SVC系统

SVC系统（共7篇）

SVC系统 篇1

0 引 言

直流融冰时母线上的电流可达几千安培,SVC的核心部件晶闸管会迅速升温,以ABB公司晶闸管5STP 42U6500为例,当壳温由70 ℃升高到80 ℃时,器件工作时的通态平均电流IT(AV)M由3 460 A下降到2 840 A左右,下降了17%;而如果壳温继续上升到90 ℃,则IT(AV)M将进一步下降到2 180 A,即定额电流下降了37%[1]。此外,当结温由50 ℃升高到100 ℃时,器件1 000小时故障率(Failure rate/1 000 h)将由0.001提高到0.1左右,故障率提高近100倍[2]。因此,晶闸管有效的冷却是提高SVC寿命和可靠性的至关重要的手段。2008年1月份罕见的暴风雪给浙江电网带来了前所未有的灾难。浙江某500 kV变电所为应对冬季冰雪袭击时输电线路的融冰问题,设计了动态无功补偿装置(SVC)。

本研究通过对主流冷却方式、SVC运行环境的研究,研制了一套密闭式纯水冷却自动控制系统,以高纯度、高制冷量为目标,实现了对晶闸管的高可靠性、高效率冷却控制[3]。

1 系统设计

冷却系统的基本任务是根据传热学的基本原理,为晶闸管设计一个热阻尽可能低的热流通路,使晶闸管发出的热量尽快发散出去,从而保证其正常运行。在稳定工况下每单位时间通过平壁所传递的“热流量”Q[W]将正比于平壁两侧流体的温差(tf,1-tf,2)[℃]和平壁表面积F[m2][4],如下所示:

Q=kF(tf,1-tf,2)

在某一稳定工况下,传热系数k[W/m2·℃]为定值,当高温冷却水与大气温差(tf,1-tf,2)基本稳定时,为使单位时间内Q更大,只能增加有效传热面积F,即增加系统换热器的个数。根据系统设计额定冷却容量及所选风冷换热器型号,计算得12个风冷换热器即可满足SVC系统最大散热时的需求。纯水冷却系统既要节能、延长使用寿命又要确保晶闸管的稳定运行,就必须实现对风冷换热器运行个数、电动三通阀流量等进行自动控制,让其能够根据不同的工况进行及时地调节,从而实现系统供水温度、流量、压力的稳定。传统的控制领域,控制系统动态模式的精确与否是影响控制优劣的最主要因素,系统动态的信息越详细,则越能达到精确控制的目的。然而,对于密闭循环纯水冷却这类复杂的系统,由于变量多,往往难以正确描述系统的动态过程,而模糊控制却可以依靠模糊控制规则对目标进行分析,得出较好的控制策略。模糊控制规则的来源主要有3种:专家经验和知识、操作员操作模式、自我学习。本研究采用专家经验和其他系统运行的历史数据,根据供水、回水温度对电动三通阀开度和12台风冷换热器的起停建立相应的控制规则,实现了对晶闸管的冷却。

2 系统组成

系统主要由密闭式纯水冷却装置、PLC、触摸屏监控三部分组成。

2.1 密闭式纯水冷却装置

标准DL/T 1010.5-2006(发改办工业[2003]873号)对适用于高压静止无功补偿装置的密闭式水冷却装置的技术要求、试验要求、制造工艺、检验规则等主要指标进行了规范。依据该标准,本研究提出了如图1所示的密闭式纯水冷却系统(风-水冷却方式)。

冷却装置主要由主循环冷却回路、去离子水处理、补水回路、氮气稳压系统和控制系统等5个部分组成。去离子水处理、补水回路和氮气稳压系统合称副循环回路。

主循环回路主要包括一用一备的两台主循环泵、电动三通阀、风冷换热器等。控制器自动控制主循环泵的启动、停止、切换,同时根据实际情况输出预警及跳闸信号。风冷换热器根据目标温度设定值及当前供水温度,通过模糊控制规则来控制12台风冷换热器的起/停、切换,及电动三通阀的开度,自动调整进入风冷换热器的水流比例,使水温符合要求。

去离子水处理、补水回路包括离子交换器、三通球阀、补水泵等。离子交换器不断净化副循环回路中的离子,保证冷却介质具备极高的电阻率。进入去离子水处理回路的水流量大小可以通过三通球阀调节。

氮气稳压系统包括缓冲罐、气路电磁阀、氮气瓶等。与缓冲罐连接的氮气恒压系统保持管路中冷却介质的充满及隔绝空气。气路电磁阀由控制器控制,根据缓冲罐压力高低限值而自动开关,从而使缓冲罐的压力稳定在一定范围内,并保证整个水冷系统维持一定的静压。

控制系统要求具有远程、就地操作模式和手动、自动两种控制方式。手动控制即通过控制柜上的按钮进行点动控制;自动控制即PLC通过设定好的参数,各实时采集数据进行自动控制;远程自动控制即采用ModBus通信协议与SVC主站连接,通过主站监控冷却系统的运行。

2.2 PLC控制器

(1) 硬件选型。

本系统共77个I/O点,其中包括7个模拟量输入,1个模拟量输出,69个数字量输入/输出。考虑到系统运行环境恶劣(SVC大电流强干扰)选用性能价格比高的西门子S7-200 CPU226作为控制器,支持MPI、PPI通信协议,且扩展方便。传感器及低压硬件部分选用施奈德等设备。

(2) PLC程序设计。

PLC首先根据各传感器的输入电流(4 mA~20 mA)、电压(0~5 V/10 V)、数字信号的值进行输入采样,然后执行用户程序来分析、判断,最后刷新输出,通过继电器对各执行器的开关、开度等进行控制。上述3个阶段称作一个扫描周期,PLC的CPU以一定的扫描速度重复执行上述3个阶段[5]。用户程序部分只要将工艺流程转化为直观易懂的梯形图(LAD)即可。公共部分作为子程序供主程序调用,程序实现模块化,便于后期维护,且具有通用性。如远程自动控制程序设计流程框图如图2所示。

2.3 触摸屏

触摸屏的功能主要是实时显示各主要运行参数,设定参数、使用成员、权限的设置,报警和跳闸信号的显示。触摸屏为西门子TP177A,使用MPI协议与PLC建立链接[6],采用WinCC Flexible 2007组态软件编辑触摸屏程序。主要组态窗口:登陆界面,主目录界面,监控界面,各参数设置界面(一年四季大气温度各不相同,为了能够得到更优的控制效果,拥有一定使用权限的用户可以自行设置泵、风机、加热器的各档启停温度),传感器标定界面,用户管理界面,故障报警,数据显示等组成如图3所示。

3 抗干扰设计

系统中PLC采用集中安装方式,现场周围是强电路SVC系统,电磁环境恶劣,PLC系统非常容易受到干扰。本研究通过对干扰源的分析、研究,得出了以下设计以抑制干扰。

3.1 接地抗干扰设计

(1) 系统接地有浮地、直接接地和电容接地3种方式。对PLC控制系统而言,它属于高速低电平控制装置,应采用直接接地方式[7]。

(2) 系统中PLC全部集中布置于现场一控制柜内,适于并联一点接地方式,柜体中心接地点以单独的接地线引向接地极。

(3) 控制柜用绝缘体与地面隔离。

3.2 电源部分的抗干扰设计

(1) 为抑制水泵、风机、电加热器等的轮换、启/停而引起电网电压的波动,强弱电分别采用各自的开关型稳压电源以保持供电电压的稳定及防止相互干扰。

(2) PLC主控制器部分采用冗余电源,保证系统的正常运行。

(3) 模拟量部分与交流信号和可产生干扰源的供电电源保持一定距离。

3.3 I/O部分的抗干扰设计

(1) 系统正常运行情况下周围会有很大的电磁干扰,I/O点的布线方面要根据分散各处信号的多少和信号的动作时间,选择模块的密度。集中在一处的输入信号尽可能集中在同一个或几个模块上,便于电缆安装与系统调试。同时接通点数最好不要超过模块总数的70%[8]。

(2) I/O模块安装在会产生大干扰的控制对象晶闸管侧,所以采用了绝缘性I/O模块,且输入信号均自带光电隔离功能。

(3) 数字量模块的门槛电平值越大,抗干扰能力越强,抗感应电压越有利。

(4) 各DI模块的输入通道均加装隔离继电器避免外部干扰源进入通道,各DO模块的输出通道均加装中间继电器,避免直接驱动负载,造成感性负载产生浪涌电压而干扰输出信号。

(5) 重要输入点采用冗余技术,保证信号采集的可靠性。

3.4 软件抗干扰设计

软件抗干扰技术具有设计简单、耗资少、修改灵活等优点。纯水冷却系统主要采用了数字滤波和软件容错技术。

(1) 数字滤波原理如图4所示。

现场模拟信号具有较低的信噪比,常因瞬时干扰产生较大波动。可以经过A/D转换,利用数字滤波滤去噪声信号,获得品质优良的有用信号。工程上数字滤波方法有:平均值滤波法、中位值滤波法[9,10]、限幅滤波、滑动滤波法等。本系统采用了算术平均值滤波法,即每一次的采样值与前N-1次的采样值求算术平均值作为本次的滤波值。

(2) 软件容错技术。

首先针对死循环设计了看门狗定时程序,避免控制系统进入死循环;其次,为确保重要的开关量输入信号和易抖动模拟信号的采集,都采用了相应的延时,通过多次读取,结果判定有效才加以采用。

4 运行结果

冷却系统运行期间SVC装置的输出电流(直流)为2 000 A~5 000 A,晶闸管的出水温度低于35 ℃,冷却效果好,于2009年11月交付金华某500 kV变电所使用,运行至今状态稳定、可靠。具体运行数据如表1所示。

5 结束语

根据密闭式纯水冷却系统的特点,本研究研制了一套完整的SVC纯水冷却自动控制系统,并且最终现场安装、调试、运行都达到了相应的要求。对于我国这样一个严重缺水的国家,这种效率高、体积小、无污染、节约水资源的密闭式纯水冷却系统应用前景广阔。

摘要：直流融冰为500 kV及以上高压电网融冰的唯一方法。针对高压输电线路融冰装置SVC(静止无功补偿装置)的散热问题,通过对主流冷却方式、SVC运行环境的研究,研制了一套基于PLC、触摸屏、ModBus通信的密闭式纯水冷却自动控制系统,实现了对SVC冷却的远程、就地自动控制,同时系统引入抗干扰技术,克服了周边恶劣的电磁环境的影响。应用结果表明该控制系统性能稳定、运行可靠,有效地保证了直流融冰装置的正常运行。

关键词：静止无功补偿装置,水冷却,抗干扰

参考文献

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SVC装置在电力系统中的应用 篇2

电力系统的电压分布与系统中的无功潮流分布密切相关。调整系统中的无功分布, 可以调整系统电压[1]。我国电力系统处于快速建设时期, 目前存在一些问题:如主干网架比较薄弱, 长期存在单回线路运行, 地区间联络容量不足, 电网稳定水平偏低等。需要采用无功补偿装置, 提高系统的稳定性。SVC (Static Var Compensator) --静止型动态无功补偿装置, 其静止是相对于发电机、调相机等旋转设备而言的。它可快速改变其发出的无功, 具有较强的无功调节能力, 可为电力系统提供动态无功电源、调节系统电压, 当系统电压较低、重负荷时能输出容性无功;当系统电压较高、轻负荷时能输出感性无功, 将供电电压补偿到一个合理水平。SVC动态调节无功出力, 有利于暂态电压恢复, 提高系统电压稳定水平[2]。

1 SVC工作原理。

从装置构成来看, SVC主要分为晶闸管控制的电抗器 (TCR) 、晶闸管投切电容器 (TSC) 、两者的混合装置 (TCR+TSC) 、TCR+固定电容器 (FC) 、机械投切电容器 (MSC) 等。因为TCR型SVC装置性价比较高, 响应速度快 (10~20ms) , 所以目前应用的最广泛。TCR型的SVC装置主要由滤波/电容支路和TCR支路组成, 主接线见图1。对晶闸管采用不同的触发角导通, 就改变了流过TCR回路中主电抗器的电流量, 从而改变TCR回路的感性无功功率量, 起到了调节感性无功功率的作用。TCR型SVC可以实现对无功功率的平滑调节[3]。滤波器支路中串联电抗器与电容器串联谐振于特定谐波频率, 对特定谐波呈现低阻, 实现谐波滤除的功能。同时, 对50Hz工频呈现容性, 在SVC系统中提供容性无功。在输电系统安装SVC, 是提高输电系统传输能力、提高电力系统暂态稳定性、改善系统动态性能和阻尼电力系统振荡的有效手段。

2 SVC在国外的应用。

世界上第一台电网用SVC由美国GE公司制造, 1977年安装于Tri-state G&T系统, 主要用于电压控制[4]。另一台用于电压及稳定控制的SVC, 由美国电力科学研究院 (EPRI) 主持, 西屋公司制造, 1978年安装在明尼苏达州 (Minnesota) 的动力与照明系统。20世纪80年代初, 西屋公司为加拿大提供250Mvar补偿装置一套, 为新墨西哥州提供300Mvar补偿装置一套。而后, ABB、BBC、Simens和三菱等公司也分别开展包括TCR和TSC在内的静补装置研究工作, 并推出相应的产品。经过30年的发展, SVC在国外已是一项成熟的技术, 至今全世界有400余套SVC在输电系统运行;超过600套、总容量约25000Mvar的SVC在输配电系统和工业部门使用。其中, 1978年至2000年, ABB公司提供输电系统的SVC约140套;1972年至2000年, 提供的工业部门的SVC约180套。Siemens公司供货的数量大约为ABB公司的一半。据不完全统计, 目前在全世界范围内, 已装设于输配电系统中的SVC设备的容量60%以上是大于100Mvar的;其中约有73.3%的SVC装置安装的主要目的是为了进行电压控制、电压平衡、减少电压波动和闪变、抑制暂时过电压等局部要求, 一般安装在系统的受端;约26.7%的SVC装置, 安装的主要目的是为了增强系统阻尼和改善系统的暂态稳定性, 一般安装在远距离输电线的中间变电站。

3 SVC在国内电力系统的应用。

20世纪80年代至90年代初, 我国为提高500k V输电线受端系统电压稳定性, 提高供电质量, 降低网损, 在电网中先后引进了6套TCR型SVC。但后来由于各种原因, 6套SVC约有一半已停用。进入20世纪90年代, 针对输电系统的SVC装置全部依赖进口、工业配电系统SVC装置技术落后、大部分仍需进口的现状, 为了打破外国公司的垄断局面, 促进静补技术的国产化应用, 改善电能质量, 提升国家电网的整体运行水平, 国家发展与改革委员会、国家电网公司在1999年至2003年间, 先后与中国电力科学研究院签定了科技开发和应用技术研究合同:“输电系统静止无功补偿技术研究和装置研制”、“静止无功补偿器在输电网应用技术的研究”和“静止无功补偿器实用化技术的研究”。这些项目分别依托山东“莱芜特钢厂31.5k V 50Mvar SVC工程”和“鞍山红一变100Mvar SVC国产化示范工程”进行持续的研发工作和工程实践, 获得了圆满的成功。这标志着我国对建立在大功率电力电子技术基础上的TCR型SVC核心技术的全面掌握, 推动了该技术向产业化发展的进程。鞍山红一变是东北电网220k V枢纽变电所, 站内有2台120MVAr、2台80MVA主变压器, 总容量为400MVA, 主要承担鞍山钢铁公司的供电任务。原有的电压调节手段是利用站内的2台总容量为90Mvar调相机, 后来1台报废, 另1台只能发出20Mvar得无功, 面临报废, 因此在该变电站需用新型无功补偿装置。经过充分的方案论证, 鞍山红一变100Mvar SVC示范工程被列入2002年国家电网公司科技计划, 并于2003年被列入国家“十五”重大技术装置研制计划, 2004年9月正式投运成功。经过运行验证, 该套SVC提高了系统阻尼, 是鞍山受电断面有功输送能力提高了4.4%, 降低了网损, 有效地稳定了鞍山红一变的母线电压[2]。川渝500k V电网通过三万、万龙500k V线路与华中东部四省电网联网后, 由于远距离向华中送电, 大功率穿越四川、重庆电网, 川电外送中通道 (即洪陈线) 动态电压支撑明显不足, 输电通道缺乏足够的中间电压支撑, 输电能力较低, 电网的安全运行依然高度依赖于川电东送安控系统, 不能满足进一步增加川电东送容量的要求。经过方案论证, 在西电东送通道上多个500k V变电站安装SVC是能有效提高输送极限的解决办法。

2006年11月洪沟站SVC经过500k V二滩-普提线路人工单相瞬时接地短路故障试验验证, SVC反应完全正确, 短路瞬间对电压支撑效果理想, 试验获得了成功。目前川渝电网四套SVC已顺利投运, 总安装容量为540Mvar, 运行情况理想。

2007年在江西金堂220k V变电站和福建新塘220k V变电站的可移动式SVC (RSVC) 的顺利投运, SVC阀体和控制、监控、保护、水冷等系统集中安装在便于运输的集装箱内, 实现了可移动式SVC技术创新, 该装置具有体积小、便于安装、可移动使用的特点, 可根据电网结构变化和建设需要, 将RSVC装置快速进行拆装迁移, 以满足电网中关键点上的无功支撑。标志着我国掌握了具有自主知识产权的RSVC技术。填补了RSVC在我国电力系统应用的技术空白, 技术处于国际领先水平。

目前在我国电力系统中已经有20余套SVC应用在全国范围内, 在运行中起到了提高系统稳定性的作用。

4 结论

目前SVC已广泛应用于电力系统中, 取得了显著效果, 并形成了成熟的技术方案。当代电网无功补偿技术发展的趋势是朝着优化补偿和动态平滑调节, 所以SVC的作用不可忽视。我国正大力发展智能电网, 智能电网是以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础, 利用先进的通信、信息和控制技术, 构建以信息化、自动化、数字化、互动化为特征的统一坚强智能化电网, SVC依靠成熟的技术和已有的丰富运行经验, 必将在智能电网中有着非常广阔的前景。

参考文献

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SVC系统 篇3

随着人类科技的不断发展和进步, 电网规模越来越大, 电压等级越来越高, 如何保证安全、可靠、经济地向用户连续供电, 成为供电系统和电力企业迫切需要解决的问题。近年来, 由于电力电子技术的迅速发展, 柔性交流输电系统 (FACTS) 作为一项新技术被提出并迅速在电能质量控制领域内得到了广泛应用。目前, 电力系统中应用最多、最为成熟的FACTS设备是静止无功补偿器SVC[1]。

在SVC的设计和运行过程中, SVC控制器的设计与实现非常重要。传统的SVC控制器一般是基于DSP来实现的, 其开发周期长, 结构复杂, 稳定性和抗干扰能力较差。而虚拟仪器技术是测量仪器发展史上的一次革命, 它是日益发展的计算机技术、仪器技术、信息技术密切结合的产物。虚拟仪器技术的出现, 彻底打破了传统仪器由厂家定义, 用户无法改变的模式, 用户可以随心所欲地根据自己的需求设计自己的仪器系统[2,3]。

本研究采用虚拟仪器的思想, 将控制器的控制部分和显示部分进行集成开发, 并以Lab Windows/CVI作为软件开发平台, 设计并实现了380 V的TCR控制系统。

1 TCR数学模型及控制原理

1.1 TCR的数学模型

TCR的基本原理如图1所示。其单相基本结构就是2个反并联的晶闸管与1个电抗器相串联, 而三相多采用三角形联结[4,5]。这样的电路并联到电网上, 就相当于电感负载的交流调压电路的结构。

分析图1可知, 晶闸管触发延迟角α的有效移相范围为90°~180°。其位移因素始终为0, 也就是说, 基波电流都是无功电流。α=90°时, 晶闸管完全导通, 导通角δ=180°, 与晶闸管串联的电抗相当于直接接到电网上, 这时其吸收的基波电流和无功功率最大。当触发延时角α在90°~180°之间时, 晶闸管为部分区间导通, 导通角δ<180°。增大触发延时角的效果就是减少电流中的基波分量, 相当于增大补偿器的等效感抗, 或者说减小其等效电纳, 因而减少了其吸收的无功功率。

由傅里叶变换可得, TCR电流的基波分量与晶闸管导通角之间的关系为:

式中:U—系统电压, XL—与晶闸管串联的电抗的感抗值。

由式 (1) 可推出TCR的等效电纳为:

其中, 等效电纳最大值为BLmax=1/XL。

由式 (2) 可知, 导通角δ与TCR等效电纳之间是非线性的关系。本研究在Matlab中绘制其对应关系曲线, 如图2所示。分析图2可知, 通过改变晶闸管的导通角, 即可改变TCR等效电纳, 从而改变电抗器吸收的无功。

1.2 TCR的控制方法

TCR的控制系统应能够检测系统的有关变量, 并根据检测量的大小以及给定输入量的大小, 产生相应的晶闸管触发延迟角, 以调节补偿器吸收的无功功率。TCR系统的结构框图如图3所示。

由图3可知, TCR控制系统由检测、控制、触发、保护4个子系统构成。三相电压及电流一次信号经调理电路后, 变换为适用于数据采集卡的低压信号。数据采集卡采集到的信号送入工控机中进行处理得到晶闸管的触发角, 并计算得到相应的触发脉冲, 再经I/O转换卡输出到驱动板, 并驱动晶闸管的导通。同时, 控制器的操作控制界面及保护功能也在工控机中完成。

2 TCR控制器的软硬件实现

2.1 虚拟仪器及Lab Windows/CVI简介

Lab Windows/CVI是美国国家仪器公司 (NI) 推出的交互式C语言开发平台。Lab Windows/CVI将功能强大、使用灵活的C语言平台与用于数据采集分析和显示的测控专业工具有机地结合起来。其集成化开发环境、交互式编程方法、函数面板和丰富的库函数大大增强了C语言的功能, 为熟悉C语言的开发设计人员编写检测系统、自动检测环境、数据采集系统、过程监控系统等应用软件提供了一个理想的软件开发环境。NI公司的Lab Windows/CVI是一个久经验证的用于测试和测量的ANSI C开发环境, 极大地提高了工程师和科学家们的生产效率。

2.2 TCR控制器硬件实现

由图3可看出, 基于虚拟仪器的TCR控制器硬件电路相对简单, 仅包括数据采集卡、调理电力、工控机, 这是应用虚拟仪器技术进行系统设计的特点之一。硬件仅仅是用于信号的输入和输出, 而控制系统的具体功能是靠软件设计来实现的[6,7]。

2.2.1 数据采集卡

该系统采用KPCI-1811型数据采集卡。KPCI-1811卡是一种基于PCI总线的数据采集卡, 它具有模拟量输入/输出, 数字量输入/输出等功能。其具有单端16、差分8路模拟输入通道, 12位A/D转换器, 单通道最大采样速率为100 K/s;同时, 它还具有4个独立的12位D/A输出通道, 可完全满足控制系统与外部信号之间的数据交换需要。同时, 通过利用Lab Windows/CVI内部的动态链接库 (DLL) 技术, 其编程也相对简单[8]。

2.2.2 调理电路

由于KPCI-1811数据采集卡模拟输入电压范围为0~+5 V, 系统不能直接将电压、电流引入数据采集卡输入端。该系统采用两级互感器引入的方式, 即系统电压、电流经一级互感器变为电压100 V和电流5 A的信号, 然后再经二级互感器变为电压范围0~+5 V和电流范围0~2.5 m A的弱点信号。

2.2.3 工控机

工控机是一种加固的增强型个人计算机, 它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。该系统采用目前比较流行的带触摸功能的一体机结构, 其稳定性好, 操作方便快捷, 更加人性化, 且外形美观。

2.3 TCR控制器软件实现

由图3可知, 基于虚拟仪器的TCR控制器软件部分主要包括以下几个部分:显示界面、A/D采样、信号处理和驱动信号生成。

2.3.1 显示界面

用户界面主要是实现友好的人机交互功能。TCR控制器主界面如图4所示。主界面可实时显示系统的当前运行状态。当系统正常工作时, 实际界面中的各指示灯为绿色;遇故障或者电抗器不投入时, 相应的指示灯变为红色。单击菜单按钮, 可进入相应的子菜单。

2.3.2 A/D采样

KPCI-1811型数据采集卡的驱动程序以动态链接库 (DLL) 的形式提供。配置和导入动态链接库成功后, 便可在Lab Windows/CVI应用程序中调用该数据采集卡动态链接库中的相应函数。KPCI-1811型数据采集卡提供了丰富的库函数, 包括对采集卡的初始化、启动、单通道采样、多通道采样、模拟量输出等, 可以方便地在程序中调用。

2.3.3 信号处理

在信号处理模块中, 使用Lab Windows/CVI自带的加窗快速傅里叶变换 (FFT) 算法, 可以方便、实时地算出电压和电流的有效值、有功功率、无功功率、功率因数、各次谐波率的大小, 并可进一步计算得到畸变率 (THD) 等需要的参数[9]。

2.3.4 驱动信号生成

KPCI-1811数据采集卡具有电压输出连接和电流输出连接两种连接方式。该系统采用电流输出来控制晶闸管的触发角。数据采集卡D/A部分输出的电流4 m A~12 m A线性对应晶闸管触发角180°~90°。实时计算得到无功后, 由式 (2) , 利用有理插值法可算出晶闸管导通角, 然后通过KPCI-1811数据采集卡的D/A输出功能输出相应的电流信号, 并经驱动模块控制晶闸管的通断, 从而补偿系统所需要的无功[10]。

驱动电流和晶闸管触发角之间的关系为:

3 结束语

本研究将虚拟仪器技术的思想和设计方法应用于SVC控制器的开发中, 在相对简单和通用化的硬件配置下, 主要由软件完成控制器的各种功能。该控制器开发周期短、测量精度高、可靠性高, 并且可以方便地增、减控制系统的功能和规模, 灵活性强。控制器现已应用于90 kvar/380 V的TCR装置中, 实际使用效果表明, 其能够实时检测电网信号, 并准确补偿电网所需无功。

由于虚拟仪器技术的突出优点, 其在SVC控制系统和电力系统中将会得到越来越广泛的应用。

参考文献

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SVC系统 篇4

关键词：SVC,无功补偿,配电网,电力设备

在现代经济飞速发展的情况下, 工业发展、城市化进程加快, 人们进入了新的文明时期。电的发明和应用成为生产力革新的重要工具, 也为人类带来了持久的光明。一方面, 电网的形成和发展是城市化进程的结果;另一方面, 电网推动着城市化进程的飞快前进。现代都市生活和工业发展无不在时刻催促着电网的更新和完善。目前, 在众多工厂的大型设备的应用中, 设备的启停和各种电力设备的负荷使用等因素都会对电能的质量产生影响。由于科技的发展, 工厂机器设备的不断变革, 城市应用的电器产品种类繁多, 在使用这些电器的情况下, 电网的负荷情况逐渐复杂。高敏感度的现代化电器设备对电能质量造成了极大的影响, 电能质量的稳定性和安全性正接受着多方面的考验。电能质量的问题越来越复杂, 种类多种多样, 比如电压波动、电压畸变和系统频率偏差。通过长久的实践探索, 采用SVC控制方式的配网无功补偿系统能对三相电压不平衡进行校正, 能对谐波滤波、进行动态无功补偿, 从而提高配电网的电能质量。

1 SVC控制方式

1.1 SVC控制方式的概念和发展

静止无功补偿装置简称SVC, 采用这项技术能高效、精确地提高配网的供电质量。在这项技术提出之初, 国内外相关人士已开始对其进行大量的可行性研究, 并获得了许多基于SVC的更加智能化的控制策略。目前, 常用类型有:基于无功功率的控制方式和复合型控制策略、基于电网电压的控制策略和基于无功电压曲线的控制策略等。

1.2 SVC的基本原理

SVC控制方式的配网无功补偿主要由1个晶闸管控制电抗器和3个晶闸管投切电容器构成。SVC中装有高次谐波过滤器, 主要类型包含晶闸管投切电容器、晶闸管投切电抗器、晶闸管控制电抗器、晶闸管控制高阻抗变压器和TCR+TSC型饱和电抗器、TCR+FC (或MSC) 、TCR+TSC+FC (或MSC) 型。

SVC控制方式配网无功补偿的基本原理是改变电纳的大小, 使输出功率连续可变。采用对连接相控电抗器的反并联晶闸管相对的移相促发脉冲控制, 其结构中的2个晶闸管一般按照单相半波交流开关运行, 利用改变控制角控制使电流。在SVC控制下的配网无功补偿的作用主要有3点: (1) 保持电压时刻处于稳定状态, 简称“稳态”, 同时, 提高电压的适用率, 即合格率。 (2) 在电压受到某些复杂原因呈现出下降趋势时, 在SVC控制下的配网无功补偿的作用为对电压进行无功强补, 从而使系统电压在最快时间内恢复, 使电压起作用。 (3) 一般在SVC控制方式配网无功补偿结构中都会设有1个阻尼器, 但阻尼器通常是不够用的, 进而会产生振荡现象。此时, SVC控制下的配网无功补偿的作用为增强系统的阻尼作用, 对振荡现象起到效果明显的抑制作用。

2 采用SVC控制方式的配网无功补偿系统

2.1 SVC无功补偿系统电路的连接结构

SVC无功补偿系统主电路结构中主要由PI调节器、控制器、采样单元、信号调理、PWM、SSR控带UTSC模块和IPM控制TCR模块等构成。其中, 配电源侧、负荷侧、电网侧的CT和PT主要进行单元信号采集。配电网中的SVC主要用于连接至0.4 k V端, 即对配电变压器低压侧的无功功率进行补偿工作, 从而确保无功和配网节点的电压稳定。由于负荷节点的无功功率是不断变化的, 因此, 可依据该性质对SVC系统进行控制, 使其发出无功功率。在这种情况下, 系统的负荷节点会强制性地约等于SVC发出的无功功率。

2.2 补偿容量的各种情况

控制器会将经过的无功指令电流与电网采集而来的电流进行电流信号对比, 并通过计算得出是否启动SVC控制器的无功补偿。通常情况下, 无功补偿的分配与触发角的角度有关。

当触发角在90°~180°时, SVC会出现投入所有TCR支路的同时, 断开所有TSC支路的情况。此时, 输出感性无功功率将由0变化到最大值, 但电网元件易发生铁磁谐振现象, 需要注意。

当触发角为180°时, SVC会出现投入所有的TSC支路的情况。此时, TCR支路的晶闸管出现不导通的现象, 装置将输出最大的容性无功功率。

当触发角在0°~90°时, SVC的输出容性无功会在0到最大值之间变化, 系统将投入一定数量的TSC支路, 调节触发角系统将发出定量的感性无功与超出目标的容性无功功率相抵。

3 结束语

在经济全球化的背景下, 各个国家都在对SVC控制方式的配网无功补偿系统进行实践、分析和探究。基于经济发展加快、工业化进程加快、城市化规模逐步扩大的需要和人们高质量生活的需要等, SVC控制方式的配网无功补偿系统在实践和应用中发挥了巨大作用, 同时, 其技术革新也受到了万众瞩目。在对SVC控制方式的配网无功补偿系统原理进行研究, 对SVC控制方式的配网无功补偿系统应用进行分析的基础上, 完成对SVC控制方式的配网无功补偿系统的革新, 是现代化电力电网发展的必然要求。因此, 在电网的发展过程中, 要坚持对SVC控制方式进行研究, 设计出能与配网无功补偿系统紧密结合的SVC控制方式, 从而促进现代电网的稳定、高效、安全。

参考文献

[1]董萍, 徐良德, 刘明波.多站点无功补偿装置的多目标协调控制[J].中国电机工程学报, 2014 (04) :587-595.

SVC系统 篇5

静止无功补偿器又称SVC,晶闸管控制电抗器(TCR)型的动态无功补偿系统是SVC的主要形式之一。SVC安装于输电网能够起到提高远距离输电网输电能力、稳定系统电压、阻尼功率振荡、增强系统暂态稳定性的作用。在国外从20世纪70年代开始应用于电力系统[1,2]。20世纪80年代末在500k V郑州变电站安装了ASEA公司制造的大型SVC电力设备。SVC系统为河南500 k V输电网的稳定运行起到了良好的作用。但是由于国外电气公司对我国电力系统网架结构了解不够以及电网的进一步发展,其控制策略不适应于电网的问题变得突出,加之国外20世纪70年代的早期技术陈旧,自动化程度低,后期维护、技术服务不能保证,使得SVC系统在20世纪90年代退出运行。我国于本世纪初经过长期努力实现了SVC核心技术的国产化,随着电力系统应用国产化SVC系统时代的来临,通过自主创新,制定适用我国实际电网网架结构的SVC控制策略,提高其自动化水平,全面改造并升级国外SVC装置已成为可能。华中电网有限公司、郑州供电公司联合中国电力科学研究院率先在500 k V郑州变电站进行了国外引进SVC系统的改造工程,为我国电网改造国外引进SVC积累了宝贵的经验。

1 郑州变电站引进SVC系统改造原因和改造范围

1.1 引进SVC装置的运行状况

500 kV郑州变设有2台主变压器,其中#1主变低压侧20 k V母线上装设有原ASEA公司生产制造的SVC系统,该静止补偿成套装置由1组容量为135 MVar的晶闸管控制电抗器(TCR)、2组容量为52.5 MVar的电容器支路(FC)、1组共15 MVar的5次(12 MVar)、7次(3 MVar)滤波器组成。SVC的总无功调节范围为-120~+120 MVar,其主接线如图1所示。

500 k V郑州变电站原有SVC装置的固定电容器组和滤波器组支路运行良好,未发生大的故障。相控电抗器、高压开关等一次设备运行正常,未出现严重故障。晶闸管阀组仍可通电运行,水冷系统有故障,但仍可带病运行。SVC控制系统由于设备陈旧,控制方式落后,不能适应电网运行的需要,已无法对SVC起到自动控制、跟踪补偿的作用。近年来SVC由于不明原因故障使SVC总开关021跳闸,并自动闭锁固定电容器支路开关,使得装置整体退出运行,不能使用。

1.2 引进SVC系统的改造原因

SVC系统是由二次控制、保护系统(各元件的保护装置、测量计算调节装置);晶闸管阀组、水冷系统作用的电抗器(TCR);1#2#电容器组(FC)、相应的高压断路器、隔离开关等元件组成的动态无功补偿设备。由国外引进的一次电气设备由于工艺水平较高,虽然已运行20年,目前设备情况良好。

二次控制、保护系统采用基于分离器件的模拟控制保护方式,测量计算调节装置的计算机自动控制方式已落后,计算机运行近20年可靠性不能满足需求,运行中经常误发跳主进021开关指令,同时不能与变电站现有的综合自动化监控系统兼容;二次系统的高异常率也是郑州变电站SVC故障退出运行的主要原因;国外引进的SVC阀组结构复杂,采用电磁触发的方式进行晶闸管触发和检测,该方式早已被光电触发方式取代,阀的检测系统缺乏自动控制和通讯能力,继续运行存在很大隐患;水冷系统的自动化控制水平极低,缺乏通讯能力;自动化水平低使得SVC装置故障诊断困难,故障较多;后期服务、技术服务、备品备件不能保证。针对这些原因,华中电网有限公司、郑州供电公司联合中国电力科学研究院通过基于全数字的二次控制保护系统、光电触发与检测的晶闸管阀组和全封闭纯水冷系统等先进的电气设备对原有SVC装置进行改造。

1.3 引进SVC系统的改造原则和范围

郑州变电站SVC技术改造遵循了以下原则:

1)针对目前河南省电网的现状和运行需要,在现有SVC系统补偿容量的基础上,制定新的SVC控制策略,以求最大限度地满足系统动态无功补偿的要求,提高目前电网的输电能力,增强系统暂态稳定性,稳定系统电压,并增加SVC装置运行方式的灵活性。

2)全面提高现有SVC装置的自动化运行水平,实现全数字化的二次控制与保护系统,完成对SVC装置各支路、阀组和水冷系统的实时监控和保护,使SVC装置整体纳入变电站自动化综合系统,达到SVC的遥信、遥测、遥控和遥调功能,实现SVC无人值守和免维护。

3)采用光电触发的晶闸管阀组控制方式,提高SVC装置运行的可靠性,保证该设备的长期稳定运行。

4)尽量利用现有SVC装置的设备,节约改造资金,在合理、经济的前提下,实现SVC装置的全面技术升级。

5)水冷系统进行升级改造。

因此,技术改造工程主要针对郑州变#1主变20 k V低压侧SVC装置的控制系统、晶闸管阀组和水冷却系统进行,彻底更换其TCR支路晶闸管阀组及其水冷却系统、SVC的控制、保护、调节系统等,保留原SVC装置一次电气设备部分不变。

2 改造后SVC系统的控制策略

2.1 稳态控制调节策略

改造后SVC装置的稳态控制策略主要应用于TCR感性无功稳态工作点的调节和电容器组的投切,以220 k V母线电压为主要控制目标,兼顾20 k V母线电压,并有自适应、越限判断、调节对象管理、多种方式闭锁、限值管理、统计管理等功能。SVC控制系统对220 k V母线电压的稳态值进行跟踪,根据整定的电压参考值和系统无功功率补偿需要,自动调节TCR稳态感性无功输出及投切电容器组,实现220 k V母线电压的稳态控制。稳态无功电压控制是慢速的、针对系统稳态状况的调节措施,一方面通过对稳态无功功率输出的调节满足了系统对220 k V母线电压稳态调节的需要,也补偿了系统的无功功率,另一方面通过稳态电压的调节确定了SVC的稳态工作点,保证了TCR支路的动态无功储备。系统电压在稳定运行状态下,首先通过改变TCR额定容量的30%~70%感性无功出力来调节系统电压,必要时才投切并联电容器,这样使TCR处于系统设定的稳定工作点,保持其动态容性和感性无功储备,在系统发生故障时快速释放,实现无功电压动态支撑作用。

2.2 暂态控制调节策略

改造后SVC装置的暂态控制调节策略实现了针对电力系统故障等大扰动情况下的暂态稳定控制和针对低频功率振荡的动态阻尼控制两大功能。为达到以上控制目标,SVC暂态控制调节策略包括了电压控制环节、辅助控制环节、乒乓控制环节和保护性控制环节四个组成部分。

电压控制环节主要实现SVC对220 kV系统电压的暂态控制特性;辅助控制环节则实现对220 kV输电线路功率振荡的阻尼作用;乒乓控制环节在系统故障初期保证了对系统的无功电压快速支撑和强补功能;保护性控制环节则对SVC暂态调节过程中主变中、低压侧母线的运行状况进行兼顾,保证SVC装置可靠运行。SVC控制系统采用多反馈调节方式,通过前端采集和预变换环节获得220 k V母线电压偏差、潮流断面有功功率振荡增量等控制变量,按照闭环控制传递函数框图综合各个目标量进行加权综合控制。其控制传递函数框图如图2。其中,Gu(S)为电压控制传递函数,Gp(S)为辅助控制传递函数,经过它们计算获得SVC无功功率控制增量ΔQ,在SVC稳态调节计算结果Q0的基础上,得到SVC总无功输出Q0+ΔQ。当电网发生短路故障时,暂态控制策略通过对系统电压跌落的检测,对220 k V系统进行快速动态无功强补,实现SVC的乒乓控制环节。SVC装置的暂态控制动态响应时间可以达到15 ms。

采用这种多控制环节的闭环控制方式,能够实现电网暂态电压稳定、快速电压支撑以及对线路有功振荡进行阻尼的作用。在系统出现大的扰动状况下,SVC能够起到促进电压恢复、抑制故障后的系统振荡、增强系统阻尼的效果。

3 改造后SVC装置的实际控制效果

500 kV郑州变电站SVC装置技术升级改造工程于2007年4月28日完成并投入运行,其控制效果在该装置的系统调试期间和随后的运行工程中得到显示。

3.1 稳态控制效果

500 kV郑州变电站改造后的SVC装置220 kV系统控制目标设定为235 kV,从其稳态控制过程可以看出,220 kV系统母线电压在SVC自动控制调节的作用下,通过改变TCR支路的无功出力和投切2个支路的并联电容器组,保持在235±2 kV的范围内稳定运行。

3.2 暂态控制效果

SVC装置其暂态控制行为只有在系统出现大的扰动的情况下才能看出。郑州变电站SVC装置改造后投入运行,在随后的运行中根据5月29日21:51的故障录波记录,如图3所示,当220 k V系统电压的B相发生故障电压跌落时,SVC装置的TCR电流在15 ms内进行了快速补偿,将TCR的感性电流降到零,对220 k V系统进行了近80 MVar的动态无功补偿支撑作用。

4 结论

500 k V郑州变电站静止无功补偿器(SVC)的改造于2007年4月完成并投入运行,目前设备运行良好,从实际的运行情况上看,SVC装置的控制调节策略是有效的,当系统稳定运行时有效补偿了系统所需的无功功率,当电网出现严重故障时,SVC装置能够准确、快速地响应,有效支撑系统电压,提高系统暂态稳定性,阻尼故障后系统可能出现的低频振荡,对于提高河南电网的安全稳定运行将起到十分重要的作用。SVC改造工程的成功实现,也为进一步对国外SVC装置的改造积累了丰富的经验。

参考文献

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SVC系统 篇6

山东石横特钢集团有限公司现有110 kV变电站2座,其中1#变电站主要负荷为炼钢及轧钢负荷,轧钢厂高线、棒材生产线均为轧机整流机组,为冲击性负荷,其运行过程中快速的无功波动会在电网中产生电压波动和闪变。另外,轧机整流机组在运行过程中还会产生各种高次谐波,污染电网,对电网中其他机电设备造成危害。受运行负荷性质影响,石横特钢供电系统功率因数较低、谐波量大,主变利用率低,输电设备供电率低,系统无功损耗较高。

2010年,山东石横特钢集团有限公司决定采用TCR型SVC进行无功补偿。晶闸管控制电抗器型(称TCR型)SVC用晶闸管控制线性电抗器实现较快、连续的无功功率调节,具有反应快(5～20 ms),运行可靠,无级补偿、分相调节,能平衡有功,适用范围广和价格便宜等优点。

2 TCR+FC型SVC系统简介

2.1 系统组成

简单来讲,TCR+FC型SVC系统主要分为2部分:无源单调谐滤波器,简称FC装置;晶闸管投切电抗器型静止无功补偿装置,简称TCR装置。

FC回路由电容器和电抗器组成,在谐振频率下,XCn=XLn,可对相关谐波形成近似短路回路,以达到抑制高次谐波和无功补偿的作用。FC装置以其结构简单、成本低、运行维护方便等特点被广泛应用于负荷冲击不大的有污染的供电系统中,具有吸收电网谐波和补偿无功功率2个功能。其安装于母线或设备侧,设备组合方便,性能稳定。

TCR是晶闸管投切电抗器型静止无功补偿装置,单独的TCR只能吸收感性的无功功率,因此往往与并联电容器配合使用。并联电容器后,使得总的无功功率为TCR与并联电容器无功功率抵消后的净无功功率。

2.2 系统控制原理

设定QC为电容器功率,QL为负载感性无功功率,QLS为补偿器所提供的感性无功功率。负载工作在不同的状态所产生的无功功率也是不同的,例如当负载启动时,所消耗的无功功率很大,功率因数很低,补偿器无功功率QLS降为0,此时容性无功功率QC全部用于补偿负载无功功率QL。当负载进入等速运行阶段后,所需的无功功率减小,电容器会产生过补偿,TCR的控制器提供一部分感性无功功率QLS,以补偿容性无功功率的多余部分。当负载停止时,补偿器全部容量投入,用于补偿过剩的容性无功功率QC。

3 TCR+FC型SVC系统在石横特钢应用的效果分析

山东石横特钢集团有限公司采用35 kV系统供电方式。1#变电站为110 kV变电站,在此点接入电网。1#变电站有2台参数相同的主变,每台主变的额定电压均为110/35/10 kV,额定容量均为63 000/63 000/63 000 kVA;短路电压:高—中为10.88%;高—低为18.7%;中—低为6.79%。最终运行方式为1台主变备用,35 kV和10 kV侧母联闭合SVC系统(包括TCR和3、4、5次滤波支路及水机),另挂接LF炉、棒材、供轧机和水处理站等其他动力负荷。110 kV侧最小短路容量为1 091 MVA,推算出35 kV侧最小短路容量为378 MVA,10 kV侧最小短路容量为257 MVA。

3.1 110 kV进线及35 kV系统测试数据

测量时电能质量测试仪输入信号取35 kV母线PT电压、1#变压器35 kV侧总进线(1#变)CT电流信号,测量了母线谐波电压、三相电压不平衡度、进线谐波电流、电压波动和闪变、功率因数等电能质量数据。在SVC系统投入且电弧炉等设备运行的工况下对35 kV系统进行测试,下面是测试数据和分析结果。

3.1.1 35 kV系统谐波电压

当SVC系统投入后,35 kV母线A、B、C三相电压总畸变率95%概率值分别为1.00%、0.99%、0.99%,均没有超过国家标准3%的允许值。表1为35 kV母线A、B、C相谐波电压。

3.1.2 35 kV系统谐波电流

SVC系统投入后,分别对35 kV进线谐波电流进行测试,测试结果如表2、3所示(取A、C相电流测试数据)。由此可以看出,当SVC系统投入时,注入35 kV母线的谐波电流有所改善,特别是3、4、5次谐波电流改善效果更为明显,有效抑制了谐波电流对电网的影响。

3.1.3 35 kV系统电压波动、闪变

当SVC系统投入时,对35 kV系统的电压波动有明显改善,对电压闪变也有所改善。表4为SVC投入后35 kV主进线的电压波动和电压闪变情况。

3.2 投入后对系统电能质量的改善情况

(1)谐波电压总畸变率。SVC投入后,35 kV母线电压总畸变率95%概率值最大为2.12%,有明显改善。(2)谐波电流。SVC系统投入后,在轧机运行过程中,注入系统的各次谐波电流都明显低于国家标准。(3)电压波动、闪变。SVC系统投入后,电压波动和闪变很小,满足国家标准。

4 结论

从以上分析结果可以看出,SVC系统的TCR和3、4、5次滤波支路投入运行后,对35 kV系统中谐波电压、谐波电流、电压的不平衡度、电压的波动和闪变都有较大的改善。对3、4、5次谐波电流的改善尤为明显,同时对110 kV进线侧功率因数有较大提高。

摘要：大型轧钢机、炼钢电弧炉等冲击负荷、非线性负荷容量的不断增加,会使电力网发生电压波形畸变、电压波动和闪变、三相不平衡等,产生电能质量和电网功率因数降低、网络损耗增加等不良影响。鉴于此,在山东石横特钢采用TCR+FC型SVC系统,对其组成和控制原理进行了介绍,并分析了应用效果。

关键词：电能质量,功率因数,谐波电压,TCR+FC型SVC

参考文献

[1]吴竞昌.供电系统谐波[M].北京:中国电力出版社,1998

[2]钢铁企业电力设计手册编委会.钢铁企业电力设计手册[M].北京:冶金工业出版社,1996

SVC系统 篇7

作为重要的FACTS装置, SVC和TCSC常以联合运行的方式增强系统区域稳定性。维持接入点电压是SVC的主要功能, TCSC则通过调节线路电抗来提高线路输送能力。在对SVC和TCSC的控制器进行设计时, 一般只考虑装置单独的作用, 而忽略了两装置控制器之间可能存在的交互影响和协调问题。在控制器之间的交互作用超出承受范围时, 控制器虽然单独设计良好, 但不能保证系统实际运行时的控制性能以及闭环稳定性。因此, 有必要研究两种控制器间的相互影响规律, 以便设计高效灵活的SVC和TCSC控制器, 提高装置的运行稳定性。

本节采用经典的四机两区域系统, 仿真分析了SVC和TCSC控制器间交互影响问题。

如图1所示四机两区域测试系统, 由一条弱联络线连接的两个区域各有两台藕合发电机组, 详细参数见[1]。SVC和TCSC控制器采用SISO方法设计。SVC主要用来吸收或输送连续无功, 置于节点5处, 安装于线路L5-7上的TCSC则通过快速改变线路电抗值从而控制有功功率的输送, 从而提高系统输电能力。

SVC调节器和TCSC控制器的的扰动设置如下:SVC安装处节点电压Vref由0.946升至0.96, TCSC所在线路的有功功率Pref从1.016阶跃至1.095。

图2 (a) 、 (b) 分别为母线5电压发生跃变时, SVC电压调节器控制性能曲线和受TCSC控制的线路有功变化曲线。由仿真曲线可见, 单独运行时性能良好的SVC和TCSC在联合运行时控制性能恶化, 曲线由于控制器间负交互产生高频振荡。所以, 对两装置协调控制是十分必要的。

2基于Gramian的交互影响分析

如果将MIMO系统 (A, B, C, D) 分离成一组SISO的基础系统 (A, bi, cj, dij) , 分别对应输入ui (i∈{1, 2, …, m}) 输出yj (j∈{1, 2, …, m}) , 工频传递函数Gij (jω0) , 则基于Gramian的两个交互影响指标可定义如下[2]:

分析步骤如下:

a.根据系统结构确定SVC与TCSC等装置的安装位置。对于一些大型系统, 安装位置较多, 可根据MSV (Minimum Singular Value, 最小奇异阵) 进行选择。

b.建立含有SVC与TCSC模型的的系统状态方程模型, 进而得到微分代数方程组。

c.通过将系统模型线性化分析, 得到控制目标与变量之间的传递函数模型。

d.利用上述公式计算SVC与TCSC控制器间的HIIA或PM矩阵, 比较两装置交互影响在不同的控制方式下的大小。

算例系统中, SVC与TCSC控制器交互分析结果如表1所示。

3结论

在不同的扰动情况下, 对装设SVC与TCSC的系统进行了时域仿真, 结果表明, 基于SISO设计的控制器虽然在单独运行时性能良好, 但在联合运行时, 发生不同程度的交互影响, 控制性能恶化。

运用基于Gramian的交互分析法对装设有SVC与TCSC的多机系统模型进行了交互分析, 结果表明:装置间的电气距离会对控制器之间的交互作用产生影响。当SVC与TCSC控制器之间的电气距离减小时, 两装置之间的交互作用愈加强烈, 控制器的控制能力降低, 甚至会危及系统的安全稳定性。

摘要：现代电网飞速发展, 越来越多的FACTS装置投入使用, 在增强系统输电灵活性, 运行稳定性的同时, 系统中各FACTS装置间协调问题也越来越突出。本文以电力系统常用的两种FACTS装置SVC和TCSC为研究对象, 采用Gramian指标分析两种装置控制器间的交互影响。首先, 通过仿真分析说明SVC和TCSC间存在交互影响;其次, 通过研究两种装置间控制器影响因素, 采用Gramian指标量化各因素的影响程度。最后, 通过四机两区域系统验证了本文所提出指标的实用性和准确性。

关键词：FACTS装置,交互影响,Gramian指标

参考文献

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