配電網低電壓變系數控制方法及系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種配電網低電壓變系數控制方法及系統，該方法及系統根據獲得的配電網支路首端的無功功率值和末端的電壓值，獲得功率因數控制信號和電壓控制信號，并以末端電壓值的變化動態調整功率因數控制信號和電壓控制信號的加權系數，根據動態調整的可變加權系數對功率因數控制信號和電壓控制信號進行加權合成，最終得到復合控制信號，將復合控制信號作為磁控靜止無功補償器中磁控電抗器直流勵磁電源的控制信號，控制磁控電抗器鐵芯的飽和程度，從而使磁控電抗器電抗值產生變化，調整磁控靜止無功補償器的無功出力，進而調節配電網中電壓和功率因數，直至達到允許的范圍之內，優化了配電網支路電壓和功率因數的調節效果。
【專利說明】
配電網低電壓變系數控制方法及系統
技術領域
[0001]本發明涉及電力系統技術領域，特別是涉及一種配電網低電壓變系數控制方法及系統。
【背景技術】
[0002]電壓是衡量電能質量的一個重要指標。各種用電設備都是按額定電壓來設計制造的。這些設備在額定電壓下運行將取得最佳的效果。電壓過大地偏離額定值將對用戶產生不良影響。電力系統常見的用電設備是異步電動機、各種電熱設備、照明燈以及近年來日漸增多的家用電器等。當電壓過低時，用電設備效率會降低，影響生產的質量和效率；當電壓過高時，用電設備的壽命將會縮短。電壓偏移過大，除了影響用戶的正常工作以外，對電力系統本身也有不利影響。電壓降低，會使網絡中的功率損耗和能量損耗加大，電壓過低還可能危及電力系統運行的穩定性;而電壓過高時，各種電氣設備的絕緣可能受到損害。
[0003]在電力系統的正常運行中，隨著用電負荷的變化和系統運行方式的改變，網絡中的電壓損耗也將發生變化。要嚴格保證所有用戶在任何時刻都有額定電壓是不可能的，因此，系統運行中各節點出現電壓偏移是不可避免的。為了使系統中各負荷點的電壓在允許的偏移范圍內，一般會在系統中采用各種方式進行調壓。對于1kV配網線路，無功補償可以從很大程度上降低線路上的電壓損耗，提高線路上各點電壓，因此在工程實際中得到了廣泛的應用。
[0004]在工程實際中，柱上投切電容器是應用較為廣泛的無功補償設備，其成本低，安裝、運行、維護都比較簡單。雖然現今可以通過控制固定電容器分組投切來對網絡中的無功功率進行動態補償，但是柱上投切電容器仍然只能分段補償容性無功，并不能滿足電網中所有情況的需要。而對于現階段投運的其他靜止無功補償裝置，由于其控制目標一般只是某點的電壓或者功率因數單個目標，因此往往無法同時保證網絡中電壓和功率因數滿足要求。

【發明內容】

[0005]基于此，有必要針對現有的無功功率補償裝置無法同時調節電壓和功率因數，導致無法滿足電力系統實際要求的問題，提供一種配電網低電壓變系數控制方法及系統，以實現對配電網支路上電壓水平和功率因數的同時調節，從而滿足電力系統的復雜性需求。
[0006]為實現上述目的，本發明采取如下的技術方案:
[0007]—種配電網低電壓變系數控制方法，所述方法包括以下步驟:
[0008]獲取配電網支路的首端的無功功率值和末端的電壓值；
[0009]根據所述無功功率值計算無功功率誤差值，根據所述電壓值計算電壓誤差值，并將所述無功功率誤差值和所述電壓誤差值分別輸入控制器，經所述控制器處理后得到功率因數控制信號和電壓控制信號；
[0010]確定可變加權系數，根據所述可變加權系數對所述功率因數控制信號和所述電壓控制信號進行加權合成，得到復合控制信號，將所述復合控制信號輸出至磁控靜止無功補償器；
[0011]所述磁控靜止無功補償器根據所述復合控制信號調節所述配電網的功率因數和電壓。
[0012]相應地，本發明還提出一種配電網低電壓變系數控制系統，所述系統包括獲取單元、控制單元和磁控靜止無功補償器，所述控制單元包括控制器，
[0013]所述獲取單元用于獲取配電網支路的首端的無功功率值和末端的電壓值；
[0014]所述控制單元用于根據所述無功功率值計算無功功率誤差值，根據所述電壓值計算電壓誤差值，并利用所述控制器對所述無功功率誤差值和所述電壓誤差值進行處理，得到功率因數控制信號和電壓控制信號，所述控制單元確定可變加權系數并根據所述可變加權系數對所述功率因數控制信號和所述電壓控制信號進行加權合成，得到復合控制信號，將所述復合控制信號輸出至所述磁控靜止無功補償器；
[0015]所述磁控靜止無功補償器用于根據所述復合控制信號調節配電網的功率因數和電壓。
[0016]上述配電網低電壓變系數控制方法及系統根據獲得的配電網支路首端的無功功率值和末端的電壓值，獲得功率因數控制信號和電壓控制信號，并以末端電壓值的變化動態調整功率因數控制信號和電壓控制信號的加權系數，根據動態調整的可變加權系數對功率因數控制信號和電壓控制信號進行加權合成，最終得到復合控制信號，將復合控制信號作為磁控靜止無功補償器(Magnetic-bias-controlled Static Var Compensator,MSVC)中磁控電抗器(Magnetically Controlled Reactors，MCR)直流勵磁電源的控制信號，控制MCR鐵芯的飽和程度，從而使MCR電抗值產生變化，調整MSVC的無功出力，進而調節配電網中電壓和功率因數，直至達到允許的范圍之內，優化了配電網支路電壓和功率因數的調節效果O
【附圖說明】
[0017]圖1為本發明其中一個實施例中配電網低電壓變系數控制方法的流程示意圖；
[0018]圖2為本發明其中一個【具體實施方式】中配電網低電壓變系數控制方法的流程示意圖；
[0019]圖3為本發明其中一個實施例中配電網低電壓變系數控制系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0020]下面將結合附圖及較佳實施例對本發明的技術方案進行詳細描述。
[0021]在其中一個實施例中，參見圖1所示，一種配電網低電壓變系數控制方法，該方法包括以下步驟:
[0022]SllO獲取配電網支路的首端的無功功率值和末端的電壓值。
[0023]在本實施例中，為了實現同時對所補償線路的電壓和功率因數進行動態調節，選取配電網支路的首端和末端作為監測點，實時采集首端和末端的電壓電流值等，從而獲得首端的無功功率值和末端的電壓值。
[0024]S120根據所述無功功率值計算無功功率誤差值，根據所述電壓值計算電壓誤差值，并將所述無功功率誤差值和所述電壓誤差值分別輸入控制器，經所述控制器處理后得到功率因數控制信號和電壓控制信號。
[0025]獲得無功功率值和電壓值后，分別根據無功功率值計算無功功率誤差值，根據電壓值計算電壓誤差值，將二者分別輸入到控制器中，根據實際情況設定控制器的各項參數，對無功功率誤差值和電壓誤差值進行相應處理，得到功率因數控制信號和電壓控制信號。優選地，本步驟中的控制器利用PID控制算法對無功功率誤差值和電壓誤差值進行處理，進而得到功率因數控制信號和電壓控制信號，即本實施方式中的控制器為比例-積分-微分控制器或者PID(Proport1n Integrat1n Differentiat1n)控制器，由于基于PID控制算法的PID控制器具有較高的魯棒性，且PID控制器的適應性較強，因而利用PID控制器生成控制信號對實現配電網的低電壓調節而言具有高效可靠、性價比較高的特點。
[0026]S130確定可變加權系數，根據所述可變加權系數對所述功率因數控制信號和所述電壓控制信號進行加權合成，得到復合控制信號，將所述復合控制信號輸出至磁控靜止無功補償器。
[0027]在步驟S120得到功率因數控制信號和電壓控制信號后，本步驟采用可變加權系數方法對二者進行加權合成，其中，可變加權系數的確定與配電網支路末端的電壓值、末端電壓值的上限以及下限相關，根據配電網支路末端的當前電壓值以及電壓值的上限、下限確定對功率因數控制信號和電壓控制信號進行加權合成時的加權系數，使加權系數可變，從而實現根據末端電壓值的變化情況動態調節復合控制信號;得到復合控制信號后，將復合控制信號輸出至MSVC。
[0028]S140所述磁控靜止無功補償器根據所述復合控制信號調節所述配電網的功率因數和電壓。
[0029]MSVC是一種新型靜止無功補償器，其主體是由固定電容器和磁控電抗器(FC+MCR)構成的，在結構上是由若干組電容器和MCR裝置并聯。MSVC的無功出力的改變可以通過改變MCR的電抗值來實現，而MCR的電抗值又與MCR的直流勵磁電源輸出的電壓值相關，當直流勵磁電源輸出的電壓值改變時，由于電壓改變而導致其鐵芯飽和程度發生變化，因此MCR的電抗值發生變化，由此可見，可以以直流勵磁電源的輸出電壓值為控制目標，通過控制直流勵磁電源的輸出電壓值來間接控制MSVC的無功出力，最終達到調節配電網支路功率因數和電壓的目的。在本步驟中，MSVC接收復合控制信號，由于MSVC中的固定電容器是不變的，因此復合控制信號實際上控制的是MCR，當將復合控制信號輸出至MCR直流勵磁電源控制端后，復合控制信號將控制該電源的輸出電壓值，從而使MCR鐵芯飽和程度發生相應變化，電抗值發生改變，最終改變MSVC的無功出力，從而同時調整了配電網支路上的功率因數和電壓。
[0030]本實施例所提出的配電網低電壓變系數控制方法根據獲得的配電網支路首端的無功功率值和末端的電壓值，獲得功率因數控制信號和電壓控制信號，并以末端電壓值的變化動態調整功率因數控制信號和電壓控制信號的加權系數，根據動態調整的可變加權系數對功率因數控制信號和電壓控制信號進行加權合成，得到最終的復合控制信號，將復合控制信號作為MSVC中MCR直流勵磁電源的控制信號，控制MCR鐵芯的飽和程度，從而使MCR電抗值產生變化，調整MSVC的無功出力，進而調節配電網中電壓和功率因數，直至達到允許的范圍之內，優化了配電網支路電壓和功率因數的調節效果。
[0031]計算配電網支路的首端的無功功率值和末端的電壓值的方法可以有多種，作為其中一種具體的實施方式，本實施方式提出利用互感器對電壓電流進行采集，從而獲得支路首端的無功功率值和支路末端的電壓值，具體地，以配電網支路的首端和末端作為監測點，在配電網支路的末端設置電壓互感器，利用電壓互感器實時采集支路末端的電壓信號，從而得到末端的電壓值；同時在配電網支路的首端設置電壓互感器和電流互感器，利用電壓互感器和電流互感器實時采集支路首端的電壓信號和電流信號，根據電壓互感器和電流互感器采集的電壓信號和電流信號，包括支路首端的電壓值和電流值，結合無功功率理論，計算得到支路首端的無功功率值，例如將該采集數據輸出至信號調理電路，經信號調理電路處理后，輸入數字信號處理器的采樣口，經過A/D轉換變成數字信號，數字信號處理器再根據瞬時無功功率理論，最終計算得到支路首端的無功功率值。利用電壓互感器和電流互感器實時采集支路上的電壓和電流，能夠保證所采集的數據的可靠性和實時性，為配電網低電壓的及時調控奠定了基礎。
[0032]作為一種具體的實施方式，根據無功功率值計算無功功率誤差值，根據電壓值計算電壓誤差值的過程包括:根據無功功率值，計算得到首端的無功缺額，并將無功缺額與述磁控靜止無功補償器實際輸出的無功功率進行比較，得到無功功率誤差值;根據配電網的具體實際情況，設定末端的基準電壓，將電壓值與基準電壓進行比較，得到電壓誤差值。本實施方式在獲得配電網支路首端的無功功率值后，根據無功功率值計算得到首端的無功缺額數值，將該無功缺額數值作為無功功率基準值，將該基準值與MSVC實際發出的無功進行比較，得到無功功率誤差值;對于電壓誤差值，其是通過將配電網支路的末端的電壓值與設定的末端的電壓值的比較而獲得的。
[0033]在本發明所提出的配電網低電壓變系數控制方法中，用于控制MSVC的復合控制信號是經功率因數控制信號與電壓控制信號進行加權系數可變的加權合成而得到的，從而使得MSVC能夠根據配電網支路末端的電壓值的變化情況動態調整配電網的功率因數和電壓。在進行加權合成計算時，加權系數的確定對于加權合成后獲得的結果有著十分重要的影響，加權系數的具體設定方法也不盡相同，本實施方式針對配電網低電壓調節的具體情況，提出根據配電網支路的末端的當前電壓值以及電壓值的上限、下限來設定加權合成時的可變系數，從而提高配電網低電壓控制的效果和效率，具體地，判斷末端的當前電壓值是否小于或者等于電壓下限值，若是，則設定電壓控制信號的加權系數為I，功率因數控制信號的加權系數為0，根據電壓控制信號的加權系數I和功率因數控制信號的加權系數O進行加權合成，得到復合控制信號;若當前電壓值大于電壓下限值，則繼續判斷當前電壓值是否大于或者等于電壓上限值，若是，則設定電壓控制信號的加權系數為0，功率因數控制信號的加權系數為I，根據電壓控制信號的加權系數O和功率因數控制信號的加權系數I進行加權合成，得到復合控制信號;若當前電壓值大于電壓下限值且小于電壓上限值，則根據關于末端的電壓值的二次函數確定電壓控制信號的加權系數和功率因數控制信號的加權系數，并根據確定的電壓控制信號的加權系數和功率因數控制信號的加權系數進行加權合成，得到復合控制信號。下面以具體的例子來詳細說明確定加權系數的方法:假設電壓控制信號Ul的加權系數為a，功率因數控制信號U2的加權系數為b，且a+b = I，根據配電網支路末端的當前電壓值設定電壓控制信號Ul和功率因數控制信號U2各自的加權系數，具體地，判斷當前電壓值是否小于或者等于電壓下限值，若是，則a=l，b = 0，復合控制信號U3 = U1;如果當前電壓值大于電壓下限值，則繼續判斷當前電壓值是否大于或者等于電壓上限值，若是，則a =0，b=l，復合控制信號U3 = U2;如果當前電壓值大于電壓下限值且小于電壓上限值，即配電網支路末端的電壓值未越限，則根據關于末端的電壓值的二次函數確定加權系數a和b，并根據確定后的加權系數a和b對功率因數控制信號和電壓控制信號進行加權合成計算，此時復合控制信號U3 = aXUl+bXU2。當配電網支路末端的電壓值未越限時，根據關于末端的電壓值u的二次函數確定加權系數a和b，例如，加權系數a、加權系數b和電壓值u滿足以下二次函數關系
[0034]a=Au2+Bu+C
[0035]b = 1-a = 1-(Au2+Bu+C)
[0036]其中，函數系數A、B和C通過以下條件整定:
[0037](I)當電壓值u等于電壓上限值時，a = 0，b = l;
[0038](2)當電壓值u等于電壓下限值時，a = l，b = 0;
[0039](3) 二次函數a=Au2+Bu+C圖形的對稱軸位于u等于電壓上限值處。
[0040]利用上述函數確定加權系數a和b，可以使加權系數a和b隨末端的電壓值u在變化時能夠平滑連續地變化，從而減少配電網低電壓變系數控制過程中的波動。
[0041]作為一種具體的實施方式，在采用可變加權系數對功率因數控制信號和電壓控制信號進行加權合成，得到復合控制信號后，不僅將復合控制信號輸出至MSVC，而且還將復合控制信號輸出至作為后備調壓裝置的有載調壓器，該有載調壓器將在MSVC無法使線路電壓穩定在實際工程標準所要求的范圍內時動作，進行自動調壓，從而使支路電壓值滿足工程標準的要求，具體地，在將復合控制信號輸出至MSVC時，還將復合控制信號輸出至有載調壓器，有載調壓器設置于配電網支路的首端；當在有載調壓器接收到復合控制信號后的預設時間段內，配電網支路的末端的電壓值仍小于電壓下限值或者大于電壓上限值時，有載調壓器進行自動調壓，其中，預設時間段大于MSVC的響應時間，該響應時間為MSVC的磁控電抗器容量從空載調節到額定容量的90%時的調節時間。
[0042]有載調壓器在結構上等效為一臺具有多個分接頭的自耦變壓器，其主要是運用變壓器改變分接頭從而改變變比的原理來實現調壓的，例如，控制器檢測調壓器輸出端電壓，與基準電壓進行比較，當調壓器輸出端電壓大于(或小于)基準值時，延時動作有載分接開關內的電動機運轉，帶動分接開關從一個分接頭切換至另一個分接頭，從而改變自耦變壓器的變比以實現有載自動調壓。在本實施方式中，利用有載調壓器作為MSVC的后備調壓裝置，復合控制信號同時輸出至MSVC和有載調壓器，MSVC接收到復合控制信號后，根據接收到的復合控制信號進行功率因數和電壓調節，而有載調壓器接收到復合控制信號后開始計時，如果在計時的預設時間段內配電網支路末端的電壓值一直處于越限狀態(小于電壓下限值或者大于電壓上限值)，有載調壓裝置則在計時預設時間段結束后，自動改變其分接頭，進行自動調壓，由于有載調壓器只能對其后節點的電壓進行調節，因此本實施方式中的有載調壓器應安裝在所需調壓的配電網線路的首端，即有載調壓器設置于配電網支路的首端，此外，在本實施方式中，預設時間段大于MSVC的響應時間，其中MSVC的響應時間為MSVC的MCR容量從空載狀態下調節到額定容量的90 %時所用的調節時間，預設時間段大于MSVC的響應時間表明有載調壓器需在MSVC調節預設時間段之后才能動作，以免在MSVC尚未開始調節時有載調壓器就動作，導致影響MSVC的調節效果。
[0043]上述【具體實施方式】以有載調壓器作為配電網低電壓變系數控制方法中的后備調壓裝置，當MSVC無法將線路電壓水平穩定到工程實際標準所要求的范圍內時，有載調壓器將動作，通過調節分接頭，調節線路電壓，使有載調壓器之后的節點電壓滿足工程的實際要求，進一步提高了配電網低電壓變系數控制方法的可靠性和調節效果。
[0044]有載調壓器作為后備調壓裝置，其啟動時間影響了配電網線路電壓調節的速度和效率，作為一種具體的實施方式，本實施方式中的有載調壓器的啟動時間為MSVC的響應時間與裕度系數的乘積，其中，MSVC的響應時間也為MSVC的MCR容量從空載狀態下調節到額定容量的90 %時所用的調節時間，假設MSVC的響應時間為T，裕度系數為k，那么有載調壓器的啟動時間則為Td = kXT。
[0045]下面結合較佳的實施方式和圖2所示的該實施方式的流程示意圖對本發明所提出的配電網低電壓變系數控制方法進行詳細地說明，在本實施方式中，包括以下步驟:
[0046]S201 開始；
[0047]S202根據實際工程要求和施工條件，在所需補償的配電網支路的適當地點安裝MSVC和有載調壓器，進入S203 ；
[0048]S203獲取配電網支路首端的無功功率值Q和末端的電壓值，進入步驟S204 ；
[0049]S204預設一個電壓基準值，將末端的電壓值u作為電壓實際值與該基準值進行比較，得到電壓誤差值，將電壓誤差值輸入到PID控制器中，調節PID控制器參數，得到合適的電壓控制信號Ul，進入步驟S205;
[0050]S205根據支路首端的無功功率值Q確定該配網支路的無功缺額，將其作為無功功率基準值，將其與MSVC所發無功的實際值進行比較，得到無功功率誤差值，將無功功率誤差值輸入到PID控制器中，調節PID控制器參數，得到合適的功率因數控制信號U2，進入步驟S206；
[0051]S206判斷電壓值u是否越下限(即小于電壓下限值)，若是，則進入步驟S207，否則則進入步驟S209;
[0052]S207設定電壓控制信號的加權系數為a = l，進入步驟S208;
[0053]S208設定功率因數控制信號的加權系數為b = 0，進入步驟S214;
[0054]S209判斷電壓值u是否越上限(即大于電壓上限值)，若是，則進入步驟S210，否則進入步驟S212;
[0055]S210設定電壓控制信號的加權系數為a = l，進入步驟S211;
[0056]S211設定功率因數控制信號的加權系數為b = O，進入步驟S214;
[0057]S212設定電壓控制信號的加權系數為a = Au2+Bu+C，式中系數A、B、C按以下條件整定:(I)當電壓值u等于電壓上限值時，a = 0，b = l，(2)當電壓值u等于電壓下限值時，a=l，b=0，(3) 二次函數a=Au2+Bu+C圖形的對稱軸位于u等于電壓上限值處，進入步驟S213;
[0058]S213根據a與b之間滿足的數量關系:a+b=l，設定功率因數控制信號的加權系數Sb = l-a = l_(Au2+Bu+C)，進入步驟S214;
[0059]S214采用可變加權系數對電壓控制信號Ul與功率因數控制信號U2進行加權合成計算，得到復合控制信號U3 = a X Ul+b X U2，進入步驟S215;
[0060]S215將復合控制信號U3分別輸出至MSVC即MCR直流勵磁電源控制端和有載調壓器，進入步驟S216;
[0061]S216有載調壓器計時預設時間段，進入步驟S217;
[0062]S217判斷支路末端的當前電壓值是否越上限(即大于電壓上限值)，若是，則進入步驟S218，否則進入步驟S219;
[0063]S218有載調壓器向下調節分接頭，使支路末端的電壓值恢復到工程實際標準所允許的范圍內，進入步驟S221;
[0064]S219判斷支路末端的當前電壓值是否越下限(即小于電壓下限值)，若是，則進入步驟S220，否則進入步驟S221 ；
[0065]S220有載調壓器向上調節分接頭，使支路末端的電壓值恢復到工程實際標準所允許的范圍內，進入步驟S221;
[0066]S221 結束。
[0067]上述較佳實施方式根據獲得的配電網支路首端的無功功率和末端的電壓值，經相應控制策略處理后得到電壓控制信號和功率因數控制信號，并依據支路末端的電壓值的變化情況確定各控制信號的加權系數，對兩種控制信號進行可變加權系數的加權合成，得到復合控制信號，從而使MSVC根據復合控制信號控制其無功出力，達到同時調節配電網支路上的電壓和功率因數的目的，同時本較佳實施方式以有載調壓器作為后備調壓裝置，當MSVC在預設時間段內仍無法使支路末端的電壓值穩定在允許范圍內時，啟動有載調壓器，根據支路末端的電壓值調節有載調壓器的分接頭，從而使線路末端的電壓能滿足工程實際要求，穩定在工程標準所允許的范圍內，進一步保證了對配電網支路的電壓調節的可靠性和效果。
[0068]與配電網低電壓變系數控制方法相對應地，本發明還提出一種配電網低電壓變系數控制系統，在其中一個實施例中，參見圖3所示，該系統包括獲取單元310、控制單元320和磁控靜止無功補償器330(MSVC330)，所述控制單元320包括控制器，
[0069]所述獲取單元用于310獲取配電網支路的首端的無功功率值和末端的電壓值；
[0070]所述控制單元320用于根據所述無功功率值計算無功功率誤差值，根據所述電壓值計算電壓誤差值，并利用所述控制器對所述無功功率誤差值和所述電壓誤差值進行處理，得到功率因數控制信號和電壓控制信號，控制單元320確定可變加權系數并根據所述可變加權系數對所述功率因數控制信號和所述電壓控制信號進行加權合成，得到復合控制信號，并將所述復合控制信號輸出至所述磁控靜止無功補償器330;
[0071]所述磁控靜止無功補償器330用于根據所述復合控制信號調節所述配電網的功率因數和電壓。
[0072]具體地，在本實施例中，為了實現同時對所補償線路的電壓和功率因數進行動態調節，選取配電網支路的首端和末端作為監測點，實時采集首端和末端的電壓電流值等，從而獲得首端的無功功率值和末端的電壓值，獲取單元310將無功功率值和電壓值發送至控制單元320;控制單元320根據無功功率值計算無功功率誤差值，根據電壓值計算電壓誤差值，并利用控制器對無功功率誤差值和電壓誤差值進行處理，根據實際情況設定控制器的各項參數，得到相應的功率因數控制信號和電壓控制信號，優選地，本實施例中的控制器為比例-積分-微分控制器即PID(Proport1n Integrat1n Differentiat1n)控制器，以提高對復合控制信號進行可變加權求和的魯棒性，且PID控制器的適應性較強，對于配電網的低電壓調節而言性價比較高；
[0073]控制單元320確定可變加權系數，根據可變加權系數對得到的功率因數控制信號和電壓控制信號進行加權合成，其中，可變加權系數的確定與配電網支路末端的電壓值、末端電壓值的上限以及下限相關，根據配電網支路末端的當前電壓值以及電壓值的上限、下限確定對功率因數控制信號和電壓控制信號進行加權合成時的加權系數，使加權系數可變，從而實現根據末端電壓值的變化情況動態調節復合控制信號，得到復合控制信號后，控制單元320將復合控制信號輸出至MSVC330;
[0074]本實施例中的MSVC是一種新型靜止無功補償器，其主體是由固定電容器和磁控電抗器(FC+MCR)構成的，在結構上是由若干組電容器和MCR裝置并聯，MSVC的無功出力的改變可以通過改變MCR的電抗值來實現，而MCR的電抗值又與MCR的直流勵磁電源輸出的電壓值相關，當直流勵磁電源輸出的電壓值改變時，由于電壓改變而導致其鐵芯飽和程度發生變化，因此MCR的電抗值發生變化，由此可見，可以以直流勵磁電源的輸出電壓值為控制目標，通過控制直流勵磁電源的輸出電壓值來間接控制MSVC的無功出力，最終達到調節配電網支路功率因數和電壓的目的，在本實施例中，MSVC接收復合控制信號，由于MSVC中的固定電容器是不變的，因此復合控制信號實際上控制的是MCR，當將復合控制信號輸出至MCR直流勵磁電源控制端后，復合控制信號將控制該電源的輸出電壓值，從而使MCR鐵芯飽和程度發生相應變化，電抗值發生改變，最終改變MSVC的無功出力，從而同時調整了配電網支路上的功率因數和電壓。
[0075]本實施例所提出的配電網低電壓變系數控制系統根據獲取單元獲得的配電網支路首端的無功功率值和末端的電壓值，經控制單元處理后得到功率因數控制信號和電壓控制信號，并以末端電壓值的變化動態調整功率因數控制信號和電壓控制信號的加權系數，根據動態調整的可變加權系數對功率因數控制信號和電壓控制信號進行加權合成，得到最終的復合控制信號，控制單元將復合控制信號作為MSVC中MCR直流勵磁電源的控制信號，控制MCR鐵芯的飽和程度，從而使MCR電抗值產生變化，調整MSVC的無功出力，進而調節配電網中電壓和功率因數，直至達到允許的范圍之內，優化了配電網支路電壓和功率因數的調節效果。
[0076]獲取單元獲取配電網支路的首端的無功功率值和末端的電壓值的方法可以有多種，作為其中一種具體的實施方式，本實施方式以配電網支路的首端和末端作為監測點，提出利用互感器對電壓電流進行采集，從而獲得支路首端的無功功率值和支路末端的電壓值，具體地，獲取單元包括設置于支路首端的電壓互感器和電流互感器，還包括設置于支路末端的電壓互感器，設置于支路末端的電壓互感器實時采集支路末端的電壓信號，得到支路末端的電壓值;設置于支路首端的電壓互感器和電流互感器分別實時采集支路首端的電壓信號和電流信號，獲取單元根據電壓互感器和電流互感器的采集電壓信號和電流信號，包括支路首端的電壓值和電流值，結合無功功率理論，計算得到支路首端的無功功率值，例如將該采集數據輸出至信號調理電路，經信號調理電路處理后，輸入數字信號處理器的采樣口，經過A/D轉換變成數字信號，數字信號處理器再根據瞬時無功功率理論，最終計算得到支路首端的無功功率值。本實施方式中獲取單元利用電壓互感器和電流互感器實時采集支路上的電壓和電流，能夠保證所采集的數據的可靠性和實時性，為配電網低電壓的及時調控奠定了基礎。
[0077]作為一種具體的實施方式，如圖3所示，配電網低電壓變系數控制系統還包括設置于配電網支路的首端的有載調壓器340，有載調壓器340與控制單元320連接并接收控制單元320輸出的復合控制信號，當在有載調壓器340接收到復合控制信號后的預設時間段內，支路末端的電壓值仍小于電壓下限值或者大于電壓上限值時，有載調壓器340進行自動調壓，其中預設時間段大于MSVC330的響應時間，該響應時間為MSVC330的磁控電抗器容量從空載調節到額定容量的90%時的調節時間。
[0078]有載調壓器340在結構上等效為一臺具有多個分接頭的自耦變壓器，其主要是運用變壓器改變分接頭從而改變變比的原理來實現調壓的，例如，控制器檢測調壓器輸出端電壓，與基準電壓進行比較，當調壓器輸出端電壓大于(或小于)基準值時，延時動作有載分接開關內的電動機運轉，帶動分接開關從一個分接頭切換至另一個分接頭，從而改變自耦變壓器的變比以實現有載自動調壓。在本實施方式中，利用有載調壓器340作為MSVC330的后備調壓裝置，控制單元320將復合控制信號同時輸出至MSVC330和有載調壓器340，MSVC330接收到復合控制信號后，根據接收到的復合控制信號進行功率因數和電壓調節，而有載調壓器340接收到復合控制信號后開始計時，如果在計時預設時間段內配電網支路末端的電壓值仍處于越限狀態(小于電壓下限值或者大于電壓上限值)，有載調壓裝置340則在計時預設時間段結束后，自動改變其分接頭，進行自動調壓，由于有載調壓器340只能對其后節點的電壓進行調節，因此本實施方式中的有載調壓器340應安裝在所需調壓的配電網線路的首端，即有載調壓器設置于配電網支路的首端，此外，在本實施方式中，預設時間段大于MSVC330的響應時間，其中MSVC330的響應時間為MSVC330的MCR容量從空載狀態下調節到額定容量的90 %時所用的調節時間，預設時間段大于MSVC330的響應時間表明有載調壓器340需在MSVC330調節預設時間段之后才能動作，以免在MSVC330尚未開始調節時有載調壓器340就動作，導致影響MSVC330的調節效果。上述【具體實施方式】以有載調壓器作為配電網低電壓變系數控制方法中的后備調壓裝置，當MSVC無法將線路電壓水平穩定到工程實際標準所要求的范圍內時，有載調壓器將動作，通過調節分接頭，調節線路電壓，使有載調壓器之后的節點電壓滿足工程的實際要求，進一步提高了配電網低電壓變系數控制方法的可靠性和調節效果。
[0079]作為一種具體的實施方式，如圖3所示，配電網低電壓變系數控制系統還包括將無功功率值和電壓值傳輸至控制單元320中的控制器的光纖通信單元350，光纖通信單元350與獲取單元310和控制單元320分別連接。本實施方式采用光纖通信將獲取單元獲得的無功功率和支路末端的電壓值傳輸至控制單元320中的控制器，供控制器進行處理，得到功率因數控制信號和電壓控制信號，由于光纖通信具有通信容量大、傳輸距離遠、抗電磁干擾等優點，因此配電網低電壓變系數控制系統利用光纖通信進行數據傳輸能夠保證所傳輸數據的實時性和可靠性，有利于提尚MS VC電壓調節的效率。
[0080]本發明配電網低電壓變系數控制系統中各個單元其具體功能的實現方法，可以參照上述的配電網低電壓變系數控制方法各實施例中描述的實現方法，此處不再贅述。
[0081]以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。
[0082]以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。
【主權項】
1.一種配電網低電壓變系數控制方法，其特征在于，包括以下步驟: 獲取配電網支路的首端的無功功率值和末端的電壓值； 根據所述無功功率值計算無功功率誤差值，根據所述電壓值計算電壓誤差值，并將所述無功功率誤差值和所述電壓誤差值分別輸入控制器，經所述控制器處理后得到功率因數控制信號和電壓控制信號； 確定可變加權系數，根據所述可變加權系數對所述功率因數控制信號和所述電壓控制信號進行加權合成，得到復合控制信號，將所述復合控制信號輸出至磁控靜止無功補償器； 所述磁控靜止無功補償器根據所述復合控制信號調節所述配電網的功率因數和電壓。2.根據權利要求1所述的配電網低電壓變系數控制方法，其特征在于， 利用電壓互感器實時采集所述首端的電壓信號，利用電流互感器實時采集所述首端的電流信號，根據所述電壓信號和所述電流信號計算得到所述首端的所述無功功率值； 利用電壓互感器實時采集所述末端的電壓信號，得到所述末端的所述電壓值。3.根據權利要求1或2所述的配電網低電壓變系數控制方法，其特征在于，根據所述無功功率值計算無功功率誤差值，根據電壓值計算電壓誤差值的過程包括: 根據所述無功功率值，計算得到所述首端的無功缺額，并將所述無功缺額與所述磁控靜止無功補償器實際輸出的無功功率進行比較，得到所述無功功率誤差值； 將所述電壓值與所述末端的基準電壓進行比較，得到所述電壓誤差值。4.根據權利要求1或2所述的配電網低電壓變系數控制方法，其特征在于，確定可變加權系數的過程包括: 判斷所述末端的當前電壓值是否小于或者等于電壓下限值，若是，則設定所述電壓控制信號的加權系數為I，所述功率因數控制信號的加權系數為O; 若所述當前電壓值大于所述電壓下限值，則判斷所述當前電壓值是否大于或者等于電壓上限值，若是，則設定所述電壓控制信號的加權系數為O，所述功率因數控制信號的加權系數為I; 若所述當前電壓值大于所述電壓下限值且小于所述電壓上限值，則根據關于所述末端的所述電壓值的二次函數確定所述電壓控制信號的加權系數和所述功率因數控制信號的加權系數。5.根據權利要求1或2所述的配電網低電壓變系數控制方法，其特征在于， 在將所述復合控制信號輸出至磁控靜止無功補償器時，還將所述復合控制信號輸出至有載調壓器，所述有載調壓器設置于所述首端； 當在所述有載調壓器接收到所述復合控制信號后的預設時間段內，所述電壓值仍小于電壓下限值或者大于電壓上限值時，所述有載調壓器進行自動調壓，所述預設時間段大于所述磁控靜止無功補償器的響應時間。6.根據權利要求5所述的配電網低電壓變系數控制方法，其特征在于， 所述控制器利用PID控制算法對所述無功功率誤差值和所述電壓誤差值進行處理，得到功率因數控制信號和電壓控制信號。7.—種配電網低電壓變系數控制系統，其特征在于，包括獲取單元、控制單元和磁控靜止無功補償器，所述控制單元包括控制器， 所述獲取單元用于獲取配電網支路的首端的無功功率值和末端的電壓值； 所述控制單元用于根據所述無功功率值計算無功功率誤差值，根據所述電壓值計算電壓誤差值，并利用所述控制器對所述無功功率誤差值和所述電壓誤差值進行處理，得到功率因數控制信號和電壓控制信號，所述控制單元確定可變加權系數并根據所述可變加權系數對所述功率因數控制信號和所述電壓控制信號進行加權合成，得到復合控制信號，將所述復合控制信號輸出至所述磁控靜止無功補償器； 所述磁控靜止無功補償器用于根據所述復合控制信號調節所述配電網的功率因數和電壓。8.根據權利要求7所述的配電網低電壓變系數控制系統，其特征在于，還包括設置于所述首端的電壓互感器和電流互感器，以及設置于所述末端的電壓互感器， 設置于所述首端的電壓互感器實時采集所述首端的電壓信號，設置于所述首端的電流互感器實時采集所述首端的電流信號，所述獲取單元根據所述電壓信號和所述電流信號計算得到所述首端的所述無功功率值， 設置于所述末端的電壓互感器實時采集所述末端的電壓信號，得到所述末端的所述電壓值。9.根據權利要求7或8所述的配電網低電壓變系數控制系統，其特征在于，還包括設置于所述首端的有載調壓器， 所述有載調壓器與所述控制單元連接， 所述有載調壓器接收所述控制單元輸出的所述復合控制信號，且當在所述有載調壓器接收到所述復合控制信號后的預設時間段內，所述電壓值仍小于電壓下限值或者大于電壓上限值時，所述有載調壓器進行自動調壓，所述預設時間段大于所述磁控靜止無功補償器的響應時間。10.根據權利要求7或8所述的配電網低電壓變系數控制系統，其特征在于，還包括將所述無功功率值和所述電壓值傳輸至所述控制器的光纖通信單元， 所述光纖通信單元與所述獲取單元和所述控制單元分別連接。
【文檔編號】H02J3/16GK105914750SQ201610316783
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年5月11日
【發明人】潘靖, 李清波, 肖靜薇, 許永創, 袁佳歆, 羅璇瑤, 袁明陽, 朱遠哲, 李文波, 李俊松, 杜樹壯, 鄭立強, 羅濱, 陳管丹, 林育錦, 鄭斌
【申請人】廣東電網有限責任公司汕頭供電局