一种基于SVG的电网低频振荡的补偿方法 |
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| 申请号 | CN201410653103.8 | 申请日 | 2014-11-17 | 公开(公告)号 | CN104377714A | 公开(公告)日 | 2015-02-25 |
| 申请人 | 荣信电力电子股份有限公司; 国网新疆电力公司电力科学研究院; 新疆洁净能源技术研究院; | 发明人 | 郭自勇; 孙贤大; 李海生; 王绪宝; 樊国伟; 徐哲; 楚淑玲; 杨洋; 王飞义; 王继浩; 孔祥声; 杨永飞; | ||||
| 摘要 | 一种基于SVG的 电网 低频振荡的补偿方法，包括对系统 电流 振荡 频率 的测量、带通 滤波器 的设计校正、SVG电流环控制设计。测量电网 电压 或电流的低频振荡频率，作FFT分析，得到所有的低频振荡频率。将系统的低频振荡频率设为 带通滤波 器 的中心频率，设计带通滤波器BPF。所述的SVG电流环控制设计，即是在DQ旋转 坐标系 下，经典双环前馈解耦策略中，加入电网有功功率的反馈量作为 无功电流 分量的给定值，上述的带通滤波器BPF用于滤除有功功率反馈量中的直流和高频成分。 | ||||||
| 权利要求 | 1.一种基于SVG的电网低频振荡的补偿方法，其特征在于：进行对电网有功功率振荡频率的测量、带通滤波器的设计校正、SVG电流环控制设计，从而使SVG在发出无功电流的同时可以为电网低频振荡提供有效的正阻尼作用。 |
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| 说明书全文 | 一种基于SVG的电网低频振荡的补偿方法技术领域[0001] 本发明涉及电网的无功补偿系统，特别是涉及一种使用SVG装置补偿电网低频振荡的方法。 背景技术[0002] 目前，随着电力系统的发展，电网规模正在日趋庞大。但随着电网规模的增大，在提高资源利用率的同时，电网中也出现了一种低频振荡现象(0.1Hz～2.5Hz)。这种低频振荡一旦发生，会严重威胁电网的安全运行。 [0003] 无功补偿装置作为常用的电力系统稳定装置，在电网中应用比较广泛。其中SVG的应用更为灵活，它可以向电网中注入指定频率的电流，改善系统的动态和稳态特性。研究如何使用无功补偿装置(SVG)对电网低频振荡的状况进行抑制、增加系统阻尼具有重要的意义。 [0004] 电网低频振荡表现为发电机转子间阻尼不足而引发的相对角位移，振荡频率随电网规模越大越低，并伴有明显的有功功率振荡。低频振荡的解决方法通常是调整发电机控制系统励磁调节器(PSS)参数，最优参数的选择难以分析和量化，但SVG本身可以根据系统的振荡频率提供正阻尼，可以保证对特定频率低频振荡起抑制作用同时不会引起低频振荡幅值和范围的扩大。 发明内容[0005] 本发明的目的就是提供一种采用无功补偿装置(SVG)的方法，进行抑制电网中的低频振荡，因而改变系统的稳定性，使系统运行可靠。 [0006] 为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下： [0007] 一种基于SVG的电网低频振荡的补偿方法，包括对电网有功功率振荡频率的测量、带通滤波器的设计校正、SVG电流环控制设计等步骤。从而使SVG在发出无功电流的同时可以为电网低频振荡提供有效的正阻尼作用。 [0009] 所述的带通滤波器的设计校正，即将系统的低频振荡频率设为带通滤波器的中心频率，设计带通滤波器BPF。 [0010] 所述的SVG电流环控制设计，即是在DQ旋转坐标系下，经典双环前馈解耦策略中，加入电网有功功率的反馈量作为无功电流分量的给定值，上述的带通滤波器BPF用于滤除有功功率反馈量中的直流和高频成分。 [0011] 有益效果 [0012] 与现有技术相比，本发明的优点如下： [0013] 1.使用FACTS装置抑制电网低频震荡问题，无需额外增加成本，拓展了S步G应用的领域。 [0014] 2.相比理论化的仿真计算和调整控制器参数的方法，避免了研究模态等系统参数问题，在线测量有功功率低频振荡频率的方法更加简单有效。 [0017] 图2系统总体构成图； [0019] 图4电流环控制结构； [0020] 图5RTDS仿真实验SVG电流波形； [0021] 图6Matlab仿真低频振荡下的电压波形； [0022] 图7Matlab仿真低频振荡电压抑制效果； 具体实施方式[0023] 下面结合附图，对本发明做进一步的详细说明。 [0024] 参见图1至图7。本发明的基于SVG抑制电网低频振荡的方法，包括对有功功率振荡频率的测量、带通滤波器的设计校正、SVG电流环控制设计等步骤。从而使SVG在发出无功电流的同时可以为电网低频振荡提供有效的正阻尼作用。 [0025] 抑制电网低频振荡的具体步骤如下： [0026] 第一步，测量电网有功功率低频振荡的特征频率。即在0.1Hz～2.5Hz范围内，测量电网有功功率波动情况，作FFT分析，得到有功功率波动的频域曲线，如系统在0.2Hz、1Hz附近发生低频振荡。将0.2Hz、2Hz设为带通滤波器的中心频率。 [0027] 第二步，测量电网有功功率波动，系统构成包括发电机、有功负荷、SVG、低频振荡抑制模块。根据电网有功功率低频振荡的特征频率设计带通滤波器。根据低频振荡频率0.2Hz、1Hz设计带通滤波器BPF1与BPF2。其中BPF为二阶带通滤波器，通频带设置在0.2Hz、1Hz处，增益设置为-1，滤波器并联后的传递函数如下， [0028] [0029] 其中取值ζ1＝ζ2＝0.7，wn1＝0.2*6.28,wn2＝1*6.28 [0030] 第三步，由于带通滤波器对于不同频率的分量相位特性不同，频率的偏差将导致微小相移。同时也为了避免功率测量环节中采样保持环节导致的相位偏差，需要附加相位补偿环节，用于对系统输出的相位进行微调，使滤波器在此频率点处的相移为零。假定采样时间为Ts，之后设计相移全通滤波器PhaseShfiter，移动Ts/2时间所对应的角度，其所对应的传递函数如下， [0031] [0032] 最后将PhaseShifter1和PhaseShifter2的输出，即滤波得到的低频振荡特征频率相加就得到了SVG的无功电流指令信号。 [0033] 第四步，将电网有功功率信号作反馈通过带通滤波器加入到SVG电流控制环，使SVG输出无功电流跟随电网有功功率信号波动，以控制电网PCC处的有功电流潮流，稳定PCC点的有功功率波动。SVG抑制低频振荡的控制方式，Gc(s)为电流控制器传递函数，Id、Iq为SVG检测所得直轴与交轴电流分量，Ed、Eq为网侧电压前馈，信号最终经派克反变换模块后生成PWM信号。 [0034] 对于发电机G，由于SVG通过无功电流抑制了有功电流波动，而发电机的有功电流与机械转矩相关，从而SVG抑制了发电机转子间的相对角位移，如此就降低了电网低频振荡的强度，增加了电网阻尼，对于电力系统的暂态过程的低频振荡抑制和电网大规模并网发生率稳态低频振荡抑制意义重大。 |
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