[發明專利]一種磁控式高壓并聯電抗器多電氣量復合控制方法

有效

• 申請號: 201410437892.1
• 申請日: 2014-08-29
• 公開（公告）號: CN104201687A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 韓兵;吳龍;石祥建;牟偉
• 申請（專利權）人: 南京南瑞繼保電氣有限公司;南京南瑞繼保工程技術有限公司
• 主分類號: H02J3/16
• 分類號: H02J3/16
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明屬于電氣工程技術領域，特別涉及一種磁控式高壓并聯電抗器多電氣量復合控制方法。

背景技術

磁控式高壓并聯電抗器是一種新型柔性交流輸電系統(FACTS)設備，通過調節電抗器控制繞組電流大小改變鐵芯的磁飽和度，來調節主回路鐵芯繞組的電抗值，從而達到調節無功功率的功能。通過連續調節控制繞組電流，能夠動態補償輸電線路容性無功功率，抑制超/特高壓輸電線路的容升效應、工頻過電壓和潛供電流，提高系統穩定性。

超/特高壓系統對無功補償設備的穩定性和調節精確度有較高的要求，目前國內外研究者提出的磁控式高壓并聯電抗器自動閉環控制方法主要分為兩類：傳統的比例-積分-微分(PID)控制和以現代控制理論構成的控制方法。后者理論新穎，但在穩定性、可靠性方面有待實際應用檢驗；可查見的超/特高壓系統實際工程應用中，更多采用了傳統PID控制。PID控制根據其控制目標不同又分為：線路電壓控制、無功功率控制、無功率因數控制等方式。其中，線路電壓控制是最基本，也是常用的控制方式之一，其以接入點的線路電壓指令值與實際值的差值作為調節輸入，維持線路電壓的穩定。

線路電壓單一電氣量閉環控制存在的問題是：在線路工況變化，電壓出現大幅度抬升，電抗器吸收無功過大，或者控制單元誤調節等情況下，僅對電壓進行控制，可能引起電抗器過勵磁，反映為各個電氣參量變化主要包括：一次繞組過電流、無功率功率過負荷和控制電流高，達到電抗器保護設備的保護閥值后會發生電抗器出口開關跳閘，解列電抗器。進行電壓閉環調節的同時，需要限制其余電氣量運行范圍，確保在保護動作解列前，將電抗器限制在安全范圍內運行，避免出口開關動作，進而提高電抗器運行可靠性，維持對電網的無功功率補償能力。

發明內容

本發明的目的，在于提供一種磁控式高壓并聯電抗器的多電氣量復合控制方法，在線路電壓閉環控制的同時，對一次繞組電流、無功功率、控制電流進行限制調節，使之處于安全運行范圍以內，提高電抗器運行可靠性。

為了達成上述目的，本發明的解決方案是：

本發明公開的一種磁控式高壓并聯電抗器多電氣量復合控制方法，可適應不同工況、不同電氣量閉環調節時的動態性能要求，滿足電抗器在電氣限制工況下運行時的穩定性；保證最大控制電流限制瞬時有效和瞬時退出的限制特性，不影響控制調節品質。本發明實現在線路電壓閉環控制的同時，全面抑制控制系統過勵磁，維持電抗器運行在設計允許范圍之內，增強電抗器運行的可靠性。

附圖說明

圖1是多電氣量復合控制的調節模型框圖。

具體實施方式

以下將結合附圖，對本發明的技術方案進行詳細說明。

圖1中：U_g是線路電壓實際值；U_ref是線路電壓參考值；E_U、E_Ig、E_If、E_Q、E_Ifmax分別是線路電壓、一次繞組電流、控制電流、無功功率和最大控制電流調節差值；E_min是最小調節差值；U_PID是閉環計算值；V_Ifmax是最大控制電流限制控制值；U_C是最終控制電壓；PID_U、PID_If、PID_G分別是線路電壓閉環、控制電流閉環和一次電流/無功閉環運算模型；K_m是頂值限制調節增益；K_B是移相增益系數；LV是低值門比較器，輸出最小輸入值。

如圖1所示，采用線路電壓主環和一次繞組/控制繞組過流過熱限制、無功功率限制以及最大控制電流瞬時限制四個限制輔環進行復合控制，其步驟是：

(1)根據電抗器一次繞組、控制繞組電流和無功功率采樣計算值，按照以下方法判斷限制是否動作，并計算調節差值：

一次繞組和控制繞組過流過熱限制采用反時限控制，繞組電流超過其最大長期連續運行電流，熱量積累超過繞組允許熱容量，限制動作；繞組電流小于限制返回電流設定值，則限制延時返回。限制調節目標值按照繞組能夠長期運行的最大電流值設定，目標值減去實際值得到調節差值E_Ig、E_If。熱量積累按照以下公式計算：