电网线损修复的动态无功补偿系统及方法

技术领域

本发明涉及电网技术领域，具体为电网线损修复的动态无功补偿系统及方法。

背景技术

电网在运行过程中受到过载等因素的影响，电网的线路容易出现损坏，需要进行电网修复设计，结合对电网的线损节点检测和定位，进行电网线损修复设计，提高电网的稳定运行管理能力，在电网进行变电、输电、配电等工况模式下，电网的线损表现特征不同，需要对电网的线损特征分布进行优化检测分析，建立电网线损的关联特征分布集，结合模糊相关性检测方法，提高对电网线损的优化定位检测能力；为此提出电网线损修复的动态无功补偿系统及方法。

发明内容

本发明的目的在于提供电网线损修复的动态无功补偿系统及方法，有效实现对电网线损修复，提高电网稳定运行的管理能力，提高网络的工况稳定运行能力解决了现有技术中的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：电网线损修复的动态无功补偿系统，包括用于参数采集的无功补偿装置、电网线损修复的动态约束参量模块、电网线损的动态无功补偿检测模型以及动态无功补偿控制；

所述无功补偿装置的输出动态参量采集，给出动态无功补偿装置的正、负序耦合分量，假设zi(k)∈Rp×1为第i个动态无功补偿装置采集节点的输出电流响应测量值，Hi(k)∈Rp×n为相应的测量矩阵，

其中：

在某一频率、某一相序下，电网线损的输出功率补偿特征分布采用离散元组表示为:{S1，S2，…，SL}，在频率耦合过程中，电压扰动分量可以通过交流侧相序求得，得到直流电压环的输出耦合频率关联度sw(u)，锁相环输出为：

其中，a

进一步地，以电网线损的频率耦合特性以及直流母线的电容差异特征为约束参量，构建电网线损的动态无功补偿检测模型，得到线损节点滞后补偿模型描述为：

式中，

f

在PR控制器的比例环节进行电网线损的智能定位，得到电网线损节点的智能定位训练序列：

以此为基础模块，进行动态无功补偿调节，采用动态无功补偿装置，实现对电网线损的修复和定位控制。

进一步地，电网线损的动态无功补偿检测模型由电网线损的频率耦合特性以及直流母线的电容差异特征为约束参量基础上，构建配网运行的直流侧等效输出电压检测模型，假设PR控制器的谐振环节系数为E＝vl×B，令电网的输出瞬时电流v＝rω

在谐振环节，采用内环反馈调节方法进行电网线损的自适应补偿控制，得到电网线损修复的参数调节动态补偿模型描述为：

其中，K

同样的，采用参数电容电流阻尼系数稳态补偿方法，得到电网线损修复的输出增益函数描述成：

其中，idq表示惯性增益系数，在系统不稳定极点，闭环稳定调节函数可描述成：

其中，Geq(s)表示电容电流有源阻尼系数，根据上述分析，实现对电网线损修复的动态约束参量分析，根据动态约束参量模型构建，进行电网线损修复。

进一步地，无功补偿装置进行电网线损的输出动态参量采集，并以电网线损的频率耦合特性以及直流母线的电容差异特征构建约束参量模型的基础上，进行电网线损修复模型优化，提出基于动态无功补偿装置自动化检测的电网线损修复方法，得到系统稳定调节系数表示为：

通过用二重采样进行电网线损的输出补偿控制，构建动态无功补偿调制增益控制模型，得到系统传递函数为：

其中，s表示频率耦合系数，f SW表示交直流侧的有功功率，TSW＝1/f SW，以此构建了配网运行的线损分布模型，引入稳态误差进行同频率分量叠加，得到电网线损修复的相序域特征量表示为：

L

L

根据谐振角频率在正负序转换关系，进行电网线损的动态调节，得到电网线损的频率耦合特征量为：

考虑到线损部位的漏磁系数k1和电流环kβ的影响，结合动态参量的调节模型，实现电网线损的动态无功补偿检测，进行电网线损修复。

进一步地，采用多频率耦合调节方法进行电网线损的动态无功补偿控制，提取电网线损的谐波谐振特征量，根据电网的锁相环、直流母线的电流突变等差异特征量，多频率耦合调节的特征形式为：

电网线损修复过程功耗：

P

在数字控制延时作用下，电网线损的输出电流损耗Pleakage，陷波器滞后补偿为：

P

动态无功补偿器的数字离散部分采样特征值为：

其中，μ为锁相环的磁漏系数，将动态无功补偿装置自动化检测的结果输入专家补偿系统中进行电网线损修复控制，得到电网线损修复的阻尼系数满足：

式中，S表示系统的开环传递函数，计算不稳定极点的个数，得到电网线损修复的状态调节系数为：

u

根据电网的锁相环、直流母线的电流突变等差异特征量，计算静态功耗Pspc和动态功耗Pdpc，即：

P

式中：Pdpc是电网的漏电流，α为最大滞后角；C为充放电的节点电容；V为滞后补偿环节的整流电压；f为幅值补偿频率。根据上述模型设计，进行结合动态无功补偿装置进行电网线损修复和优化检测。

本发明提出的另一种技术，包括电网线损修复的动态无功补偿的方法，包括以下步骤：

S1：以电网线损的频率耦合特性以及直流母线的电容差异特征为约束参量，构建电网线损的动态无功补偿检测模型，实现对电网线损修复的动态约束参量分析；

S2：根据谐振角频率在正负序转换关系，进行电网线损修复的动态调节，得到电网线损的频率耦合特征量；

S3：结合动态无功补偿装置进行电网线损修复和优化检测。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本电网线损修复的动态无功补偿系统及方法，结合对电网的线损节点检测和定位，进行电网线损修复设计，提高电网稳定运行的管理能力；以电网线损的频率耦合特性以及直流母线的电容差异特征为约束参量，构建电网线损的动态无功补偿检测模型，实现对电网线损修复的动态约束参量分析，根据谐振角频率在正负序转换关系，进行电网线损修复的动态调节，得到电网线损的频率耦合特征量，结合动态无功补偿装置进行电网线损修复和优化检测；整体有效实现对电网线损修复，提高电网稳定运行的管理能力，提高网络的工况稳定运行能力。

附图说明

图1为本发明的动态无功补偿装置的等效电路模型图；

图2为本发明的无功补偿的控制框图；

图3为本发明的电网的输出功率增益图；

图4为本发明的线损特征分布值提取结果图；

图5为本发明的线损修复输出结果图；

图6为本发明的仿真优化的参数调整输出结果示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

电网线损修复的动态无功补偿系统，包括用于参数采集的无功补偿装置、电网线损修复的动态约束参量模块、电网线损的动态无功补偿检测模型以及动态无功补偿控制；

基于动态无功补偿装置的参数采集：

采用动态无功补偿进行装置电网线损的输出动态参量采集，给出动态无功补偿装置的正、负序耦合分量，假设zi(k)∈Rp×1为第i个动态无功补偿装置采集节点的输出电流响应测量值，Hi(k)∈Rp×n为相应的测量矩阵，

其中：

在某一频率、某一相序下，电网线损的输出功率补偿特征分布采用离散元组表示为:{S1，S2，…，SL}，在频率耦合过程中，电压扰动分量可以通过交流侧相序求得，得到直流电压环的输出耦合频率关联度sw(u)，锁相环输出为：

其中，a

式中，

f

在PR控制器的比例环节进行电网线损的智能定位，得到电网线损节点的智能定位训练序列：

以此为基础模块，进行动态无功补偿调节，采用动态无功补偿装置，实现对电网线损的修复和定位控制。

电网线损修复的动态约束参量模块：

以电网线损的频率耦合特性以及直流母线的电容差异特征为约束参量，构建电网线损的动态无功补偿检测模型，得到动态无功补偿装置的等效电路模型如图1所示，根据图1给出的动态无功补偿装置的等效电路模型，构建配网运行的直流侧等效输出电压检测模型，假设PR控制器的谐振环节系数为E＝vl×B，令电网的输出瞬时电流v＝rω

在谐振环节，采用内环反馈调节方法进行电网线损的自适应补偿控制，得到电网线损修复的参数调节动态补偿模型描述为：

其中，K

同样的，采用参数电容电流阻尼系数稳态补偿方法，得到电网线损修复的输出增益函数描述成：

其中，idq表示惯性增益系数，在系统不稳定极点，闭环稳定调节函数可描述成：

其中，Geq(s)表示电容电流有源阻尼系数，根据上述分析，实现对电网线损修复的动态约束参量分析，根据动态约束参量模型构建，进行电网线损修复。

电网线损的动态无功补偿检测模型：

在电网线损修复中无功补偿的控制框图如图2所示，在上述采用动态无功补偿装置进行电网线损的输出动态参量采集，并以电网线损的频率耦合特性以及直流母线的电容差异特征构建约束参量模型的基础上，进行电网线损修复模型优化，提出基于动态无功补偿装置自动化检测的电网线损修复方法，得到系统稳定调节系数表示为：

通过用二重采样进行电网线损的输出补偿控制，构建动态无功补偿调制增益控制模型，得到系统传递函数为：

其中，s表示频率耦合系数，f SW表示交直流侧的有功功率，TSW＝1/f SW，以此构建了配网运行的线损分布模型，引入稳态误差进行同频率分量叠加，得到电网线损修复的相序域特征量表示为：

L

L

根据谐振角频率在正负序转换关系，进行电网线损的动态调节，得到电网线损的频率耦合特征量为：

考虑到线损部位的漏磁系数k1和电流环kβ的影响，结合动态参量的调节模型，实现电网线损的动态无功补偿检测，进行电网线损修复。

差异特征量提取及线损修复：

采用多频率耦合调节方法进行电网线损的动态无功补偿控制，提取电网线损的谐波谐振特征量，根据电网的锁相环、直流母线的电流突变等差异特征量，多频率耦合调节的特征形式为：

电网线损修复过程功耗：

P

在数字控制延时作用下，电网线损的输出电流损耗Pleakage，陷波器滞后补偿为：

P

动态无功补偿器的数字离散部分采样特征值为：

式中，S表示系统的开环传递函数，计算不稳定极点的个数，得到电网线损修复的状态调节系数为：

u

根据电网的锁相环、直流母线的电流突变等差异特征量，计算静态功耗Pspc和动态功耗Pdpc，即：

P

式中：Pdpc是电网的漏电流，α为最大滞后角；C为充放电的节点电容；V为滞后补偿环节的整流电压；f为幅值补偿频率。根据上述模型设计，进行结合动态无功补偿装置进行电网线损修复和优化检测。

电网线损修复的动态无功补偿的方法，包括以下步骤：

步骤一：以电网线损的频率耦合特性以及直流母线的电容差异特征为约束参量，构建电网线损的动态无功补偿检测模型，实现对电网线损修复的动态约束参量分析；

步骤二：根据谐振角频率在正负序转换关系，进行电网线损修复的动态调节，得到电网线损的频率耦合特征量；

步骤三：结合动态无功补偿装置进行电网线损修复和优化检测。该电网线损修复的动态无功补偿系统及方法。

该电网线损修复的动态无功补偿系统及方法的仿真试验及结果分析如下：

仿真软件采用MATLAB7.0，电网的交流侧滤波电感在1.4到2.8之间取值，频率耦合系数为0.23，初始功率损耗为1.68kW/h，基频电压为200V负序扰动电压的幅值为300V，电流响应的幅值为12A，Rp1＝45Ω，Cr＝14.6pF，Ro＝30Ω，优化的参数调整输出见图6所示。

根据上述参数设定结果，进行动态无功补偿装置自动化检测和电网线损修复，得到电网的功率增益如图3所示，根据图3的电网输出功率增益计算结果，采用多频率耦合调节方法进行电网线损的动态无功补偿控制，提取电网线损的谐波谐振特征量，实现线损特征提取，得到线损特征分布值如图4所示，分析图4得知，采用本文方法能有效实现对电网线损特征的提取，特征分布的辨识能力较强，根据电网的锁相环、直流母线的电流突变等差异特征量，结合动态无功补偿装置进行电网线损修复和优化检测，测试线损修复结果，如图5所示，分析图5得知，本文方法能有效实现对电网线损的定位和修复，修复结果准确可靠。

综上所述：本电网线损修复的动态无功补偿系统及方法，结合对电网的线损节点检测和定位，进行电网线损修复设计，提高电网稳定运行的管理能力；以电网线损的频率耦合特性以及直流母线的电容差异特征为约束参量，构建电网线损的动态无功补偿检测模型，实现对电网线损修复的动态约束参量分析，根据谐振角频率在正负序转换关系，进行电网线损修复的动态调节，得到电网线损的频率耦合特征量，结合动态无功补偿装置进行电网线损修复和优化检测；整体有效实现对电网线损修复，提高网络的工况稳定运行能力。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。