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一种配电网多种电能质量治理设备协调控制方法


技术摘要:
本发明公开了一种配电网多种电能质量治理设备协调控制方法,应用于双电源馈线配电网拓扑结构,其中电能质量治理设备包括SSTS、DSTATCOM、UPQC、DG,协调控制SSTS、DSTATCOM、UPQC、DG的方法包括:电网电压在正常波动范围内,DSTATCOM运行于无功模式,协调UPQC进行无功  全部
背景技术:
随着现代工业的发展,电网中非线性负荷大量增加,使得电网中的无功及谐波问 题日益严重。配电网中存在的典型电能质量问题有电压暂升及暂降、谐波、三相不平衡、电 压波动等,由于配电网多种电能质量问题经常交替并存,单一的电能质量设备往往不能全 面解决问题,需要多种电能质量设备共同作用,在区域配电网中,如果在发生电能质量问题 时,不对这些电能质量治理装置加以协调控制,有可能会影响电能质量治理的效果甚至会 影响整个电力系统运行的稳定性。 对此,一些文献针对电能质量设备协调控制进行了分析,如期刊《现代电力》2014 年,第31卷,第6期,1-9页刊登题为“优质电力园区供电电源和定制电力装备协调性分析” (作者ShunTao,KeLi等人)的论文,分析了以实现不同电能质量等级供电的工业园区中供电 电源和电能质量设备之间的协调问题,并且结合案列指出了电力园区中电源和电能设备协 调配合研究方向。 期刊《电测与仪表》2015年,第52卷,第24期,65-73页刊登题为“优质电力园区多 DFACTS设备协调控制策略”(作者Yingyu  Liang ,Jianzheng  Liu等人)的论文,提出了一种 在配电网中多DFACTS设备(DVR、SSTS、DSTATCOM、TSC)之间协调控制策略,如DVR与SSTS之间 的协调控制以应对电压跌落问题;DSTATCOM与TSC之间的协调控制以满足系统的无功补偿。 上述的两篇文献都对优质电力园区不同电能质量装置的协调控制进行了分析,但 仍存在可以改进的地方,如第一篇文献主要从应用案例和研究现状两方面对供电电源和电 能质量装置协调性进行了定性分析,未提出一种全面适用于多种电能质量治理设备协调工 作的控制策略;第二篇文献未能全面考虑电网中的电能质量问题,且电能质量设备协调控 制策略有待改进。
技术实现要素:
为了克服现有技术的缺陷,本发明所要解决的技术问题就是提供一种配电网多种 电能质量治理设备协调控制方法,最大化提高电能质量治理的效果。 为解决上述技术问题,本发明采用如下技术方案:一种配电网多种电能质量治理 设备协调控制方法,应用于双电源馈线配电网拓扑结构,其中电能质量治理设备包括SSTS、 DSTATCOM、UPQC、DG,协调控制SSTS、DSTATCOM、UPQC、DG的方法包括:电网电压在正常波动范 围内,DSTATCOM运行于无功模式,协调UPQC进行无功和谐波补偿;在电压波动大于设定范围 时,DSTATCOM协调SSTS、UPQC、DG进行电压控制。 优选的,应对电网电压闪变、暂升暂降及短时中断问题,协调控制SSTS、UPQC、 DSTATCOM和DG,包括如下步骤: 步骤1-1:电能质量控制中心实时监测主馈线和备用馈线电压波形,并计算其有效 4 CN 111600311 A 说 明 书 2/5 页 值; 步骤1-2:母线电压介于85%和115%之间,则启动DSTATCOM作用于无功模式; 步骤1-3:母线电压有效值小于85%或者大于115%,启动DSTATCOM作用于恒电压 模式,若母线电压有效值恢复到85%和115%之间,切换DSTATCOM到无功模式; 步骤1-4:母线电压有效值介于50%和85%之间,启动UPQC进行电压补偿,若持续 时间大于2ms,则判断备用电源电压有效值U2是否正常,如果大于70%,则启动SSTS同时闭 锁UPQC串联侧,在主电源向备用电源切换完成后,启动UPQC串联侧,暂态过程结束后闭锁 UPQC串联侧,如果备用馈线电压小于70%,则启动分布式电源DG,保留最敏感负荷,断开其 余负荷; 步骤1-5:母线电压有效值小于50%,则判断备用馈线电压有效值是否正常,如果 大于70%,则启动SSTS,在主电源向备用电源切换完成后,启动UPQC串联侧,暂态过程结束 后闭锁UPQC串联侧,如果备用馈线电压小于70%,则启动分布式电源DG,保留最敏感负荷, 断开其余负荷; 步骤1-6:若主馈线电源电压有效值恢复正常,启动SSTS将负荷从备用馈线电源切 换到主馈线电源; 其中Un指的是系统额定电压。 优选的,应对无功和谐波补偿,协调控制UPQC和DSTATCOM,包括如下步骤: 步骤2-1:实时检测最敏感负荷产生的无功电流Iq和谐波电流Ih,其和(Iq Ih)作为 UPQC的补偿电流指令; 步骤2-2:实时检测10kV母线所有负载支路的无功电流和谐波电流,其和作为 DSTATCOM的补偿电流指令; 步骤2-3:在DSTATCOM运行于无功模式时,按照步骤2-2所得指令电流进行无功和 谐波补偿。 优选的,SSTS、DSTATCOM、UPQC及DG四种电能质量治理设备的协调控制策略为: 步骤3-1:电能质量控制中心实时监测主馈线和备用馈线电压有效值以及各负载 支路无功电流和谐波电流; 步骤3-2:主馈线带负荷运行时,10kV母线电压Um介于85%和115%之间,则启动 DSTATCOM作用于无功模式,进行无功和谐波电流补偿; 步骤3-3:母线电压有效值Um小于85%或者大于115%,启动DSTATCOM作用于恒电 压模式,优先维持母线电压稳定,若母线电压有效值Um恢复到85%和115%之间,切换 DSTATCOM到无功模式; 步骤3-4:SSTS投切过程与步骤1-4相同,在SSTS将负荷从主电源切换到备用电源 后,切换DSTATCOM作用于无功模式,按照步骤2-2所得指令电流进行无功和谐波电流补偿; 步骤3-5:SSTS投切过程与步骤1-5相同,在SSTS将负荷从主电源切换到备用电源 后,切换DSTATCOM作用于无功模式,按照步骤2-2所得指令电流进行无功和谐波电流补偿; 步骤3-6:与步骤1-6相同。 本发明采用上述技术方案,能在电网出现电压暂升暂降、电压闪变、谐波及无功补 偿等各种电能质量需求时,根据不同的电能质量问题采用不同的协调控制策略控制各电能 质量治理设备的运行,最大化提高电能质量治理的效果。 5 CN 111600311 A 说 明 书 3/5 页 本发明的具体技术方案及其有益效果将会在下面的
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