【无功补偿设备对继电保护的影响研究综述5800字】

无功补偿设备对继电保护的影响研究综述目录TOC\o"1-2"\h\u10282无功补偿设备对继电保护的影响研究 1188201、国内外无功补偿设备发展现状 184182、无功补偿的研究现状 32463、无功补偿设备的结构特征 494404、无功补偿设备对继电保护的影响 518591参考文献： 7区域电网互，能够促进跨地域送电运行、降低区域备用容量、促进水电互济、产生错峰效果，因此区域电网的互连，在构成更大电力系统中，已成为中国电网发展的客观需要，同时也是大区域网络资源优化配置的新趋势。中国由于在电力分布和国民经济中的地理位置分配都极不均匀，所以目前正在逐步形成"西电东送，北南线互供，国内互联"的基本布局。不过在区域互联的同时，也必然伴随有重负载、长距离的输电电压线路，导致系统之间联系比较脆弱，要提高供电的安全和稳定性，就不得不依靠必要的技术手段。国内外无功补偿设备发展现状电压的平衡对供电系统平稳工作、减少线路损失和确保安全工作都具有十分关键的意义，而电力品质又是电力品质的关键指标，由于无功分配决定了系统电压水平，因此在供电系统中的无功功率控制也对电压水平有着很重要的影响，所以无功功率补偿也是为了改善电力品质的最有效途径之一。早期的劳而无功补贴装置有并联电容器和同时调相机。并联电容器有廉价，容易安装维修等优势，是目前电网中采用最大的无功功率控制补贴装置，它主要用来调节负载功率因数，也可以作为控制系统的无功功率抑制补偿方式。但是它也有自身的弊端，在电流减小时，尤其是当由于控制系统故障而电流迅速减小时，并联电容器的输出无功功率也会迅速减少，而此时的系统又需要大量无功补偿装置来进行电流支持，从而不可以适应控制系统要求。同步调相机同时也是中国较早期使用的一个劳而无功补偿装置，相当于一个不带机械负荷的同步发电机，在调整其励磁系统时，既可以吸入无功功率调节也可以产生无功功率控制，当并联电抗器和电容在动力系统中大量使用后，它就退居到了次要地位。而同步调相机能在系统出现故障导致的压力突然下降时，可以对系统进行电压支持，并且还能够在短时进行强制励磁，对于改善电力系统正常运转的暂态稳定性具有很大优势，但的主要缺陷是投入大，并且工作时间长机械消耗大，操作维修繁琐，噪声大[1]。供电系统中各节点无功功率均衡确定了各节点的电流水平，也正因为如此当今电力的实际应用中面临着大批无功功率频频改变的机械设备，如高压电弧炉、轧钢机、电气化铁道等。同时实际应用中，也存在着大量的系统电压稳定性问题需要更多的精密装置，如电子计算机、医疗装置、检测设备等。而这就需要对系统的无功功率控制实现快速、动态、持续的补偿，这就要求通过使用具备优良电压保护功能的无功功率补偿设备进行更好的发展。由于柔性交流输电设备(FACTS)定义的明确提出，伴随大功率电力电子科学技术获得巨大蓬勃发展之后，静止无功补偿装置(StaticVarCompensator，SVC)有了较好的发展趋势，而SVC也是中国首先产生的柔性交流输电技术设备，为了达到自动、高速、持续的电流调节和改善电网的电能品质。静态无功补偿设备，一般是指利用晶闸管的静态无功补偿设备，它包括晶闸管调节电耐器(ThyristorControlledReactor，TCR)、晶闸管投切电容(ThyristorSwitchedCapacitor，TSC)包括二者的混和设备(TSC+TCR)等设备。SVC能够进行快速调整补偿产生的无功功率，而TCR则能够平滑调整输出功率，再加上没有旋转元件、操作维修简便成本也较低廉，因此很快作为电力系统串联补偿方式的主要选择，迅速获得广泛应用，也使电力系统串联补偿方式技术步入了一个崭新的阶段时期[2]。针对FACTS的广阔前景，和对中国未来交流输电控制系统科技发展、国家电网建成与运营等可能形成的影响，美洲、巴西、日本政府乃至德语、英格兰、意大利、瑞典等欧洲部分发达国家，已经投入了大批的资金和技术人员对此设备开展了研究与发展，重点研究内容主要包括了对中国现有电网系统的环境影响评价、硬件装置研发生产过程和在FACTS装置电力系统中的协调配套等问题，已获得了较多的研究成果。从一九九零年，在全球大网络会议中(CIGRE)就组建了与FACTS技术有关的国外专业研讨工作组，并多次组织专业的国外或学术性大会开展讨论，上述各类活动均有利于地对在改进交换输电网路的可控制、改进系统稳定性和改进交换信输费用运行性能，包括发展及应用高功率电力电子设备等方面应用性较强的科学研究工作，具有积极推动意义。由于FACTS设备有着许多的优越性能，并且由于高功率电力电子器件的制造费用正在逐步减少，所以目前世界上的很多发达国家都在积极开展有关FACTS设备生产及应用方面的科学研究[3]。对中国这么一个电网起步较迟滞的大国，尽管中国最近电力系统运行以来一直在以更多的速度进展，但是由于网架结构脆弱、供电能力不足、电力和负荷中心之间相距甚远的供求矛盾还是非常明显，迫切需要各种新动力系统的技术措施来改善中国电网的安全水平和传输能力。目前，中国正在建立全国大范围的互联电网系统，而各大电网均缺少高效的无功控制手段，因此目前运用世界最新的电力电子信息技术和计算机实时控制与通信技术，对于改善输电系统的安全性、可控性、稳定性和运营效果都是十分关键的，它将是输配电技术的重点发展方向之一，对于今后我国联合电网的形成、建立与运营都有着非常重大的意义，并将把发展柔性输配电技术视为当前电力系统发展的重点目标之一。无功补偿的研究现状外国的这项技术进展的速度比中国还要快，尤其是在西欧的某些国家，在电网无功补偿技术方面已经领先。美军的很多配电网线路上都装有了无功补偿设备，来赔偿在系统中所损失的无功。但日军的配电网无功配置方式不同于美军，他主要是使用"就地补偿"的无功补偿方法米解决，目的是希望在整个系统线路上基本都不传送无功。上时代中期以前，中国的供电网络当时还处在较低电压水准上，主电网的电压一直都不太稳，给电力工业者、用户和其他国家电网相关部门带来经济损失也是很经常的事情，但是从那以后，电网的电压质量就改善了很多，而无功补偿技术也开始逐步使用。但仍存在着部分问题，如配电网的有功损失很大，且重载时电流较少，严重影响了用户的正常用电。由于电力系统在不断的壮大，供电企业也在逐渐壮大，规模逐渐变大，电压问题也就更加多而且复杂化了，所以，提高电力品质已经迫在眉睫。电力工业和其他关于电能方面的部门日益发达，他们.对电能品质的要求也愈来愈多，同时电能的传递一段距离也愈来愈远，容积也愈来愈大。目前，大多数的企业所使用的设备都是异步电动机或者电力变压器，近几年很多优化设备采用的都是较大功率的可控硅设备，再加上在系统中产生大功率冲击性负载，控制系统的无功因数逐渐减少，从而造成了线路损耗，电压不稳等问题。综上所述，不管是从能源的质量、线路的消耗、电流的稳定能力、输出的力量，以及配网控制系统的经济效益和使用者对能源的另外需求来看，都要求更大规模的劳而无功优化设备。无功补偿设备的结构特征无功补偿器(staticvarcompensator，SVC)是在供电中调节无功功率的设备，它可以按照无功功率控制器的要求自动补偿。SVC是在传统机械投切型串联电容和电抗的基础上，利用大容量晶闸管作为断路器等触点型开关而发展出来的，它还能够进行动态补偿，即按照对无功的需求以及电流的变化趋势自动跟踪补偿。而这种调整也可以通过机械串联调整或投切的方式实现。功补偿器依靠对晶闸管等电力元器件进行调整或投切的功能，可不断地调整和投切，其最大动作速率约为毫秒一级。针对在系统平衡无工作电量中不变化的无功电量常使用原有的电容器补贴，而变化的部分使用动态补贴。SVC分为可控饱和电抗器(SR)、晶闸管投切电容(TSC)和晶闸管调节/投切电感(TCR/TSR)，在它们中间或与原有的机械投切电容/电感结合在一起形成了组合型SVC。无功补偿器(SVC)是世界第一个和应用最多的FACTS和用户电力控制器，同时也是目前在电力系统运行中使用面积最大的并联补偿装置。动力系统中应用较多的是FACTS装备的静止无功补偿器(SVC)，目前当今全球上已投运及正在投运的SVC数量已到达几千台，其中仅作业基准预算公司生产的就多达三百七十二台，而仅作业基准预算公司生产的就多达三百七十二台，总容量约为51000Mvar。中国早于20世纪80时代就由美国ABB、Siemens等著名企业引入了SVC装备，至今已有几十套国家产品直接进口了SVC装备，通过二十余年来的消化吸纳，中国已经拥有了自主制造及成套SVC装备的生产能力。不管是从工程数量还是从容量上来说，SVC装备都占领了中国柔性交流输电技术和用户电气控制器市场的绝大部分。而国内方面，南方电网在西电东送建设中，2009年就已经实现了省内第一个在五百kV变电所上装设SVC工程项目，而现在也已经成功在楚雄站、梧州站、独山站桂林站装设了SVC装备。SVC的应用类型一般有二种，一种是供电企业可以利用SVC来处理在其输电和配电过程中遇到的问题，如管理输供电网络的潮流、提高稳定性和输送容量，以及提高配电网中整体的电能品质等;另一类则是特大型使用者，如钢厂、轧钢厂以及一些冶金生产中小企业，可以利用SVC来补偿器中特定负载或整体厂房的负载，以使特定负载和整体厂房的电能不会影响供电的正常工作，提高电能品质等，这类SVC属于大用户供电应用类型。SVC的赔偿方式基本上有变压器集中式赔偿和线路赔偿，当变压器为十kV母纫线或以上电源时，以变压器集中式赔偿居多，而10kV馈电出线时大多为将该线赔偿装在母线处。集中式补偿常常装设在区段变电所及高压供电系统使用者的降压变电所母纫上，或集中地装设在供电系统使用者的区段配电室及低压母纫上。从整个网络系统角度分析时，也可将SVC等价地连结在系统节点上。无功补偿设备对继电保护的影响无功补偿设备是FACTS/DFACTS技术发展的先驱和重点科技设施，但目前关于无功补偿设备对继电保护系统影响的研究成果，大多聚集在FACTS技术对继电保护系统影响的研究方面。自FACTS概念提出以来，对FACTS科学技术的研究已成了中国国内电力行业的热门话题，主要的研究成果大多聚焦于各种类型的FACTS工作机理、数学教育模型，以及对控制器的控制特点、系统的动作过程和稳定特性的控制等方面，但也有许多针对FACTS自身暂态特点的研究成果。FACTS对继电保护控制系统影响的研究课题，最初是在1992年的全球大电网研讨会(CIGRE)会议第三十四工作组中，由美国通用电气有限公司的M.Adamiak和R.Patterson两名研究者共同指出的。该研究成果表明，FACTS在大电网中的使用可能会对继电保护控制系统所产生的影响，关系到国家电网的安全运行运行稳定，因此有必要对其引起重视，而该影响主要涉及二个方面:主要的系统参数，如线路电阻、功角、负载输出电流产生的速度变动，和因柔性交流输电技术控制器动作而产生的暂态过程，对大电网环境产生影响。Adamiak(2018)从分析常规串补线路装设金属氧化物非线性电阻(MOV)变化而导致的线路电阻的快速改变，从而导致了继电保护系统中必须引进自适应滤波和能量比较器的考虑，认为宜从FACTS对变压器设备维护、母纫维护，以及线路保护系统的影响等方面开始进行评估[4]。该研究成果以已投资TCSC运行的国家电网为主要研究对象，并经过分析后认为输入电压差动保护基本不受其接口的环境影响;但保护比相元件却有可能性会受到TCSC波浪状中自然频谱分量的负面影响而误动;快速维护的方向器件，由于需要用电流电压测量值作为判据，因此或许会收到一定影响;而TCSC的故障噪声和放电性间隙也有可能会对高频的网络通道形成影响。根据此情况，该研究人员给出了当TCSC进行电网继电保护时应用的基本要求，而通过最常见的实际单相与多相继电器所各自实现的试验则证明，如果将TCSC安置到交流输电线路中，线路保护工作的特性不会或略有降低。近年来，部分学者和专家在FACTS对继电保护影响方面作了若干深入研究，P.K.Dash在研究FACTS谐波特征的理论基础之上，具体研究研究了STATCOM的谐波频率对高压输电线路维护的负面影响，提出STATCOM装设地点离维护越近，其谐波频率成分对该线维护的负面影响越大[5];并且还研究提出了谐波频率对该线维护铁芯元器件、序分量元件、突变量元器件和阻抗继电器保护的负面影响。&Allan(2019)针对TCSC在超高压电力系统的应用，研究了各种不同类型故障的频谱分布，提出基于二个人工神经网络(ANN)的该线维护方法。神经元网络的路权系数经过对一条五百kV，380km，百分之十可控串联补偿和百分之二十六固定并联补偿的超高压线路模拟样本的大数据分析进行训练，而模拟结果提供的自适应线路防护方法虽然能够有效适应TCSC的对超高压输电线路装设防护的要求，但是还必须经过现场实验进一步研究来检验[6]。目前中国国内外关于FACTS技术的研究已获得了部分成果，重点研究方向为各类新型的FACTS装置以及控制器的调整模型、控制系统动作特点等，目前主要通过应用数字运算模拟程序如MATLAB、EMTDC、EMTP等来检测FACTS控件在整个系统动作过程中的调整特点。我国电科院等科研单位和高等院校已于一九九六年以伊敏-冯屯五百kV交流输电控制系统为主要研究对象，开展了超高压技术交流输电控制系统中有关FACTS技术的研究，重点研究方面主要为非线性稳态控制策略、控制串补分析数学模型与计算等方面。在工程应用层面，重点研究了控制并联补偿的工作参数选取方式与技术要求，以及对高压线路引入控制并联补偿后线路保护的选择方法等内容，获得了相应的工作参数和经验。FACTS对于输配电线路的广泛使用，大大改善了线路参数沿线布置的均匀特性，从而导致在FACTS装置处发生了参数的突变。在线路故障时导致线路发生了改变结构和变化参数等现象。上述原因的出现，大大提高了继电维护系统故障诊断的复杂程度和困难。为进一步提高输电压线路的稳定性水平和信息传输能力，大批FACTS装置现已或将持续地在国家电网中存在。而电网系统故障过程的暂态过程也将更加复杂化，对继电保护系统的实现速动性、可靠度与安全、选择性与灵敏度等条件动作特性给出了更高的标准，急需通过对电网系统中新装置FACTS对电网系统故障特征的影响程度开展分析研究，对继电保护系统动作特性开展检测。随着FACTS理论与设备的进一步发展，有关FACTS对继电保护系统的影响程度的课题深入研究，以及很多相关的