靜止并聯(lián)補(bǔ)償器SVC和PPT課件

1、下 頁(yè)上 頁(yè)返 回分段線路中點(diǎn)的電壓調(diào)節(jié) X/2ismimrX/2sUmidUrU理想補(bǔ)償器（有功功率p=0)G 第一段將功率從送端送到中點(diǎn)； 第二段負(fù)責(zé)傳輸從中點(diǎn)到受端的功率。 第1頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回midUsmjxI2/srjxI2/rUsUsmUmrUmrIsmId /2d /2UUUUmrsF電壓Us、Ur、Umid、Usm 、Urm，電流Ism和Imr之間的矢量關(guān)系。無(wú)功補(bǔ)償器在此過(guò)程中與傳輸線路只有無(wú)功功率的交換。 線路上每個(gè)端子的有功功率相同: 4sin4;4cosddXUIIIUUUmrsmmrsm第2頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回傳輸?shù)挠泄β蕿椋?4cos4

2、cosddUIIUIUIUPsmmidmrmrsmsm或：2sin22dXUP 根據(jù)無(wú)功分量的定義得：)2cos1 (24sin2ddXUUIQ第3頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回并聯(lián)的中點(diǎn)無(wú)功補(bǔ)償能夠顯著提高線路傳輸?shù)挠泄β省Ｈ绻€路被分為不相等的兩段，則較長(zhǎng)線段的傳輸功率將決定線路的最大傳輸功率。 2/sin22dXUPp)2/cos1 (22dXUQpdsin2XUP 2PmaxP,QPmax0p/2pd第4頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回UsU1UrUsUmidInrImnIlmIslX/4X/4X/4X/4線路長(zhǎng)度一定時(shí)，分段數(shù)增加一倍，傳輸功率也增加一倍。增加分段的數(shù)量，有利于減

3、少沿線電壓的變化。 第5頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回jX/4ImsljX/4IlmjX/4ImnjX/4InrUlUsUmidUnUrIslIurIlmImn分散的并聯(lián)補(bǔ)償器具有實(shí)時(shí)和沒(méi)有限制的無(wú)功功率吞吐能力分布式補(bǔ)償須與所在段的電壓基波相位保持同步，并使傳輸電壓維持在規(guī)定的幅值，它不能隨負(fù)載的變化而變化。第6頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回支撐線路終端電壓提高穩(wěn)定性 G 電壓的穩(wěn)定極限隨感性負(fù)載的減少而減少，隨容性負(fù)載的增加而增加。 0.9超前1.00.500.51.01.5Ur(p.u)單位PF 0.97超前0.95滯后0.8滯后Is(p.u)XUrUsZIs第7頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)

4、上 頁(yè)返 回XUrUsZQ無(wú)功補(bǔ)償1.00.500.51.01.5Ur(p.u)(p.u)0.9超前單位PF 0.97超前0.95滯后0.8滯后G 負(fù)載端增加無(wú)功補(bǔ)償裝置，若采用U-Ur=0的控制策略，則這個(gè)無(wú)功補(bǔ)償可有效增加負(fù)載端電壓的穩(wěn)定性，維持負(fù)載端電壓的恒定。 第8頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回暫態(tài)穩(wěn)定性的提高 如果補(bǔ)償控制的速度能夠達(dá)到電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性的要求，則無(wú)功補(bǔ)償不僅能增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)穩(wěn)定性，還可以在系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)后提高系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，并能有效的阻尼電力系統(tǒng)的振蕩。 2xL31UsxLxTxTUs4故障第9頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回若在某一時(shí)刻線路“1”出現(xiàn)接地?cái)嗦?/p>

5、故障，系統(tǒng)送端的母線電壓急劇下降，在此期間，系統(tǒng)傳輸特性就會(huì)由曲線“a”很快下降為曲線“b”的P-特性。 A2A1pmaxpma(故障前）c(故障后）Amargb(故障中）d1d2p/2 d3dcritpd第10頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回故障期間由于電壓的下降，將使系統(tǒng)傳輸功率顯著下降，而此時(shí)由于送端發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的慣性作用，使發(fā)電機(jī)的機(jī)械輸出功率仍然維持在恒定功率P1。 A2A1pmaxpma(故障前）c(故障后）Amargb(故障中）d1d2p/2 d3dcritpd第11頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回故障期間發(fā)電機(jī)的輸入功率大于輸出功率，于是發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)子得到加速，使功角從1增加到2，

6、送電端發(fā)電機(jī)吸收的加速能量可用P對(duì)時(shí)間的積分來(lái)表示。 A2A1pmaxpma(故障前）c(故障后）Amargb(故障中）d1d2p/2 d3dcritpd第12頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回A2A1pmaxpma(故障前）c(故障后）Amargb(故障中）d1d2p/2 d3dcritpd功角增加到2時(shí)，線路保護(hù)斷路器將故障線路“1”斷開(kāi)，電壓得到恢復(fù)，系統(tǒng)的等效傳輸阻抗有一定程度的增加，系統(tǒng)的傳輸特性由曲線“b”很快上升為曲線“c”。 第13頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回故障切除后，發(fā)電機(jī)輸出功率大于發(fā)電機(jī)的機(jī)械輸入功率P1，送電端發(fā)電機(jī)開(kāi)始減速，增加的速度在負(fù)轉(zhuǎn)矩的作用下逐漸減小。 A

7、2A1pmaxpma(故障前）c(故障后）Amargb(故障中）d1d2p/2 d3dcritpd第14頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回加速面積“A1”與減速面積“A2”相等，系統(tǒng)恢復(fù)穩(wěn)定。超過(guò)d3=dcrit臨界值，減速能量小于加速能量，送電端和受端之間不再同步。A2A1pmaxpma(故障前）c(故障后）Amargb(故障中）d1d2p/2 d3dcritpd第15頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回l“理想” 補(bǔ)償器 除了故障期間外，中點(diǎn)電壓的幅值總是維持恒定，該電壓的相角與發(fā)電機(jī)的相角同步。 只要無(wú)功補(bǔ)償?shù)男枨蟛怀鏊軌蛱峁┑念~定范圍，這種并聯(lián)補(bǔ)償器就可以看作是“理想”的補(bǔ)償器。 2/s

8、in22dXUPp)2/cos1 (22dXUQpdsin2XUP 2PmaxP,QPmax0ppd第16頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回l暫態(tài)穩(wěn)定性故障前系統(tǒng)是穩(wěn)定的，該系統(tǒng)經(jīng)過(guò)特定擾動(dòng)或故障后的退化系統(tǒng)也是穩(wěn)定的。 用快速補(bǔ)償技術(shù)取代網(wǎng)絡(luò)的整體補(bǔ)償在經(jīng)濟(jì)上具有很大的優(yōu)勢(shì)。 由該系統(tǒng)在特定故障后形成的退化系統(tǒng)仍具有很高的傳輸能力。第17頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回功率振蕩的阻尼缺乏足夠的阻尼是限制電力系統(tǒng)功率傳輸?shù)囊粋€(gè)重要因素。功率振蕩是持續(xù)不斷的暫態(tài)過(guò)程，改變線路中點(diǎn)并聯(lián)的無(wú)功補(bǔ)償，使線路電壓的變化能夠抵消受擾動(dòng)發(fā)電機(jī)的加速和減速的影響。第18頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回0d0dt

9、無(wú)阻尼阻尼0P0Pt無(wú)阻尼阻尼0QPt并聯(lián)無(wú)功補(bǔ)償器在dd /dt0時(shí)，輸出無(wú)功功率提升線路中點(diǎn)的電壓，增加傳輸功率。 當(dāng)dd /dtUm則 a=0和 Usw=UminULUcUswCiUL第42頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回所有情況下電容的投切只需遵循兩個(gè)簡(jiǎn)單的原則： 如果電容器的初始電壓低于交流電壓峰值（Uc0ILF(a)IC=ILF(a)IQ=ILF(a) ICILF(a) IC感性容性損耗取消固定電容電流后引起的固定損耗 隨著容性無(wú)功輸出電流的增加，則總的損耗將減少。隨著TCR支路感性無(wú)功電流的進(jìn)一步增加，并使它大于容性輸出電流后，則系統(tǒng)總的凈無(wú)功輸出變?yōu)楦行詿o(wú)功。第58頁(yè)/共158

10、頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回晶閘管投切電容器與晶閘管控制電抗器 組成的無(wú)功發(fā)生器 晶閘管投切電容器與晶閘管控制電抗器所組成的合成補(bǔ)償器，用于電力傳輸系統(tǒng)的暫態(tài)補(bǔ)償，降低待機(jī)損耗，增加系統(tǒng)運(yùn)行的靈活性。 F在給定的容性輸出范圍內(nèi)，由n個(gè)TSC支路和一個(gè)TCR組成。 UiC3iQiL(a)SW3SW2SW1SW4iC2iC1Q=UIL1(a)-ICn第59頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回UiC3iQiL(a)SW3SW2SW1SW4iC2iC1在給定的容性輸出范圍內(nèi)，支路數(shù)根據(jù)實(shí)際情況決定，它應(yīng)考慮運(yùn)行電壓等級(jí)、最大無(wú)功輸出、晶閘管開(kāi)關(guān)閥的電流額定值、母線工作和安裝成本等。 在感性無(wú)功輸出范圍內(nèi)，也要根據(jù)

11、所允許的最大感性無(wú)功輸出需求，適當(dāng)考慮增加TCR的支路數(shù)。 第60頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回UiC3iQiL(a)SW3SW2SW1SW4iC2iC1/在第一區(qū)間，無(wú)功發(fā)生器的輸出從零到QCmax/n范圍可控 。在該區(qū)間只有一組電容器投入運(yùn)行。/在第2和第n個(gè)無(wú)功補(bǔ)償區(qū)間，容性無(wú)功輸出可在QCmax/n到 2QCmax/n 、和(n1)QCmax/n到QCmax的范圍內(nèi)可控，通過(guò)控制TCR的控制角a抵消少許富余的容性無(wú)功。 第61頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 為了將電容器組在一個(gè)交流電壓周期中投入到電網(wǎng)，或從電網(wǎng)中切除，應(yīng)使無(wú)功發(fā)生器總輸出無(wú)功中的最大容性富余容量限制在一個(gè)電容器組的

12、容量之內(nèi)，理論上，TCR的額定無(wú)功容量應(yīng)與TSC的容量相當(dāng)。然而，為了確保在各區(qū)間邊界無(wú)功切換的平滑進(jìn)行，TCR的實(shí)際額定容量應(yīng)比TSC的額定容量略大一點(diǎn)，這樣就可保證TSC的“切入”和“切出”之間的交界區(qū)域具有足夠的重疊余量。第62頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回QCQQLQQCdemandQLdemandC3“進(jìn)”C3“出”C3“進(jìn)”C3“出”C3“進(jìn)”C3“出”TSC的容性無(wú)功輸出Qc是以階躍變化方式變化的，使它的無(wú)功輸出接近系統(tǒng)所需的無(wú)功容量，但略有一定的富余，可用相對(duì)較小容量的TCR輸出感性無(wú)功QL 抵銷富余的容性無(wú)功。 第63頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回TCR觸發(fā)延時(shí)角控制TS

13、C1通/斷控制TSC1TSC2“通”要求 TSCn“通”要求 電容和電抗的電流計(jì)算IqrefIe1L1L/2L/2C1TCRUiL(a)i0G TSC+TCR靜止無(wú)功發(fā)生器的功能控制原理第64頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回1.確定需要投入TSC支路的數(shù)量，使補(bǔ)償電流近似等于所需的容性輸出電流，但應(yīng)保留一定的富余，然后再計(jì)算感性電流幅值，使之能夠抵消富余的容性電流。2.根據(jù)“無(wú)瞬變”過(guò)渡過(guò)程的原理，投入相應(yīng)的TSC支路。3.計(jì)算上述感性電流所對(duì)應(yīng)的控制角a，并在該控制角下控制TCR支路的運(yùn)行。TSC+TCR靜止無(wú)功發(fā)生器控制應(yīng)具備的 功能： 第65頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回TCR觸發(fā)延時(shí)

14、角控制TSC1通/斷控制TSC1TSC2“通”要求 TSCn“通”要求 電容和電抗的電流計(jì)算IqrefIe1L1L/2L/2C1TCRUiL(a)i0所有已投入電容支路的電流總合與參考輸入電流的幅值之差，即TCR支路需要輸出的基波電流幅值。 第66頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 根據(jù)“無(wú)瞬變”過(guò)渡過(guò)程的原理，投入相應(yīng)的TSC支路應(yīng)滿足圖中所示的無(wú)瞬變投切的兩個(gè)簡(jiǎn)單原則。即要么晶閘管開(kāi)關(guān)閥電壓為零，要么晶閘管開(kāi)關(guān)閥電壓為最小值時(shí)投切電容器組。 UuuCtUuuCt第67頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回UCCUSW與與或LC開(kāi)關(guān)閥電壓和電容電壓極性測(cè)量觸發(fā)脈沖發(fā)生器TSC導(dǎo)通的條件：“導(dǎo)通”1&

15、amp;USW=1 或“導(dǎo)通”1&PT=1&Upol=1當(dāng)UC=u 時(shí)，USW=1當(dāng)u=Uc 時(shí)，PT=1當(dāng)u與UC的符號(hào)相同時(shí)，Upol=1“導(dǎo)通”要求PT（同步）UUpelUSWF TSC無(wú)瞬變切換方法的邏輯執(zhí)行功能第68頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 TSC+TCR組合型無(wú)功發(fā)生器對(duì)TCR觸發(fā)控制角a的控制，它與上圖所示的FC+TCR組合型無(wú)功補(bǔ)償器的控制相同。 UCiCiQRef(BRef)iFLiL(a)iC同步定時(shí)電路變流器電流延時(shí)角iL(a)=KF(a)觸發(fā)脈沖發(fā)生器第69頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回i=ic+iLiciLiqref所需無(wú)功功率（由滯后到超前

16、）G三個(gè)電容器組成的TSC+TCR組合型無(wú)功發(fā)生器的運(yùn)行波形第70頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回UICILUCmaxULmaxICmaxILmaxBCBLmax0BCmax=2BCG 兩個(gè)TSC組成的TSC+TCR組合型無(wú)功發(fā)生器的UI特性 采用兩個(gè)或更多的TSC支路進(jìn)行無(wú)功補(bǔ)償時(shí)，在需要增加容性輸出時(shí)，所涉及到的一個(gè)或多個(gè)電容器組的初始電壓在投切的瞬間都會(huì)滿足所希望的極性和幅值要求。第71頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回TSC+TCR組合型無(wú)功發(fā)生器傳遞函數(shù)與FC+TCR相同,可用下式表示 : sTdkesG)(當(dāng)需要增加容性輸出時(shí)，它的最大傳輸延時(shí)Td為FC+TCR的兩倍，即在單相運(yùn)行時(shí)

17、，傳輸延時(shí)Td為1/f=T，在三相平衡運(yùn)行時(shí)為1/(3f)=T/3。 第72頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回TSC+TCR組合型無(wú)功發(fā)生器的損耗和無(wú)功輸出之間的特性與它的具體運(yùn)行情況有關(guān)。 UiC3iQiL(a)SW3SW2SW1SW4iC2iC1QCQQLQQCdemandQLdemandC3“進(jìn)”C3“出”C3“進(jìn)”C3“出”C3“進(jìn)”C3“出”第73頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回隨著容性輸出增加，更多的TSC支路投入運(yùn)行，每投進(jìn)一組TSC，損耗增加一個(gè)固定值。 iC1iC2iC3iQSW3SW2SW1SWLUiL(a)IQ=ILF(a)=ICnnIQ=ILF(a)容性感性C2C1C3損

18、耗 固定損耗與TCR的損耗之和為TSC+TCR組合型無(wú)功發(fā)生器總的損耗。 TSC+TCR組合型無(wú)功發(fā)生器總的損耗與它的無(wú)功輸出成正比。 第74頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回開(kāi)關(guān)型無(wú)功發(fā)生器 l靜止同步發(fā)生器 有合適的電源，能像機(jī)械式交流電機(jī)一樣與交流系統(tǒng)交換有功功率。沒(méi)有旋轉(zhuǎn)部分的補(bǔ)償裝置。l同步補(bǔ)償器(靜止同步調(diào)相機(jī)) 沒(méi)有外部能量支撐的補(bǔ)償裝置類似于旋轉(zhuǎn)的同步補(bǔ)償器或調(diào)相機(jī)。第75頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回l變流器（DCAC變流器 ） 利用各種直流交流產(chǎn)生可控?zé)o功的開(kāi)關(guān)變流器 。l整流器（周波換流器 ） 利用各種交流直流產(chǎn)生可控?zé)o功的開(kāi)關(guān)變流器 。變流器功能將直流功率轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣鞴β?/p>

19、。 第76頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回S功率變流器是由一組固態(tài)開(kāi)關(guān)所組成，它們將輸入與輸出端連接在一起。S變流器的瞬時(shí)輸入功率等于瞬時(shí)輸出功率。S如果變流器的輸入端是能夠發(fā)出有功功率的電壓源或是無(wú)源電壓源，則它的輸出端必須與電流源相連接。S如果變流器的輸入端接的是電流源，則輸出端應(yīng)與電壓源相連。第77頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回電壓型變流器與電流型變流器的區(qū)別電流型變流器需要雙向電壓阻斷性能的功率半導(dǎo)體器件。電流型變流器中的電抗器所產(chǎn)生的損耗要比由電壓型變流器中電容產(chǎn)生的損耗大得多。電流型變流器在它的交流輸出端子上與電壓型器件相連，一般用容性濾波器來(lái)代替。電壓型變流器在它的交流輸出端子

20、上與電流型器件相連。 第78頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回基本工作原理 同步補(bǔ)償器的無(wú)功輸出電流由系統(tǒng)電壓、補(bǔ)償器內(nèi)電勢(shì)、同步電機(jī)的電抗加上變壓器漏抗和系統(tǒng)短路阻抗所合成的總回路電抗來(lái)決定。 XEUI系統(tǒng)母線耦合變壓器電機(jī)同步電抗加變壓器漏感勵(lì)磁EXUI第79頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回相應(yīng)的無(wú)功功率為：21UXUEQ通過(guò)控制同步旋轉(zhuǎn)電機(jī)的勵(lì)磁，控制與系統(tǒng)電壓平衡的電機(jī)自感電勢(shì)的幅值，控制無(wú)功功率的輸出。 系統(tǒng)母線耦合變壓器電機(jī)同步電抗加變壓器漏感勵(lì)磁EXUI第80頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回l同步調(diào)相機(jī)具有旋轉(zhuǎn)無(wú)功發(fā)生器特征的同步電機(jī)。 E改變變流器輸出電壓的幅值，就可以控制變流器

21、與交流系統(tǒng)之間無(wú)功功率的交換。 系統(tǒng)母線耦合變壓器XU+UdcCSDC-AC開(kāi)關(guān)變流器U0I第81頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回開(kāi)關(guān)型無(wú)功功率發(fā)生器的基本變流器結(jié)構(gòu)UdcUoaUdcUocUobUoaUdcUocUobUoaUdcC/2C/2第82頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回F48脈沖變流器輸出無(wú)功功率時(shí)的典型輸出電壓和電流波形10-1p.u0641081412ms16輸出電流218輸出電壓線電壓fh=48n1Uh=U1/(48n1)20第83頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回S由充電電容支撐的直流電源所提供的有功輸入功率為零，交流側(cè)得到的瞬時(shí)有功功率之和也為零,直流電容器輸出的無(wú)功功率也

22、應(yīng)為零。S直流儲(chǔ)能電容需根據(jù)上述要求進(jìn)行控制，使變流器與系統(tǒng)之間的瞬時(shí)輸入/輸出功率始終保持相等。S為了保證瞬時(shí)輸入和輸出功率的相等，在直流電容端電壓恒定的情況下，變流器必須能夠從直流儲(chǔ)能電容中汲取對(duì)應(yīng)的波動(dòng)電流(紋波電流)。 第84頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回S輸入電流中的紋波分量完全是由于輸出電壓的波動(dòng)分量所造成的，它與構(gòu)成輸出電壓波形所使用的不同控制方式有關(guān)。S 理想的電壓型變流器所構(gòu)成的靜止無(wú)功發(fā)生器能夠輸出正弦電壓，并能從交流系統(tǒng)吸收正弦無(wú)功電流，且直流電容提供的輸入電流可以為零。S實(shí)際應(yīng)用中，直流電容中的儲(chǔ)能會(huì)由于變流器半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)切換的內(nèi)部損耗而耗盡。 第85頁(yè)/共158頁(yè)下

23、頁(yè)上 頁(yè)返 回S變流器從交流系統(tǒng)吸收少量的有功功率，彌補(bǔ)內(nèi)部的損耗，使電容電壓維持在希望的電壓等級(jí)。S相角調(diào)節(jié)器可通過(guò)增加或減少電容電壓來(lái)控制無(wú)功的產(chǎn)生與吸收，控制變流器輸出的電壓幅值。S變流器輸出電壓和交流系統(tǒng)電壓間的幅值之差可決定無(wú)功電流的大小和方向，確定變流器輸出或吸收的無(wú)功大小。 第86頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回S無(wú)論變流器是否工作在理想狀態(tài)，在無(wú)功輸出的暫態(tài)變化中，直流電容能夠在系統(tǒng)的輸入和輸出之間建立必要的能量平衡。S變流器就可以控制它與交流系統(tǒng)之間有功和無(wú)功功率的交換，這種變流器就具有靜止同步發(fā)生器的功能。S變流器控制有功和無(wú)功功率交換有效地用于功率振蕩的阻尼、降低功率需求

24、的峰值，為關(guān)鍵負(fù)載提供不間斷的電源。 第87頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回基本控制方法 靜止變流器或無(wú)功發(fā)生器的觸發(fā)命令是由變流器內(nèi)部產(chǎn)生，該功能是無(wú)功發(fā)生器一部分，它根據(jù)無(wú)功和/或有功參考信號(hào)的要求輸出相應(yīng)的控制信號(hào)。這個(gè)參考信號(hào)可以是操作人員下達(dá)的指令、系統(tǒng)參數(shù)形成的控制規(guī)律，或是外部輸入的控制信號(hào)，所有這些就可決定STATCOM的運(yùn)行功能。第88頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回 內(nèi)部控制是變流器整體的一部分，它的主要功能是按給定的幅值和相角控制變流器開(kāi)關(guān)的動(dòng)作，并產(chǎn)生與交流系統(tǒng)同步的基波輸出電壓。這種由內(nèi)部控制的功率變流器可以看作是內(nèi)阻抗為耦合變壓器漏電抗的正弦同步電壓源，而該電壓源的

25、幅值和相角則由STATCOM系統(tǒng)適當(dāng)?shù)耐獠繀⒖驾斎胄盘?hào)來(lái)控制。 第89頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回內(nèi)部控制器的主要功能是控制變流器的功率開(kāi)關(guān)，以產(chǎn)生同步輸出的電壓波形，并完成補(bǔ)償所要求的無(wú)功（有功）功率的交換。 輸出電壓幅值和相角計(jì)算變流器門極觸發(fā)模式發(fā)生器能量?jī)?chǔ)存aU0PTIQRefIPRefu: (U 0)偶合變壓器變流器輸出的電壓幅值和相角由內(nèi)部參數(shù)決定，這些參數(shù)能控制變流器輸出/輸入的無(wú)功電流，即能控制變流器與系統(tǒng)之間交換的有功和無(wú)功功率。第90頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回Uo(+a)Uo(-a)UoF(+a)=U(+ a)sinwt(u+ u)dc(u- u)dcUdc極小w

26、t0UoF(-a)=U(+ a)sinwtwtwtwtUm sinwtq*q0q=q+q*-a+aU0兩電平變流器 Cu0: (U0 (a) 0)i0Udcidc=f(a)udc= idcdt1C第91頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回uUsinwt0wtwtwt000tqqawtuomaxuo(0aX時(shí)，斜率就會(huì)增加，UT /U 1，此時(shí)端電壓將無(wú)法進(jìn)行調(diào)節(jié)。 第113頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回系統(tǒng)阻抗是反饋控制的一個(gè)主要部分，控制系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間由系統(tǒng)阻抗所決定的，因而也能決定控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。控制系統(tǒng)在所希望的最大系統(tǒng)阻抗（即最小的短路容量）下進(jìn)行優(yōu)化。 GHXHXGGUUTDD111

27、121式表明：第114頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回e-j0.0005ssjw=j2pfConve-j0.00277sTSCTCRe-j0.00277s0-90-180-270110fHZ1001000角度e -Tds(s=j) 項(xiàng)隨頻率變化的相角特性，TSC的Td值為5.55ms，TCR的Td值為2.77ms，變流器的Td值為0.5ms。 第115頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回URUG1G2X=X/k1+T1Se-TdSH = 11+T2S假設(shè):Xmin=4.761Xmax=9.522k=0.846SVC類的TSC和TCR: TdTSC=5.55ms，變流器的STATCOM: Tdcon

28、v=0.5ms，T2=4ms，由此可得：151. 0846. 0/761. 41111210DDHXGGUUsT第116頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回40200-20-4020logGHXf=0=20logX/SLP=15dB20logGHX1101001000fHz增益dB0-90-180-2701101001000fHzL11+0.014sL11+0.004sL(e-j0.0005s)sjw=j2pf角度補(bǔ)償類型：STATCOM (a) 系統(tǒng)：強(qiáng)（X=4.761),T1=0.014sL(GH)=L(G1G2H)F低阻抗對(duì)應(yīng)的強(qiáng)系統(tǒng)下STATCOM的增益和相角頻率特性 第117頁(yè)/共158

29、頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回40200-20-4020logGHXf=0=20logX/SLP=20dB20logGHX1101001000fHz增益dB0-90-180-2701101001000fHzL11+0.014sL11+0.004sL(e-j0.0005s)sjw=j2pf角度補(bǔ)償類型：STATCOM (b) 系統(tǒng)：弱（X=9.522),T1=0.014sL(GH)=L(G1G2H)F高阻抗對(duì)應(yīng)的弱系統(tǒng)下STATCOM的增益和相角頻率特性第118頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回40200-20-4020logGHXf=0=20logX/SLP=15dB20logGHX1101001000f

30、Hz增益dB0-90-180-2701101001000fHzL11+0.004sL11+0.035sL(GH)=L(G1G2H)L(e-j0.00555s)sjw=j2pf角度補(bǔ)償類型：SVC(TSC/TCR) (a) 系統(tǒng)：強(qiáng)（X=4.761),T1=0.035sF低阻抗時(shí)的強(qiáng)系統(tǒng)下SVC的增益和角頻率特性 第119頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回40200-20-4020logGHXf=0=20logX/SLP=20dB20logGHX1101001000fHz增益dB0-90-180-2701101001000fHzL11+0.004sL11+0.035sL(GH)=L(G1G2H)L

31、(e-j0.00555s)sjw=j2pf角度補(bǔ)償類型：SVC(TSC/TCR) (b) 系統(tǒng)：弱（X=9.522),T1=0.035sF高阻抗時(shí)的弱系統(tǒng)下SVC的增益和角頻率 第120頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回暫態(tài)穩(wěn)定性的增強(qiáng)和功率振蕩的阻尼 暫態(tài)穩(wěn)定性的增強(qiáng) l暫態(tài)穩(wěn)定性電力系統(tǒng)受到大的擾動(dòng)后能夠恢復(fù)到穩(wěn)定運(yùn)行的能力。 2在給定功率等級(jí)和故障清除時(shí)間下，系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性主要取決于后故障系統(tǒng)的功角Pd 特性。2故障清除后通過(guò)維持傳輸電壓和控制終端電壓來(lái)加強(qiáng)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性。 第121頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回X/2X/2靜止補(bǔ)償U(kuò)sUrUmP2.01.0PMUm=UUmUA2A2

32、SVCSTATCOMP(p.u)d0pdcrit 與 Um= 恒定didcrit 與 Ic= 最大無(wú)補(bǔ)償通過(guò)SVC和STATCOM瞬時(shí)增加中點(diǎn)傳輸電壓以提高暫態(tài)穩(wěn)定性 第122頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回靜止無(wú)功發(fā)生器電壓測(cè)量調(diào)理電路PI控制器理想調(diào)節(jié)器UT=URef ,UT=0UT輔助輸入直接輸入U(xiǎn)RefUTURCi0Z(w,t)UTU,dIqRefPE=0電力系統(tǒng)URefPM為了實(shí)現(xiàn)圖中控制方案、增強(qiáng)系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性，可將信號(hào)DU與固定基準(zhǔn)電壓信號(hào)URef相加。第123頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回G在主要擾動(dòng)的第一個(gè)振蕩周期內(nèi)增加基準(zhǔn)電壓提高暫態(tài)穩(wěn)定性 靜止無(wú)功發(fā)生器電壓測(cè)量調(diào)理電

33、路PI控制器理想調(diào)節(jié)器UT=URef , UT=0URef=URef+UUT故障恢復(fù)和功率擺動(dòng)的系統(tǒng)參數(shù)URefUT+UTi0Z(w,t)IqRefURefUUiUT+UT(t),fT+ fT(T)fPIU測(cè)量處理執(zhí)行電路電力系統(tǒng)第124頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回功率振蕩的阻尼 靜止無(wú)功發(fā)生器電壓測(cè)量調(diào)理電路PI控制器理想調(diào)節(jié)器UT=URef , UT=0URef=URef+Kd(d)/dtUT功率潮流或頻率變化測(cè)量電路URefUT+UTi0Z(w,t)IqRef電力系統(tǒng)UReffT d(d)/dtUiUT+UT(t),fT+ fT(T)UPEdtd(d)/dtG 在功率振蕩時(shí)能夠提供端

34、電壓的調(diào)節(jié) 第125頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回靜止無(wú)功發(fā)生器電壓測(cè)量調(diào)理電路PI控制器理想調(diào)節(jié)器UT=URef , UT=0URef=URef+Kd(d)/dtUT功率潮流或頻率變化測(cè)量電路URefUT+UTi0Z(w,t)IqRef電力系統(tǒng)UReffT d(d)/dtUiUT+UT(t),fT+ fT(T)UPEdtd(d)/dtG 根據(jù)頻率或潮流變化調(diào)節(jié)靜止無(wú)功發(fā)生器的基準(zhǔn)電流以消除功率振蕩的方法之一第126頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回?zé)o功運(yùn)行點(diǎn)的控制 補(bǔ)償器控制的目的將補(bǔ)償器的無(wú)功輸出限制在給定的參考值附近，使它能快速改變它的輸出以消除瞬時(shí)擾動(dòng)。 采用自動(dòng)控制實(shí)現(xiàn)靜止無(wú)功補(bǔ)償器

35、具有處理暫態(tài)系統(tǒng)運(yùn)行的能力，它能調(diào)節(jié)補(bǔ)償器的工作點(diǎn)以維持它預(yù)先確定的無(wú)功儲(chǔ)備。第127頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回靜止無(wú)功發(fā)生器電壓測(cè)量調(diào)理電路PI控制器理想調(diào)節(jié)器UT=URef ,UT=0URef=URefkIQdtUTURefUT+UTi0Z(w,t)URefUUiUT+UT(t)電流測(cè)量調(diào)理電路緩慢偏差積分器kIQdtIQIQIQIQ*電力系統(tǒng)G 無(wú)功儲(chǔ)備控制方案第128頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回213UTUSVCSTATCOM系統(tǒng)UT - IQICIQ*0IL快慢M補(bǔ)償器運(yùn)行在UI曲線的工作點(diǎn)“1”，若系統(tǒng)出現(xiàn)擾動(dòng)，使端電壓幅值產(chǎn)生了DUT的負(fù)突變，使輸出電流由穩(wěn)態(tài)值IQ*增

36、加到Ic2，并使補(bǔ)償器在UI曲線的工作點(diǎn)“2”上運(yùn)行。第129頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回M在無(wú)功儲(chǔ)備控制回路中便產(chǎn)生偏差信號(hào)DIQ經(jīng)過(guò)緩慢積分后，使電壓調(diào)節(jié)器的參考信號(hào)發(fā)生變化，迫使補(bǔ)償器緩慢減小它的輸出電流。最終，補(bǔ)償器在UI曲線新的穩(wěn)定點(diǎn)“3”運(yùn)行。213UTUSVCSTATCOM系統(tǒng)UT - IQICIQ*0IL快慢第130頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回補(bǔ)償器控制總結(jié) 靜止無(wú)功發(fā)生器電壓測(cè)量調(diào)理電路PI控制器UT功率諧振阻尼URefUTi0Z(w,t)UT+UT(t),fT+fT(t)U,dIQRef過(guò)電壓限制PMi電壓校準(zhǔn)循環(huán)U/IQ偏差特征VAR存儲(chǔ)瞬時(shí)穩(wěn)定增強(qiáng)I0UTI0T

37、fpfTpUwM+wM(t)電力系統(tǒng)SSR阻尼UTwM(t)(fT(t)自動(dòng)輸入U(xiǎn)Ref第131頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回USVG電力電路接口接口SVG內(nèi)部控制補(bǔ)償器內(nèi)部控制控制面板和CRT監(jiān)控管理控制和狀態(tài)監(jiān)控實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)變量的測(cè)量光介質(zhì)連接輔助設(shè)備和系統(tǒng)狀態(tài)輸入SCADAG 靜止補(bǔ)償器運(yùn)行控制的主要功能模塊 第132頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回補(bǔ)償器控制系統(tǒng)應(yīng)包含： 1.各種開(kāi)關(guān)型變流器、TSC和TCR構(gòu)成的補(bǔ)償器應(yīng)具有大容量的高電壓開(kāi)關(guān)閥、無(wú)功發(fā)生器內(nèi)部操作所要求的高精度實(shí)時(shí)控制、以及系統(tǒng)所需要的補(bǔ)償功能之間的接口。2.系統(tǒng)和設(shè)備中各有關(guān)變量的測(cè)量和調(diào)理電路。3.與補(bǔ)償器各部分

38、相連的監(jiān)控和狀態(tài)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。第133頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回1.具有圖形顯示的CRT用戶接口，應(yīng)是能與所有監(jiān)視器、鍵盤和數(shù)據(jù)錄入的定點(diǎn)接口適配的單機(jī)電腦。該電腦一般與狀態(tài)處理器串行連接，具有合適的圖形顯示器和控制軟件。通過(guò)界面能得到大量的信息，并能以圖像和數(shù)字的形式進(jìn)行操作、診斷和維護(hù)。 第134頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回5.4 STATCOM和和SVC的比較的比較 和UQ特性 0.3UT瞬時(shí)額定1.00.50.4ICILIcmaxILmax瞬時(shí)額定(t1秒)0.3UT1.00.4QCQLQcmaxQLma

39、x瞬時(shí)額定(t1秒)瞬時(shí)額定容性感性G STATCOM的UI特性 G STATCOM的UQ特性 第135頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回0.3UT瞬時(shí)額定1.00.50.4ICILIcmaxILmax瞬時(shí)額定(t1秒)0.3UT1.00.4QCQLQcmaxQLmax瞬時(shí)額定(t1秒)瞬時(shí)額定容性感性 STATCOM的最大容性或感性輸出電流可以不依賴交流系統(tǒng)電壓，它輸出或吸收的最大無(wú)功容量會(huì)隨著交流系統(tǒng)電壓的改變而線性變化。第136頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回0.3UT1.00

40、.4ICILIcmaxILmax瞬時(shí)額定(t1秒)UT1.00QCQLQcmaxQLmax瞬時(shí)額定(t1秒)容性感性G SVC的UI特性 G SVC的UQ特性 SVC最大補(bǔ)償電流隨交流電壓的降低而線性減少，它的最大無(wú)功輸出則與該電壓的平方成正比。第137頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回暫態(tài)穩(wěn)定性 000.521.5p1p/22.5P/P0X/2X/2SATACOMIcmax3Icmax2Icmax1dnXUPsin22sin2sinmax02ddUInXUPXUP202sin22dXUP dUS=U d/2Ur=U -d/2 STATCOM在系統(tǒng)電壓很低時(shí)能

41、夠保持輸出全部容性電流的能力，使得它在改善系統(tǒng)的暫態(tài)穩(wěn)定性方面比SVC更加有效，特別是對(duì)第一振蕩周期所發(fā)揮的穩(wěn)定作用。 第138頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回000.521.5p1p/22.5P/P0X/2X/2dsinmax412BcXXUPXUP202sin22dXUP dUS=U d/2Ur=U -d/2Bcmax3Bcmax2Bcmax1dnXUPsin2在達(dá)到最大容性輸出電流ICmax之前，STATCOM相當(dāng)于理想中點(diǎn)并聯(lián)補(bǔ)償器的運(yùn)行 。 000.521.5p1p/22.5P/P0X/2X/2SATACOMIcmax3Icmax2Icmax1dnXUPsin22sin2sinmax

42、02ddUInXUPXUP202sin22dXUP dUS=U d/2Ur=U -d/2第139頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回X/2ismimrX/2sUmUrU理想補(bǔ)償器（有功功率p=0)mUsmjxI2/srjxI2/rUsUsmUmrUmrIsmId /2d /2UUUUmrs2/sin22dXUPp)2/cos1 (22dXUQpdsin2XUP 2PmaxP,QPmax0ppdG帶理想中點(diǎn)無(wú)功補(bǔ)償器的兩機(jī)模式 第140頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回000.521.5p1p/22.5P/P0X/2X/2XUP202sin22dXUP dUS=U d/2Ur=U -d/2Bcmax3

43、Bcmax2Bcmax1dCd1 用STATCOM提供并聯(lián)補(bǔ)償比SVC實(shí)現(xiàn)的并聯(lián)補(bǔ)償能傳輸更多的功率。 000.521.5p1p/22.5P/P0X/2X/2SATACOMIcmax3Icmax2Icmax1XUP202sin22dXUP dUS=U d/2Ur=U -d/2d1dC余量P1/P0第141頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回響應(yīng)時(shí)間 STATCOM傳遞函數(shù)G2中的時(shí)間常數(shù)比SVC的時(shí)間常數(shù)小一個(gè)數(shù)量級(jí)，這個(gè)時(shí)間常數(shù)反映了電能控制中“傳輸滯后”的內(nèi)在特性。GHXHXGGUUTDD111121STATCOM和SVC兩種補(bǔ)償器的閉環(huán)電壓控制特性均可由下式表示第142頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上

44、 頁(yè)返 回交換有功功率的能力STATCOM可以通過(guò)適當(dāng)?shù)膬?chǔ)能接口與交流系統(tǒng)交換有功功率 。STATCOM和交流系統(tǒng)間的無(wú)功和有功功率交換可以獨(dú)立進(jìn)行控制，也可與任何有功功率和無(wú)功功率的產(chǎn)生與吸收設(shè)備組合起來(lái)一起使用。 使用耗能設(shè)備代替昂貴的儲(chǔ)能設(shè)備只要通過(guò)STATCOM就可從交流系統(tǒng)吸收功率。 第143頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回不平衡交流系統(tǒng)的運(yùn)行 : SVC對(duì)每相建立一個(gè)相同并聯(lián)導(dǎo)納的控制, 在不平衡系統(tǒng)電壓的作用下通過(guò)調(diào)節(jié)TCR的控制角，對(duì)三個(gè)導(dǎo)納分別進(jìn)行獨(dú)立地控制，使補(bǔ)償后的三個(gè)系統(tǒng)電流達(dá)到相等。:在不平衡系統(tǒng)條件下,STATCOM要求電壓型變流器交流側(cè)和直流側(cè)的瞬時(shí)功率在任何時(shí)刻

45、都相等,變流器交直流端的凈瞬時(shí)功率必須相等。第144頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回0000000UabUcbUdciaibicIQM故障期間，變流器內(nèi)部所產(chǎn)生的負(fù)序電壓平衡了交流系統(tǒng)中大部分的負(fù)序電壓分量，使故障期間的系統(tǒng)得到實(shí)質(zhì)上的平衡。 第145頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回0000000UabUcbUdciaibicIQM故障期間，STATCOM提供了2.0 p.u.的容性補(bǔ)償電流，即達(dá)到了它的最大輸出容量，但同時(shí)也造成了相當(dāng)程度的三次諧波畸變。 第146頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上 頁(yè)返 回0000000UabUcbUdciaibicIQM故障期間STATCOM提供很強(qiáng)的系統(tǒng)支撐，由于STATCOM在故障清除后的快速響應(yīng)能力，對(duì)系統(tǒng)的穩(wěn)定性起到積極的作用。 第147頁(yè)/共158頁(yè)下 頁(yè)上