新型可連續(xù)調(diào)節(jié)的無功補(bǔ)償裝置

徐大勇

【摘要】本文針對(duì)電力系統(tǒng)中可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置配置規(guī)劃等問題，提出一套新的概率計(jì)算和求解方法?；谙到y(tǒng)基波與諧波的電壓、阻抗和電流具有隨機(jī)特性，借助于線性近似方法，以較便捷方式計(jì)算和評(píng)估該問題的概率臨界值，并利用靈敏度分析衍生一個(gè)快速?zèng)Q定可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置安裝的最佳位置指標(biāo)。最后提出一個(gè)最佳化求解法則，決定可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置的最佳容量大小。

【關(guān)鍵詞】新型；可連續(xù)調(diào)節(jié)；無功補(bǔ)償裝置

１無功補(bǔ)償裝置應(yīng)用的現(xiàn)狀

無功功率對(duì)于電網(wǎng)有著十分顯著的影響，具體來看表現(xiàn)在如下一些方面：隨著無功功率的不斷提升，容易使得電流伴隨增加及相應(yīng)的視在功率提升，最終導(dǎo)致發(fā)電裝置、變壓裝置等電網(wǎng)相關(guān)設(shè)備的電流容量增大；無功功率的不斷增加也能夠驅(qū)使總的電流有大幅度的提升，這種提升將導(dǎo)致相應(yīng)的設(shè)備及電線產(chǎn)生更多的損耗；隨著無功功率的增加，變壓裝置的電壓降也會(huì)隨之增加，如果這種增加屬于來自于沖擊性的無功功率，很容易導(dǎo)致電壓的大幅度波動(dòng)，從而極大的降低了電網(wǎng)供電的總體品質(zhì)。

鑒于上述問題，有效的應(yīng)用無功補(bǔ)償裝置能夠很好的處理無功功率的變動(dòng)帶來的損耗，確保供電品質(zhì)的提升。就目前情況來看，電網(wǎng)所采用的無功補(bǔ)償裝置多是利用有級(jí)投切并聯(lián)電容器的技術(shù)，采用接觸器及真空開關(guān)等類型的開關(guān)器件來實(shí)施有級(jí)投切。盡管這種方法有一定的效果，但卻也存在著諸多的不足，需要加以重視。首先，電容器具有分級(jí)補(bǔ)償?shù)奶匦?，采用這種無功補(bǔ)償方式的投切很難與切實(shí)的需求狀況相適應(yīng)，很容易出現(xiàn)補(bǔ)償過度或補(bǔ)償不足的狀況，并且在輕載狀況下會(huì)發(fā)生投切方面的振蕩。這種振蕩會(huì)嚴(yán)重威脅電容器的使用壽命，也會(huì)引發(fā)電網(wǎng)電壓的持久性振蕩。其次，在電容進(jìn)行投入的過程中，會(huì)產(chǎn)生較為強(qiáng)烈的沖擊電流。在電容器沒有充電的狀況下，其電壓值是零，因而在合上開關(guān)的時(shí)候會(huì)帶來一個(gè)量值較高的沖擊電流。這種量值較高的沖擊電流不僅會(huì)對(duì)整個(gè)電網(wǎng)產(chǎn)生較大的沖擊作用，也很有可能導(dǎo)致電壓發(fā)生閃變，從而也會(huì)使得電容器使用壽命減少，并且也降低了各種電氣設(shè)備運(yùn)行的可靠性。

2可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置的應(yīng)用

本研究將順應(yīng)世界潮流與實(shí)際需要，針對(duì)目前應(yīng)用最為廣泛可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置，提供一個(gè)考量電力系統(tǒng)實(shí)際運(yùn)轉(zhuǎn)情況，不增加電力系統(tǒng)的復(fù)雜程度的裝設(shè)方式（并聯(lián)方法的應(yīng)用），以改善電力方面的問題。

可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置是在機(jī)械投切式并聯(lián)電容器的基礎(chǔ)上，利用大容量晶閘管代替斷路器等觸點(diǎn)式開關(guān)而發(fā)展起來一種靜止的并聯(lián)無功功率提供或吸收裝置，實(shí)現(xiàn)控制電力系統(tǒng)特性參數(shù)的目的，以滿足電力系統(tǒng)的輸電穩(wěn)定性、供電可靠性及確保良好電力品質(zhì)的目的和需求。

2.1可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償?shù)姆诸?/p>

可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償為一個(gè)通稱，是FACTS家族中，實(shí)際應(yīng)用較早且最為廣泛的裝置。目前在實(shí)際的工程應(yīng)用當(dāng)中，可以根據(jù)其需要選擇適當(dāng)性能的可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置，較常用的有“自飽和電抗器”（Saturated Reactor, SR）、“晶閘管控制電抗器”（Thyristor Controlled Reactance, TCR）、“晶閘管投切電容器”（Thyristor Switched Capacitor, TSC）等類型。

2.2可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償?shù)墓ぷ髟?/p>

由于晶閘管的控制動(dòng)作會(huì)產(chǎn)生諧波電流，因此使用上會(huì)搭配無源濾波器，降低其對(duì)系統(tǒng)的諧波污染。當(dāng)可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置所連接的匯流排電壓Vs等于基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)，可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置是不動(dòng)作的；若匯流排電壓Vs大于基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)，可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置為電感性負(fù)載，它將吸收系統(tǒng)的無功功率，促使Vs下降；反之可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置所連接的匯流排電壓Vs小于基準(zhǔn)電壓Vref時(shí)，可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置為電容性負(fù)載，它將提供系統(tǒng)的無功功率，促使Vs上升?？蛇B續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置運(yùn)轉(zhuǎn)提供或吸收系統(tǒng)的無功功率大小值限制，通過各支路的晶閘管觸發(fā)角α來調(diào)節(jié)。

2.3可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置配置容量的選擇

擬定可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置配置最佳化的方案，需要采用以概率臨界值為基準(zhǔn)的運(yùn)算模式。為有效進(jìn)行非線性規(guī)劃分析和求解，可直接運(yùn)用Matlab軟件進(jìn)行分析、解決問題。機(jī)率理論在供電品質(zhì)問題的電力系統(tǒng)可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置配置最佳方案中的應(yīng)用求解步驟如下：一是，輸入系統(tǒng)匯流排、線路及諧波源電流（含TCR諧波效應(yīng)）等參數(shù)資料。二是，執(zhí)行交流負(fù)載潮流與諧波潮流分析，計(jì)算出每個(gè)系統(tǒng)母線m受測量的Vrms、IHDv及THDv的平均值和變異數(shù)的機(jī)率參數(shù)；并記錄目標(biāo)函數(shù)QSVC值。三是，將步驟2所求得平均值和變異數(shù)的機(jī)率參數(shù)資料，配合相應(yīng)公式計(jì)算每個(gè)系統(tǒng)母線m受測量的Vrms的99.99%機(jī)率位準(zhǔn)值、以及IHDv及THDv的95%概率臨界值。四是,檢查每一個(gè)匯流排Vrms、IHDv及THDv的概率臨界值，是否超過規(guī)范的限制值？如果是，前進(jìn)到步驟5；否則停止流程并結(jié)束。五是，使用單位可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置容量值配合相應(yīng)公式，針對(duì)所有的系統(tǒng)母線進(jìn)行測試，建立可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置安置地點(diǎn)的匯流排指標(biāo)索引。六是，進(jìn)行可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置安裝位置決策指標(biāo)的計(jì)算，決策指標(biāo)一次決定一個(gè)可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置安置優(yōu)先次序。計(jì)算產(chǎn)生的最低指標(biāo)數(shù)值處，為最好的可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置安置匯流排地點(diǎn)。七是，考慮供電品質(zhì)問題的電力系統(tǒng)，并聯(lián)可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置配置最佳方案的機(jī)率解析數(shù)學(xué)式，轉(zhuǎn)換成確定性的數(shù)學(xué)式。八是，以單位可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置容量值為基準(zhǔn)，利用Matlab軟件提供的最佳化工具箱，求得安裝地點(diǎn)的可連續(xù)調(diào)節(jié)無功補(bǔ)償裝置配置容量值。九是，停止并輸出結(jié)果。

3結(jié)語

由于電力系統(tǒng)中存在許多電子和電機(jī)負(fù)載，因此其控制及運(yùn)轉(zhuǎn)機(jī)制會(huì)對(duì)與電力系統(tǒng)相連的匯流排造成較大干擾，如電力系統(tǒng)頻率偏移、諧波/間諧波、電壓閃變、電壓驟降、電壓驟升、電力中斷等。因此，電力品質(zhì)優(yōu)化問題，是國內(nèi)外現(xiàn)存的一大研究重點(diǎn)。如何提高供電品質(zhì)，為用戶提供優(yōu)質(zhì)可靠的電能是供電部門的應(yīng)盡責(zé)任。

【參考文獻(xiàn)】

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［責(zé)任編輯：湯靜］