯控制模型和電力電子器件延時(shí)特性模型。

所述輔助功能模型的輸入信號(hào)包括線路有功功率P_L、安裝點(diǎn)電壓頻率f_TA或線路電流I_L，其輸出信號(hào)為輔助控制電壓V_SCS。

所述輔助功能模型包括依次串聯(lián)的測(cè)量環(huán)節(jié)、隔直環(huán)節(jié)、第一超前滯后環(huán)節(jié)、第二超前滯后環(huán)節(jié)、第一放大環(huán)節(jié)和第一限幅環(huán)節(jié)。

所述測(cè)量環(huán)節(jié)用表示，其中T_r為測(cè)量時(shí)間常數(shù)；

所述隔直環(huán)節(jié)用表示，其中T_w為隔直時(shí)間常數(shù)；