SVG与电容器混合补偿的控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电力电子技术领域，尤其是涉及一种SVG与电容器混合补偿的控制系统及方法。

背景技术

相关技术中，SVG（Static Var Generator，静止无功发生器）与智能电容器的混合无功补偿装置应用较为广泛。针对大容量，变化缓慢的无功，利用智能电容器进行补偿，而小容量、电容欠补的无功，则利用SVG进行补偿。在这种运行架构下，SVG、智能电容器多是通过通信进行沟通协调，以达到装置的运行目的。如当CT（Current Transformer，电流互感器）安装于网侧时，目前的常规做法是智能电容器通过RS485获得各台SVG所补偿的无功，并与网侧无功累加后，作为智能电容器的控制参量。这种利用通信相互协调的控制方式，一则多了一个故障点，万一出现通信接触不良等问题，则容易导致控制策略失效。二则响应速度缓慢，目前常用的RS485通信方式，其波特率一般采用9600bps，无法对负载的快速变动进行及时响应，降低了系统运行的可靠性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种SVG与电容器混合补偿的控制系统及方法，以保证控制策略的有效性，同时对负载的快速变动进行及时响应，提升系统运行的可靠性。

本发明提供的一种SVG与电容器混合补偿的控制系统，包括：电网，以及与电网分别连接的负载、SVG，以及多个智能电力电容器；SVG用于当检测到负载开始运行时，启动运行，输出与当前网侧无功功率成比例的无功功率；多个智能电力电容器用于在SVG启动运行后，比较当前网侧无功功率和电容补偿级差的大小，得到比较结果，根据比较结果，控制投入或切除每个智能电力电容器。

进一步的，多个智能电力电容器还用于：如果比较结果指示当前网侧无功功率大于电容补偿级差，且负载的无功功率为感性无功功率，投入一个级差的容值对应的智能电力电容器；采集投入指定智能电力电容器后的新的网侧无功功率，将新的网侧无功功率作为新的当前网侧无功功率，重复执行比较当前网侧无功功率和电容补偿级差的大小的步骤，直至当前网侧无功功率小于电容补偿级差。

进一步的，多个智能电力电容器还用于：如果负载的无功功率由感性无功功率变换为容性无功功率，且比较结果指示当前网侧无功功率大于电容补偿级差，切除一个级差的容值对应的指定智能电力电容器；采集切除指定智能电力电容器后的新的网侧无功功率，将新的网侧无功功率作为新的当前网侧无功功率，重复执行比较当前网侧无功功率和电容补偿级差的大小的步骤，直至当前网侧无功功率小于电容补偿级差。

进一步的，控制系统的网侧无功电流与负载侧无功电流正相关。

进一步的，SVG的数量有多个。

进一步的，控制系统的网侧总无功功率为当前网侧无功功率与调整因子之和；其中，调整因子基于负载的有功功率、SVG的功率因数控制门限和每个智能电力电容器的功率因数控制门限确定。

进一步的，SVG的功率因数控制门限和每个智能电力电容器的功率因数控制门限均为1。

本发明提供的一种SVG与电容器混合补偿的控制方法，方法包括：SVG当检测到负载开始运行时，启动运行，输出与当前网侧无功功率成比例的无功功率；多个智能电力电容器在SVG启动运行后，比较当前网侧无功功率和电容补偿级差的大小，得到比较结果，根据比较结果，控制投入或切除每个智能电力电容器。

进一步的，根据比较结果，控制投入或切除每个智能电力电容器的步骤包括：如果比较结果指示当前网侧无功功率大于电容补偿级差，且负载的无功功率为感性无功功率，投入一个级差的容值对应的指定智能电力电容器；采集投入指定智能电力电容器后的新的网侧无功功率，将新的网侧无功功率作为新的当前网侧无功功率，重复执行比较当前网侧无功功率和电容补偿级差的大小的步骤，直至当前网侧无功功率小于电容补偿级差。

进一步的，根据比较结果，控制投入或切除每个智能电力电容器的步骤包括：如果负载的无功功率由感性无功功率变换为容性无功功率，且比较结果指示当前网侧无功功率大于电容补偿级差，切除一个级差的容值对应的指定智能电力电容器；采集切除指定智能电力电容器后的新的网侧无功功率，将新的网侧无功功率作为新的当前网侧无功功率，重复执行比较当前网侧无功功率和电容补偿级差的大小的步骤，直至当前网侧无功功率小于电容补偿级差。

本发明提供的SVG与电容器混合补偿的控制系统及方法，包括：电网，以及与电网分别连接的负载、SVG，以及多个智能电力电容器；SVG用于当检测到负载开始运行时，启动运行，输出与当前网侧无功功率成比例的无功功率；多个智能电力电容器用于在SVG启动运行后，比较当前网侧无功功率和电容补偿级差的大小，得到比较结果，根据比较结果，控制投入或切除每个智能电力电容器。该控制系统以网侧无功功率为媒介，实现每个智能电力电容器与SVG的协调工作，并且，每个智能电力电容器与SVG之间不需要通过总线连接，这种无线连接的方式可以有效保证控制策略的有效性，同时能对负载的快速变动进行及时响应，提升了系统运行的可靠性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种SVG与智能电容器的混合无功补偿的控制系统示意图；

图2为本发明实施例提供的一种SVG与电容器混合补偿的控制系统示意图；

图3为本发明实施例提供的一种SVG与电容器混合补偿的控制方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。

目前，智能电容器是目前较为普遍的智能型无功补偿装置，其成本低，在大容量无功补偿时具有较大优势，但其只能分级补偿。SVG则是新一代的无功补偿装置，其调节速度快，运行范围宽，可抑制补偿电流中的谐波。然而，大容量的SVG结构复杂，控制难度大，成本高。由于单一无功补偿装置的局限性，SVG与智能电容器的混合无功补偿装置得到了广泛应用，如图1所示的一种SVG与智能电容器的混合无功补偿的控制系统示意图，智能电容器通过RS485获得各台SVG所补偿的无功功率。一旦智能电容器投入后，SVG的实际补偿容量则会相应减少，从而实现智能电容器补偿大容量无功，而SVG补偿小容量无功的目的，然而，这种利用通信相互协调的控制方式，一则多了一个故障点，容易导致控制策略失效。二则响应速度缓慢，无法对负载的快速变动进行及时响应。基于此，本发明实施例提供了一种SVG与电容器混合补偿的控制系统及方法，该技术可以应用于需要进行无功补偿的应用场景中。

为便于对本实施例进行理解，首先对本发明实施例所公开的一种SVG与电容器混合补偿的控制系统进行介绍，如图2所示，包括：电网，以及与电网分别连接的负载、SVG，以及多个智能电力电容器；SVG用于当检测到负载开始运行时，启动运行，输出与当前网侧无功功率成比例的无功功率；多个智能电力电容器用于在SVG启动运行后，比较当前网侧无功功率和电容补偿级差的大小，得到比较结果，根据比较结果，控制投入或切除每个智能电力电容器。

上述负载可能是感性负载或容性负载等；上述SVG通常是采用半导体器件和电子控制技术，通过调节电流的相位和幅值来实现无功功率的补偿。上述多个智能电力电容器的数量可以根据实际需求设置，每个智能电力电容器内部通常具有各自对应的控制器，多个智能电力电容器自组网后，通常对应同一个控制器，即通过一个控制器可以实现对多个智能电力电容器的投入或切除的控制；多个智能电力电容器的容量比可以是：1:1:…:1；1:2:2:…:2；1:2:4:4:…:4；1:2:4:8:…:8等。其中智能电力电容器的最小容量即可定义为1个级差，对应上述电容补偿级差。在实际实现时，当负载的状态发生改变时，如接入电网的负载开始运行时，SVG即可自动启动运行，并采集当前网侧无功功率，输出与当前网侧无功功率成比例的无功功率；多个智能电力电容器用于在SVG启动运行后，将当前网侧无功功率与预先获取的电容补偿级差进行比较，根据比较结果控制智能电力电容器的投入或切除，以实现智能电力电容器与SVG的混合无功补偿。

上述SVG与电容器混合补偿的控制系统，包括：电网，以及与电网分别连接的负载、SVG，以及多个智能电力电容器；SVG用于当检测到负载开始运行时，启动运行，输出与当前网侧无功功率成比例的无功功率；多个智能电力电容器用于在SVG启动运行后，比较当前网侧无功功率和电容补偿级差的大小，得到比较结果，根据比较结果，控制投入或切除每个智能电力电容器。该控制系统以网侧无功功率为媒介，实现每个智能电力电容器与SVG的协调工作，并且，每个智能电力电容器与SVG之间不需要通过总线连接，这种无线连接的方式可以有效保证控制策略的有效性，同时能对负载的快速变动进行及时响应，提升了系统运行的可靠性。

并且，SVG、智能电力电容器各自采集当前网侧无功功率，独立执行控制策略，控制SVG输出相应的无功功率，以及各个智能电力电容器的投入、切除状态，以使得网侧无功功率符合预设要求。

进一步的，多个智能电力电容器还用于：如果比较结果指示当前网侧无功功率大于电容补偿级差，且负载的无功功率为感性无功功率，投入一个级差的容值对应的指定智能电力电容器；采集投入指定智能电力电容器后的新的网侧无功功率，将新的网侧无功功率作为新的当前网侧无功功率，重复执行比较当前网侧无功功率和电容补偿级差的大小的步骤，直至当前网侧无功功率小于电容补偿级差。

在实际实现时，SVG的控制目标电流：

结合图2可知，

其中，I

假设负载的无功功率为感性无功功率，感性无功功率以Q表示，则当负载开始运行时，SVG自动动作，并开启运行，当前网侧无功功率为

进一步的，多个智能电力电容器还用于：如果负载的无功功率由感性无功功率变换为容性无功功率，且比较结果指示当前网侧无功功率大于电容补偿级差，切除一个级差的容值对应的智能电力电容器；采集切除指定智能电力电容器后的新的网侧无功功率，将新的网侧无功功率作为新的当前网侧无功功率，重复执行比较当前网侧无功功率和电容补偿级差的大小的步骤，直至当前网侧无功功率小于电容补偿级差。

如果负载发生变化，负载的感性无功功率大幅度减小，使得流入SVG的无功为容性时，即负载的无功功率为容性无功功率，容性无功功率以-Q表示，则当前网侧无功功率为

进一步的，控制系统的网侧无功电流与负载侧无功电流正相关。

上述

进一步的，SVG的数量有多个。

本实施例中，SVG的数量可以按需设置，如果SVG的数量有多个，则上述SVG的控制目标电流可以实现在多个SVG之间的自然均流。

进一步的，控制系统的网侧总无功功率为当前网侧无功功率与调整因子之和；其中，调整因子基于负载的有功功率、SVG的功率因数控制门限和每个智能电力电容器的功率因数控制门限确定。

上述SVG的功率因数控制门限和每个智能电力电容器的功率因数控制门限通常是相同的值，可以理解为是网侧的目标功率因数，表示最终要把网侧的功率因数控制到该功率因数控制门限；如将每个智能电力电容器的功率因数控制门限、SVG的功率因数控制门限均设成pf，表示最终要把网侧的功率因数控制到pf；假设负载的感性无功功率为Q、有功功率为P，则调整因子为

同样，当负载的无功功率变为容性无功功率后，网侧总无功功率为

需要说明的是，上述调整因子主要用于表示希望最终将网侧的功率因数控制到的目标功率因数，不影响上述整个控制流程，在比较补偿级差时，将当前网侧无功功率与电容补偿级差比较即可，调整因子不参与该比较过程。因此，在一种场景中，可以将SVG的功率因数控制门限和每个智能电力电容器的功率因数控制门限均设置为1，此时调整因子部分即为0，控制系统的网侧总无功功率即为当前网侧无功功率，不会影响上述整个控制流程。

从实现过程上看，不管负载的无功功率是感性无功功率Q或是容性无功功率-Q，其实现过程基本一致。分开描述主要是为分别说明智能电力电容器投入、切除的两个过程。

上述SVG与电容器混合补偿的控制系统，以网侧无功功率为媒介，实现SVG与多个智能电力电容器的协调工作，并且为无线连接，减少了施工量且能大幅度提升响应速度，提升了系统运行的可靠性。

本发明提供的一种SVG与电容器混合补偿的控制方法，如图3所示，方法包括如下步骤：

步骤S302，SVG当检测到负载开始运行时，启动运行，输出与当前网侧无功功率成比例的无功功率；

步骤S304，多个智能电力电容器在SVG启动运行后，比较当前网侧无功功率和电容补偿级差的大小，得到比较结果，根据比较结果，控制投入或切除每个智能电力电容器。

上述SVG与电容器混合补偿的控制方法，SVG当检测到负载开始运行时，启动运行，输出与当前网侧无功功率成比例的无功功率；多个智能电力电容器在SVG启动运行后，比较当前网侧无功功率和电容补偿级差的大小，得到比较结果，根据比较结果，控制投入或切除每个智能电力电容器。该控制系统以网侧无功功率为媒介，实现每个智能电力电容器与SVG的协调工作，并且，每个智能电力电容器与SVG之间不需要通过总线连接，这种无线连接的方式可以有效保证控制策略的有效性，同时能对负载的快速变动进行及时响应，提升了系统运行的可靠性。

进一步的，根据比较结果，控制投入或切除每个智能电力电容器的步骤包括：如果比较结果指示当前网侧无功功率大于电容补偿级差，且负载的无功功率为感性无功功率，投入一个级差的容值对应的指定智能电力电容器；采集投入指定智能电力电容器后的新的网侧无功功率，将新的网侧无功功率作为新的当前网侧无功功率，重复执行比较当前网侧无功功率和电容补偿级差的大小的步骤，直至当前网侧无功功率小于电容补偿级差。

进一步的，根据比较结果，控制投入或切除每个智能电力电容器的步骤包括：如果负载的无功功率由感性无功功率变换为容性无功功率，且比较结果指示当前网侧无功功率大于电容补偿级差，切除一个级差的容值对应的指定智能电力电容器；采集切除指定智能电力电容器后的新的网侧无功功率，将新的网侧无功功率作为新的当前网侧无功功率，重复执行比较当前网侧无功功率和电容补偿级差的大小的步骤，直至当前网侧无功功率小于电容补偿级差。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。