TSC静止无功补偿提高系统电压理论研究

Commented微软用户1]:注Commented微软用户1]:注意标Commented微软用户4]:混Commented微软用户3]:不通顺Commented微软用户2]:这个有论文首先介绍了无功功率赔偿的意义和现状，无功功率的作用。介绍了TSCCommented微软用户4]:混Commented微软用户3]:不通顺Commented微软用户2]:这个有在MATLAB/SimiLINK环境下对TSC进行了仿真研究。对TSC系统进行了设计，仿真。成果验证了该控制算法的有效性，能增加系统的稳定性，减少电容器动作的次数。通过SIMULINK建立了TSC仿真模型，对仿真波形图进行了分析，成果表明TSC型静止无功赔偿在提稳定系统电压方面能满足规定，显示出该无功赔偿方式含有较大的应用价值。Commented微软用户5]:Commented微软用户5]:与否需要标静止赔偿稳定Commented微软用户6]:大Inrecentyears,duetotheincreaseofpowercapacity,thereactivepowerdemandsofelectricity,andwithincreasingmoreandmoreisalsohighqualityrequirements.Traditionalreactivecompensationdeviceisdifficulttoachieveunitpowerfactorcompensation,gridreactivepowerimbalancewillcausetheCommented微软用户6]:大Itfirstlyintroducesthesignificanceofpowercompensatingreactivepowerandstatusquo,andreactivepowerfunction.Introducesthebasicprincipleandstructure,TSC,themathematicalmodelwasestablishedforstabilityisanalyzed,anddiscussesthemethodofharmonicrestrainthemselves.Secondly,intheanalysis,determinestheTSCcharacteristicsinoverallcontrolstrategies:TSCofreactivepowerasthemaincontrolgoal,butmostofthereactivepowercompensationbytheTSC,thispaperputsemphasisontheintroductionofTSCstaticreactivecompensationstablesystemvoltageresearch.Inordertovalidatethispaperstudiestheeffectivenessofthecontrolstrategy,InMATLAB/SimiLINKenvironmentTSCsimulationswereperformed.TSCsystemdesign,thesimulation.Resultsverifytheeffectivenessofthecontrolalgorithm,canincreasethestabilityofsystem,reducethenumberofcapacitoraction.Establishedbysimulink.thissimulationmodelforsimulationTSCfluctuations,analyzed,theresultsshowedthattheTSCtypestaticreactivecompensationinthevoltagestabilizingsystemcanmeetdemands,whichshowsthatthereactivepowercompensationmethodsithasgreatpracticalvalue.Keywords:ReactivepowerStaticcompensatorStableCommented微软用Commented微软用户7]:点的大小不统一，一级二级目摘 前 课题背 国内外在该方面的研究现状及分 本文所做的工 TSC型静止无功赔偿器的基本构造与工作原 TSC的基本原 TSC主电路选择和拓扑构 TSC投入时刻选用分 本章小 TSC静止无功赔偿稳定系统电 TSC控制方 九区图法控制原 TSC控制方 TSC应用现状、问题及解决方 本章小 TSC工作原理的仿真研 有关MATLAB仿真软 建立仿真模 TSC仿真分 本章小 结 参考文 致 本章重要阐明无功功率赔偿的目的、意义与国内外研究现状，无功功率与系统电压变化的关系；Commented微软用户9]:不Commented微软用户Commented微软用户9]:不Commented微软用户8]:不近年来，由于电网容量的增加，对电网无功规定也与日增加。解决好电无功赔偿问题，提高功率因数，以减少线损，节省能源，挖掘发供电设备的力，是现在各国电网发展的趋势。现在我国城网、农网无功赔偿局限性，调节段落后，造成电压偏低，损耗较高，全国平均线损率高达6.9％。与些发达国家相比，约高出2~3个百分点，这对日供电量以百万度甚至千万度的都市来说，这个数字是不可低估的。因此《中国节能技术政策大纲》明确出要减少线损和配电损失,增加无功赔偿容量。在电网中，大多数负载(如电机、电弧炉等)和网络元件(如变压器、传线等)的运行不仅需要电源为其提供有功功率，并且还需提供对应的无功率。这些无功功率如果都要由发电机提供并通过长距离传送显然是不合理的也是不可能的。合理的办法是在需要消耗无功功率的地方产生无功功率这就是无功赔无功赔偿对供电系统和负荷的运行都含有十分重要的意义其作用重要体现在下列几个方面：⑴无功功率的增加，会造成电流的增大和视在功率的增加，从而使导线发电机、变压器及其它电气设备容量的增加。而进行无功功率赔偿提高供用系统及负载的功率因数，对电网来说能够挖掘发供电设备潜力，减少设备量，减少设备及线路的功率损耗，对顾客来说不仅避免了因功率因数低于规值而受罚，并且减少了顾客内部因传输和分派无功功率造成的有功功率损耗从而减少了电费的支出。因此无功赔偿是电力系统及工矿公司节能降耗的重手段；⑵电网的无功容量局限性，会造成负荷端的供电电压低，影响正常生产和活用电；反之，无功容量过剩，会造成电网的运行电压过高，电压波动率大。而冲击性的无功负载会使电网电压产生激烈的波动，使供电质量严重低，对无功功率进行动态赔偿能够稳定受电端，提高供电质量；⑶在长距离输电线中适宜的地点设立动态无功赔偿装置还能够改善输电统的稳定性，提高输电能力等等；⑷对电力系统的发电设备来说，无功电流的增大，对发电机转子的去磁应增加，电压减少，如过分增加励磁电流，则使转子绕组超出允许温升，为确保转子绕组正常工作，发电机就不允许达成预定的出力。另外，原动机的率是按照有功功率衡量的，当发电机发出的视在功率一定时，无功功率的增加，会造成原动机效率的相对减少。无功赔偿是维持当代电力系统的稳定与经济运行所必需的，它对供电系和负载的运行都是十分重要的。网络组件和负载所需要的无功功率必须从网某个地方获得，由于这些无功功率由发电机提供并通过长距离传送是不合的，普通也是不可能的。因此，合理的办法应当是在需要消耗无功功率的地产生无行合理的无功赔偿从电力系统的诞生开始，赔偿技术就开始被应用，随着电力系统的发展，多个赔偿装置不停出现，如采用机械投切的电容器和电抗器对系统进行的无功功率赔偿，改善系统的电压水平。但由于机械投切会造成较大冲击，人们开始在负荷中心安装同时调相机，调相机能够平滑的调剂无功功率，并且既能够吸取也能够发出无功功率，因此含有较强的赔偿控制功效，对调节负荷中心的无功功率平衡和维持负荷中心的电压水平有重要的作用。随着社会的发展，对于电能质量的规定不停提高。电力系统瞬时的不平衡可能造得含有快速响应的能力，才干用于解决系统问题。机械调相机由于其机械投切装置惯性大，动作时间在秒级，已经无法满足电力系统的规定。20世纪70年代，晶闸管的身影开始出现在赔偿装置中，采用高压大容量快速的电子开关替代机械开关应经成为趋势。一系列的晶闸管投切的赔偿装置，如TSC、TSRTCR及综合赔偿装置SVC，成为当今主流。而传统的机械投切装置由于是旋转旋转带来的噪声等问题也使得居民越来越不满意，因此同时调相机也逐步被SVC等赔偿装置所取代。晶闸管投切或控制的赔偿装置彻底的变化了机械投切速度慢的特点，控制速度快、维护简朴、成本较低，因此在电力系统得到十分广泛的运用。但这种病例赔偿装置本身也存在一定问题，如晶闸管控制的装置只能以斩波方式工作，而产生较大的谐波，另一方面这些装置接入系统后变化晕系统的阻抗特性，过多安装设备可能造成出现谐波。因此在系统电压偏低或偏高时，阻抗型装置的特点（如电压低时电流减小，造成赔偿装置容量裕电压平方成比例下降）会影响赔偿效果。20世纪80年代，高压大容量关断器件的发展，如IGBT、GTO等。开始出现基于可判断器件的电压源或电流源变流器的并联赔偿装置，由于这类装置的特性完全脱离了组抗性装置的特点，成为完全可控的电压源或电流源，使得赔偿性能得到较大的提高。体积变小、调节速度快（可达成10ms）等优点能够将其做成模块，根据电力系统需求灵活运用。其典型代表有STATCOM和APF装置。从20世纪90年代起，基于变流器的赔偿装置获得广泛的应用。现在世界上像ABB名大公司都推出了自己的这类型的产品。同时我国清华大学也研制了基于变流器20MvarSTATCOM准装置，现在正在河南电力2003年8月14日美国东部大停电事件进一步的使人们意识到电力系统稳定性的重要性，特别值得我们注意的是相控技术、脉宽调制技术和四象限变流技术相结合，产生的柔性交流输电系统—FACTS。其中FACTS的多个类型都含有谐波克制和无功赔偿能力，代表着此后的研究和使用方向。而出于环境和可持续发展战略考虑，基于新能源(如风能、太阳能等)的技术正在得到广泛的关注和逐步的应用。我们要懂得电力电子器件技术本身高速发展，将来的功率器件开关容量会逐步升高，价格则对应下降，而运用有源滤波器的谐波克制和FACTS技术的无功功率赔偿将成为将来电力自动化系统的主流。而如何充足运用系统原有电容、电抗和变压器设备与新技术相融合，也将是一种十分重要的研究课题。Commented微软用户10]:格式与前面统⑴并联赔偿只需要电力系统一种节点赔偿的另一种为大地或悬空的中Commented微软用户10]:格式与前面统⑵并联赔偿不会变化电力系统构造，接入方式简朴，能够将并联赔偿接入造成的影响尽量减小到最小，许多状况下能够做到无冲击投入运行和无冲击退出运行。⑶由于电力系统本身含有较大的短路容量，并联赔偿装置与接入点的短路容注入或吸取电流变化系统中的电流分布。因此并联赔偿装置适应于赔偿电流，对于电压的赔偿能力相对较弱。⑷ 由于并联赔偿中能控制接入点的电流，而电流进入电力系统后如何分布系统本身拟定，因此并联赔偿产生赔偿效果后普通能够使附近的区域受益，适合于电力部门采用，而串联赔偿能够针对特定顾客，因而对特定顾客的赔偿采用串联赔偿更加适宜。⑸ 并联赔偿装置需要承受全部的节点电压，而输出电流要么是后所承受的电通过并联赔偿能够方便地向系统注入或吸取无功功率或者有功功率，控制电力系统无功功率的平衡。并联系统在实际中的广泛应用，将大大提高电力系统的安全稳定性，供电可靠性和运行效率，同时大大提高电能质量。但由于并联赔偿装置也存在诸多形式，对此，我们对并联赔偿做更进一步的分类。⑴根据并联赔偿装置器件①机械投切阻抗装置：如断路器投切电抗器②晶闸管投切阻抗装置SVC③基于变流器的可控型有源赔偿装置APF⑵根据赔偿对象不同无功赔偿技术①负荷赔偿②系统赔偿装⑶根据赔偿的反映速度分类①静态赔偿装置：犹如步调相②动态赔偿装TSC在实际状况中，大多数都是感性负载，需进行大量的无功赔偿。电力公司普通采用并联电容器的办法进行赔偿。然而并联电容器能够安装正在全系统的各个点上，根据安装位置的不同，得到的效果也就不同。下列是几个不同位置赔偿方式介绍：它就是根据个别用电设备对无功功率的需求量将单台或多台电容器组分散地与用电设备并联。其特点是：用电设备运行时，无功功率赔偿投入，用电设备停止运行时，赔偿设备也退出，因此不会造成无功功率倒送；同时还含有投资少、占地小、安装容易、配备方便灵活、维护简朴、事故率低等优点。个别赔偿分为低压个别赔偿和高压个别赔偿。低压个别赔偿合用于赔偿个别大容量且持续运行的无功功率消耗。其特点在于赔偿效益大，不仅能减少高压线路中的无功功率，同时也减少了低压线路中的无功功率，减少电器设备的容量和导线的截面，减少电能的损耗。但对于不经常使用的设备，所安装的无功功率赔偿器运用率很低，大量低压设备没有安装或不适宜安装赔偿器而引发的电能损耗得不到有效改善。而采用高压个别赔偿除了含有低压个别赔偿的优点外，并且更能有效地减少设备启动的冲击性，减少变压器容量裕度。集中赔偿是指并拢电容器接在汇流母线上，根据母线上的无功负荷而直接控制电容器的投切。其优点是方便安装，有助于控制电压水平，且易于实现自动投切、运行可靠、运用率高、维护方便、能减少配电网和顾客变压器的无功负荷和电能损耗；其缺点在于当设备不持续运转或轻负荷，又无自动控制装置时，会造成过赔偿，使运行电压抬高，电压质量变差，因此，赔偿装置需要较频繁投切；不能减少电力顾客内部各配电线路的无功负荷赔偿和电能损耗。集中赔偿同样可分为低压集中赔偿和高压集中赔偿。低压集中赔偿是根据低压母线上的无功负荷而直接控制低压无功功率赔偿装置的投切。此时由于电容器的投切是按组进行，并不能做到平滑调节。特点是接线简朴、运行维护工作量小、无功功率就地平衡，从而提高配变电运用率，减少网损，含有较强的经济性，是现在无功功率赔偿中最惯用手段之一。而高压集中赔偿普通直接装在6~10kV在减少高压母线线路的无功功率损耗的同时，提高本变电所的供电电压质量；可根据负荷的大小自动投切，从而合理地提高了顾客的功率因数，避免功率因数减少造成电费的增加；提高供电能力、减少线损稳定电压。但这种赔偿方式只能赔偿高压母线前面全部线路上的无功功率，而高压母线背面的无功功率得不到赔偿。分组赔偿方式基本集中安装在变压器低压侧的母线或输电线路中，减少了电力统到顾客线路上的高线线损和变损，克服了集中固定赔偿容量较大时的涌流过大等问题，并能有效的增大配电线路的供电能力，节电效果好。另外，在低负荷时，能够对应停运数个电容器组，以避免过补，投资较为经济。但是需要人工频繁投切，可能出现投切不及时而届时少补或过补的现象。这种赔偿方式含有集中赔偿的几乎全部优点，但在无功功率赔偿容量和范畴相对较小些，效果明显，因而也得到了较为普遍的运用。混合赔偿就是相对于大容量的低压负荷和高负荷采用个别赔偿，同时在低压母线或高压母线上安装电容器，集中赔偿大容量高低负荷的无功功率需求。这种赔偿方式避免了全方面个别赔偿所带来的安装、控制、保护、运行时的麻烦和无功功率传输距离长、无功功率传输容量大、功率损耗大的缺点，因此在电力系统中，混合赔偿在实践中被广泛运用。⑸随器赔偿与跟踪赔随器赔偿与跟踪赔偿是两种不叫特殊的赔偿方式，也是现在最有效的手段之一。随器赔偿是指将低压电容器通过低压保险接在配电变压器二次侧，以赔偿配电变压器空载无功功率的赔偿方式。其优点在于接线简朴、维护管理方便，能限制电网无功功率基荷，使该部分无功功率平衡，从而提高配电变压器运用率，减少网损。跟踪赔偿是指以无功功率赔偿投切装置作为控制保护装置，将低压电容器组赔偿在大顾客母线上的赔偿方式。其优点在于运行方式灵活，运行维护工作量小，比随器赔偿方式寿命相对延长、运行更可靠。但是控制保护装置复杂，首期投资较大，普通被某些大型用电公司所采用。Commented微软用户11]:Commented微软用户11]:与前面统Commented微软Commented微软用户12]:放入第三部1TSCTSCMATLABTSCTSCTSC的基本原理晶闸管只是起将电容器并入电网或从电网断开的作用，而串联的小电感只是用来制电容器投入电网时可造成的冲击电流，有时这个小电感并不画出来。晶闸管普通两种接线方式：2个晶闸管反并联和1个晶闸管和1个二极管反并联。两者都是投切电容器的开关，所不同的是，前者晶闸管承受最大反向电压低，为电源电压峰值，但投资较大，控制复杂；后者投资小，控制简朴，但晶闸管承受的最大反向电压高，为电源电压峰值的2倍，因此在选择使用哪种连接方式时，应根据技术、经济比较来拟定。TSC本文采用如图2-1所示的晶闸管和二极管反并联的构造，为便于分析，以单相为例如图2-1a）所示。当电容器投入时，TSC的电压-电流特性就是该电容的伏安特性，如图2-1c）中0A所示。2-1TSC基本原在实际应用中，普通电容器三相(如图2-1b所示)就能够根据实际的无功需求投切对应组数的电容器，也能够说TSC就是断续可调的吸取容性无功功率的动态无功赔偿器，其电压-电流特性按照投入电容器组数的不同能够使图2-1c中的0A、0B或0C。电容器分组的具体办法比较灵活，普通但愿能组合产生的电容值级数越多越好，常见的分组办法有等容分组和不等容分组2种。前者易于实现自动控制，但赔偿级差大，后者运用较少的分组就可获得较小的赔偿级差，但不易控制。在实际中也有采用两者的折中，例如采用n-1个电容值均为C的电容，和一种电容值为C/2的电容，这样系统从零到最大赔偿量的调节则有2n级。TSC系统应用形式非常灵活，可按电压等级划分和按赔偿对象划分。按电压等级划分：低压赔偿，该赔偿方式合用于1kV及其下列电压的赔偿；高压赔偿，即6-35kV的赔偿。按赔偿对象划分为：面对系统赔偿，该赔偿方式是维持系统电压在一定的范畴内变化，该赔偿方式普通为高压赔偿方式；面对负荷赔偿，该方式直接针对某一负荷进TSCTSC的主电路按照晶闸管和电容器的连接方式，能够大致分为4种类型:星形有中线、星形无中线;角外接法、角内接法。其中前两者统称为星形接法，后两者统称为三角形接法。这种接法优点在于，晶闸管电压定额减少，能够进行分相投切；但由于中线存在，对二倍次谐波无克制作用，因此晶闸管电流定额增大，因此该接线方式适合系统电压波形畸变率很小且电网负荷三相不平衡的状况。为了限制涌流和克制谐波，普通在中线上加装限流电抗器(见图2-2a)。与星形有中线相比，该接线方式由于取消了中线，对三倍次谐波有克制作用，对系统无污染；但需两相电容才干形成回路，不能进行分相投切，因此，该方式适合赔偿电网负荷三相不平衡的状况(见图2-2b)。晶闸管处在电容器三角形的外部。按照电工理论中的“△—Y”变换原理，在电容器总容量相等的状况下，角外接法和星形无中线对外电路所体现的特性都是同样的。实际中，多采用三角形接法。角外接法对三倍次谐波也有克制作用；与角内接法相比，体积小，但不易控制，投切时暂态过程较长。适合于三相平衡负载(见图2-2c)。Commented微软中国13]:不允许留这样大空Commented微软中国13]:不允许留这样大空管电流定额小，只有相电流的58%，但晶闸管电压定额较大(2-2d)a)星型有中 b）星型无中c)角外接 d）角内接2-2TSC主电路拓TSCTSCTSC投入电容的触发时刻选用的总原则是，晶闸管开通的时刻，必须是电源电压与无论电容器残压是多少，其往往都是不易测量的，因此必须通过其它某些办法来解决电容器残压测量的难题。普通来讲，但愿电容器预先充电电压为电源电压峰值，并且将晶闸管的触发相位也固定在电源电压的峰值点。由于根据电容器的特性方程iCduc

(2-2-3TSC抱负投切时刻原图2-3所示为两个晶闸管反并联的构造，设es，在本次导通开始电容器的端电压uc己通过上次导通时段最后导通的晶闸管VT1充电至电源电压es值，且极性为正。本次导通开始时刻取esuct1,给VT2以触发脉冲而使开通，电容开始导通其电ic。后来每半个周波发出脉冲轮流给VT1和VT2,直到需要除这条电容支路。如在时t2，停止发脉冲tc为零，则VT2关断VT1因未获触发不导通，电容器电压保持为VT2导通结束时的电源电压负峰值，为下次投切电容器做如果在导通前电容器充电电压也等于电源电压峰值，则在电源峰值点投入电容时，由于在这一点电源电压的变化率（时间导数）为零，因此，电流ic即为零，随即电源电压（也即电容电压）的变化率才按正弦规律上升，电流ic即按正弦规律上升。这样个投入过程不仅不会产生冲击电流，并且电流也没有阶越变化。这就是所谓的抱负投入时刻。图2-3以简朴的电路原理图和投切的波形对此作了阐明。晶闸管和二极管反并联的构造同两个晶闸管反并联构造类似，二极管能够给电容器充电，直到其电压为电源电压峰值为止，一旦电容电压比电源电压峰值低，二极管就会将其充至峰值电压。下面分析如图2-4所示的含有克制涌流电感的电容器无涌流投入时刻Commented微软Commented微软用户14]:连接线弯曲IC2-4TSC等效电路uLdi1

(2-

i0i00，电容的初始u0u00，解方程i

Commented微软用户15]:行尾加号与否该移下（2-Commented微软用户15]:行尾加号与否该移下（2- 0m0m式中ω0为电路振荡频率ω01/LCIm为电流稳态峰值。要使电流不出现暂态过Commented微软用户16]:剧(2-过程，应同Commented微软用户16]:剧(2-

电容器必须

。当ω2LC1时能够认为电容器需预充至电源峰值电压可控硅必需在正弦电源电压达成峰值导通，且导通时电源电压与电容电压极性相似。当这两个条件满足时，电流由零值直接进入稳态，无过渡过程。Commented微软用户17]:居Commented微软用户17]:居（2-同时满足无过渡过程投入的两个条件，在实际中是很困难的。由于系统电压波动变当投入电容器瞬间晶闸管两端电压差为零时，前述公式能够简化为（2-能够看出如投入电容器瞬间晶闸管两端压差为零，即可确保暂态电流峰值不超出稳态电流峰值的2士90°时，正好满足了无过渡投入电容器的条件。因此将“晶闸管两端电压为零”作为晶闸管无冲击性涌流投入电容器的判据。基于以上分析，常见的触发方式有下列两种⑴当电源电压与电容器的残压相等时，晶闸管上电压为零，此时触发可确保晶闸管平稳导通。当TSC投入指令撤销时，晶闸管在电流过零时断开，直到下次发出投入指令，TSC才会在零电压时重新投入。⑵反普通来讲，无论电容器残压多高，总是不大于等于电源电压幅值，在一种周期内，晶闸管总有处在零压或反压的时刻。运用这一点，在晶闸管承受反压时，触发脉冲序列升始，这样当晶闸管由反向转为正向偏置时就自动进入平稳导通状态。对于由2只晶Commented微软用户18]:居闸管、1只二Y-△连接的三相投切开关的“2+1”电路45，就Commented微软用户18]:居2-52+1电路和相位触发示意Commented微软用户19]:第三章整Commented微软用户19]:第三章整体内容次序混TSC静止无TSCCommented微软用户20]:空两对于TSC，由其基本构造和原理可知，两个反并联晶闸管只是起将电容器并入电网或从电网断开的作用，串联的小电感只是用来克制电容投入电网时可能造成的冲击电流，在工程实际中普通将电容器分成组，每组都可由晶闸管投切，因而可根据电网的无功需求投切电容器，TSCommented微软用户20]:空两TSC无功赔偿的控制方略，重要能够分为两种⑴单一功效的控制方这类控制涉及：按功率因数大小控制；按母线电压曲线控制；按无功功率变化控制；按昼夜时间段控制；按负载电流大小控制；按电压电流相位差控制等。这类控制方略的办法较简朴，以无功功率变化控制方略为例简要阐明，其它控制方略这里不再赘述。无功功率控制是指根据测得的电压、电流和功率因数等参数，计算出应电容器投切一次到位。如果计算值不大于最小一组电容器的容量(下限值)，则应保持赔偿状态不变。只有当所需容量不不大于或等于下限值时，才执行对应的投切。⑵综合控制功效的控这类控制器涉及：按电压、功率因数综合控制；按电压、时间综合控制；按电压、无功功率综合控制。以电压、功率因数综合控制方略为例简要叙述，其它几个只是控制目的不同，这里不再阐明。电压、功率因数控制是指根据预先设定的整定功率因数，由检测到的电网实际且电压不超出允许值时，才干运行于稳对TSC的控制方略，传统的方式是采用九区图法。九区图控制法是将电压和无功的区域结合起来，构成一种平面，在该平面内分为9个区域。分别为:电压无功合格区，电压越上限、无功越上限，电压越上限、无功合格，电压越上限、无功越下限，电压合格、无功越下限，电压合格、无功越上限，电压越下限、无功越下限，电压越下限、无功合格，电压越下限、无功越上限9个区域。每个分区有不同的控制规则，以这样的方略来CommentedCommented21]:3-1九区图法控制原理图九区图控制法原理图3-1U和U是电压偏差Un是原电压值，cosa下限是功率因数偏差下限值(无功上限值)，cosa上限是功率因数偏差上限值(无功下限值)，图3-1中纵坐标是电压，电压偏差的上、下限由变电站的运行规定决定;功功率来决定。根据控制规定划分，各个区的常规控制方略以下:O区:电压合格，无功功率合格，不操作Commented微软用户22]:统Commented微软用户22]:统区:电压越上限，无功越下限(过赔偿)。先发切除电容指令，到无功赔偿适宜时，若电压还高，转发降压指令。区:区:电压越上限，功率因数越下限(无功越上限)。先发降压指令，待电压降至合格后，再发投电容器组指令，直到电容器适宜为止。若电容器己投完，无功仍然越上限值，则停发投电容器指令。区:电压合格、功率因数越下限(无功越上限)。发投电容器组指令，投入电容器组直至无功赔偿适宜为止。若电容投完，则停发投电容指令，发升压指令。区:电压越下限、功率因数越下限(无功越上限)。发投电容器组指令，投入电容器组直至无功赔偿适宜为止。若电容投完，则停发投电容指令。区:区:电压越下限、无功越下限(过赔偿)。先发升压指令，待电压升至合格后，再发切电容指令，切至无功赔偿适宜为止，若电容己切完，无功仍越下限值，也自动停发切电容指令。九区图控制原理存在的问题重要是:控制方略是基于固定的电压无功上下限而未考虑无功调节对电压的影响及互相协调的关系：用于运算分析的信息由分散性和随机性的特点，造成了控制方略的盲目和不拟定性，实际体现为设备频繁调节。如图3-1所示，当系统运行于第7区的运行点①时，无功合格、电压偏低，这时应当是调节变压器分接头，使电压升高。可是电压和无功是互相影响的，电压升高，功率因数会变大，这时运行点有可能进入1区在②点运行。1区电压合格、无功越下限，应当切电容，如果这时已经没有电容器可切除则降压电压，这样的方略又会影响电网中的无功功率，有可能使运行点回到①点。因此造成升压→降压→升压→降压……这样的操作指令，使运行点在1区和7区之间来回振荡，反之也是同样。这样的状况在运行点③点和④点之间也会存在，具体是如果运行点在3区的③点，这5区在④点运行。这时根据5区的方略应当投电容器，如果没有电容器能够投入的话当升高电压。因此造成了降压→升压→降压→升压的操作指令，使运行点在3区和5区以九区图为控制方略的装置在实际运行中，其缺点重要体现在当电网（变电站）在某些运行区域（九区图中的区域）时，会增加电容器的动作次数，提高检修频率，影响电器设备的使用寿命。TSC针对TSC的控制方式普通有两种，即开环控制和闭环控制。开环控制即普通说的前馈控制，响应快速，但控制精度低，控制方略相对比较简朴，多用于负载赔偿。闭环控制即反馈控制，响应速度较慢，控制的精度很高，该控制方略相对比较复杂。TSC在进行负荷赔偿时，重要用来克制电压波动与闪变，响应快速是起控制器的最基本规定，因此开环控制方式也就成为减小电压闪变的惯用控制方式。但是，由于开环控制方式对受空变量的信息无反馈回路，因此一切的边界条件皆需要预先考虑，一旦碰到不可预见的条件出现，其控制效果将大打折扣，因此是一大难点。文献[3]中对开环控ABB和ALSTOM等公司通过大量TSC变的TSC控制器设计。TSC在进行系统赔偿时，其控制目的普通是调节系统电压，此时高的控制精度则是控制系统的最基本规定，故以采用闭环控制方式居多。另外，这种控制方式同样合用于实现TSC该控制方式下稳定系统电压时，控制器所需信号为系统线电压和线电流。如果用赔偿系统无功功率或校正系统功率因数，只需将电压设定值改为对应的无功设定值或功率因数设定值即可。控制规律采用可变参数的PI现。TSC应用于电力系统中对系统产生的影响有：Commented微软用户23]:统1，增强系统的暂态稳定性。TSCCommented微软用户23]:统2（特别是无功电流）急剧增高的瞬间，TSC能够对系统进行瞬间的无功赔偿来支撑电压以克制电压崩溃的趋势。3，有效的阻尼系统震荡。TSC能够用极高的速度平滑地调节无功和电压，含有调制状态工作的可能。它能够在一种与工频50Hz不同的频率下作适宜浮动，如果浮动与系统摇晃或振荡频率相似而相位相反，就能够增大系统系统的阻尼而克制振荡。4，赔偿不平衡负荷。负荷不平衡时，TSC不平衡控制方略能够赔偿系统使供电电流变成三相平衡，能够使单相负荷变成三相平衡负荷而没有无功分量。5固然，TSC也有其本身的弱点，它是阻抗型赔偿，随着电压的减少其无功输出也会STATCOM将会获得更加好的效果。无功传输对配电网的影响，一是会造成电力顾客电压水平的恶化，二是会造成线损的上升。为了减少无功传输带来的不利影响，能够在配电网无功负荷集中处安装一定容量的SVC由SVC向负荷点就近提供无功功率，以减少系统流入的Q，这样不仅可使网络产ΔU变小，同时也可使网络的线损减小。当在配电网络中并Qb之后，网络的压降和

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（4-由以上两式可Qb增大ΔU就会变小，即降损的效果就会增大Qb=0由无功传输带来的压降损失和线损为0，其改善电压和降损的效果达成最佳QbQ，则会出现无功倒流入系统的状况，这时压降损失反而会增大，降损的效果也会逐步SVC在一定条件下不仅能够改善配网顾客的用电质量，同时还能够降损节电。TSC型SVCSTATCOM和DSTATCOM等在输电网、配电网、大型工矿公司中应用广泛，起到了电压支撑、无功赔偿、克制闪变等核心作用。随着技术的发展以及电网安全和电力顾客的需要，动态无功赔偿装置将会得到更为广泛的应用，且应用的方式也将随着使用场合的不同而灵活采用不同的无功赔偿方式，或者同时综合采用多个无功赔偿技术。国外从60年代就已经开始应用SVC，七十年代末开始用于输电系统的电压控制，通过几十年的发展，不仅将静止无功赔偿器，用于输电系统的电压控制，也用于配电系统的赔偿和控制，还可用于电力终端顾客的无功赔偿-电压控制，例如电气化铁路、电弧炉等负荷波动大、无功功率频繁变化的场合。我国平顶ft至武汉凤凰ft500kV变电站引用进口的无功赔偿设备就是TSC型。Commented微软用户24]:Commented微软用户24]:标题中无标点，挪到第一章将电容器与网络感性负荷并联是赔偿无功功率的传统办法。在SVC的发展历程中，先后出现了同时调相机、自饱和电抗器等产品，但都因其性能及生产工艺上的局限性渐渐淡出了人们的视野。新一代的TSC技术及其有关的无功赔偿装置在实际生产生活中得到了较好的应用。按照应用范畴分类，其重要分为日常民用系统和工业用系统2类。民用系统中的TSC重要应用在都市低压配电系统及居民电力顾客端装置中的有关无功赔偿设备中。在以都市10kV中压配电系统为代表的民用配电网中，居民及小商业顾客端负荷日益加剧，且日负荷随用电的峰、谷时段变化较大。加之普通低压配电变压器载容较低，从而大量增加了电网的无功损耗，造成电网电压不稳、线路损耗增大、功率因数大多在0.6~0.8之间的状况，这将直接威胁电网及顾客用电设备的安全。经试运行测算，网损在10%以上的10kV配电线路在加装TSC动态无功赔偿装置后可降损5%~10%，且在三相负载平衡处，其功率因数可达成0.95以上，不会出现无功倒送，同时在优化电能质量的基础上也提高了配电设备容量的运用率。由于绝大多数的大功率、冲击性及非线性负载广泛存在于工业生产中，因此必要的无功赔偿设备在不同的行业均含有重要的应用TSC赔偿装置含有很强的自适应性和通用性，在多个工业用系统中都能发挥出较好的工作特性，并在冶金、采矿、石油化工、电气化铁路等领域中获得了较好的运行经验。在实际应用过程中，TSC技术仍存在赔偿电容器的投切振荡、暂态过程、晶闸管投⑴赔偿电容器的投切振荡问题。在采用按功率因数控制投切时，当各分组电容器之间的容量设立得不合理可能会出现以下状况：当负载变动使功率因数低于预设赔偿的下限值时，控制器发出指令投入一组电容。但由于这组电容器电容量过大，一经投入便将功率因数补到了上限之上，于是控制器又发出指令切除一组电容。电容切除后，功率因数又变得低于预设赔偿的下限值。于是如此循环不已就形成了投切振荡。投切振荡很容易造成控制设备和电容器的损坏，必须予以避免。经实验计算证明，采用适宜的电容器分组方式、投切判断标志及考虑自然功率因数都是解决投切振荡的有效途径。另外，选用不同的控制方案以及采用运用软件程序设立标志性单元的办法来判断与否存在振荡性投切，都是较好的辅助手段。⑵赔偿电容器投切时的暂态过程问题。电力电容器作为一种储能元件，在其通断过程中存在暂态过程，严重影响了电容器的投切控制。普通状况下，电容器投切暂态过程引发的合闸涌流是相称大的，再加上已投入电容器的放电电流，投切装置的工作条件非常恶劣。另外，在电容器回路开断的暂态过程中，开断过电压也会对系统造成冲击，特别是在电容器残压存在时还会造成电压叠加、过电压成倍放大，从而发生设备事故。一系列实验和大量实践成果证明，在赔偿回路中加装匹配的限流电抗器和过电压吸取装置回路，可在一定程度上缓和投切暂态问题的存在。⑶晶闸管投切的误触发问题。与有触点机械开关相比，晶闸管作为开关极大地提高了响应速度。晶闸管分组投切电容器组在理论上完全能够实现无过渡过程投切，但实际中仍存在着误触发问题。重要因素以下：①TSC产品设计强电与弱电于一体，它们之间必然存在一定的电磁干扰。在现场工作环境中，许多来自外界的干扰源(如谐波电压、浪涌电压、噪声辐射等)也可能存在。特②电容器存在放电过程。不同电容器的放电特性造成电容残压的变化③当晶闸管与电容器电压瞬时值极性相似但幅值不等时，触发导通后存在过电压和过电流的过渡过程。若两者极性相反，则会产生无触发，造成设备损坏。因此晶闸管投切的无触发问题必须引发足够的重视。现在，除采用微机优化控制、光耦过零触发等办法外，还可运用过零固态继电器(solidstaterelay，SSR)进行投切[20-21]。SSR含有零电压开通、零电流关断的特点，可充足确保投切电容器的精确性。同时，SSR将晶闸管及其触发电路和逻辑控制电路封装在一起，大大减小了装置体积，提高了TSC的可靠性。Commented微软用户25]:太简TSC的控制方略进行了分析。阐明了一种传统的九区图法控制方略，并对TSC控制办法进行阐Commented微软用户25]:太简CommentedCommented微软用户27]:未提稳Commented微软用户26]:仿真图太TSC4Commented微软用户28]:Commented微软用户28]:MATLAB仿真软件介Commented微软用户29]:突本文的仿真过程式借助MATLAB软件完毕的。MATBABCommented微软用户29]:突上述问题的需要而产生的。MATLAB在科学研究和工程设计方面的另一种重要内容，是从电力系统得仿真、到数值计算、图形解决、再到信号分析。MATLAB提供应技术人员的不仅仅是各类问题的解决方案，更重要的是使这些技术的使用变得轻松简朴。MATLAB由于能够模拟电力系统进行仿真实验及运算，通过人为设立不同的故障点，或无功赔偿点，用MATLAB软件中的示波器查阅输出的运算成果，测量成果即为该点的真实值，数值可经内部示波器读出。由于其运算快、测量数据精确，比手工计算方便，且能够多次使用，因此应用无功赔偿计算在实际运行工作中有着广泛的前景。SimuLink是结合了框图界面和交互仿真能力的非线性仿真系统，它以MATLAB的核心数学、图形和语言为基础的。4-1所示TSC型静止无功赔偿器。设备及线路参数经计算建立的仿真模型如图所示。该仿真图为一种300Mvar的静止无功赔偿器电压控制一种6000MVA735kV的系统。该静止无功赔偿器由一种735kV/16-kV333-MVA的耦合变压器，一种109Mvar晶闸管控制电抗器94Mvar的晶闸管投切电容器组（TSC1TSC2TSC3）构成。该系统连接于变压器的二次侧。TSC组的投切能够使二次侧的无功功率94Mvar0282Mvar离散的变化。而相TCR则能够无功功率0109Mvar持续的变化。考虑到变15%的漏抗，无功赔偿器一次侧的等效电纳能够持续地从-1.04pu/100MVA（全感性变化到+2.23pu/100Mvar（全容性）。静止无功赔偿器监控一次侧的电压并且发送适宜的脉冲给24个晶闸管（每个三相组各有3个晶闸管，进而得到稳压器规定的电纳。Commented微软用户30]:原理4-1+300Mvar/-100MvarCommented微软用户30]:原理4-2所示为该赔偿TSC4-2TSC的仿真TSC本文对角内接法的TSC仿真成果进行分析，其中仿真模型中的TSC采用晶闸管和二极4-34-4TSC图4-3给出的是AB两相间的晶闸管两端的电压波形，图中能够看出本文设计的投切控制系统能够确保电容器在晶闸管电压过零点投4-4TSC三相电流波形图，能够看出首先AB相间的晶闸管导通AB相电流幅值相等，相位180°，C相无电流BC相之间的晶闸管导AC相间晶闸管导通，TSC三相全部投入运行；图中的电路波形能够明显看出TSC投入瞬间无冲击电流，确保了电Commented微软中国31]:得有结本章运用MATLAB软件中的SIMULINK对TSC型静止无功赔偿器进行了具体的仿真，对角内接方式TSC仿真并分析波形。建立了+300Mvar/-100Mvar3TSCCommented微软中国31]:得有结结论随着电力电子设备等非线性负荷的日益增多，各电力顾客对电网的安全稳定运行及电能质量都提出了更高的规定，这就使得无功赔偿和谐波克制问题引发人们越来越多的关注。现在，在无功赔偿方面，广泛应用的是晶闸管投切电容器(TSC)型的静止无功赔偿装置(SVC)；TSC是现在广泛使用的无功赔偿方式，它事实上就是断续可调的发出无功功率的动态无功赔偿装置，含有构造简朴、费用较低、运行时不产生谐波、本身能耗小等优点，其重要缺点是调节无功是有级的，动态调节性能不够好。本文对TSC无功赔偿方式进行了进一步的分析和研究，得到下列结论1、分析了无功赔偿对电力系统的影响以及在电力系统中所能起到的作用了无功赔偿装置的发展状况。无功赔偿对供电系统和负荷的运行起到了重要的作用。Commented微软用户32]:Tsc工作原理及构造难以与2、在分析了TSCCommented微软用户32]:Tsc工作原理及构造难以与3、在MATLAB/SIMULINK环境下对TSC进行了仿真研究。通过SIMULINK建立了TSC仿真模型，对仿真波形图进行了分析，成果表明TSC无功赔偿在提高功率因数、稳定系统电压等方面均能满足规定，显示出该无功赔偿方式含有较大的实用价值。Commented微软中国Commented微软中国33]:在前文中对应标孙元章,王志芳,卢强.静止无功赔偿器对电压稳定性的影响.中国电机工程学报1997,李海蜂,李乃湘.FACTS装置用于电力系统稳定控制的综述.电力系统自动化.G.W.Chang,T.C.Shee.Anovelreferencecompensationcurrentstrategyforshuntactivepowerfilterscontrol.IEEETrans.onPowerDelivery.,19(4):1751~1758JinHua,G.Goos,L.Lopes,AnefficientswitchedreactorbasedstaticVarcompensator;IEEETrans.onIndustryApplications.1994,4(30):998~1005SumiYoshihiko.NewStaticVarCon