本發(fā)明涉及電力系統(tǒng)控制，尤其涉及一種針對系統(tǒng)短路故障的d–statcom協(xié)調(diào)控制方法。

背景技術(shù)：

1、隨著智能電網(wǎng)的高速發(fā)展、電力負荷復(fù)雜度日益提高以及非線性擾動源大面積并入電網(wǎng)，造成區(qū)域電網(wǎng)出現(xiàn)大量愈加突出的電能質(zhì)量問題，給現(xiàn)代工業(yè)和國民經(jīng)濟造成了非常嚴重的損失。在這些難題中，在各種電能質(zhì)量問題中，電壓暫降是發(fā)生頻率最高、影響最嚴重的一種。監(jiān)測數(shù)據(jù)顯示，80％以上的電能質(zhì)量問題是由電壓暫降引起的。短時間的電壓暫降可能造成敏感裝置工作狀態(tài)不正常，嚴重的時候甚至?xí)?dǎo)致敏感裝置停機，給企業(yè)帶來重大損失。

2、針對電壓暫降這一問題，工程上多采用安裝無功補償裝置的方式來支撐母線電壓。在電壓暫降的治理方案中，配電網(wǎng)靜止同步補償器(d-statcom)在其中擔(dān)任著重要角色，由于接入配電網(wǎng)的補償器由于離負荷近，既可以避免無功潮流的遠距離流動，又可以及時抑制單相大功率設(shè)備或非線性負載引起的電能質(zhì)量問題，使statcom的性能得以最大程度發(fā)揮，其控制方法也是近年來研究的熱點

3、d-statcom控制策略中較為經(jīng)典的是采用雙閉環(huán)控制，外環(huán)實現(xiàn)電壓控制，內(nèi)環(huán)對電流快速跟蹤。在系統(tǒng)出現(xiàn)短路故障時，目前已有的d-statcom控制方法補償系統(tǒng)電壓變化是通過改變控制系統(tǒng)輸出指令實現(xiàn)的，無可避免地存在一定的滯后延時。當(dāng)控制指令無法立即響應(yīng)電壓的迅速變化，就會導(dǎo)致故障時低電壓補償不足，故障結(jié)束后助增系統(tǒng)的過電壓，但現(xiàn)有的控制方法并未考慮這些問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明提供了一種針對系統(tǒng)短路故障的d–statcom協(xié)調(diào)控制方法，在控制系統(tǒng)的外環(huán)部分附加基于母線電壓變化率的控制環(huán)節(jié)和暫態(tài)快速無功補償控制環(huán)節(jié)，對原控制系統(tǒng)進行改進，提高d-statcom在短路故障時的無功補償能力。

3、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案，一種針對系統(tǒng)短路故障的d–statcom協(xié)調(diào)控制方法，包括：以雙閉環(huán)控制策略為基礎(chǔ)，外環(huán)實現(xiàn)電壓協(xié)調(diào)控制，內(nèi)環(huán)對電流快速跟蹤，在外環(huán)電壓控制中引入基于母線電壓變化率的控制環(huán)節(jié)和暫態(tài)快速無功補償控制環(huán)節(jié)，對外環(huán)控制中輸出的q軸無功參考電流進行修改后，送入到內(nèi)環(huán)控制中，生成控制信號輸入spwm中得到igbt的觸發(fā)信號，控制d-statcom發(fā)出無功功率來補償電壓；獲取檢測到的母線電壓電流，將檢測到的電壓求導(dǎo)后送入故障判斷模塊中，判斷是否發(fā)生故障，并由故障判斷模塊控制欠電壓模塊和過電壓模塊的投入；將欠電壓模塊或過電壓模塊的投入后產(chǎn)生的附加分量送入到d-statcom外環(huán)q軸電壓控制中；將暫態(tài)快速無功補償控制環(huán)節(jié)產(chǎn)生的無功輸入分量經(jīng)過pi控制后送入到外環(huán)q軸電壓控制中；將修改后的外環(huán)控制中輸出的q軸無功參考電流送入到內(nèi)環(huán)控制中，生成控制信號輸入spwm中得到igbt的觸發(fā)信號，控制d-statcom發(fā)出無功功率補償電壓。

4、作為本發(fā)明所述的一種針對系統(tǒng)短路故障的d–statcom協(xié)調(diào)控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述電壓協(xié)調(diào)控制在判斷故障發(fā)生時才會投入運行，母線最小參考電壓uminref取0.98pu，母線最大參考電壓umaxref取1.02pu，母線電壓變化率最小參考值取-0.1，母線電壓變化率最大參考值取0.1,在發(fā)生電壓暫降時提前啟動電壓協(xié)調(diào)控制，降低通信延時的影響。

5、作為本發(fā)明所述的一種針對系統(tǒng)短路故障的d–statcom協(xié)調(diào)控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述故障判斷模塊包括，測量系統(tǒng)的母線電壓uc，求取電壓變化率duc/dt，當(dāng)發(fā)生故障時，檢測到和uc＜uminref同時滿足時，投入使用欠電壓模塊，當(dāng)故障消失后，檢測到和uc＞umaxref同時滿足時，投入使用過電壓模塊，電壓恢復(fù)正常后恢復(fù)常規(guī)電壓控制，系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定運行。

6、作為本發(fā)明所述的一種針對系統(tǒng)短路故障的d–statcom協(xié)調(diào)控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述欠電壓模塊包括，在系統(tǒng)未發(fā)生短路故障時，欠電壓模塊不啟用；當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生短路故障，檢測到和uc＜uminref同時滿足時，投入欠電壓模塊抑制電壓暫降，外環(huán)控制中q軸輸出的無功參考電流為：

7、

8、其中，kp為pi控制器的比例系數(shù)；ki為pi控制器的積分時間常數(shù)；ki1為欠電壓模塊pi控制器的積分時間常數(shù)；kp1為欠電壓模塊pi控制器的比例系數(shù)；gp為電壓控制中pi輸出的比例分量；gi為電壓控制中pi輸出的積分分量；

9、當(dāng)母線電壓由于短路故障導(dǎo)致低于正常值且有減小的趨勢時，為正值，經(jīng)pi控制后得到正電壓補償值附加到電壓環(huán)節(jié)，經(jīng)過電壓控制中的pi得到的外環(huán)無功電流附加分量gu為正值，增大送入內(nèi)環(huán)控制外環(huán)無功電流。隨著外環(huán)無功電流的增大statcom加快了發(fā)出無功的速率，增大了發(fā)出的無功，更好的抑制了電壓暫降。

10、作為本發(fā)明所述的一種針對系統(tǒng)短路故障的d–statcom協(xié)調(diào)控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述過電壓模塊包括，正常運行時過電壓模塊不啟用；

11、當(dāng)發(fā)生故障后檢測到和uc＞umaxref時，通過故障判斷模塊投入過電壓模塊導(dǎo)通，抑制暫態(tài)高電壓，外環(huán)控制中q軸輸出的無功參考電流值為：

12、

13、其中，kp為pi控制器的比例系數(shù)；ki為pi控制器的積分時間常數(shù)；ki2為欠電壓模塊pi控制器的積分時間常數(shù)；kp2為欠電壓模塊pi控制器的比例系數(shù)；gp為電壓控制中pi輸出的比例分量；gi為電壓控制中pi輸出的積分分量；

14、當(dāng)故障消失后由于存在d-statcom發(fā)出的過量的無功功率，導(dǎo)致母線電壓高于正常值且有增大的趨勢時，為負值，經(jīng)pi控制后得到負電壓補償值附加到電壓控制環(huán)節(jié)，經(jīng)過電壓控制中的pi得到的外環(huán)無功電流附加分量gu為負值，減小送入內(nèi)環(huán)控制外環(huán)無功電流。隨著外環(huán)無功電流的減小，statcom加快減小發(fā)出無功速率，更好的抑制了由于發(fā)出無功過多引起的電壓超調(diào)。

15、作為本發(fā)明所述的一種針對系統(tǒng)短路故障的d–statcom協(xié)調(diào)控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：所述q軸無功參考電流表示為，

16、iqref＝[(ucref-uc)+(qcref-qc)×(kp-q+ki-q/s)]

17、×(kp+ki/s)

18、其中，kp為pi控制器的比例系數(shù)；ki為pi控制器的積分時間常數(shù)；ki-q為暫態(tài)快速無功－電壓補償pi控制器的積分時間常數(shù)；kp-q為暫態(tài)快速無功-電壓補償pi控制器的比例系數(shù)；ucref為母線電壓的參考值；qcref為母線無功功率參考電壓；qc為檢測到的母線無功功率；uc為檢測到系統(tǒng)的母線電壓。

19、作為本發(fā)明所述的一種針對系統(tǒng)短路故障的d–statcom協(xié)調(diào)控制方法的一種優(yōu)選方案，其中：在statcom外環(huán)q軸電壓控制中加入無功輸入分量，形成母線電壓-無功下垂控制，根據(jù)下垂控制原理，計算得到，

20、uc＝ucref-kqs(qref-qc)

21、其中，kqs為無功下垂控制的下垂系數(shù)；ucref為母線電壓的參考值；qcref為母線無功功率參考電壓；qc檢測到的母線無功功率；uc為檢測到系統(tǒng)的母線電壓；

22、根據(jù)以上分析可知，在快速無功補償控制環(huán)節(jié)中，可以通過減小改進后的附加無功輸入pi控制器中的積分增益系數(shù)ki-q，從而可以增大下垂系數(shù)kqs，提升d-statcom暫態(tài)下的無功響應(yīng)速度。

23、一種計算機設(shè)備，包括存儲器和處理器，所述存儲器存儲有計算機程序，其特征在于，所述處理器執(zhí)行所述計算機程序時實現(xiàn)一種針對系統(tǒng)短路故障的d–statcom協(xié)調(diào)控制方法中任一項所述的方法的步驟。

24、一種計算機可讀存儲介質(zhì)，其上存儲有計算機程序，其特征在于，所述計算機程序被處理器執(zhí)行時實現(xiàn)一種針對系統(tǒng)短路故障的d–statcom協(xié)調(diào)控制方法中任一項所述的方法的步驟。

25、本發(fā)明的有益效果：本發(fā)明采用協(xié)調(diào)控制方法后，在系統(tǒng)發(fā)生短路故障時，無功補償設(shè)備d-statcom送入到內(nèi)環(huán)控制中的無功參考電流更加精確，輸入到igbt的信號也更加準確，可以快速地對目標進行電壓和無功功率補償，減少電壓暫降對設(shè)備帶來的損害。

26、采用協(xié)調(diào)控制方法后，在系統(tǒng)發(fā)生短路故障后，無功補償設(shè)備d-statcom送入到內(nèi)環(huán)控制中的無功參考電流更加精確，輸入到igbt的信號也更加準確，d-statcom可以及時快速地減少發(fā)出的無功功率，減小故障后的電壓超調(diào)程度