您好，歡迎您訪問(wèn)上海徐吉電氣有限公司網(wǎng)站！

搜索

主營(yíng)產(chǎn)品：

蓄電池內(nèi)阻測(cè)試儀，蓄電池充放電一體機(jī)，蓄電池放電儀，蓄電池充放電測(cè)試儀，蓄電池恒流放電儀，蓄電池活化儀,寬電壓蓄電池放電儀，蓄電池放電容量測(cè)試儀，蓄電池充放檢一體機(jī)，蓄電池負(fù)載測(cè)試儀，蓄電池內(nèi)阻儀。

新聞詳情

所在位置: 首頁(yè)> 公司新聞> 其它>

靜止無(wú)功補(bǔ)償器對(duì)電力系統(tǒng)性能改善的綜述

日期：2025-10-18 12:56

瀏覽次數(shù)：871

摘要：

摘要：隨著電力電子技術(shù)、微處理技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，柔**流輸電系統(tǒng)FACTS(F1exible AC Transmi S Sion System)的出現(xiàn)，為電力系統(tǒng)急待解決問(wèn)題提供了新的手段或策略。靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)作為FACTS家族的成員之一，對(duì)電力系統(tǒng)性能的改善也已取得了可喜的成績(jī)。因此，從靜止無(wú)功補(bǔ)償器提高穩(wěn)態(tài)輸送容量、提高暫態(tài)穩(wěn)定性、增強(qiáng)系統(tǒng)阻尼抑制低頻振蕩、緩解次同步諧振、預(yù)防電壓不穩(wěn)定或控制電壓的波動(dòng)、改善直流輸電系統(tǒng)的性能等六個(gè)方面進(jìn)行綜述。

關(guān)鍵詞：靜止無(wú)功補(bǔ)償器電力系統(tǒng) 性能

1引言

隨著電力電子技術(shù)、微處理技術(shù)和控制技術(shù)的發(fā)展，柔**流輸電系統(tǒng)FACTS(FlexibleACTransmissionSystem)的出現(xiàn)，為電力系統(tǒng)急待解決問(wèn)題提供了新的手段或策略。靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)作為FACTS家族的成員之一，在提高電力系統(tǒng)傳輸容量和改善電力系統(tǒng)穩(wěn)定性方面已在我國(guó)取得可喜的成績(jī)。2004年11月，我國(guó)**套用于電力系統(tǒng)中的國(guó)產(chǎn)化SVC (100kvar)在東北電網(wǎng)鞍山紅一變投運(yùn)后，使鞍山受電斷面有功輸送能力提高4．4％。華中川渝系統(tǒng)正在設(shè)計(jì)和建設(shè)中的4臺(tái)SVC的總?cè)萘繛?70Mvar，建成后它們將使川渝斷面穩(wěn)定極限提高180Mvar，鄂渝斷面穩(wěn)定極限提高270Mvar。因此，較為詳細(xì)、深入地了解靜止無(wú)功補(bǔ)償器SVC(staticVatcompensator)變得更加必要，本文將靜止無(wú)功補(bǔ)償器從不同方面改善電力系統(tǒng)性能進(jìn)行介紹，并就怎樣改善電力系統(tǒng)的問(wèn)題進(jìn)行較為深入、**的闡述。

2 靜止無(wú)功補(bǔ)償器對(duì)電力系統(tǒng)性能的改善

2．1提高穩(wěn)態(tài)輸送容量

如圖l所示，從同步發(fā)電機(jī)到無(wú)窮大母線的輸送功率為

假設(shè)

=V，在無(wú)補(bǔ)償?shù)妮旊娤到y(tǒng)上，穩(wěn)態(tài)*大輸送功率對(duì)應(yīng)于δ=90⁰，即

設(shè)在輸電線路的中點(diǎn)安裝一個(gè)理想的SVC(即無(wú)功無(wú)限制)來(lái)補(bǔ)償，不管線路中的有功潮流有多大，都能維持中點(diǎn)電壓幅值恒定。因此，如圖l(b)流過(guò)發(fā)電機(jī)與SVC母線之間半條線路的功率為：

另一半條線路上的功率也可類似表示。假設(shè)

，因此輸電線路上的*大功率為:

圖1 單機(jī)無(wú)窮大母線系統(tǒng)(s?B)

裝設(shè)理想SVC后，使*人傳輸功率增大為無(wú)SVC情況的2倍，并在δ/2=90⁰時(shí)到達(dá)。也即是SVC可以使穩(wěn)態(tài)功率極限加倍，并使同步電機(jī)與無(wú)窮人母線之間的穩(wěn)定相角從90⁰增大到180⁰，如圖2。

為了維持電壓恒定，中點(diǎn)SVC提供的無(wú)功功率：

從圖2可知，將輸送功率加倍到2倍，SVC提供的無(wú)功容量為無(wú)SVC情況下*大輸送功率的4倍。所以，SVC以用來(lái)提高輸電線路的輸送能力，實(shí)際中還要受輸電線路熱穩(wěn)定性限制。

圖2 SMIB系統(tǒng)中線路有功和SVC無(wú)功的變化

2.2 提高暫態(tài)穩(wěn)定性

當(dāng)系統(tǒng)遭受突然的大擾動(dòng)時(shí)，SVC也能夠大大提高系統(tǒng)保持同步的能力。以圖1的系統(tǒng)為例，設(shè)定兩系統(tǒng)傳輸功率相同，遭受同樣的故障，持續(xù)時(shí)間也相同，兩系統(tǒng)的轉(zhuǎn)子角曲線如圖3。

從圖3可知，兩系統(tǒng)在δ₂，δ_C2切除故障時(shí)，P＞P_M，發(fā)電機(jī)減速，但由于轉(zhuǎn)子儲(chǔ)能，轉(zhuǎn)子角繼續(xù)增大到δ₃。若δ₃，δ_C3分別小于δmax，δCmax,系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定運(yùn)行；若超出，則失穩(wěn)。轉(zhuǎn)子角的擺幅離*大極限越遠(yuǎn)(穩(wěn)定裕度Amargin≤Acmargin)，系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性越好，所以具有SVC的系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性得到很大提高。

另外，純電壓控制的SVC將提高同步轉(zhuǎn)矩的系數(shù)，同步轉(zhuǎn)矩的系數(shù)也提高即電力系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定裕度增大，暫態(tài)穩(wěn)定性得到提高。

圖3SMIB中暫態(tài)穩(wěn)定裕度的轉(zhuǎn)子角曲線

2．3增強(qiáng)系統(tǒng)的阻尼抑制低頻振蕩

發(fā)電機(jī)振蕩的特性是由同步轉(zhuǎn)矩和阻尼轉(zhuǎn)矩決定，其中同步轉(zhuǎn)矩是在系統(tǒng)遭受大的擾動(dòng)時(shí)以保證各發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子角不變即保證系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定，其大小決定于振蕩的頻率。而阻尼轉(zhuǎn)矩影響振蕩衰減的時(shí)間，即使系統(tǒng)穩(wěn)定，阻尼轉(zhuǎn)矩不足，振蕩衰減時(shí)間很長(zhǎng)。因此，通過(guò)采用適當(dāng)?shù)目刂品椒▽?duì)SVC進(jìn)行控制，可以增大系統(tǒng)的阻尼轉(zhuǎn)矩。

以圖1的系統(tǒng)來(lái)說(shuō)明原理，假設(shè)

，Vm為SVC所要調(diào)節(jié)到的電壓，流過(guò)發(fā)電機(jī)與SVC母線之間半條線路的功率為:

（6）

將式(6)線性化可得電功率的增量方程

又因系統(tǒng)的搖擺方程為：

對(duì)式(8)線性化后

當(dāng)輸入機(jī)械功率恒定時(shí)

當(dāng)送端電壓恒定時(shí)，△V=O，且將(7)代入(10)得，

式中：

表示SVC的作用，當(dāng)SVC嚴(yán)格恒壓調(diào)節(jié)時(shí)，△Vm =0，對(duì)應(yīng)式(11)的根落在虛軸上，導(dǎo)致轉(zhuǎn)子角以頻率

作不衰減的振蕩。

為同步轉(zhuǎn)矩系數(shù)。此時(shí)，SVC不向系統(tǒng)提供阻尼，如對(duì)SVC不采用恒壓控制，，而采用

的某個(gè)函數(shù)來(lái)調(diào)制，取

，代入式(11)，

對(duì)應(yīng)的特征方程為：

式(13)的根在S平面的左半部分，轉(zhuǎn)子角的任何振蕩都會(huì)隨時(shí)間而衰減。從上面分析可知改善系統(tǒng)阻尼的一個(gè)有效信號(hào)是母線頻率的變化量，因?yàn)樗c轉(zhuǎn)子角振蕩的關(guān)系為：

SVC增加阻尼作用機(jī)理：若

，轉(zhuǎn)子加速并積聚動(dòng)能，可以通過(guò)SVC的控制提高SVC端口電壓來(lái)緩解動(dòng)能的積聚；若

，轉(zhuǎn)子減速，發(fā)電機(jī)的輸出功率必須被減下來(lái)，這可以用阻尼控制作用減小SVC的端口電壓來(lái)實(shí)現(xiàn)。

從上述分析可知，SVC的電壓控制對(duì)其阻尼控制能力影響是負(fù)的，即提高電壓控制力度將降低阻尼控制能力；又因電壓控制向系統(tǒng)提供同步轉(zhuǎn)矩，從而提高系統(tǒng)的穩(wěn)定極限的能力并不隨電壓控制強(qiáng)度的增加而增加，所以在SVC中采用強(qiáng)的電壓控制是得不償失。

2．4緩解次同步諧振(SSR)

在IEEE Task ForceReport定義SSR為“串聯(lián)電容補(bǔ)償電輸電路自然頻率接近于汽輪發(fā)電機(jī)組扭轉(zhuǎn)

自然頻率的一個(gè)時(shí)，即引起電氣系統(tǒng)和機(jī)械系統(tǒng)間的強(qiáng)耦合現(xiàn)象就是SSR”。

在用SVC緩解SSR時(shí)(常常安裝在機(jī)端)，選擇發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速作為控制信號(hào)，因?yàn)樗诵枰枘岬乃性瓌?dòng)機(jī)模式分量；在諧振時(shí)SVC具有電流放大功能，即如果SVC的無(wú)功電流被調(diào)制成與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子速度偏差錯(cuò)相180⁰，就能保證產(chǎn)生正阻尼，也即是若轉(zhuǎn)子速度增加，SVC的無(wú)功電流就減小，反之亦然。這種控制與提高輸電能力而增強(qiáng)發(fā)電機(jī)阻尼控制是不同的。提高輸電能力而引入的阻尼控制在慣性頻率范圍0.1～2Hz；然而對(duì)抑制SSR的控制，產(chǎn)生的在較高的扭轉(zhuǎn)頻率范圍10～40Hz。

2．5預(yù)防電壓不穩(wěn)定或控制電壓的波動(dòng)

SVC的電壓調(diào)節(jié)作用如圖4所示。

圖4SVG的電壓控制描述圖

當(dāng)SVC沒有被電壓調(diào)節(jié)時(shí)，SVC接入點(diǎn)的母線電壓為(如圖4(b))。

所以SVC電流產(chǎn)生一個(gè)與

反相的電壓降，

式(15)表示系統(tǒng)負(fù)荷曲線方程。從式(15)

也可知SVC在弱交流系統(tǒng)（

大)比在強(qiáng)（

小)交流系統(tǒng)中的電壓控制效果好。

如圖4(c)，SVC動(dòng)態(tài)特性曲線與系統(tǒng)負(fù)荷曲線的交點(diǎn)為SVC的穩(wěn)定工作點(diǎn)，所以區(qū)域內(nèi)的電壓控制作用如下，

當(dāng)切除一條線路或諸如電動(dòng)機(jī)等設(shè)備需求無(wú)功增加等原因?qū)е码妷翰▌?dòng)或不穩(wěn)定時(shí)，SVC都能成功地通過(guò)電壓調(diào)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電壓功能。

2．6改善直流輸電系統(tǒng)的性能

SVC應(yīng)用到直流輸電系統(tǒng)時(shí)對(duì)其性能從三個(gè)方面進(jìn)行改善：

調(diào)節(jié)電壓：為了保持HVDC終端的額定電壓，需要無(wú)功功率支持，此時(shí)使用SVC可以平滑、快速而沒有開關(guān)次數(shù)限制地達(dá)到目的。

抑制暫態(tài)過(guò)電壓：當(dāng)HVDC系統(tǒng)由于甩負(fù)荷而引起暫態(tài)過(guò)電壓時(shí)，安裝有SVC的系統(tǒng)能很好地抑制過(guò)電壓。特別是使直流輸電系統(tǒng)在薄弱的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)下具有更大的運(yùn)行靈活性。

支持大擾動(dòng)后的恢復(fù)：電力系統(tǒng)中的事故對(duì)直流輸電系統(tǒng)的輸送能力具有消弱作用，導(dǎo)致部分或全部甩負(fù)荷。SVC的主要作用是穩(wěn)定電壓，從而能夠在故障切除以后極大地幫助直流輸電系統(tǒng)的快速恢復(fù)。

3 結(jié)束語(yǔ)

(1)隨著電力系統(tǒng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也越來(lái)越復(fù)雜，其各項(xiàng)性能(如穩(wěn)定性、輸送容量、電壓穩(wěn)定性等)指標(biāo)也變得尤為重要。因此，必須采取不同措施來(lái)改變這些性能。比如采用先進(jìn)的控制方式、FACTS、和一些現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等等。

(2)針對(duì)SVC改善系統(tǒng)性能之間的關(guān)系，以及相互影響等還待進(jìn)一步研究。如，在提供電壓支持，加強(qiáng)系統(tǒng)穩(wěn)定性的同時(shí)，是否也能抑制次同步振蕩或是象串聯(lián)補(bǔ)償裝置一樣，在某些同步頻率下誘發(fā)次同步振蕩的隱患，等等問(wèn)題還待進(jìn)一步探討。

(3)本文就SVC對(duì)電力系統(tǒng)性能改善的機(jī)理深入分析，給T程設(shè)計(jì)、T程管理、現(xiàn)場(chǎng)維修等人員提供一定的理論依據(jù)。

下一篇： 20kV配電電壓等級(jí)的應(yīng)用與節(jié)能減排
上一篇： ML360三相鉗形電力參數(shù)向量?jī)x檢測(cè)配電系統(tǒng)電流互感器的變化、極性