低压动态无功补偿控制器控制策略研究.doc

低压动态无功补偿控制器控制策略研究 　　摘 要 　　在电力系统中，无功功率的平衡是电能质量的重要保证。因此，相关能快速有效补偿电网无功负荷的无功补偿装置的设计和制造就成为了一个亟待解决的问题，而无功补偿控制器作为无功补偿装置的核心部件，其控制策略的改进和研究更是一个很实际的问题。 　　【关键词】无功补偿 控制器 控制策略 　　1 无功补偿装置简介 　　1.1 同步调相机 　　同步调相机作为早期的无功补偿技术，其结构与同步电动机基本相同，其运行维护比较复杂，技术上已经显得落后。所以，同步调相机目前虽仍有使用，但已不再发展。 　　1.2 固定补偿电容器 　　在供电电网系统中，固定补偿电容器需要的无功功率，与电机等感性负载需要的无功功率，在时间上正好相反。但当电容器补偿系统无功时，其供给的无功功率对电压的变化非常敏感，其无功功率调节能力比较差。可因为其补偿容量装设比较灵活，维修保养上也比较方便，分散集中装设均可，在我国电网系统中，固定补偿电容器仍然在大量使用。 　　1.3 动态无功功率补偿装置 　　随着电力电子技术的发展，柔性交流输电系统（FACTS）在电力系统中得到了广泛的应用。目前，基于FACTS技术且应用于无功补偿最为广泛的是动态无功功率补偿装置（SVC）。与同步调相机相比，SVC是完全静止的设备，但它的补偿过程却是动态的，即可根据系统无功功率的需求或电压的变化自动跟踪补偿。 　　1.4 其它无功功率补偿装置 　　由于SVC的一些缺陷，随后，人们又研发出了静止无功发生器（SVG），SVG采用新型电力电子器件和检测技术，其既可以提供滞后的无功功率，又可提供超前的无功功率。不过由于投资巨大，目前SVG距离大规模应用还有很长的路要走。随着电力电子逆变技术的迅速发展，电力无源滤波器、电力有源滤波器和单位功率因数变流器等新型补偿形式的研究应用已成为无功补偿控制领域的研究热点。 　　综上所述，在现实供电电网系统中应用最为广泛的还是动态无功功率补偿装置（SVC）。SVC虽然有其自身控制上的一些缺陷，但因其性价比适中且技术上还有很大的改进空间，因此其发展潜力也是不容小视。动态无功补偿控制器是SVC的核心组成部分。本文主要研究低压动态无功补偿控制器的控制策略问题。 　　2 低压动态无功补偿控制器的控制策略 　　目前国内生产的低压无功补偿控制器一般采用8位、16位单片机或DSP为核心进行无功补偿控制。控制器可以用户设定的功率因数为投切参考限量，计算出所需供给的无功功率，之后智能选择合适的电容组进行投切。对于控制方式，一般来说，根据实际情况的不同，控制策略也要有所调整。 　　2.1 单变量控制 　　2.1.1 按电压变量控制 　　在电网系统中，无功功率一旦有大的波动，就会严重降低电网电压的质量。按电压变量控制的控制器优点是：控制实现方式比较简单，造价比较低，且便于维护管理。但是当电网系统电压出现较快波动时，容易出现投切振荡现象，因此补偿效果并不理想。 　　2.1.2 按功率因数变量控制 　　采用此种控制方式，需要提前设置一个合理的功率因数变量控制区间。其优点是：无功控制灵敏度较高，但是当系统的负载较小且功率因数较低时电容器组可能频繁投切，就容易产生投切振荡。 　　2.1.3 按无功功率变量控制 　　按无功功率变量控制即是以电网系统无功功率作为被控制的变量，使其作为电容组投切的判据。采用此种控制方式，需要不断的监测电网系统中的无功功率，并且与所设置电容器组的补偿值进行比较，此种控制方式的优点是：其可以实现补偿电容器组无功补偿投切一次到位，基本上可以避免投切振荡。可是，本控制方式在电网系统负载不足时比较容易造成补偿装置的投切振荡问题。 　　2.2 复合变量控制 　　2.2.1 按功率因数变量、电压变量复合控制 　　按供电电网系统功率因数变量、电压变量复合控制的控制方式主要有两种：其一是把电压变量和功率因数变量作为两个级别相同的并行判据，此种控制方式下，电网系统电压即使在合理的工作范围内，而功率因数值一旦进入电容器组投切控制区间，控制器则仍然发出投电容器指令。其二是以电网电压变量为主控判据，以功率因数变量为辅助判据，但经实践检验这种复合控制方式的无功补偿效益效果不是太理想。 　　2.2.2 按电压变量、无功量复合控制 　　根据电网系统的实际需要，可提前设置好电网系统控制电压和控制无功的上限和下限，之后依据相应的控制需要，可再将无功补偿控制装置的运行区域再划分为九个不同的控制区，每一个区域都对应着相应不同的控制方式，这也即是目前较为流行的“九区图”控制方式。这种控制方式的最大缺点是：控制装置一旦进入第9区立即会停滞下来，从而不会再监测调节电网系统参数，因此可能造成电网系统长时间运行在低质量甚至不