静止无功补偿器对电力系统性能改善的综述

摘要：随着电力电子技术、微处理技术和控制技术的发展，柔性交流输电系统FACTS(F1exible AC Transmi S Sion System)的出现，为电力系统急待解决问题提供了新的手段或策略。静止无功补偿器(SVC)作为FACTS家族的成员之一，对电力系统性能的改善也已取得了可喜的成绩。因此，从静止无功补偿器提高稳态输送容量、提高暂态稳定性、增强系统阻尼抑制低频振荡、缓解次同步谐振、预防电压不稳定或控制电压的波动、改善直流输电系统的性能等六个方面进行综述。关键词：静止无功补偿器 电力系统  性能1引言随着电力电子技术、微处理技术和控制技术的发展，柔性交流输电系统FACTS(Flexible ACTransmission System)的出现，为电力系统急待解决问题提供了新的手段或策略。静止无功补偿器(SVC)作为FACTS家族的成员之一，在提高电力系统传输容量和改善电力系统稳定性方面已在我国取得可喜的成绩。2004年11月，我国第一套用于电力系统中的国产化SVC (100kvar)在东北电网鞍山红一变投运后，使鞍山受电断面有功输送能力提高4．4％。华中川渝系统正在设计和建设中的4台SVC的总容量为570 Mvar，建成后它们将使川渝断面稳定极限提高180Mvar，鄂渝断面稳定极限提高270 Mvar。因此，较为详细、深入地了解静止无功补偿器SVC(static Vatcompensator)变得更加必要，本文将静止无功补偿器从不同方面改善电力系统性能进行介绍，并就怎样改善电力系统的问题进行较为深入、全面的阐述。2 静止无功补偿器对电力系统性能的改善2．1提高稳态输送容量如图l所示，从同步发电机到无穷大母线的输送功率为假设=V，在无补偿的输电系统上，稳态最大输送功率对应于δ=90⁰，即设在输电线路的中点安装一个理想的SVC(即无功无限制)来补偿，不管线路中的有功潮流有多大，都能维持中点电压幅值恒定。因此，如图l(b)流过发电机与SVC母线之间半条线路的功率为：另一半条线路上的功率也可类似表示。假设，因此输电线路上的最大功率为:图1      单机无穷大母线系统(s⋯B)装设理想SVC后，使最人传输功率增大为无SVC情况的2倍，并在δ/2=90⁰时到达。也即是SVC可以使稳态功率极限加倍，并使同步电机与无穷人母线之间的稳定相角从90⁰增大到180⁰，如图2。为了维持电压恒定，中点SVC提供的无功功率：从图2可知，将输送功率加倍到2倍，SVC提供的无功容量为无SVC情况下最大输送功率的4倍。所以，SVC以用来提高输电线路的输送能力，实际中还要受输电线路热稳定性限制。图2     SMIB系统中线路有功和SVC无功的变化2.2 提高暂态稳定性当系统遭受突然的大扰动时，SVC也能够大大提高系统保持同步的能力。以图1的系统为例，设定两系统传输功率相同，遭受同样的故障，持续时间也相同，两系统的转子角曲线如图3。从图3可知，两系统在δ₂，δ_C2切除故障时，P＞P_M，发电机减速，但由于转子储能，转子角继续增大到δ₃。若δ₃，δ_C3分别小于δmax，δCmax,系统恢复稳定运行；若超出，则失稳。转子角的摆幅离最大极限越远(稳定裕度Amargin≤Acmargin)，系统的暂态稳定性越好，所以具有SVC的系统暂态稳定性得到很大提高。另外，纯电压控制的SVC将提高同步转矩的系数，同步转矩的系数也提高即电力系统的暂态稳定裕度增大，暂态稳定性得到提高。图3 SMIB中暂态稳定裕度的转子角曲线2．3增强系统的阻尼抑制低频振荡发电机振荡的特性是由同步转矩和阻尼转矩决定，其中同步转矩是在系统遭受大的扰动时以保证各发电机转子角不变即保证系统暂态稳定，其大小决定于振荡的频率。而阻尼转矩影响振荡衰减的时间，即使系统稳定， 阻尼转矩不足，振荡衰减时间很长。因此，通过采用适当的控制方法对SVC进行控制，可以增大系统的阻尼转矩。以图1的系统来说明原理，假设，Vm为SVC所要调节到的电压，流过发电机与SVC母线之间半条线路的功率为:                                                （6）将式(6)线性化可得电功率的增量方程又因系统的摇摆方程为：对式(8)线性化后当输入机械功率恒定时当送端电压恒定时，△V=O，且将(7)代入(10)得，式中：表示SVC的作用，当SVC严格恒压调节时，△Vm =0，对应式(11)的根落在虚轴上，导致转子角以频率

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