静止无功补偿装置SVG对电力系统电压稳定性的影响机理.pdf

静止无功补偿装置静止无功补偿装置 SVGSVG 对电力系统电压对电力系统电压稳定性的影响机理稳定性的影响机理SummarySummary：SVG 作为我国第三代电能质量处理技术，能解决电力系统中功率因数低、电压波动、闪变、谐波等一系列问题，从而降低能耗，提高电能质量。KeysKeys：SVG；静态无功补偿装置；电力系统；电压稳定性静止无功补偿装置(SVG)作为电能质量优化技术的第三代产品，有助于解决电力系统的无功补偿及谐波问题，目前该装置已广泛应用于各个领域。基于此，本文分析了静止无功补偿装置 SVG 对电力系统电压稳定性的影响机理。一、无功补偿一、无功补偿电网中的电气负载为感应负载，如电动机及变压器，运行期间需向设备提供无功功率。在电网中安装并联电容器及无功补偿装置后，能有效补充感性负载消耗的无功功率，使电网功率能为感性负载提供无功功率，减少电网中的无功功率流量，减少线路及变压器运输中的能量损失，也称为无功补偿。二、二、SVGSVG 装置及技术特点装置及技术特点SVG 是新一代静止无功发生器，是无功补偿领域最新技术应用的代表。SVG并联于电网中，相当于一个可变的无功电流源，通过调节逆变器交流侧输出电压的幅值和相位，或直接控制其交流侧电流的幅值和相位，迅速吸收或发出所需无功功率，实现快速动态调节无功目的。当采用直接电流控制时，直接对交流侧电流进行控制，不仅能跟踪补偿冲击型负载的冲击电流，而且能对谐波电流进行跟踪补偿。该产品可连续、动态的补偿无功功率，平衡三相负荷，抑制电网谐波，在改善电网的电能质量、提高配电网的安全稳定运行和经济运行方面效果显著。1、SVG 装置。SVG 装置包括 VSC 逆变器、直流电容器、连接变压器、断路器等，工作中，自换相桥式电路通过与电抗器并联，以调整桥式电路交流侧输出电压的相位和幅值，或直接控制交流侧电流，使电路吸收或发出无功电流，达到快速动态无功补偿目标。在直流电控制过程中，SVG 不能采用 LC 回路滤波，而是需采用 PWM 电流技术进行滤波处理，以抵消负载谐波和相反的谐波，从而达到有源滤波的效果。将电力系统视为一个电压源，SVG 可作为可控电压源，连接电抗器可作为线性阻抗元件。2、SVG 技术特点。SVG 装置采用空间失量脉宽调制法和瞬时无功功率理论的检测方法，解决电力系统在扰动因素影响下的各种问题，从而达到无功补偿的质量目标。从技术层面上讲，SVG 具有动态补偿特点：它能同时补偿无功功率和谐波问题，补偿功率能实现连续平滑处理，满足功率变化需求，获得理想的经济效益。SVG 具有响应时间短的优点：整机响应时间小于 5ms，额定容性和感性输出可自由切换，满足冲击负荷补偿需求。三、电压稳定性机理三、电压稳定性机理电压稳定性问题在 20 世纪 80 年代以前并未形成系统性的研究方向，早期一般把电压稳定性问题归为静态问题，通过潮流和无功功率的变化来判断电压稳定性。但随着电力系统规模的扩大，系统越来越朝极限方式运行，电压稳定性面临新的挑战，此时其本质开始受到重视。有学者从线路和负荷的关系出发，认为电压稳定性的本质不仅跟无功功率有关，而且跟有功功率有关，特别是当系统在极限附近运行时，有功功率和负荷性质均对电压有重要影响，从某种意义上说，电压稳定性就是负荷稳定性。另外一部分学者从非线性系统理论出发，以分岔及中心流形理论来描述电压稳定性的本质，把电压稳定性划分为短期和中长期稳定性。2004 年，美国电气和电子工程协会(IEEE)、国际大电网组织(CIGRE)联合工作组对电力系统电压稳定性下了定义，即电压稳定性是指在给定的初始运行状态下，电力系统遭受扰动后，系统中所有母线维持稳定电压的能力，它依赖于负荷需求与系统向负荷供电之间保持和恢复平衡的能力。IEEE 和 CIGRE 联合工作组将电压稳定分为小干扰电压稳定和大干扰电压稳定 2种，2 种稳定均有短期和长期之分。短期稳定发生在几秒之内，与动态负荷如电动机、电力电子设备、高压直流输电(HVDC)等密切相关；长期稳定延续数分钟，与电力系统慢动态如有载分接头转换器(OLTC)、发电机过励限制、恒温负荷等有直接联系。四、四、SVCSVC 对电力系统电压稳定性的影响对电力系统电压稳定性的影响1、优化问题。无功功率优化配置的最终目标是在保持配电网电压水平的同时最大限度地减少网络损耗。计算过程复杂，因补偿的运行成本及相应的安装成本必须最小化。提出了固定负载水平、均匀线径、将树状分布网络简化为梳状网络等多种假设，但效果并不理想。2、测量问题。当前，10kV 配电网线路负荷点通常无电流表，技术与管理水平参差不齐，无法保证电流表记录的准确性及并行性，这也给配电网的潮流计算及无功优化计算带来了很大困难。3、谐波问题。电容器具有放大谐波的副作用，因过多谐波含量必然会影响电容器使用寿命。因此，在无功功率补偿时，还必须考虑谐波的处理，若存在明显的谐波干扰，补偿无功功率并增加滤波装置。五、五、SVGSVG 稳定系统电压稳定系统电压使用 SVG 型静止无功补偿器,通过适当的调节经电抗器或直接并联在电网上的自换相桥式电路交流侧输出电压的幅值和相位,也可通过对器交流侧电流的直接控制来使电路达到吸收和发出要求的无功电流,从而实现动态无功补偿。根据负荷无功功率的变化情况,来实施改变电抗器的无功功率(感性无功功率),当负荷无功功率增大时,SVG 型静止无功补偿器产生的无功功率减少；当负荷无功功率减少时,SVG 产生的无功增加。即不管负载的无功功率如何变化,总要使二者之和为常数,即常数能实现电网功率因数=常数,电压几乎不波动,从而达到无功补偿目的,以抑制负载波动所造成的系统电压波动和闪变。关键是准确控制晶闸管的触发角,得到所需的流过补偿电抗器电流,晶闸管变流装置和控制系统能实现这一功能,通过采集母线的无功电流值和电压值,合成无功值,和所设定的恒无功值进行比较,计算得到触发角大小,通过晶闸管触发装置,使晶闸管流过所需电流。六、六、SVGSVG 静态无功补偿装置在电力系统的应用静态无功补偿装置在电力系统的应用