基于PSCAD TCR+TSC混合型SVC的設(shè)計(jì)與仿真 電氣工程及其自動(dòng)化專業(yè)

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1、 基于PSCAD TCR+TSC混合型SVC的設(shè)計(jì)與仿真 設(shè)計(jì)說(shuō)明 隨著家用電及工業(yè)網(wǎng)負(fù)荷的增加，造成電壓和電流波形畸變、引起功率因數(shù)降低、因此電能損耗增大等問(wèn)題日益突出。為了解決這個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種TSC+TCR混合型SVC是針對(duì)無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制是及有效的方式。 基于針對(duì)若干單獨(dú)型SVC在工作過(guò)程中的基本原理，進(jìn)行相對(duì)深入的細(xì)致分析，并深入比較后，可基于現(xiàn)有的實(shí)際需求，針對(duì)TCR+TSC型SVC在工作過(guò)程中的基本原理，進(jìn)行科學(xué)合理的綜合研究，如其電壓電流特性，協(xié)調(diào)控制原理，運(yùn)行特性和損耗特性。因?yàn)門(mén)CR的原因，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生諧波，因此需要添加濾波器來(lái)對(duì)諧波進(jìn)行處理。根據(jù)需求再

2、制定設(shè)計(jì)方案，完成主電路及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和主要參數(shù)設(shè)定。最后，用PSCAD軟件建立了該SVC模型通過(guò)運(yùn)行得到TCR觸發(fā)角，TSC投切情況及PCC端電壓得到仿真圖，可看到電壓在波動(dòng)時(shí)，SVC進(jìn)行動(dòng)作以滿足電網(wǎng)需求。 關(guān)鍵詞：無(wú)功補(bǔ)償；TCR+TSC型SVC；PSCAD仿真 1 緒論 DESIGN DESCRIPTION With the increase of household electricity and industrial network load, problems such as distortion of voltage and current waveform

3、s, reduction of power factor, and thus increase of power loss become increasingly prominent. Reactive power compensation and harmonic suppression are effective measures to solve such problems, so a TSC+TCR hybrid SVC is designed. Through analyzing the principle of each individual SVC and comparing

4、the characteristics, the principle of TCR+TSC SVC is studied according to the requirements, such as its voltage and current characteristics, coordination control principle, operation characteristics and loss characteristics. Because of TCR, harmonics will be generated at the same time, so filters ne

5、ed to be added to process the harmonics. According to the requirements, the design scheme is worked out again to complete the design of main circuit and control system and the setting of main parameters. Finally, PSCAD software is used to establish the SVC model. TCR trigger angle is obtained throug

6、h operation, TSC switching and PCC terminal voltage are simulated. It can be seen that SVC operates to meet the demand of power grid when voltage fluctuates. Key words: Reactive power compensation; TCR+TSC SVC；; PSCAD simulation  目錄 1 緒論 1 1.1 研究目的及意義 1 1.2 SVC國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 1.3 目前無(wú)功補(bǔ)償?shù)牟蛔闩c發(fā)

7、展措施 2 1.4 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及方法 2 2 靜止無(wú)功補(bǔ)償器原理 4 2.1 SVC概述 4 2.2 特性比較 8 2.3 TCR+TSC型SVC的基本原理 9 2.3.1 SVC的電壓電流特性 10 2.3.2 TSC-TCR型SVC的協(xié)調(diào)控制原理 11 2.3.3 TSC-TCR的運(yùn)行特性 12 2.3.4 SVC運(yùn)行時(shí)的損耗特性 13 2.3.5 諧波分析與抑制 14 2.4 LC濾波器 15 3 TSC+TCR型SVC的設(shè)計(jì) 17 3.1 TCR+TSC型SVC的設(shè)計(jì) 17 3.1.1 主電路的設(shè)計(jì) 17 3.1.2 協(xié)調(diào)控制及無(wú)功計(jì)算的設(shè)計(jì) 17 3

8、.2 TCR+TSC型SVC的計(jì)算 19 4 基于PSCAD的仿真及結(jié)果分析 21 4.1 PSCAD簡(jiǎn)介 21 4.2 仿真模擬主電路 21 4.3 SVC協(xié)調(diào)控制及無(wú)功計(jì)算的仿真 22 4.3.1 無(wú)功指令計(jì)算電路仿真 22 4.3.2 控制電路仿真 23 4.4 仿真結(jié)果分析 23 總結(jié) 26 參考文獻(xiàn) 27 致謝 28  1 緒論 1.1 研究目的及意義 在近些年來(lái)，經(jīng)濟(jì)發(fā)展區(qū)域的快速發(fā)展容易形成非常大的負(fù)載，因此有些負(fù)載中心更需要大型電力支持，而且電網(wǎng)電壓崩潰也更容易形成。與此同時(shí)，現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展增設(shè)了新的電氣設(shè)備，大量非線性負(fù)載的使用也對(duì)電網(wǎng)的

9、質(zhì)量造成不同程度的危害。例如無(wú)功功率變化大、cos低等。為了解決這個(gè)問(wèn)題，設(shè)計(jì)一種TSC+TCR混合型SVC是針對(duì)無(wú)功補(bǔ)償和諧波抑制是及有效的方式。此外，大型電源的電源外部傳輸可能會(huì)加劇某些傳輸截面的流量。接近或超過(guò)穩(wěn)定限制可能導(dǎo)致無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備在電網(wǎng)中設(shè)置為原始工作方式的容量不足和電壓不確定性，由此更能凸顯出SVC的無(wú)功補(bǔ)償作用。 電網(wǎng)電壓通常由發(fā)電機(jī)無(wú)功輸出等一系列因素所決定。SVC等動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償策略已成為改善網(wǎng)絡(luò)電壓調(diào)整和改善網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定電壓和干擾后瞬態(tài)數(shù)量的主要選擇。TSC+TCR類型的SVC是對(duì)無(wú)功補(bǔ)償裝置的連續(xù)監(jiān)控，有助于快速改變諧波量和快速響應(yīng)速度，并提供動(dòng)態(tài)電壓。 1.2 SVC

10、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 在國(guó)際上，日本、德國(guó)、美國(guó)等國(guó)家也都開(kāi)發(fā)出了與各自系統(tǒng)相配合的SVC裝置，并成功并網(wǎng)運(yùn)行。為了提高暫態(tài)電壓穩(wěn)定性，提高站內(nèi)穩(wěn)態(tài)電壓調(diào)節(jié)能力，防止由于負(fù)荷停轉(zhuǎn)造成的電壓崩潰于2006年完成南加州SVC工程，安該項(xiàng)目處于洛杉磯東部100英里的500kV Devers站，由SVC和MSC構(gòu)成，容量達(dá)到：-100（感性）~495Mvar（容性），動(dòng)態(tài)容量和短時(shí)容量（1小時(shí)）：-100~605Mvar。是世界上容量最大的SVS工程之一。 1982年，墨西哥境內(nèi)的emascal 400kV變電站，正式引入性能優(yōu)良的SVC裝置，從而促進(jìn)水電站的建設(shè)，為國(guó)家贏得相對(duì)可觀的經(jīng)濟(jì)收益。其主城區(qū)

11、系統(tǒng)所涉及的SVC主電路，重點(diǎn)涵蓋4臺(tái)TCR以及相應(yīng)的4臺(tái)TSC，并且單臺(tái)所表現(xiàn)出的容量全部為75Mvar。正是由于此類配置，故而設(shè)備輸出無(wú)功盡數(shù)處于-300Mvar~+300Mvar的浮動(dòng)范圍當(dāng)中。由此得知，整體可調(diào)容量表現(xiàn)為600Mvar。與此同時(shí)，對(duì)于此類SVC而言，其還同時(shí)安裝9個(gè)累計(jì)容量為490Mvar的某特定機(jī)械投切電抗器，該設(shè)備所表現(xiàn)出的無(wú)功容量大約處于1066Mvar左右。值得一提的是，當(dāng)已經(jīng)成功安裝SVC時(shí)，此條線路可承載的有功傳輸容量，甚至高達(dá)200MW，表現(xiàn)尤其良好。直至今日，全球累計(jì)含有400套SVC，其中工業(yè)領(lǐng)域通常運(yùn)用整體容量為25Gvar的SVC，旨在將其應(yīng)用于輸

12、配電系統(tǒng)等當(dāng)中。[8] 對(duì)于中國(guó)而言，其在現(xiàn)今已經(jīng)于四川省500kV洪溝變電站等三大地域，依次安裝的SVC裝置。目前，四川中部已形成了500kV三角形主干網(wǎng)線，并借助于3回500kV以及相應(yīng)的5回220kV輸電線路作用，成功和重慶電網(wǎng)彼此之間保持緊密連接，并且借助于三萬(wàn)500kV等線路的作用，源源不斷將電力輸送至中國(guó)的華中地域。對(duì)SVC進(jìn)行接入四川重慶電網(wǎng)的可行性分析及其計(jì)算，實(shí)現(xiàn)SVC大熔爐里設(shè)備應(yīng)用在500千伏電網(wǎng)中的系統(tǒng)設(shè)計(jì)；通過(guò)詳細(xì)的模擬分析和計(jì)算，設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)閥門(mén)對(duì)大功率電氣設(shè)備張力的模擬模型，以幫助關(guān)閉串級(jí)和閉式水冷多任務(wù)的有機(jī)協(xié)調(diào)控制，如無(wú)功電流、電壓、電源、自適應(yīng)和監(jiān)控SVC設(shè)

13、備。安裝兩臺(tái)SVC設(shè)備，可有效提高川渝段的流量能力，增強(qiáng)臨時(shí)網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和正確的還原特性。[8] 1.3 目前無(wú)功補(bǔ)償?shù)牟蛔闩c發(fā)展措施 現(xiàn)如今，全球僅存在德國(guó)SIMENS、瑞士ABB以及日本FUJI等西方發(fā)達(dá)國(guó)家的高端前沿企業(yè)，已經(jīng)成功掌握此類技術(shù)的精髓。[9] 中國(guó)現(xiàn)有的無(wú)功補(bǔ)償系統(tǒng)有靜補(bǔ)裝置和電容器組成，其中引進(jìn)的十余套SVC裝置，安裝與500kV變電站及幾個(gè)大型的金企業(yè)。我國(guó)經(jīng)過(guò)多年的學(xué)習(xí)與研究，也為不同場(chǎng)合開(kāi)發(fā)了各種動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償裝置，但功能和實(shí)用性等方面仍不夠全面。 (1) 多年來(lái)，于0.4千伏到10千伏電網(wǎng)中推行的動(dòng)態(tài)補(bǔ)償，實(shí)質(zhì)是晶閘管投切電容器，平滑調(diào)節(jié)和實(shí)時(shí)性仍然會(huì)比較

14、差。 (2) 采用單片機(jī)和可編程控制器設(shè)計(jì)的無(wú)功補(bǔ)償設(shè)備難以滿足快速響應(yīng)和復(fù)雜控制算法的要求，因?yàn)橛?jì)算速度慢，導(dǎo)致當(dāng)前的電力系統(tǒng)不能很好地滿足高級(jí)精確測(cè)量。 1.4 本設(shè)計(jì)的內(nèi)容及方法 通過(guò)查詢大量SVC和PSCAD軟件的參考文獻(xiàn)及資料，熟悉設(shè)計(jì)內(nèi)容，制定設(shè)計(jì)方案，完成主電路及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和主要參數(shù)設(shè)定。對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行設(shè)計(jì)，并使用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件PSCAD進(jìn)行仿真和測(cè)試?？梢杂貌ㄐ物@示出無(wú)功功率變化特性。 (1) 模擬法：用電磁PSCAD設(shè)計(jì)一種TCR+TSC 混合型系統(tǒng)接線圖，研究出以模型以及原型彼此之間所表現(xiàn)出的相似關(guān)系為基礎(chǔ)，而積極構(gòu)建出的方法，來(lái)模擬項(xiàng)目實(shí)踐中的效果。 (2

15、) 實(shí)證研究法：為PSCAD系統(tǒng)中各個(gè)元件設(shè)點(diǎn)需求參數(shù)，以活動(dòng)的原因和原因關(guān)系如過(guò)濾器、參數(shù)點(diǎn)等活動(dòng)為基礎(chǔ)來(lái)確定觀察、記錄、測(cè)量現(xiàn)象的變化。 (3) 文獻(xiàn)研究法：在圖書(shū)館查閱大量基于PSCAD混合型SVC 的文獻(xiàn)資料，了解SVC的的歷史和現(xiàn)狀，幫助理解研究課題，比較實(shí)際數(shù)據(jù)和發(fā)展，從而掌握SVC在未來(lái)一段時(shí)期的發(fā)展趨勢(shì)和前進(jìn)目標(biāo)。 5 2 靜止無(wú)功補(bǔ)償器原理 2 靜止無(wú)功補(bǔ)償器原理 2.1 SVC概述 通常情況下，對(duì)于靜止無(wú)功補(bǔ)償器而言，當(dāng)其處于靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)，實(shí)則即可看作為某特定的相對(duì)旋轉(zhuǎn)設(shè)備，而其相對(duì)是與發(fā)電機(jī)及調(diào)相機(jī)等設(shè)備來(lái)定義。靜止無(wú)功補(bǔ)償器能快速改變無(wú)功功率消耗，對(duì)電

16、力系統(tǒng)所涉及的動(dòng)態(tài)供電過(guò)程，給予充足的無(wú)功調(diào)節(jié)能力。假設(shè)系統(tǒng)的實(shí)際電壓并不高，并且需要承載過(guò)高的負(fù)荷，則在此情況下，應(yīng)當(dāng)保持容性無(wú)功運(yùn)行；也承認(rèn)是，假設(shè)系統(tǒng)的實(shí)際電壓很高，那么輕負(fù)載感性無(wú)功電流將在一定范圍內(nèi)進(jìn)行補(bǔ)償。靜止無(wú)功補(bǔ)償器可經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)無(wú)功功率來(lái)抑制沖擊負(fù)荷引起電網(wǎng)電壓波動(dòng)的不穩(wěn)定狀態(tài)。 SVC所含有的基礎(chǔ)特征詳細(xì)如下： 1　 由于并未設(shè)置旋轉(zhuǎn)部件，故而便于進(jìn)行維護(hù)。 2　 可以控制尤為顯著的響應(yīng)速度。 3　 能夠進(jìn)行按相控制。 4　 無(wú)需耗費(fèi)過(guò)高的損耗。 5　 表現(xiàn)出相對(duì)良好的可靠性。 6　 不會(huì)對(duì)系統(tǒng)所含有的短路容量，產(chǎn)生一定程度的影響。 7　 當(dāng)同時(shí)存在TSC以

17、及TCR的情況下，SVC將會(huì)形成相應(yīng)的諧波。 2.1.1 飽和電抗器型（SR）的SVC SR型補(bǔ)償器該系統(tǒng)內(nèi)置張力控制，可直接對(duì)末端電壓的變化進(jìn)行響應(yīng)反饋且無(wú)需遙控器或晶體管開(kāi)關(guān)來(lái)調(diào)節(jié)電壓。SR型補(bǔ)償器使用的是鐵心結(jié)構(gòu)，因此其內(nèi)部過(guò)電流可承受容量為3-4pu。使得對(duì)短時(shí)的過(guò)電壓控制非常契合。即便如此，SR的過(guò)負(fù)荷能力，也會(huì)受到來(lái)源于斜率校正電容器的種種局限。一旦出現(xiàn)過(guò)電壓現(xiàn)象，火花間隙將不得不放棄自身的電壓調(diào)節(jié)功能，轉(zhuǎn)而針對(duì)電容器進(jìn)行精準(zhǔn)的校正。值得一提的是，某特定的商用SVC，并未配備斜率校正電容器，然而卻表現(xiàn)出尤其迅猛的實(shí)際速度。除此之外，斜率校正電容器實(shí)則并非表現(xiàn)出尤為顯著的響應(yīng)速度

18、，通常情況下，響應(yīng)時(shí)間將位于1.5周期至2周期的區(qū)間當(dāng)中。 2.1.2 晶閘管控制電抗器型（TSC）的SVC 一般情況下，單相TCR在工作過(guò)程中的基本結(jié)構(gòu)示意圖，詳見(jiàn)圖2-1。其重點(diǎn)涵蓋固定電抗器以及相應(yīng)的雙面?zhèn)鲗?dǎo)閥，兩者通過(guò)串聯(lián)組成回路?，F(xiàn)如今，關(guān)閉閥門(mén)所需的電壓一般維持在3-10kV，電流維持在3-6kA。當(dāng)進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用的情況下，往往會(huì)將若干閥門(mén)之間進(jìn)行串聯(lián)，以此來(lái)切實(shí)滿足電相TCR所需滿足的容量需求，以及相應(yīng)的電壓需求。值得一提的是，串聯(lián)閥門(mén)必須在同一時(shí)間內(nèi)，進(jìn)行觸發(fā)導(dǎo)通，然而，一旦處于電流過(guò)零的情況下，將會(huì)自動(dòng)阻斷。 圖2-1 TCR基本結(jié)構(gòu)示意圖 對(duì)于TCR而言，其在實(shí)際

19、運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，當(dāng)電壓處于峰值點(diǎn)至到零點(diǎn)的范圍中，即每個(gè)周期的最后正負(fù)半周四分之一，觸發(fā)并執(zhí)行低于零的晶體管，電抗器此時(shí)進(jìn)入導(dǎo)通。一般使用觸發(fā)延時(shí)角ɑ表示閥門(mén)的的激活時(shí)間，它決定了反應(yīng)器中從電壓峰值到激活時(shí)間的有效電流值。 TCR旨在基于TSC分組投入亦或?yàn)橥顺龅那闆r下，據(jù)此進(jìn)行略微的調(diào)整。對(duì)于TCR而言，其中尤為關(guān)鍵的部分即為和雙向晶閘管保持串聯(lián)的某特定電抗器。值得一提的是，導(dǎo)通角θ和TCR當(dāng)中流經(jīng)的電流，將能基于晶閘管所表現(xiàn)的控制角α，進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。如果在電源電壓已經(jīng)到達(dá)峰值的情況下，晶閘管將會(huì)處于導(dǎo)通狀態(tài)。與此同時(shí)，當(dāng)脈沖觸發(fā)相角α正好為垂直角的情況下，晶閘管將會(huì)處于完全導(dǎo)通狀態(tài)，在

20、此情況下，回路電流將完全相當(dāng)于晶閘管在短路情況下所涉及的電流值，并且電流將近遲于電壓90°。在此期間，由于晶閘管以及相應(yīng)的電抗器，均產(chǎn)生有功損耗，故而將會(huì)造成些許同向分量的產(chǎn)生。此外，當(dāng)ɑ處于90°~180°的情況下，晶閘管將會(huì)處于部分導(dǎo)通狀態(tài)，此時(shí)，若i<90°，則需要遵循下述公式進(jìn)行計(jì)算： 2-1 在上述公式中，U--TCR主要代表端電壓交流的有效值； -旨在代表電抗器所表現(xiàn)出的基頻電抗，; Α-旨在代表晶閘管導(dǎo)通角； 通過(guò)借助于傅里葉級(jí)數(shù)來(lái)進(jìn)行推導(dǎo)，可獲得i所含有的基頻分量如下：

21、 2-2 故而回路基頻電流實(shí)則由ɑ的調(diào)整來(lái)決定。對(duì)于基波來(lái)說(shuō)，可以通過(guò)用作受控電網(wǎng)的晶體管電阻來(lái)控制，其中等效的控制角度值ɑ與電納值的關(guān)系為： 2-3 控制角α必須處于0°- 180°的區(qū)間當(dāng)中才能有效調(diào)節(jié)。通過(guò)公式2-3，將能獲得垂直角時(shí)，等效電納值的極大值：=。此外，還能獲得180°角時(shí)，等效電納值的極小值：= 0。其和輸出導(dǎo)納之間的關(guān)系曲線，詳見(jiàn)圖2-2。 圖2-2 輸出導(dǎo)納特性圖 2.1.3 晶閘管投切電容器型（TSC）的SVC 通常情況下，尤為典型的單相TSC，重點(diǎn)涵

22、蓋電容器以及雙面導(dǎo)軌等基本元件。其原理結(jié)構(gòu)圖為圖2-3，限流電抗器的作用是因?yàn)殄e(cuò)誤操作而限制晶閘管產(chǎn)生峰值電流，而這種誤操作是由于錯(cuò)誤操作在不準(zhǔn)確的時(shí)間導(dǎo)致電容器進(jìn)行投入。同時(shí)防止電容器和限流電抗器使交換系統(tǒng)的電阻在一定頻率上發(fā)生參數(shù)匹配。 圖2-3 TSC原理結(jié)構(gòu)圖 TSC有兩種活動(dòng)狀態(tài)，即中斷和進(jìn)入狀態(tài)。，雙向晶閘管（或反并聯(lián)晶閘管）之一在啟用狀態(tài)時(shí)工作，電容器起作用，TSC給出無(wú)功功率的容量；在中斷時(shí)，雙向晶閘管（或反并聯(lián)晶閘管）被阻塞，TSC支路不起作用，也不會(huì)產(chǎn)生更多的無(wú)功功率。 2.1.4 晶閘管控制的高阻抗變壓器型（TCT）的SVC 此類SVC旨在借助于高阻抗變壓

23、器的作用，來(lái)替換傳統(tǒng)的電抗器，使其自身和反并聯(lián)晶閘管之間進(jìn)行串聯(lián)，詳見(jiàn)圖2-4。在這之中，高阻抗變壓器所表現(xiàn)出的漏抗，一般處于33%~100%的范圍內(nèi)。若將其作為高壓電網(wǎng)的元件，則為切實(shí)滿足較為嚴(yán)苛的絕緣要求，其通常會(huì)借助于星形-三角形的組合形狀來(lái)進(jìn)行聯(lián)結(jié)，以此來(lái)保持良好的獨(dú)立性。 圖2-4 TCT原理結(jié)構(gòu)圖 從本質(zhì)上而言，此類裝置即將以往TCR內(nèi)部的電抗器，與某特定的耦合變壓器之間進(jìn)行相連，從而實(shí)現(xiàn)良好應(yīng)用。它基本上像TCR一樣工作，需要固定電容器支路來(lái)提供容性無(wú)功功率，同時(shí)兼作于濾波器，因?yàn)楦咦杩棺儔浩鞯拇渭?jí)電壓非常低。由于在單個(gè)晶閘管器件的工作電壓下，因門(mén)級(jí)電路及主電路的

24、安裝簡(jiǎn)便，且這些器件的成本平均低于同容量的TCR，因此廣泛應(yīng)用于中型和小型SVC中。 2.2 特性比較 將上述四種分立式SVC的特征進(jìn)行概括，總結(jié)成表2-1。在實(shí)際情況的應(yīng)用中，單一SVC并不能滿足無(wú)功補(bǔ)償各方面的需求，因此需將他們之間結(jié)合成一種混合型SVC進(jìn)行使用。例如：MSC-TCR型SVC;FC-TCR型SVC，TSC-TCR型SVC。 表2-1 分立式SVC的特性比較 性能 SR TCR TCT TSC 無(wú)功輸出 連續(xù) 連續(xù) 連續(xù) 分級(jí) 響應(yīng)時(shí)間/ms 約10 約10 約10 約10~20 分相調(diào)節(jié) 不可 可以 可以 有限 自身諧波含

25、量 小 有 有 無(wú) 噪聲 大 小 大 小 損耗 較大 中 較好 小 控制的靈活特性 差 好 好 好 限制過(guò)電壓能力 很好 中等 中等 無(wú) 運(yùn)行維護(hù) 簡(jiǎn)單 復(fù)雜 較復(fù)雜 復(fù)雜 31 2.3 TCR+TSC型SVC的基本原理 TCR+TSC型SVC是通過(guò)TCR做感性無(wú)功相控細(xì)調(diào)，以及通過(guò)容性無(wú)功分級(jí)粗調(diào)，來(lái)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定不間斷的無(wú)功調(diào)節(jié)。事實(shí)上，此類補(bǔ)償器能夠賦予設(shè)備極為迅猛的響應(yīng)速度，以及高質(zhì)量的低諧波，使得無(wú)功效果可以被快速修改，存在較強(qiáng)的無(wú)功調(diào)節(jié)能力迅速提供動(dòng)態(tài)無(wú)功補(bǔ)償，提供動(dòng)態(tài)電壓支持，以便更快地恢復(fù)臨時(shí)電壓和穩(wěn)定的系統(tǒng)

26、電平。 詳見(jiàn)圖2-5，一般情況下，TSC+TCR補(bǔ)償器主要涵蓋n個(gè)TSC單元，此外還涉及到單個(gè)TCR，將兩者之間進(jìn)行并聯(lián)即可形成。通常情況下，TCR容量?jī)H為1/n的SVC容量。正因如此，電容器才能實(shí)現(xiàn)分級(jí)投切，并達(dá)到良好的調(diào)節(jié)效果。 圖2-5 TSC+TCR型SVC裝置基本示意圖 此類SVC研發(fā)的根本因素，在于切實(shí)降低研發(fā)穩(wěn)態(tài)運(yùn)情況下，所造成的不必要損耗，并有效提高補(bǔ)償器在受到大擾動(dòng)的情況下，還可保持運(yùn)行靈活性的能力。 一旦電壓急劇震蕩，并且放棄負(fù)荷的情況下，將會(huì)出現(xiàn)的最壞結(jié)果是諧振共振。在這種情況下，TSC+TCR型SVC可快速移除補(bǔ)償器的所有

27、電容器，以防止共振。在TCR和TSC的配合中，若系統(tǒng)中投入電容后欠補(bǔ)償，這時(shí)再次投切電容，可能會(huì)產(chǎn)生兩周情況。一為恰好補(bǔ)償?shù)轿唬樯晕⒁稽c(diǎn)過(guò)補(bǔ)償。當(dāng)稍微一點(diǎn)過(guò)補(bǔ)償時(shí)，此時(shí)微調(diào)節(jié)TCR，補(bǔ)償狀態(tài)將達(dá)到恰好。 2.3.1 SVC的電壓電流特性 圖2-6為系統(tǒng)與TSC+TCR的電壓-無(wú)功功率(電流) V-Q(I)特性曲線。 圖2-6 SVC與電力系統(tǒng)電壓電流特性曲線圖 圖3-2中折線CABD為T(mén)SC+TCR的V-Q特性曲線，在這之中，補(bǔ)償器所涉及的正常運(yùn)行范圍，即為A-B段。斜率Xr通常設(shè)定為0.02～0.05。而系統(tǒng)端口所表現(xiàn)出的網(wǎng)絡(luò)特性，則將通過(guò)斜線1以及斜線2的形式呈

28、現(xiàn)出來(lái)。其中，斜線1主要代表電源和負(fù)荷彼此之間，所存在的無(wú)功功率平衡現(xiàn)象。而斜線2則主要代表負(fù)荷需求遠(yuǎn)遠(yuǎn)及不上電源所持續(xù)輸出的無(wú)功功率。斜線2所涉及的基本公式如下： 2-4 經(jīng)由上述公式，將可求解得知電壓控制目標(biāo)ΔV，詳細(xì)如下： Δ 2-5 通過(guò)設(shè)計(jì)出性能優(yōu)良的電壓調(diào)整器，將可使得上式左右兩邊相等，以此來(lái)規(guī)避擾動(dòng)條件的影響。 2.3.2 TSC-TCR型SVC的協(xié)調(diào)控制原理 投入或切除TSC，通過(guò)調(diào)控容性補(bǔ)償電流IC的值。對(duì)TCR進(jìn)行相控，可連續(xù)控制感性電流IL的大小，以此連續(xù)調(diào)控整

29、個(gè)SVC向電網(wǎng)輸出的等效的感性補(bǔ)償電流的性質(zhì)和大小。若數(shù)值IC>IL時(shí)，ISVC為向電網(wǎng)輸出感性的補(bǔ)償電流；當(dāng)丨IL丨>丨IC丨時(shí)，ISVC為負(fù)值，即從電網(wǎng)向補(bǔ)償器輸入感性電流。若負(fù)載感性無(wú)功電流為感性IF，要補(bǔ)償感性負(fù)載電流，需使補(bǔ)償器總的等效輸出補(bǔ)償電流ISVC為感性，用以補(bǔ)償負(fù)載感性電流IF。根據(jù)實(shí)際運(yùn)行時(shí)負(fù)載感性無(wú)功電流IF的大小和系統(tǒng)運(yùn)行對(duì)輸電線末端感性無(wú)功電流的要求值IQ，可以得到所需的總的等效感性輸出補(bǔ)償電流ISVCref。 ISVCref（感性）=IF（感性）-IQ（感性），適當(dāng)?shù)倪x定TSC的投入或切除的數(shù)目，即投入或切除MSC，TSC中的一個(gè)或幾個(gè)，再同時(shí)調(diào)控T

30、CR的觸發(fā)延遲角，連續(xù)調(diào)控IL的大小，即可連續(xù)調(diào)控總的補(bǔ)償電流ISVC跟蹤指令值ISVCref，并且在達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)ISVC=ISVCref=IF-IQ。如果負(fù)載的等效無(wú)功電流IF已是容性電流，則應(yīng)斷開(kāi)MSC，關(guān)斷TSC，僅調(diào)控TCR的IL，使IL與IhC的差值跟蹤指令電流ISVCref。 根據(jù)無(wú)功負(fù)載電流IF和要求的線路無(wú)功IQref，確定補(bǔ)償指令I(lǐng)SVCref的大小和性質(zhì)（容性還是感性），計(jì)算投入幾個(gè)TSC，以及TCR的延遲觸發(fā)角ɑ。為了使投入TSC使暫態(tài)過(guò)程盡量短，沖擊電流小，電容電壓震蕩小，檢測(cè)TSC中晶閘管兩端電壓VT，使VT=vs-VC0=0使觸發(fā)晶閘管；對(duì)TCR的觸發(fā)延遲角ɑ的控制

31、也應(yīng)采取措施防止誤觸發(fā)。 此類SVC所涉及的控制系統(tǒng)，表現(xiàn)出的基本原理示意圖，詳見(jiàn)圖2-7。整體而言，其涵蓋下述基本功能。 1　 基于應(yīng)當(dāng)滿足的補(bǔ)償無(wú)功電流決定值，可針對(duì)性選擇恰當(dāng)適宜的TSC支路數(shù)量以及TCR支路數(shù)量。 2　 對(duì)于某些處于控制投入狀態(tài)的TSC而言，其所表現(xiàn)出的暫態(tài)過(guò)渡最不顯著。一旦輸入電壓已經(jīng)滿足極大值，則電容所表現(xiàn)的正剩余壓力將遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及該值，從而使得晶閘管保持在導(dǎo)通狀態(tài)，有效縮短過(guò)渡過(guò)程。 3　 當(dāng)針對(duì)TCR所表現(xiàn)出的觸發(fā)延遲角，進(jìn)行恰當(dāng)適宜的調(diào)整，可以和由于TSC投入而出現(xiàn)的部分冗余容量無(wú)功功率，進(jìn)行互相抵消，以此來(lái)滿足設(shè)點(diǎn)值。 圖2-7 TSC+TCR 組

32、合無(wú)功補(bǔ)償裝置的協(xié)調(diào)控制原理 2.3.3 TSC-TCR的運(yùn)行特性 由于涉及到晶閘管的控制問(wèn)題以及后期維護(hù)問(wèn)題，故而TSC組數(shù)需要秉持簡(jiǎn)潔的基本準(zhǔn)則。通常情況下，電容器所表現(xiàn)出的并聯(lián)組數(shù)，僅需達(dá)到3-4組即可。 其中，極限發(fā)出電納公式如下： 2-6 式2-6中，Bɑ是變壓器的電納；是三組電容器之和。 此外，極限吸收電納公式如下： 2-7 在上述公式中，BL旨在代表TCR支路當(dāng)存在的電納。 一旦在TSC已經(jīng)正式投入至系統(tǒng)的情況下，

33、需要向其注入如下無(wú)功功率： 2-8 在此過(guò)程中，TCR型SVC可以自系統(tǒng)當(dāng)中獲得的無(wú)功功率，詳細(xì)如下： 2-9 通過(guò)上述兩個(gè)公式，將可得知TSC+TCR型SVC，可以賦予系統(tǒng)的無(wú)功功率，詳細(xì)如下： 2-10 當(dāng)進(jìn)行取值的過(guò)程中，正因上述過(guò)程所涉及的無(wú)功功率，得以保持穩(wěn)定不間斷的基本特性，故而一旦系統(tǒng)電壓不可控，則將相對(duì)于恒定的電抗。 2.3.4 SVC運(yùn)行時(shí)的損耗特性 一般情況下，TSC+TCR型SVC，在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，所表現(xiàn)出的損耗特性，詳見(jiàn)圖2-8。其中，TSC所

34、表現(xiàn)出的電氣損耗，通常取決于電容器容量的改變。而TCR旨在針對(duì)TSC所含有的過(guò)補(bǔ)部分，進(jìn)行適當(dāng)補(bǔ)償，并且其所表現(xiàn)出的電氣損耗，通常取決于導(dǎo)通角的調(diào)整。由此可知，SVC所表現(xiàn)出的電氣損耗實(shí)則蘊(yùn)含一定的離散性質(zhì)，故而適用于投切電容器應(yīng)用較多的領(lǐng)域，可有效降低SVC的損耗。 圖2-8 TSC+TCR型SVC的損耗特性 2.3.5 諧波分析與抑制 對(duì)TCR的工作過(guò)程原理分析得出，當(dāng)TCR的延遲觸發(fā)角不為0°，電抗器的電流波形圖將不在是正弦波。即TCR正常工作時(shí)，不可避免的引入諧

35、波電流。通過(guò)對(duì)TCR中諧波電流用傅里葉級(jí)數(shù)公式計(jì)算，如下式2-11，可得到第n次諧波與觸發(fā)角ɑ的關(guān)系為： ，n=2k+1，k=1,2,3，... 2-11 基波所含有的諧波電流，和觸發(fā)角ɑ彼此之間呈現(xiàn)出的實(shí)際關(guān)系曲線，詳見(jiàn)圖2-9。在此之中，I1旨在代表基波的電流幅值，并在ɑ=0°的情況下，達(dá)到極大值I1=1.0。 圖2-9 TCR電流諧波含量和觸發(fā)延遲角彼此之間的基本關(guān)系示意圖 經(jīng)由上圖可知，TCR出現(xiàn)的核心諧波為次諧波，其和若干觸發(fā)導(dǎo)通角，所呈現(xiàn)出的內(nèi)在關(guān)系，詳見(jiàn)表2-2。 在進(jìn)行實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程中，由于TCR的作用，電網(wǎng)中將會(huì)存在一定數(shù)量特征諧波。在此情況下，

36、將能借助于下述基本方式加以緩解： (1) 多脈沖TCR 基于三角形的形狀，將任意三個(gè)單相TCR進(jìn)行緊密相連，并且借助于6組觸發(fā)脈沖的作用，來(lái)針對(duì)晶閘管進(jìn)行深入的精準(zhǔn)控制。 (2) 調(diào)整并聯(lián)TCR的依次順序 基于多樣化需求，來(lái)投入相應(yīng)的容量，以此來(lái)促進(jìn)n組TCR當(dāng)中蘊(yùn)含的n1組，盡數(shù)保持全導(dǎo)通狀態(tài)，與此同時(shí)，n2組盡數(shù)保持全關(guān)斷狀態(tài)，由此可知，n1+n2=n-1。故而當(dāng)且僅當(dāng)只存在某特定的觸發(fā)延遲角，基于當(dāng)中可不間斷控制。 （3） 并聯(lián)濾波器 2.4 LC濾波器 通常采用LC無(wú)源濾波器，針對(duì)相應(yīng)的諧波電流進(jìn)行有效緩解，并將其和諧波源進(jìn)行并聯(lián)。 一般情況下，LC濾波器通常又被人們稱

37、之為無(wú)源濾波器，其主要涵蓋電感以及電阻等，其中所含的有效處理器，能夠有效預(yù)防諧波徑直進(jìn)入系統(tǒng)資源當(dāng)中。 2.4.1 LC濾波器的參數(shù)調(diào)節(jié) 1　 失諧問(wèn)題 對(duì)于任何電力系統(tǒng)而言，其在運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，所涉及的頻率和額定值，均存在不可避免的偏差，究其根本，在于諧波頻率并非一致。在此情況下，假設(shè)系統(tǒng)和濾波器的頻率不完全一致時(shí)，濾波器所表現(xiàn)出的阻抗將自行設(shè)定為最小值，不利于發(fā)揮出其自身的效果。這就是所謂的濾波器偏差。 2　 并聯(lián)諧振問(wèn)題 并聯(lián)諧振對(duì)諧振頻率下的諧波源具有高阻抗。從系統(tǒng)方面考慮，系統(tǒng)與濾波器發(fā)生諧振的幾率更大。由于系統(tǒng)阻抗很難精準(zhǔn)衡量，故而通常借助于系統(tǒng)最大阻抗角的作用來(lái)進(jìn)行描述

38、。 3　 無(wú)功補(bǔ)償問(wèn)題 當(dāng)n1次諧波表現(xiàn)為理想濾波的情況下，即存在=0，表現(xiàn)出一定阻性。 如果在n2>n1的情況下，則>0。表現(xiàn)為一定感性。 如果在n2<n1的情況下，則<0。表現(xiàn)為一定的容性。 由此將能進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，從而獲得基頻環(huán)境下的無(wú)功功率，詳細(xì)如下： 2-12 在計(jì)算的過(guò)程中，將能借助于已經(jīng)成功測(cè)量的Us以及IL，來(lái)求解獲得功角。如果其相對(duì)較大，即可針對(duì)電容值進(jìn)行適當(dāng)調(diào)節(jié)，以此來(lái)達(dá)到補(bǔ)償無(wú)功的效果。 4　 參數(shù)調(diào)節(jié)基本準(zhǔn)則 通過(guò)上述公式，將能針對(duì)電容器所能達(dá)到的最大容量，進(jìn)行細(xì)致計(jì)算：

39、 2-13 其次，確定L值以及R值： 2-14 濾波支路電阻為： 2-15 2-16 其中r為內(nèi)阻，Q為最優(yōu)調(diào)諧銳度。 3 TSC+TCR型SVC的設(shè)計(jì) 3 TSC+TCR型SVC的設(shè)計(jì) 3.1 TCR+TSC型SVC的設(shè)計(jì) 3.1.1 主電路的設(shè)計(jì) 通過(guò)任務(wù)書(shū)設(shè)計(jì)出一種可提供動(dòng)態(tài)無(wú)功電源及調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓的SVC裝置電路圖，其有電壓源，濾波器，電阻，混合型SVC和負(fù)荷。如圖3-1示： 圖3-1 主電路圖設(shè)計(jì)流程圖

40、3.1.2 協(xié)調(diào)控制及無(wú)功計(jì)算的設(shè)計(jì) SVC為T(mén)SC投切數(shù)量和TCR投切判斷角進(jìn)行動(dòng)作。當(dāng)TSC的電氣損耗隨著電容器的變化而逐個(gè)發(fā)生變化，即TSC通過(guò)觸發(fā)脈沖進(jìn)行投切或退出的通斷控制，使TSC進(jìn)行動(dòng)作。TCR是在TSC分組退出或投入之后作出細(xì)微調(diào)節(jié)，通過(guò)改變晶閘管的控制角α，當(dāng)脈沖觸發(fā)相角α是90°時(shí)導(dǎo)通。如圖3-2示，SVC的協(xié)調(diào)控制設(shè)計(jì)。 根據(jù)測(cè)得的SVC輸出無(wú)功功率Qsvc的標(biāo)幺值計(jì)算代表線路壓降的標(biāo)幺值，得到實(shí)際測(cè)得電壓，濾波器作用濾除由TCR產(chǎn)生的諧波，用參考電壓減去實(shí)際測(cè)得電壓電壓，通過(guò)PI校正環(huán)節(jié)，得到SVC輸出無(wú)功的指令。如圖3-3所示，SVC無(wú)功指令計(jì)算電路。

41、 圖3-2 電路中SVC的協(xié)調(diào)控制設(shè)計(jì) 圖3-3 無(wú)功指令電路 3.2 TCR+TSC型SVC的計(jì)算 SVC的主要參數(shù)設(shè)置為：總TCR無(wú)功容量100Mvar，總TSC無(wú)功容量167Mvar，共分2級(jí)。SVC變壓器電壓為120kV/12.65kV，總正序漏抗0.17p.u。交流系統(tǒng)電壓125kV。 TSC+TCR元件根據(jù)輸出的無(wú)功指令計(jì)算TCR電抗的電納標(biāo)幺值和根據(jù)參考信號(hào)計(jì)算得到TCR應(yīng)當(dāng)輸出的參考電納標(biāo)幺值。其中，TCR電抗所涉及的該項(xiàng)數(shù)值，應(yīng)當(dāng)經(jīng)由下述公式進(jìn)行求解： 3-1 在上述公式中：TMVA主要代表SVC變

42、壓器的容量；Xt主要代表SVC變壓器所表現(xiàn)出的正序漏抗。 其中，對(duì)于TSC電容而言，其在每級(jí)的該項(xiàng)數(shù)值，應(yīng)當(dāng)經(jīng)由下述公式進(jìn)行求解： 3-2 其中：MTSC為T(mén)SC的總無(wú)功容量；N為T(mén)SC的總級(jí)數(shù)。 TCR需輸出的參考電納標(biāo)幺值的計(jì)算公式為: 3-3 其中 =-5.88 3-4 計(jì)算出TCR電抗的電納標(biāo)幺值BL（圖中對(duì)應(yīng)的信號(hào)Bind）和TCR需輸出的參考電納標(biāo)幺值BTCR后，根據(jù)如下邏輯確定TSC的電容投切。 若BTCR>0

43、，則發(fā)出投入一級(jí)TSC電容的信號(hào)（高電平）Cap_on。若BTCR<BL（對(duì)應(yīng)于XTCR<XL），則發(fā)出切除一級(jí)TSC電容的信號(hào)（高電平）Cap_off。這兩個(gè)信號(hào)連同TSC當(dāng)前已投入的電容組數(shù)信號(hào)NCAPS一起，送入TCR/TSC元件，產(chǎn)生TSC電容投切信號(hào)Capsw（1表示投入一級(jí)，-1表示切除一級(jí)）。 對(duì)BTCR信號(hào)進(jìn)行標(biāo)幺化處理（基值為BL），根據(jù)該標(biāo)幺值通過(guò)下式計(jì)算TCR的觸發(fā)角： 3-5 也可寫(xiě)為 3-6 上式中的ɑ為電壓峰值至TCR晶閘管觸發(fā)時(shí)刻的角度，而PSCAD

44、中則以電壓過(guò)零為計(jì)算觸發(fā)角的起始點(diǎn)，因此需將計(jì)算出的角度加上90°。 4 基于PSCAD 的仿真結(jié)果分析 4 基于PSCAD的仿真及結(jié)果分析 4.1 PSCAD簡(jiǎn)介 對(duì)于PSCAD技術(shù)而言，其一般在企業(yè)、咨詢機(jī)構(gòu)以及軍方等領(lǐng)域中進(jìn)行應(yīng)用，重點(diǎn)適用于規(guī)劃、設(shè)計(jì)以及教學(xué)等多樣化領(lǐng)域當(dāng)中，詳細(xì)如下： 1　 其中重點(diǎn)涵蓋旋轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)、調(diào)速器以及電纜等的事故研究。 2　 其次，涉及到繼電保護(hù)配合方面。 3　 此外，還會(huì)針對(duì)變壓器飽和情況所帶來(lái)的實(shí)際影響進(jìn)行研究。 4　 涉及到變壓器以及避雷器等元件彼此之間的絕緣配合。 5　 具有電動(dòng)機(jī)、架空輸電線以及HVDC系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的

45、次同步諧振研究 4.2 仿真模擬主電路 通過(guò)PSCAD將圖4-1設(shè)計(jì)的電路具體化，得到如圖4-1仿真模擬主電路。 圖4-1 仿真模型主電路 SVC的TSC的電容投切信號(hào)csw及TCR觸發(fā)角信號(hào)AORD是由SVC的控制電路產(chǎn)生，對(duì)于當(dāng)前投切的電容器組數(shù)信號(hào)CAPS_ON則是由SVC元件輸出至SVC控制電路。封鎖或者解封信號(hào)KB控制SVC在仿真后0.4s投入，這個(gè)信號(hào)也會(huì)同時(shí)送至SVC的控制電路，以此達(dá)到需求。 在PSCAD軟件中的SVC如下圖4-2，濾波器快速吸收SVC中因TCR而產(chǎn)生的諧波電流，TCR及TSC支路的控制元件都是晶閘管。由于相關(guān)器件能夠良好控制TSC支路，故而其中的

46、電容器將可表現(xiàn)為并聯(lián)狀態(tài)亦或?yàn)橥顺鰻顟B(tài)。 圖4-2 PSCAD中的SVC SVC的主要參數(shù)設(shè)置為：總TCR無(wú)功容量100Mvar，總TSC無(wú)功容量167Mvar，共分2級(jí)。SVC變壓器電壓為120kV/12.65kV，總正序漏抗0.17p.u。交流系統(tǒng)電壓125kV， 4.3 SVC協(xié)調(diào)控制及無(wú)功計(jì)算的仿真 4.3.1 無(wú)功指令計(jì)算電路仿真 下圖4-3為SVC輸出無(wú)功指令的計(jì)算電路。 模型中根據(jù)測(cè)得的SVC輸出無(wú)功功率Qsvc的標(biāo)幺值計(jì)算代表線路壓降的標(biāo)幺值（0.03Isvc），但實(shí)際測(cè)量得到的就是PCC點(diǎn)電壓，故本仿真中將0.03改為0。即直 圖4-3 SVC無(wú)功指令計(jì)算電路

47、 接對(duì)PCC點(diǎn)電壓有效值進(jìn)行濾波處理。用電壓參考值Vref減去實(shí)際測(cè)得電壓后，通過(guò)PI校正環(huán)節(jié)，得到SVC輸出無(wú)功的指令。 4.3.2 控制電路仿真 圖4-4為T(mén)SC電容投切控制及TCR觸發(fā)角計(jì)算電路。 圖4-4 SVC控制電路 4.4 仿真結(jié)果分析 根據(jù)上述仿真電路進(jìn)行運(yùn)行，得到下圖所示的仿真波形結(jié)果。 圖4-5 TCR觸發(fā)角波形 圖4-6 投入所需的TSC電容組數(shù) 圖4-7 SVC端電壓與PCC處參考電壓 如圖，可得到1s內(nèi)TCR，TSC及參考電壓。（1）為T(mén)CR觸發(fā)角波形；（2）為投入所需的TSC電容組數(shù)；（3）為 SVC端電壓與PCC處參考

48、電壓。 在SVC封鎖之前，由于電源點(diǎn)至PCC處線路上的無(wú)功損耗將會(huì)使PCC點(diǎn)電壓低于1pu（120kV基準(zhǔn)值）SVC的TCR觸發(fā)角一直保持為180°，不投入TSC。當(dāng)解除SVC封鎖后，將會(huì)迅速連續(xù)的投入2級(jí)TSC電容，PCC處電壓上升。在TCR觸發(fā)角達(dá)到90°限制后，根據(jù)需求將切除了一級(jí)TSC電容，TCR觸發(fā)角自動(dòng)調(diào)節(jié)使得PCC電壓達(dá)到1.0pu。在1.0后投入電阻，PCC電壓將下降，TCR觸發(fā)角增大，繼續(xù)維持PCC電壓為1.0pu。由于此時(shí)觸發(fā)角未達(dá)到180°限制，不會(huì)增加投入一級(jí)TSC電容器，維持在1.0pu基準(zhǔn)。 下圖為SVC持續(xù)運(yùn)行時(shí)TSC，TCR，無(wú)

49、功功率及參考電壓的運(yùn)行狀態(tài)。 在系統(tǒng)電壓失去穩(wěn)定的時(shí)候，TSC與TCR協(xié)調(diào)配合，迅速提供電壓支撐，使PCC電壓保持接近于1pu。 圖4-8 靜止無(wú)功補(bǔ)償?shù)臒o(wú)功功率Q_SVC和參考無(wú)功功率Q_SVC_ref 圖4-9 靜止無(wú)功補(bǔ)償器的有效電壓和系統(tǒng)輸入?yún)⒖茧妷? 圖4-10 TCR觸發(fā)角及TSC投切 總結(jié) 總結(jié) 靜止無(wú)功補(bǔ)償器擁有更好的調(diào)節(jié)無(wú)功能力，因此可以快速改變已發(fā)出的無(wú)功功率，為電力系統(tǒng)提供動(dòng)態(tài)無(wú)功電源及調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓?？梢钥焖俚?、平滑調(diào)節(jié)感性或容性的無(wú)功功率，達(dá)到動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。因此，其在輸電系統(tǒng)、工藝網(wǎng)系統(tǒng)及經(jīng)濟(jì)負(fù)荷中心里廣泛采用。 當(dāng)SVC在輸電系統(tǒng)中，可針對(duì)系統(tǒng)所表現(xiàn)出的無(wú)功

50、功率的變化，進(jìn)行有效抑制，從而持續(xù)優(yōu)化系統(tǒng)所表現(xiàn)出的暫態(tài)穩(wěn)定性；與此同時(shí)，還能針對(duì)由于空載效而出現(xiàn)的過(guò)電壓現(xiàn)象，進(jìn)行行之有效的控制，從而有效增強(qiáng)線路輸出有功功率的能力并且維持輸電線的電壓基本保持不變。值得一提的是，若處在工業(yè)系統(tǒng)內(nèi)部，則SVC還能持續(xù)優(yōu)化負(fù)荷功率因數(shù)，從而有效平衡系統(tǒng)電壓，盡可能降低不必要的無(wú)功功率損耗。 在本文中首先分析了各個(gè)單獨(dú)型SVC的原理，經(jīng)過(guò)特性比較，根據(jù)需求對(duì)TCR+TSC型SVC原理進(jìn)行研究，如其電壓電流特性，協(xié)調(diào)控制原理，運(yùn)行特性和損耗特性。因?yàn)門(mén)CR的原因，同時(shí)會(huì)產(chǎn)生諧波，因此需要添加濾波器來(lái)對(duì)諧波進(jìn)行處理。最后，用PSCAD軟件建立了該SVC模型通過(guò)運(yùn)行得

51、到TCR觸發(fā)角，TSC投切情況及PCC端電壓得到仿真圖，可看到電壓在波動(dòng)時(shí)，SVC進(jìn)行動(dòng)作以滿足電網(wǎng)需求。 參考文獻(xiàn) 參考文獻(xiàn) [1] Enrique Acha.柔性交流輸電系統(tǒng)在電網(wǎng)中的建模與仿真［D］.機(jī)械工業(yè)出版社，2011.6 [2] R.Mohan Mathur.基于晶閘管的柔性交流輸電控制裝置［D］.機(jī)械工業(yè)出版社，2005.2 [3] 謝小榮.柔性交流輸電系統(tǒng)的原理與應(yīng)用［D］.清華大學(xué)出版社，2014.2 [4] 王兆安.電力電子技術(shù)［M］.機(jī)械工業(yè)出版社，2009.5 [5] 樂(lè)健.PSCAD X4電路設(shè)計(jì)與仿真從入門(mén)到精通［J］.機(jī)械工業(yè)出版社，2015.8

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