svc装置之最优配置概述

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1、SVC装置之最优配置概述1引言1.1本论文的研究背景和意义日前，电力系统网络结构的不断复杂化，使得电网稳定性问题日渐突出[1,2]。主要有五个方面问题[3,4]：1）电压稳定问题。在用电高峰期，系统将处于重负荷状态，这时线路损耗的增加将可能引起系统电压降落，而在用电低谷期，系统将处于轻负荷状态，系统剩余的大量无功导致系统电压升高；2）输电阻塞问题。电力市场下，某些输电价格较低的线路承受了较重的负担，几乎达到容量极限，这样限制了供求关系的正常达成。那么，近几年在世界各国尤其是西方发达国家，因能源、资金和成本、环境保护、通行权、土地占用等的限制，建设新的发电厂和输电线路不再那

2、么容易，各种限制更加严格。迫于目前的现状，电力研究者将主要的研究方向转移到电网内部，通过进一步优化网络结构来提高输电水平；3）暂态稳定问题。近些年国内外停电大事故时常发生，损失严重，采用随系统运行方式改变而速动的控制器是必要的，以达到提高系统经济性和暂态稳定性；4）网损问题。在国内，电网跨越不同层次向企业远距离输送大容量的无功功率，直接加大了送、受端的压差和网络损耗，为了提高电网稳定运行效率、降低网络损耗，合理地规划系统中的无功补偿分布非常必要；5）低频振荡问题。大型系统互联工程日渐增加，这种多区域间的多重互联由于阻尼偏低可能引发低频振荡现象，严重时使系统失稳。要想保证系

3、统稳定、安全、经济运行和电力市场良性发展，就必须解决以上所提到的五个方面问题。研究初期，电力研究人员考虑通过改变网络的拓扑结构和参数以改善线路的潮流，同时也研制了几种装置，如固定的串、并联补偿装置等，但是这些初期所研制的装置大部分为机械式，这种装置存在着动作速度慢、器件寿命短和可靠性差等诸多缺陷，已经不能完成对目前复杂电力系统潮流调节及其它方面控制性能等预期目标。因此，进一步寻找连续、快速、准确地实现控制系统潮流的策略已提上日程。近几年，由于大功率电力电子技术和计算机控制技术的快速提高，FACTS[4]技术悄然而生。.1.2本论文的研究现状在1986年，美国电科院的N.G

4、Hingorani博士首次全面的描述了FACTS技术这一定义[4]。FACTS是以形成高速可控系统控制元件为目的，以将大功率、高电压的电力电子设备与现代化的通讯和控制技术相结合的方法为手段的一门技术，其可以实现快速、连续、灵活和实时的控制系统潮流分布，大大增加了交流输电系统现有的可用输电容量且有助于提高电力系统的稳定性，从而代替了仅靠机械开关进行切换的串联和并联无功补偿器等装置[5]。随着FACTS技术日趋成熟，FACTS装置为传统技术无法解决或很难解决的系统问题提供便利，在提高系统电压稳定、暂态稳定、输电能力和抑制低频振荡等方面扮演着重要的角色[6,7]，因此，在现代电

5、力系统中的实际应用日益广泛。国外从六十年代早期就开始应用FACTS装置，对该技术的应用研究的进展也较为快速[8,9]。GE公司研制出世界范围内首台SVC装置，并在1977年应用于Tri-StateGE系统。世界范围内已投运的SVC装置已超过180台。可控串补装置也逐渐应用到实际电力系统中。如，在1992年，美国西部亚利桑那州凯恩塔变电站安装了首台TCSC装置，其容量为165Mvar；随后，在1994年美国西北部俄勒冈州（Oregon）某一500kV变电站线路上安装TCSC装置并投入正常运行，其容量为208Mvar。近年来，STAT在很多地区已投入运行。如，世界上第一台ST

6、AT于1986年在美国投入运行；随后，在1991年，日本某一开关站安装了一台±80MvarSTAT；在1995年，美国苏立湾变电站投入运行一台±100MvarSTAT；1997年，由德国西门子研制的±8MvarSTAT在丹麦投入运行；最近日本正在研制世界上容量最大的STAT装置，容量300Mvar，应用电压等级275kV。仍处于研究阶段的统一潮流控制器UPFC被认为是最具创造性，功能最强大的FACTS装置，目前已有工业样机。在1998年，美国电力公司在肯塔基州Inez500kV变电站正式投运一台由两个±160Mvar

7、电压源逆变器构成的UPFC。.2并联型FACTS装置SVC的基本原理及潮流计算2.1FACTS装置简介FACTS技术是一项近几年发展起来的一项新兴的技术。在1986年，美国电科院的N.GHingorani博士首次提出了FACTS技术这一概念。到了1997年，IEEEPoSC-TCR）；3）晶闸管投切电容器-晶闸管控制电抗器（TSC-TCR）。对于不同结构SVC的性能比较可以参见表2.1。可以看出，不同的结构的SVC表现出不同的特点。不过，目前较为通用的一种SVC结构是TSC-TCR型SVC，本论文将在下节重点介绍其工作原理。T