一种基于电压闭环的SVG优化控制方法和装置

技术领域

本发明涉及电力系统领域，具体涉及一种基于电压闭环的SVG优化控制方法和装置。

背景技术

建设以新能源为主体的新型电力系统是我国电力行业未来发展的趋势。大规模新能源基地经特高压交、直流工程集中外送，送端严重缺乏常规电源支撑，新能源接入系统短路容量低，同时由于新能源机组动态行为各异与场站内的无功补偿装置存在交互作用，对系统的安全稳定运行造成巨大影响。

由于缺乏常规电源的电压调节支撑，送端新能源场站内主要依靠动态无功补偿进行电压调节。动态无功补偿装置(静止无功发生器SVG)，其控制方式和投运状态对工程送电能力有显著影响。SVG投运时，由于其故障期间的反调作用导致暂态过电压进而诱发新能源大规模脱网；SVG不投运时，故障后电压支撑不足，低电压导致新能源机组反复进入低穿引起系统电压振荡。因此优化 SVG控制策略，提升新能源消纳能力，同时对于改善其他新能源汇集地区送出电网的安全稳定运行特性提供借鉴，是目前亟需解决的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种基于电压闭环的SVG优化控制方法，包括：

将SVG投运在新能源场站线路的母线侧；

在系统稳态运行期间，SVG投入运行，接入AVC子站保持现行稳态控制模式不变；

在系统故障暂态运行期间，SVG电压在预设值下保持连续不脱网运行，采用定电压模式，实现电压闭环控制；根据预置的电压闭环控制的电压稳态参考值、电压滞环上下限值和电压稳态上下限值，与实测电压值的关系，进行控制策略分区管理；

在系统故障清除期间，增大SVG的响应时间，保留目标动态电力支撑能力；

在系统故障恢复后，SVG预留目标动态无功功率储备。

进一步的，在将SVG投运在新能源场站线路的母线侧之后，还包括：

当新能源场站内SVG控制同一母线电压时，设置调差环节和调差系数。

进一步的，在系统稳态运行期间，SVG投入运行，接入AVC子站保持现行稳态控制模式不变，包括：

在系统稳态运行期间，将SVG设置为定无功功率或定电压模式，并在增减无功功率双方向上预留目标动态无功功率储备。

进一步的，在系统故障暂态期间，SVG电压在预设值下保持连续不脱网运行，采用定电压模式，实现电压闭环控制，包括：

在系统故障暂态期间，SVG电压在预设值0.2p.u.～1.2p.u.之间保持连续不脱网运行；

SVG执行障蔽切换性控制策略，采用定电压模式，实现电压闭环控制。

进一步的，根据预置的电压闭环控制的电压稳态参考值、电压滞环上下限值和电压稳态上下限值，与实测电压值的关系，进行控制策略分区管理，包括：

根据预置的电压闭环控制的电压稳态参考值U

进一步的，在系统故障清除期间，增大SVG的响应时间，保留目标动态电力支撑能力，包括：

在系统故障清除期间，屏蔽SVG的控制策略，优化SVG的控制参数；

基于优化后的SVG的控制参数及暂态期间的无功输出限幅，增大SVG的响应时间，保留目标动态电力支撑能力。

进一步的，系统故障恢复后，SVG预留目标动态无功功率储备，包括：

系统故障恢复后，AVC子站通过调节无功功率出力，将动态无功补偿装置已经投入/退出的无功功率进行置换，使SVG在增减无功双方向上预留目标动态无功功率储备。

本发明同时提供一种基于电压闭环的SVG优化控制装置，包括：

投运单元，用于将SVG投运在新能源场站线路的母线侧；

系统稳态运行单元，用于在系统稳态运行期间，SVG投入运行，接入AVC 子站保持现行稳态控制模式不变；

系统故障暂态运行单元，用于在系统故障暂态运行期间，SVG电压在预设值下保护连续不脱网运行，采用定电压模式，实现电压闭环控制；根据预置的电压闭环控制的电压稳态参考值、电压滞环上下限值和电压稳态上下限值，与实测电压值的关系，进行控制策略分区管理；

系统故障清除单元，用于在系统故障清除期间，增大SVG的响应时间，保留合理的动态电力支撑能力；

系统故障恢复单元，用于在系统故障恢复后，SVG预留合理的动态无功功率储备。

本发明同时提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求中任一项所述方法的步骤。

本发明同时提供一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求中任一项所述的方法的步骤。

通过本发明提供的一种基于电压闭环的SVG优化控制方法和装置，可以改善SVG控制性能，使其在故障期间具有低压耐受能力，低压不闭锁不脱网；在故障清除时不反调，避免调节速度过快导致电压反调；在故障后具有电压支撑能力，避免新能源机组反复进低穿。以此提升特高压交流新能源外送输电能力，改善系统稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种基于电压闭环的SVG优化控制方法的流程示意图；

图2是本发明实施例涉及的SVG电压闭环控制模型框图；

图3是本发明实施例涉及的SVG电压控制策略；

图4是本发明实施例涉及的相间短路故障电压、无功功率对比曲线；

图5是本发明实施例提供的一种基于电压闭环的SVG优化控制装置的结构示意图。

具体实施方式

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。

如背景技术所介绍，建设以新能源为主体的新型电力系统是我国电力行业未来发展的趋势。大规模新能源基地经特高压交、直流工程集中外送，送端严重缺乏常规电源支撑，新能源接入系统短路容量低，同时由于新能源机组动态行为各异与场站内的无功补偿装置存在交互作用，对系统的安全稳定运行造成巨大影响。

由于缺乏常规电源的电压调节支撑，送端新能源场站内主要依靠动态无功补偿进行电压调节。动态无功补偿装置(静止无功发生器SVG)，其控制方式和投运状态对工程送电能力有显著影响。SVG投运时，由于其故障期间的反调作用导致暂态过电压进而诱发新能源大规模脱网；SVG不投运时，故障后电压支撑不足，低电压导致新能源机组反复进入低穿引起系统电压振荡。因此优化 SVG控制策略，提升新能源消纳能力，同时对于改善其他新能源汇集地区送出电网的安全稳定运行特性提供借鉴，是目前亟需解决的问题。

为了改善上述问题，本发明提供了一种基于电压闭环的SVG优化控制方法，该方法将SVG投运在新能源场站线路的母线侧；在系统稳态运行期间， SVG投入运行，接入AVC子站保持现行稳态控制模式不变；在系统故障暂态运行期间，SVG电压在预设值下保持连续不脱网运行，采用定电压模式，实现电压闭环控制；根据预置的电压闭环控制的电压稳态参考值、电压滞环上下限值和电压稳态上下限值，与实测电压值的关系，进行控制策略分区管理；在系统故障清除期间，增大SVG的响应时间，保留目标动态电力支撑能力；在系统故障恢复后，SVG预留目标动态无功功率储备，提升了特高压交流新能源外送输电能力，改善了系统稳定性。下面对上述方案进行详细介绍。

图1为本发明实施例提供的一种基于电压闭环的SVG优化控制方法的流程示意图，下面结合图1对本发明提供的方法进行详细说明。

步骤S101，将SVG投运在新能源场站线路的母线侧。

将SVG投运在新能源场站线路的母线侧，当新能源场站内SVG控制同一母线电压时，考虑设置调差环节和调差系数。

步骤S102，在系统稳态运行期间，SVG投入运行，接入AVC子站保持现行稳态控制模式不变。

系统稳态运行期间，SVG确保投入运行，接入无功控制装置AVC子站保持现行稳态控制模式不变，SVG设置为定无功功率或定电压模式，并在增减无功功率双方向上预留目标动态无功功率储备，目标动态无功功率储，是在系统稳态运行的基础上，预留的合理动态无功功率储备。

步骤S103，在系统故障暂态运行期间，SVG电压在预设值下保持连续不脱网运行，采用定电压模式，实现电压闭环控制；根据预置的电压闭环控制的电压稳态参考值、电压滞环上下限值和电压稳态上下限值，与实测电压值的关系，进行控制策略分区管理。

在系统故障暂态期间，要求SVG电压在0.2p.u.～1.2p.u.之间保持连续不脱网运行，原则上要求1.3p.u.；SVG屏蔽高/低电压穿越、强励等切换性控制策略，采用定电压模式，实现电压闭环控制。

SVG电压闭环控制模型如图2所示。SVG输出端电压以及反馈的电压变化量与电压参考值、辅助控制信号进行比较后先后经过滤波环节及PID控制环节，得到输出端电压的控制量；对该控制量进行限幅比较后与SVG控制点电压作差再除以SVG与系统之间的等值电抗，最后经过延迟响应控制及限幅环节，得到SVG输出电流。其中，PID控制环节输出后的电压上下限值计算如下：

其中，V

通过上述模块预设电压闭环控制的电压稳态参考值U

电压控制策略分区如图3所示。可设置定电压模式滞环区为±200V～± 500V。在电网故障暂态情况下，SVG动作按优化参数响应，快速调节无功使电压恢复到正常水平。

步骤S104，在系统故障清除期间，增大SVG的响应时间，保留目标动态电力支撑能力。

在系统故障清除期间，保持屏蔽SVG高/低穿、强励等控制策略，通过对 SVG的控制参数优化并结合暂态期间的无功输出限幅，增大SVG的响应时间，保留目标动态电压支撑能力，避免SVG在故障清除后电压恢复时的无功反调。具体控制参数应根据工程实际设定。例如，某新能源场站SVG采用统一优化参数配置，将SVG电压闭环控制的比例、积分系数等进行优化，采用并联PID 结构：比例环节放大倍数KP＝0.6、积分环节放大倍数KI＝1、等值电抗XT＝1、 SVG的VI特性曲线斜率KD＝0.01(以上皆为标幺值)。

步骤S105，在系统故障恢复后，SVG预留目标动态无功功率储备。

在系统故障恢复后，AVC子站通过调节风机和光伏逆变器的无功功率出力，将动态无功补偿装置已经投入或退出的无功功率置换出来，使得SVG重新在增减无功双方向上预留目标动态无功功率储备。

具体应用实施例如下：

在某新能源场站中，进行35kV交流线路相间短路现场试验，SVG定电压模式运行。得到的电压及输出无功仿真曲线与试验曲线如图4所示。通过现场扰动试验与仿真计算对比，验证了在暂态故障期间SVG没有切换低穿策略，低压不闭锁，过电压不反调、无跳机现象，所提出的SVG优化控制策略具有良好效果。

基于同一发明构思，本发明同时提供一种基于电压闭环的SVG优化控制装置500，如图5所示，包括：

投运单元510，用于将SVG投运在新能源场站线路的母线侧；

系统稳态运行单元520，用于在系统稳态运行期间，SVG投入运行，接入 AVC子站保持现行稳态控制模式不变；

系统故障暂态运行单元530，用于在系统故障暂态运行期间，SVG电压在预设值下保持连续不脱网运行，采用定电压模式，实现电压闭环控制；根据预置的电压闭环控制的电压稳态参考值、电压滞环上下限值和电压稳态上下限值，与实测电压值的关系，进行控制策略分区管理；

系统故障清除单元540，用于在系统故障清除期间，增大SVG的响应时间，保留目标动态电力支撑能力；

系统故障恢复单元550，用于在系统故障恢复后，SVG预留目标动态无功功率储备。

进一步的，投运单元，包括：

调差子单元，用于当新能源场站内SVG控制同一母线电压时，设置调差环节和调差系数

进一步的，系统稳态运行单元，包括：

系统稳态运行子单元，用于在系统稳态运行期间，将SVG设置为定无功功率或定电压模式，并在增减无功功率双方向上预留目标动态无功功率储备。

进一步的，系统故障暂态运行单元，包括：

运行子单元，用于在系统故障暂态期间，SVG电压在预设值0.2p.u.～1.2p.u. 之间保持连续不脱网运行；

闭环控制子单元，用于SVG执行障蔽切换性控制策略，采用定电压模式，实现电压闭环控制。

进一步的，系统故障暂态运行单元，包括：

控制策略分区管理子单元，用于根据预置的电压闭环控制的电压稳态参考值U

进一步的，系统故障清除单元，包括：

优化子单元，用于在系统故障清除期间，屏蔽SVG的控制策略，优化SVG 的控制参数；

调整子单元，用于基于优化后的SVG的控制参数及暂态期间的无功输出限幅，增大SVG的响应时间，保留目标动态电力支撑能力。

进一步的，系统故障恢复单元，包括：

调节子单元，用于系统故障恢复后，AVC子站通过调节无功功率出力，将动态无功补偿装置已经投入/退出的无功功率进行置换，使SVG在增减无功双方向上预留目标动态无功功率储备。

基于同一发明构思，本发明同时提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现上述权利要求中任一项所述方法的步骤。

一种可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现上述权利要求中任一项所述的方法的步骤。

通过本发明提供的一种基于电压闭环的SVG优化控制方法和装置，可以改善SVG控制性能，使其在故障期间具有低压耐受能力，低压不闭锁不脱网；在故障清除时不反调，避免调节速度过快导致电压反调；在故障后具有电压支撑能力，避免新能源机组反复进低穿。以此提升特高压交流新能源外送输电能力，改善系统稳定性。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、 CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和 /或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/ 或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。

最后应该说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本发明精神和范围的任何修改或者等同替，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。