微电网与大电网高压智能柔性传输并联补偿装置及其控制方法

摘要

本发明涉及一种微电网与大电网高压智能柔性传输并联补偿装置及其控制方法。本发明主要是解决现有的控制装置存在的易造成电力功率传输出现瓶颈、电压波动、谐波干扰和低电压穿越承受能力薄弱的技术问题。本发明的技术方案是：该智能柔性传输并联补偿装置，其包括微电网侧混合型有源电力动态滤波器电路、微电网侧参数检测电路、微电网侧功率比较电路、微电网侧功率差值电路、集成门极换流晶闸管五电平开关拓扑电路、集成门极换流晶闸管开关驱动电路、智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路等电路。该控制方法是；依据从微电网侧和大电网侧检测得到的参数信息，形成功率调节控制量ΔP(t)=ΔPs(t)-ΔPr(t)和ΔQ(t)=ΔQs(t)-ΔQr(t)，实现对柔性有功功率Pss(t)和柔性无功功率Qss(t)的控制。

主权项

1.一种微电网与大电网高压智能柔性传输并联补偿装置，其特征是：它包括微电网侧混合型有源电力动态滤波器电路（HAPDF_s(t)）（1）、微电网侧参数检测电路（2）、微电网侧功率比较电路（3）、微电网侧功率差值电路（4）、集成门极换流晶闸管（IGCT）五电平开关拓扑电路（5）、集成门极换流晶闸管（IGCT）开关驱动电路（6）、智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）、大电网侧参数检测电路（8）、大电网侧功率比较电路（9）、大电网侧功率差值电路（10）、大电网侧混合型有源电力动态滤波器电路（HAPDF_r(t)）（11）、微电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_s(t)）（12）和大电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_r(t)）（13）；混合型有源电力动态滤波器电路（HAPDF_s(t)）（1）上端的输入输出及通讯口在微电网母线S点与微电网高压侧等效电压向量的上端、微电网侧参数检测电路（2）的上端输入口、微电网至输电线路的中间点m之间的输电线路微电网侧电抗的左端相连接，其功能是在t时刻对系统进行快速无功补偿及谐波处理，HAPDF_s(t)（1）下端的输入输出及通讯口与智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）设置的HAPDF_s(t)电路（1）相应的输入输出及通讯口相连，其功能是在t时刻实时交换信息以做出控制；微电网侧参数检测电路（2）的上端输入口在微电网母线S点与的上端、HAPDF_s(t)电路（1）上端的输入输出及通讯口、输电线路微电网侧电抗的左端相连接；微电网侧参数检测电路（2）的下端输出口与微电网侧功率比较电路（3）的上端输入口相连，微电网侧参数检测电路（2）的右端输入输出及通讯口与智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）的微电网侧参数检测电路（2）相应的输入输出及通讯口相连，其功能是在t时刻检测微电网高压侧等效电压向量δ_s(t)及参数，是的幅值，δ_s(t)是t时刻在S点实时采集的微电网高压侧等效电压向量与大电网电压向量之间的夹角，微电网侧参数检测电路（2）除实时检测以上参数外，并计算微电网侧t时刻柔性有功功率P_ss(t)、t时刻柔性无功功率Q_ss(t)、t-1时刻柔性有功功率P_ss(t-1)和t-1时刻柔性无功功率Q_ss(t-1)，将计算结果送入微电网侧功率比较电路（3）和智能柔性传输并联补偿装置DSP控制器电路（7）；微电网侧功率比较电路（3）的上端输入口与微电网侧参数检测电路（2）的下端输出口相连，微电网侧功率比较电路（3）的下端输出口与微电网侧功率差值电路（4）的上端输入口相连，其功能是将t时刻计算的功率P_ss(t)、Q_ss(t)和（t-1）时刻计算的功率P_ss(t-1)、Q_ss(t-1)结果送入微电网侧功率差值电路（4）；微电网侧功率差值电路（4）的上端输入口与微电网侧功率比较电路（3）下端输出口相连，微电网侧功率差值电路（4）的下端输出口与智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）的微电网侧功率差值电路（4）相应的输入输出及通讯口相连，其功能是将t时刻与t-1时刻计算的有功功率差值ΔP_s(t)和无功功率差值ΔQ_s(t)送入智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）；IGCT五电平开关拓扑电路（5）的上端与输电线路的中间点m、微电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_s(t)）（12）的右端、大电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_r(t)）（13）的左端相连，IGCT五电平开关拓扑电路（5）的下端与IGCT开关驱动电路（6）的上端相连，对IGCT开关操作，以控制输电线路的中间点m两侧有功功率、无功功率的差值ΔP(t)、ΔQ(t)，从而解决电力功率传输的瓶颈、电压波动、谐波干扰、低电压穿越承受能力薄弱的问题；IGCT开关驱动电路（6）的上端与IGCT五电平开关拓扑电路（5）的下端相连，IGCT开关驱动电路（6）的下端与智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）的IGCT开关驱动电路（6）相应的输入输出及通讯口相连，其功能是在智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）的控制下，对IGCT五电平开关拓扑电路（5）中的IGCT开关进行操作；智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）设置的IGCT开关驱动电路（6）的输入输出及通讯口与IGCT开关驱动电路（6）的下端相连，智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）设置的微电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_s(t)）（12）的输入输出及通讯口与微电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_s(t)）（12）的下端连接，智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）设置的微电网参数检测电路（2）的输入输出及通讯口与微电网参数检测电路（2）相连，智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）设置的微电网侧功率差值电路（4）的输入输出及通讯口与微电网侧功率差值电路（4）相连，智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）设置的HAPDF_s(t)电路（1）的输入输出及通讯口与HAPDF_s(t)电路（1）相连，智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）设置的大电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_r(t)）（13）的输入输出及通讯口与大电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_r(t)）（13）的下端连接，智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）设置的大电网侧参数检测电路（8）的输入输出及通讯口与大电网侧参数检测电路（8）相连，智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）设置的大电网侧功率差值电路（10）的输入输出及通讯口与大电网侧功率差值电路（10）的下端输出口相连，智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）设置的HAPDF_r(t)电路（11）的输入输出及通讯口与HAPDF_r(t)电路（11）的下端相连，功能一是比较微电网与大电网侧t时刻与（t-1）时刻的功率差值ΔP_s(t)、ΔQ_s(t)、ΔP_r(t)和ΔQ_r(t)，并根据从微电网参数检测电路（2）及大电网侧参数检测电路（8）的得到的参数信息，形成功率调节控制量ΔP(t)和ΔQ(t)，并向IGCT开关驱动电路（6）发出动态的控制信号以解决输电线路中出现的电力功率传输的瓶颈、电压波动、谐波干扰、低电压穿越承受能力薄弱的问题，功能二是实时与HAPDF_s(t)电路（1）、HAPDF_r(t)电路（11）、TCSC_s(t)电路（12）和TCSC_r(t)电路（13）通讯，协调交换信息以治理进入大电网及微电网的任何谐波干扰，并对输电线路在m点两侧的输电线路电抗进行实时控制；大电网侧参数检测电路（8）上端的输入口在大电网母线r点与大电网侧电压向量的上端、HAPDF_r(t)电路（11）上端的输入输出及通讯口、输电线路大电网侧电抗的右端相连，大电网侧参数检测电路（8）下端的输出口与大电网侧功率比较电路（9）的上端输入口相连，大电网侧参数检测电路（8）的右端输入输出及通讯口与智能柔性传输并联补偿装置DSP控制器电路（7）的大电网侧参数检测电路（8）的输入输出及通讯口相连，其功能是在t时刻检测大电网侧电压向量δ_r(t)及参数，是的幅值，δ_r(t)是t时刻在r点实时采集的大电网电压向量与微电网高压侧等效电压向量之间的夹角，大电网侧参数检测电路（8）除实时检测以上参数外，并计算大电网侧t时刻柔性有功功率P_rr(t)、t时刻柔性无功功率Q_rr(t)、t-1时刻柔性有功功率P_rr(t-1)和t-1时刻柔性无功功率Q_rr(t-1)，将计算结果送入大电网侧功率比较电路（9）和智能柔性传输并联补偿装置DSP控制器电路（7）；大电网侧功率比较电路（9）的上端输入口与大电网侧参数检测电路（8）的下端输出口相连，大电网侧功率比较电路（9）的下端输出口与大电网侧功率差值电路（10）的上端输入口相连，其功能是将t时刻计算的功率P_rr(t)、Q_rr(t)和（t-1）时刻计算的功率P_rr(t-1)、Q_rr(t-1)结果送入大电网侧功率差值电路（10）；大电网侧功率差值电路（10）的上端输入口与大电网侧功率比较电路（9）下端输出口相连，大电网侧功率差值电路（10）的下端输出口与智能柔性传输并联补偿装置DSP控制器电路（7）的大电网侧功率差值电路（10）的输入输出及通讯口相连，其功能是将t时刻与t-1时刻计算的有功功率、无功功率差值ΔP_r(t)、ΔQ_r(t)送入智能柔性传输并联补偿装置DSP控制电路（7）；HAPDF_r(t)电路（11）的上端输入输出及通讯口在大电网母线r点与大电网等效高压侧电源的上端、大电网侧参数检测电路（8）的上端输入口、大电网至输电线路的中间点m处之间的输电线路电抗的右端相连，其功能是在t时刻对系统进行快速无功补偿及谐波处理，HAPDF_r(t)电路（11）的下端的输入输出及通讯口与智能柔性传输并联补偿装置DSP控制器电路（7）的HAPDF_r(t)电路（11）的输入输出及通讯口相连，其功能是在t时刻实时交换信息以做出控制决定；微电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_s(t)）（12）的左端与输电线路微电网侧电抗的右端连接，微电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_s(t)）（12）的下端与智能柔性传输并联补偿装置DSP控制器电路（7）的微电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_s(t)）（12）的输入输出及通讯口连接，微电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_s(t)）（12）的右端与输电线路的中间点m、大电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_r(t)）（13）的左端、IGCT五电平开关拓扑电路（5）的上端连接，其功能是在t时刻通过TCSC_s(t)的控制使微电网至输电线路的中间点m处的电抗值由控制到大电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_r(t)）（13）的右端与输电线路大电网侧电抗的右端连接，大电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_r(t)）（13）的下端与智能柔性传输并联补偿装置DSP控制器电路（7）的大电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_r(t)）（13）的输入输出及通讯口连接，大电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_r(t)）（13）的左端与输电线路的中间点m、微电网侧双向晶闸管控制的串联补偿电容器电路（TCSC_s(t)）（12）的右端和IGCT五电平开关拓扑电路（5）的上端连接，其功能是在t时刻通过TCSC_r(t)的控制使大电网至输电线路的中间点m处的电抗值由控制到