静止无功补偿系统的建模与仿真.pdf

好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。——《中庸》 静止无功补偿系统的建模与仿真 摘要：在配电网中，为了提高供电质量，减少负荷对电网的不利影响，传统 的做法时在被补偿的节点上安装电容器、电抗器或者两者组合来向系统注入或吸 收无功功率，这些电容器、电抗器是采用传统的机械开关来控制投入或退出的。 静止无功补偿装置（SVC）是一种能够快速、可靠地控制线路电压的装置。SVC 通 常会在正常稳态和意外情况下将电压调节和控制到所需的设定值，从而在系统意 外情况后提供动态、快速响应的无功功率。此外，SVC 还可以提高输电能力，减 少损耗，减轻有功功率振荡，防止失载时的过电压。 关键词：静止无功补偿，SVC，TCR、TSC 1 SVC 的原理和特性 SVC 的构成形式比较多样，但基本元件为晶闸管控制的电抗器（TCR）和晶闸 管投切的电容器（TSC）。下图为常用 SVC 原理图，图中的降压变压器是为了降 低 SVC 造假，而图中的滤波器的作用是吸收 SVC 装置所产生的谐波电流。 图 1 SVC 原理图 其中，TCR 支路由电感器和两个反向并联的晶闸管串 联组成；TSC 支路由电容器和两个反向并联的晶闸管串联 组成，晶闸管起主要的控制作用。TCR 支路的等值基波电抗是晶闸管导通角 β或 触发延迟角 α相关的函数，可以利用 β和 α值的变化来实现系统等值电抗的 平滑调整。若 L 为电抗器的电感值，那么 TCR 吸收的无功功率可以表示为 与 TCR 不同，每个 TSC 支路在电力电子器件的控制下，只有两种运行状态： 即电容器并联在系统内运行，或是电容器完全退出。TSC 的优势体现在由于电容 大丈夫处世，不能立功建业，几与草木同腐乎？——《罗贯中》 百学须先立志。——朱熹 器的切投是由电力电子器件控制完成的，它比传统的机械切投的电容器相应更加 迅速，其动态特性可以满足控制系统的需要。若 C 为电容器的电容值，当 TSC 支 路投入到系统中后，其输入系统的无功功率可以表示为 SVC 装置整体向系统输入的无功功率可以由（1）式和（2）式表示为 由此可见，当 时，连续、平滑的调节向系统输入的无功功率是可以 实现的。 同时，可以通过在SVC 装置中增加 TSC 之路的数量，从而扩大 SVC 的 可调节范围，也兼顾了这种调节的连续性。通常做法为设定 TCR 的容量略大于一 组 TSC 的容量。SVC 的等值电抗为 S VC 的伏安曲线如下图所示，V 为 SVC 的参考电压， ref 其等值伏安特性由 TCR 和 TSC 共同组成。 图2 SVC 伏安特性曲线 在直线 AB 范围内，SVC 可以平滑的进行调节，当系统电压超出这个范围时， SVC 将作为一个固定电抗。 2 SVC 模块的控制系统 一个基本的TSC-TCR 型的 SVC 控制系统主要包括测量系统、电压调节器、触 发脉冲发生器、同步系统和辅助控制系统等。如下图所示，电压调节器将测量到 的控制变量与参考信号相比较，然后将误差信号经过控制器的变换之后，输出一 个标幺值电纳 B 信号，这个信号使 SVC 母线得到期望的电纳值，从而使控制误 ref 百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。——汉乐府《长歌行》 谋事在人，成事在天！——《增广贤文》 差减小，并使稳态误差