第八MATLAB在无功补偿的仿真实例

1、第8章MATLAB在电力系统无功补偿中的应用实例由上可以看出：维持电压稳定，应该尽量减少无由上可以看出：维持电压稳定，应该尽量减少无功的传输，采取就地平衡。功的传输，采取就地平衡。 无功功率和电压分布之间的关系无功功率和电压分布之间的关系无功损耗无功损耗 有功损耗有功损耗; ;UQXPRU 电压降受无功功率的影响较大电压降受无功功率的影响较大; ;无功功率的流动从无功功率的流动从UhUL 电力系统的无功功率平衡电力系统的无功功率平衡 电压是衡量电压是衡量电能质量电能质量的重要指标。的重要指标。 电力系统的电力系统的运行电压水平运行电压水平取决于取决于无功功率的平衡无功功率的平衡。系统中各种无功

2、电源的无功出力应能满足系统负荷系统中各种无功电源的无功出力应能满足系统负荷和网络损耗和网络损耗在额定电压下在额定电压下对无功功率的需求，否则对无功功率的需求，否则电压就会偏离额定值。电压就会偏离额定值。 1变压器的无功损耗变压器的无功损耗220220%100100LTTTTkNNNSQQQU BXUIUSUSSU 假定一台变压器的空载电流假定一台变压器的空载电流I I0 0%=2.5%=2.5，短路电压，短路电压U Uk k%=10.5%=10.5，在额定满载下运行时，无功功率的消耗将达在额定满载下运行时，无功功率的消耗将达额定容量的额定容量的13%13%。如果从电源到用户需要经过好几级变压，

3、则变压器中无。如果从电源到用户需要经过好几级变压，则变压器中无功功率损耗的数值是相当可观的。功功率损耗的数值是相当可观的。一、无功功率损耗222211222212LPQPQQXXUU 2212()2BBQUU 线路的无功总损耗为线路的无功总损耗为22221112212LBPQUUQQXBU 一般情况下，一般情况下，35kV35kV及以下系统消耗无功功率；及以下系统消耗无功功率；110kV110kV及以上系统，轻载或空载时，成为无功电源及以上系统，轻载或空载时，成为无功电源，传输功率较大时，消耗无功功率。，传输功率较大时，消耗无功功率。2输电线路的无功损输电线路的无功损耗耗电力系统的无功功率电源

4、有电力系统的无功功率电源有发电机发电机、同步调相机同步调相机、静静电电容器电电容器及及静止补偿器静止补偿器，后三种装置又称为，后三种装置又称为无功补偿无功补偿装置装置。1. 发电机发电机发电机在发电机在额定状态下额定状态下运行时，可发出无功功率：运行时，可发出无功功率： NGNNGNGNtgPSQ sin二、无功功率电源二、无功功率电源2. 同步调相机同步调相机同步调相机同步调相机相当于空载运行的同步电动机相当于空载运行的同步电动机。它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸它能根据装设地点电压的数值平滑改变输出（或吸取）的无功功率，进行电压调节。取）的无功功率，进行电压调节。同步调相机常安

5、装在枢纽变电所同步调相机常安装在枢纽变电所 。同步调相机是早期的无功补偿装置的典型代表。但同步调相机是早期的无功补偿装置的典型代表。但是它运行维护复杂是它运行维护复杂, , 有功功率损耗较大有功功率损耗较大, , 不能对快速不能对快速变化的负载进行补偿变化的负载进行补偿, , 目前已经很少使用目前已经很少使用。并联电容器的补偿原理是产生超前电流来补偿负并联电容器的补偿原理是产生超前电流来补偿负载产生的滞后电流载产生的滞后电流。供给的无功功率供给的无功功率Q QC C值与所在节点值与所在节点电压的平方成正比，即电压的平方成正比，即 优点：优点：静电电容器的装设容量可大可小，既可集中使用，静电电容

6、器的装设容量可大可小，既可集中使用，又可分散安装。且投资费用较小，运行时功率损耗亦较小，又可分散安装。且投资费用较小，运行时功率损耗亦较小，维护也较方便。维护也较方便。缺点：缺点：当节点电压下降时，它供给系统的无功功率也将减当节点电压下降时，它供给系统的无功功率也将减小，导致系统电压水平进一步下降；电容器分组投切，非连小，导致系统电压水平进一步下降；电容器分组投切，非连续可调。容易和系统发生谐振，不仅危害电容器本身，而且续可调。容易和系统发生谐振，不仅危害电容器本身，而且会危及电网中的电气设备，严重的时候会造成损坏，甚至破会危及电网中的电气设备，严重的时候会造成损坏，甚至破坏电网的正常运行。坏

7、电网的正常运行。 QC=U 2/XC3. 静电电容器静电电容器 (FC，Fixed Capacitor)并联电容器的仿真实例补偿前电压电流补偿后电压电流补偿前功率补偿后功率静止补偿器由静止补偿器由静电电容器静电电容器与与电抗器电抗器并联组成并联组成电容器电容器可发出无功功率，可发出无功功率，电抗器电抗器可吸收无功功率，可吸收无功功率，两者结合起来，再配以适当的两者结合起来，再配以适当的调节装置调节装置，就能够平，就能够平滑地改变输出（或吸收）的无功功率。滑地改变输出（或吸收）的无功功率。优点：优点：快速平滑地调节无功功率，克服了电容器作快速平滑地调节无功功率，克服了电容器作为无功补偿装置只能作

8、电源不能作负荷、调节不连为无功补偿装置只能作电源不能作负荷、调节不连续的缺点；与同步调相机相比较，静止补偿器运行续的缺点；与同步调相机相比较，静止补偿器运行维护简单、功率损耗小，能做到分相补偿以适应不维护简单、功率损耗小，能做到分相补偿以适应不平衡的负荷变化，对于冲击性负荷也有较强的适应平衡的负荷变化，对于冲击性负荷也有较强的适应性，因此在电力系统中得到越来越广泛的应用。性，因此在电力系统中得到越来越广泛的应用。4. 静止补偿器静止补偿器Static Var CompensatorSVC）图图1 静止无功补偿器的原理图静止无功补偿器的原理图 (a)可控饱和电抗器型；(b)自饱和电抗器型；(c)

9、可控硅控制电抗器型；(d) 可控硅控制电抗器和可控硅投切电容器组合型晶闸管控制电抗器(TCR+FC)的仿真实例触发角=90补偿前电压电流触发角=120触发角=180触发角=140静止无功补偿器(SVC)的仿真实例8.2.1SVC的基本结构与工作原理8.2.2Simulink中的SVC模块介绍8.2.3SVC系统的仿真模拟图8-11SVC原理图8.2.2Simulink中的SVC模块介绍1. SVC模块的基本功能2. SVC模块的控制系统图8-13SVC模块示意图表8-5SVC模块的输出信号信号序号信号组信号名称定义13Power Iabc (cmplx) Ia(pu) Ib(pu)Ic(pu)

10、输入SVC的相电流Ia、Ib、Ic，单位pu4ControlVm (pu)测量到的正序电压（单位pu）5ControlB (pu)SVC的电纳输出（单位pu），正值为容性6ControlQ (pu)SVC的无功功率输出（单位pu），正值为感性图8-14SVC模块功率数据参数设置对话框图8-15SVC模块控制参数设置对话框图8-16SVC控制系统框图图8-17具有并联补偿设备的简单系统8.2.3SVC系统的仿真模拟1)00.2s时电压源幅值为1.0p.u.。2)0.20.5s时电压源幅值为0.94p.u.。3)0.50.8s时电压源幅值为1.06p.u.。4)0.51.0s时电压源幅值为1.0p.u。图8-18PhasorspowerguiABCabcUjABCabcUiSignal ProcessingabcMagPhaSequence Analyzer(Phasor Type)Scope1ScopemABCSVCSVC(Phasor type)ABCABCL = 50km2V1B1V