[發明專利]一種基于受控交流電流源的無功補償裝置模型的建模方法有效

申請號：	201310384207.9	申請日：	2013-08-29
公開（公告）號：	CN103457275A	公開（公告）日：	2013-12-18
發明（設計）人：	趙大偉;姜達軍;朱凌志;張磊;錢敏慧;趙亮;曲立楠;陳寧;王湘艷	申請（專利權）人：	國家電網公司;中國電力科學研究院
主分類號：	H02J3/18	分類號：	H02J3/18;G06F17/50
代理公司：	北京安博達知識產權代理有限公司 11271	代理人：	徐國文
地址：	100031 ***	國省代碼：	北京;11
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于受控交流電流無功補償裝置模型建模方法
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【說明書】：

技術領域

本發明屬于電力系統技術領域，具體涉及一種基于受控交流電流源的無功補償裝置模型的建模方法。

背景技術

20世紀80年代以來，靈活交流輸電系統（FACTS）技術在電力系統中的應用成為研究熱點，其中，靜止無功補償器（SVC）和靜止同步補償器（STATCOM）因具備維持系統電壓恒定、抑制低頻振蕩和電壓閃變等功能，得到了越來越多的研究和應用，不斷地有高電壓等級、大容量的SVC和STATCOM裝置用于我國電力系統。SVC通過控制兩個反并聯的晶閘管將電容器或電抗器并入到電網上或從電網中斷開，以實現發出或吸收無功功率，其構成形式包括：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）或機械投切電容器（MSC）。STATCOM利用可關斷大功率電力電子器件（如IGBT，GTO等）組成自換相橋式電路，經過電抗器并聯在電網上，適當地調節橋式電路交流側輸出電壓的幅值和相位，或者直接控制其交流側電流，就可以使該電路吸收或者發出滿足要求的無功電流，實現動態無功補償的目的。STATCOM分為電壓型橋式電路和電流型橋式電路兩種類型。

SVC和STATCOM等無功補償裝置的大量應用促進了其建模技術的研究，主要包含電磁暫態模型和機電暫態模型。電磁暫態模型詳細考慮晶閘管和IGBT等電力電子器件的開通和關斷過程，適用于裝置功能檢驗、暫態過電壓等研究。機電暫態模型則將電力電子器件的快速動態過程用一階慣性環節等表示，適用于大型電力系統分析和控制研究。國內常用的PSASP和PSD-BPA電力系統仿真軟件中含有幾種SVC和STATCOM的機電暫態模型，然而這些模型主要根據SVC和STATCOM裝置的物理結構和控制策略建模，未充分考慮這些裝置在控制結構和并網特性方面的共性，建成的模型結構多種多樣，與電網的接口形式也有導納、電流等多種，不便于電力系統仿真軟件的標準化實現，也造成了電力系統無功補償裝置模型的多樣性和分析工作的復雜性。

發明內容

為了克服上述現有技術的不足，本發明提供一種基于受控交流電流源的無功補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接口，通過控制交流電流源的電流幅值、相角和頻率，特別是維持安裝點電壓相角超前交流電流源相角90°電角度，實現對無功補償裝置輸出功率的理想控制。本發明提出的建模方法為現有各種無功補償裝置提供一種通用化的并網接口模型，并且容易擴展應用至風電機組、光伏發電系統、電池儲能系統、海洋能發電系統、微型燃氣輪機等各種與電網之間通過電力電子裝置接口的發電系統，以及正在快速發展中、不斷涌現的新型電力電子接口新能源發電系統。

為了實現上述發明目的，本發明采取如下技術方案：

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

步驟1：測量所述無功補償裝置的安裝點電壓和控制點電壓；

步驟2：計算控制電壓偏差；

步驟3：建立無功補償裝置模型；

步驟4：計算得到受控交流電流源的幅值信號、頻率信號和相角信號。

所述步驟1中，安裝點電壓包括安裝點電壓幅值V_TA、安裝點電壓相角q_TA和安裝點電壓頻率f_TA；控制點電壓包括控制點電壓幅值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中的無功補償裝置模型包括輔助功能模型、電壓控制主環模型、邏輯控制模型和電力電子器件延時特性模型。

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