專利名稱：一種基于瞬時功率平衡的靜止無功補(bǔ)償裝置電流檢測方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)無功補(bǔ)償技術(shù)，具體涉及一種靜止無功補(bǔ)償裝置電流檢測方法。
背景技術(shù)：
在電力系統(tǒng)中，為改善電網(wǎng)的電能質(zhì)量，提高電網(wǎng)電源側(cè)的功率因數(shù)，通常在變壓器的低壓側(cè)設(shè)置無功補(bǔ)償裝置。靜止無功補(bǔ)償器(Static var compensator，以下簡稱 STATC0M)是一種廣泛應(yīng)用的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置。在STATC0M運(yùn)行中，當(dāng)負(fù)載所需的無功功率發(fā)生變化時，要求STATC0M能夠快速地進(jìn)行動態(tài)跟蹤補(bǔ)償，這首先依賴于STATC0M指令電流的實(shí)時檢測計(jì)算方法。目前，STATC0M指令電流檢測計(jì)算方法廣泛采用基于瞬時無功功率理論的運(yùn)算方式。、-、運(yùn)算方式具有實(shí)時性好、檢測結(jié)果不受電壓波形畸變的影響等優(yōu)點(diǎn)，圖1所示為傳統(tǒng)檢測無功電流的ip-i,運(yùn)算方式原理圖，其工作原理為首先將負(fù)載三相電流ia、 ib、i。按照式⑴進(jìn)行變換，得到pq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下負(fù)載電流的有功直流分量ip與無功直流分量ia
ΛΙΧ 2
0
ΛΙΧ 1 fx
3
傳統(tǒng)的ip-iq無功電流檢測方法由于直接把負(fù)載電流的無功分量作為STATC0M輸出無功電流的指令值，因此其僅適合于STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)與負(fù)載電流檢測點(diǎn)位于同一位置的情況，STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)被限制在負(fù)載電流檢測點(diǎn)。如果補(bǔ)償點(diǎn)與負(fù)載電流檢測點(diǎn)位于不同位置，如跨越變壓器兩側(cè)，由于STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)與負(fù)載電流檢測點(diǎn)的電壓幅值及相位存在偏差，致使傳統(tǒng)的ip-i,無功電流檢測法不再適用。因此，傳統(tǒng)的ip-i,無功電流檢測方法限制了 STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)的位置，不利于補(bǔ)償方式的靈活選取。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明方法的目的在于解決STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)與負(fù)載電流檢測點(diǎn)跨越變壓器所帶來的補(bǔ)償裝置電流檢測問題，提供了一種基于瞬時功率平衡原理的改進(jìn)的、-、無功電流檢測方法，實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償裝置補(bǔ)償點(diǎn)的靈活設(shè)置。一種基于瞬時功率平衡的靜止無功補(bǔ)償裝置電流檢測方法，具體為(1)采樣當(dāng)前時刻變壓器低壓側(cè)的三相相電壓和三相電流，及靜止無功補(bǔ)償器 STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)的三相相電壓；(2)依據(jù)變壓器低壓側(cè)三相相電壓的采樣值計(jì)算變壓器低壓側(cè)A相相電壓的相位識VLa，得到變壓器低壓側(cè)相電壓旋轉(zhuǎn)矢量的方向；依據(jù)STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)三相相電壓的采樣值計(jì)算STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)A相相電壓的相位卿Ta，得到STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)相電壓旋轉(zhuǎn)矢量的方向；(3)將變壓器低壓側(cè)相電壓旋轉(zhuǎn)矢量的方向作為Pq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的ρ軸方向，對變壓器低壓側(cè)三相電流進(jìn)行abc三相坐標(biāo)系到pq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換，簡稱abc/pq坐標(biāo)變換，得到負(fù)載電流的無功直流分量‘；(4)計(jì)算STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)所需注入無功電流的直流分量iqT = ‘/K，K為STATC0M 補(bǔ)償點(diǎn)相電壓與負(fù)載相電壓的比值，以iqT作為STATC0M輸出參考電流的q軸直流分量
Iqref >(5)將STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)相電壓旋轉(zhuǎn)矢量的方向作為pq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的ρ軸方向，對 STATC0M輸出參考電流的q軸直流分量‘ef進(jìn)行pq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到abc三相坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換，簡稱abc/pq坐標(biāo)反變換，得到STATC0M的三相輸出無功電流指令值。進(jìn)一步地，為了控制STATC0M直流側(cè)電容電壓穩(wěn)定，所述步驟(5)還將控制 STATC0M直流電容電壓的比例積分環(huán)節(jié)的輸出作為STATC0M輸出參考電流的P軸直流分量 ipref,對iPref和—起進(jìn)行abc/pq坐標(biāo)反變換得到STATC0M總的三相輸出電流指令值。本發(fā)明方法首先對變壓器低壓側(cè)A相相電壓及STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)A相相電壓進(jìn)行鎖相；將變壓器低壓側(cè)三相電流根據(jù)變壓器低壓側(cè)相電壓旋轉(zhuǎn)矢量的方向進(jìn)行abc/pq坐標(biāo)變換，得到負(fù)載電流的無功直流分量；根據(jù)瞬時功率平衡原理，將負(fù)載電流無功直流分量轉(zhuǎn)換為STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)所需注入的無功電流直流分量，以此作為STATC0M輸出參考電流的q 軸直流分量；并將控制STATC0M直流電容電壓的比例積分環(huán)節(jié)的輸出作為STATC0M輸出參考電流的P軸直流分量ipref ；再將ipMf和根據(jù)STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)相電壓旋轉(zhuǎn)矢量的方向進(jìn)行abc/pq坐標(biāo)反變換，即可得到STATC0M的三相輸出電流指令值iaref、itoef、i。ref，以此來調(diào)節(jié)控制STATC0M的實(shí)際輸出電流。具體而言，本發(fā)明具有以下技術(shù)效果(1)本發(fā)明方法進(jìn)一步拓展了傳統(tǒng)的ip_ia無功電流檢測方法，突破了傳統(tǒng)ip_ia算法中STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)與負(fù)載電流檢測點(diǎn)位于同一位置的局限性，從而使STATC0M的安裝位置不受限制，可以靈活選擇補(bǔ)償點(diǎn)的位置。(2)靈活選擇補(bǔ)償點(diǎn)的位置可以合理選定STATC0M的輸出電壓大小，從而可以降低電力電子器件的耐壓要求，簡化STATC0M主電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，降低成本，同時還可以提高電力電子器件的開關(guān)頻率，改善電流波形。(3)本發(fā)明方法基于瞬時功率平衡原理，確保STATC0M完全補(bǔ)償負(fù)載所需的無功功率，實(shí)時性好，動態(tài)響應(yīng)快；同時，本發(fā)明方法不受系統(tǒng)電壓畸變的影響，當(dāng)系統(tǒng)電壓發(fā)生畸變時，仍然具有準(zhǔn)確的檢測結(jié)果。


圖1為傳統(tǒng)檢測無功電流的ip-iq運(yùn)算方式原理圖。圖2為電壓電流旋轉(zhuǎn)矢量、abc三相坐標(biāo)系、pq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的關(guān)系示意圖。圖3為基于瞬時功率平衡原理的STATC0M改進(jìn)的無功電流檢測方法原理圖。圖4為包括直流電壓控制的STATC0M指令電流計(jì)算方法原理圖。圖5為STATC0M仿真模型及控制算法示意圖。圖6為仿真模型變壓器高壓側(cè)A相電壓、電流波形圖。圖7為仿真模型STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)A相電壓及補(bǔ)償電流波形圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明首先將變壓器低壓側(cè)三相電流根據(jù)變壓器低壓側(cè)相電壓旋轉(zhuǎn)矢量的方向進(jìn)行abc三相坐標(biāo)系到pq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的變換，簡稱abc/pq坐標(biāo)變換，得到負(fù)載電流的無功直流分量‘；然后根據(jù)功率平衡原理，將、轉(zhuǎn)換為STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)所需注入的無功電流直流分量iqT，以此作為STATC0M輸出參考電流的q軸直流分量；再將、ef根據(jù)STATC0M 補(bǔ)償點(diǎn)相電壓旋轉(zhuǎn)矢量的方向進(jìn)行abc/pq坐標(biāo)反變換，即可得到STATC0M的三相輸出無功電流指令值。以此來控制STATC0M的輸出電流，可以確保STATC0M輸出的無功功率和負(fù)載所需的無功功率相等，從而達(dá)到補(bǔ)償負(fù)載無功、提高電網(wǎng)功率因數(shù)的目的。下面通過借助實(shí)施例更加詳細(xì)地說明本發(fā)明，但以下實(shí)施例僅是說明性的，本發(fā)明的保護(hù)范圍并不受這些實(shí)施例的限制。附圖3所示為本發(fā)明所提的基于瞬時功率平衡原理的STATC0M改進(jìn)的無功電流檢測方法原理圖，附圖4所示為包括直流電容電壓控制的STATC0M指令電流計(jì)算方法原理圖，附圖5所示為STATC0M仿真模型及控制算法示意圖。在本發(fā)明所提的基于瞬時功率平衡的STATC0M改進(jìn)的、_、無功電流檢測方法中， STATC0M的補(bǔ)償點(diǎn)位置不受負(fù)載電流檢測點(diǎn)的限制，可以靈活設(shè)置。附圖5所示為負(fù)載電壓和電流檢測點(diǎn)設(shè)在變壓器低壓側(cè)L處，STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)設(shè)在變壓器高壓繞組中間抽頭T處的情況，下面以附圖5所示情況進(jìn)行說明，當(dāng)補(bǔ)償點(diǎn)設(shè)置在其他位置時，計(jì)算步驟和下述步驟相同。在整個過程中，需要對變壓器低壓側(cè)L處的三相相電壓和三相電流、STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)T處的三相相電壓及STATC0M輸出三相電流進(jìn)行采樣，得到當(dāng)前時刻上述電壓、電流的瞬時值。
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1、對變壓器低壓側(cè)A相相電壓進(jìn)行鎖相(PLL)設(shè)當(dāng)前采樣時刻為、，根據(jù)瞬時功率理論，利用、時刻變壓器低壓側(cè)L處的三相相電壓的采樣值數(shù)據(jù)I^、Ur、Uc1計(jì)算出、時刻變壓器低壓側(cè)L處A相相電壓的相位^VLa，計(jì)算方法為
權(quán)利要求
1.一種基于瞬時功率平衡的靜止無功補(bǔ)償裝置電流檢測方法，具體為(1)采集當(dāng)前時刻變壓器低壓側(cè)的三相相電壓和三相電流，及靜止無功補(bǔ)償器 STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)的三相相電壓；(2)依據(jù)變壓器低壓側(cè)三相相電壓的采樣值計(jì)算變壓器低壓側(cè)A相相電壓的相位識VLa，得到變壓器低壓側(cè)相電壓旋轉(zhuǎn)矢量的方向；依據(jù)STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)三相相電壓的采樣值計(jì)算STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)A相相電壓的相位卿Ta，得到STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)相電壓旋轉(zhuǎn)矢量的方向；(3)將變壓器低壓側(cè)相電壓旋轉(zhuǎn)矢量的方向作為pq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的P軸方向，對變壓器低壓側(cè)三相電流進(jìn)行abc三相坐標(biāo)系到pq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換，得到負(fù)載電流的無功直流分量‘；(4)計(jì)算STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)所需注入的無功電流直流分量iqT=IqL/Κ，其中，K為STATC0M 補(bǔ)償點(diǎn)相電壓與負(fù)載相電壓的比值，將iqT作為STATC0M輸出參考電流的q軸直流分量Iqref ；(5)將STATC0M補(bǔ)償點(diǎn)相電壓旋轉(zhuǎn)矢量的方向作為pq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系的P軸方向，對 STATC0M輸出參考電流的q軸直流分量‘ef進(jìn)行pq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到abc三相坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換，得到STATC0M的三相輸出無功電流指令值。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜止無功補(bǔ)償裝置電流檢測方法，其特征在于，所述步驟(5) 還將控制STATC0M直流電容電壓的比例積分環(huán)節(jié)的輸出作為STATC0M輸出參考電流的ρ軸直流分量ipref，對ipref和—起進(jìn)行Pq旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系到abc三相坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換，得到 STATC0M的三相輸出電流指令值。
全文摘要
本發(fā)明提供一種基于瞬時功率平衡的靜止無功補(bǔ)償器電流檢測方法，具體為對變壓器低壓側(cè)A相相電壓及STATCOM補(bǔ)償點(diǎn)A相相電壓進(jìn)行鎖相；將變壓器低壓側(cè)三相電流根據(jù)變壓器低壓側(cè)相電壓旋轉(zhuǎn)矢量的方向進(jìn)行abc/pq變換，得到負(fù)載電流的無功直流分量；根據(jù)瞬時功率平衡原理，將負(fù)載電流無功直流分量轉(zhuǎn)換為STATCOM補(bǔ)償點(diǎn)所需注入的無功電流直流分量，以此作為STATCOM輸出參考電流的q軸直流分量iqref；再將iqref根據(jù)STATCOM補(bǔ)償點(diǎn)相電壓旋轉(zhuǎn)矢量的方向進(jìn)行abc/pq反變換，即可得到STATCOM的三相輸出無功電流指令值，以此控制STATCOM的實(shí)際輸出電流。本發(fā)明解決STATCOM補(bǔ)償點(diǎn)與負(fù)載電流檢測點(diǎn)跨越變壓器所帶來的電流檢測問題，STATCOM的安裝位置十分靈活，同時無功電流檢測算法具有很好的響應(yīng)速度。
文檔編號G01R19/00GK102157948SQ20111008322
公開日2011年8月17日 申請日期2011年4月2日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月2日
發(fā)明者劉健, 尹項(xiàng)根, 張哲 , 張斌, 文明浩, 熊卿, 王存平 申請人:華中科技大學(xué)