基于matlab的500kv变电站无功补偿仿真研究

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1、基于MATLAB的500kV变电站无功补偿仿真研究　　摘要：通过对SVC技术的原理分析研究，利用Simulink构建了SVC装置的仿真模型，并验证了该模型对500kV变电站有很好的无功补偿效果。仿真结果表明，SVC装置可快速调节其发出的无功，对电站动态无功补偿，调节系统电压，提高系统电压的稳定水平。　　关键词：SVC；无功补偿；500kV；TCR　　1引言　　随着电力电子技术的发展，大量的电力电子非线性负载接入电网，降低了电网的电能质量，SVC无功补偿装置具有吸收和发出无功，调节电力系统电压，提高系统的功率因数，从而提高电力系统的电能质量。SV

2、C技术是灵活交流输电（FACTS）技术之一。　　2TCR型的SVC装置的结构及原理　　2.1TCR型的SVC装置的结构　　由于大功率电力电子器件制造技术的发展，SVC从早期的SSR过渡到TCR/TSC方式，并成为SVC的主流实用技术。国外TCR/TSC型的SVC装置从上世纪70年代投入商业运行以来，其装置集成技术、控制原理、设备制造技术已趋于成熟，是目前仍广泛使用的动态无功补偿设备[2]。根据结构原理的不同，SVC技术又分为：自饱和电抗器型（SSR-Self-saturableReactor）、晶闸管相控电抗器型（TCR-ThyristorCo

3、ntrolledReactor）、晶闸管投切电容器型（TSC?CThyristorSwitched5Capcitor）、高阻抗变压器型（TCT）和励磁控制的电抗器型（AR）等[1]。　　我国目前在TCR的SVC装置技术方面也趋于成熟，但是在更高电压等级变电站用超大容量SVC应用技术还有待研究[3，4]。本文主要就是通过MATLAB仿真来研究500kV变电站用超大容量TCR型SVC装置来调节系统的无功，稳定系统的电压，从而达到提高电能质量的目的。　　TCR型SVC装置主要由滤波、电容支路和TCR支路组成，其结构和接线如图1所示。　　2.2TCR型

4、的SVC技术的原理　　从图1可以看出，TCR型SVC无功调节是通过电力电子器件控制电感电容元件来实现的，能够实现容性无功和感性无功连续性调节，其输出电压和电流曲线如图2所示[1]。　　由图2可知，系统无功电纳B在大于Bcmax和小于Blmax之间变化，TCR型SVC装置就可以正常调节系统的无功功率从而使系统的电压达到稳定。Vref是电压给定值，即系统额定电压。通常情况下系统在电压变化1%至4%，无功输出可调。V-I特性曲线描述方程如下：　　（1）　　其中，V是正序基波电压。I是无功电流。Xs是下垂电抗。Bcmax是最大电容。Blmax最大电感。

5、　　3TCR型SVC装置建模　　根据TCR型SVC的V-I特性曲线及其方程建立Simulink仿真模型[5，6]。单相TCR型SVC模型及控制模块如图3所示。　　单相TCR型SVC控制模型由四个小模块组成：5　　1.电压测量系统，检测实际电压，与参考电压作比较。　　2.电压控制器，通过对比给定电压和检测电压的误差来调节无功功率，保证系统电压的稳定。　　3.集成的TSC和TCR系统，通过开关控制TSC与TCR的投切使得TCR型SVC装置产生容性和感性无功，从而达到控制无功功率的目的。　　4.锁相环和脉冲发生模块，保证一次电压和二次电压相位同步及输

6、出开关动作。　　4系统仿真　　本文仿真中，忽略了三相电压电流测量装置的测量时间，近似的将系统看作具有闭环时间常数的一阶系统。该时间常数为：　　其中Xn系为统电抗，Xs为下垂电抗。　　本文仿真中给定的系统参数，Ki=300；Xn=0.0667pu/200MVA；Xs=0.03pu/200MVA。从而得到系统闭环时间常数Tc=0.0345s。　　500kV变电站模型由一个可变电源和一个RLC参数模块组成对系统分别进行两次仿真实验，分别验证了本文建立的TCR型SVC模型对500kV变电站系统的无功功率具有可调和连续可调的作用。　　仿真1：如图5所示其

7、中黄色的曲线是实际的无功功率B1和实际系统基波电压V，粉色的线是控制器发出的无功功率信号Bc和SVC测量系统测出的虚拟电压Vm。其中上半部分为电纳变换曲线，下半部分为系统电压变化曲线。5　　系统初始状态电压稳定在1.00pu，该装置不工作。t=0.1s时，系统电压突然下降到0.97pu，为了抵制系统电压下降，该装置迅速产生无功功率补给系统。t=0.15s时，系统电压回升到1.0.pu，t=0.6s时，系统电压突然上升至1.03pu，该装置快速吸收系统产生的无功功率。仿真1表明TCR型SVC装置能够及时的发出或者吸收无功功率补偿给系统，从而缓解了

8、系统电压的突变稳定了系统电压，提高了系统的稳定性。　　仿真2：如图6所示，其中上半部分为电纳变换曲线，下半部分为系统电压变化曲线。系统初始状态电压稳定