黎农论文

沈阳工程学院

毕 业 设 计 论 文

专 业班 级学生姓名指导教师 电气工程及其自动化

电本125 黎农 叶鹏

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基于PSCAD的静止无功器的仿真研究

Based on PSCAD simulation research of

static reactive power

系部名称： 电力学院 专 业： 电气工程及其自动化 班 级： 电本125 学生姓名： 黎农 学 号： 2012210529 指导教师： 叶鹏

基于PSCAD的静止无功器仿真研究

摘要

在电力系统中，为了最大限度地发挥输电线路的设计容量和提高系统运行稳定性，通常使用静止无功补偿器。其快速、平滑调节感性或容性无功功率，实现动态补偿的特点使静止无功补偿器广泛应用于输电系统、工业网系统。TCR（晶闸管控制电抗器）-TSC（晶闸管投切电容器）型静止无功补偿器（SVC）是其中性能价格比相对很高的一种，它能够自动跟踪负荷的运行变化，通过连续控制晶闸管的导通角来快速调整并联电抗器的输出容量的大小，对提高稳态输送容量、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、提高负荷的功率因数等有显著效果。

本文首先概述了国内外SVC的研究现状及其主要装置结构、功能的不同特点，介绍了静止无功补偿装置的最新发展动态及研究成果。其次详细分析了SVC系统的工作原理，设计了TCR-TSC型SVC控制模型系统。应用PSCAD 软件针对TCR-TSC型SVC建立负荷补偿的系统，以改善提高母线电压为系统目标进行了仿真分析，对SVC进行发生严重故障时和校正功率因数时的线路补偿动态特性作了仿真分析，并得出仿真波形和数据，比较了不加SVC和加入SVC两种情况下的系统特性。

关键词：无功补偿，SVC，基本原理，PSCAD仿真

I

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Abstract

In power systems, to increase transmittable power along a line as far as possible, static var compensator(SVC) is used as usual. Its function of adjusting capacitive or inductive reactive power rapidly and smoothly,and the dynamic reactive power compensation make SVC is widely used by electricity transmission system and industrial network system.SVC of the type TCR-TSC is one of them, whoseratio of cost and performance has very high correspondingly. It call track the loads’running change automatically;adjust the TCR’s capacity output by controlling thethyristors’s passing angle continuously. It can have good effects in the terms ofraising transmission capacit, improving power systemstability,strengthening system damping, relieving system sub-synchronous oscillation, and preventing thevoltage fluctuation, and optimizing HVDC transmission system performance.

This paper firstly summarizes the current research of SVC device and its main structure and function of different characteristics, this paper introduces the static reactive compensation device of the latest developments and research results. Secondly analyzes the working principle of SVC system, designed the TCR-TSC type SVC control system model. Finally to a nodes system as an example, and using PSCAD software for TCR-TSC type SVC based load compensation system,respectively, to improve the power factor and improve the bus voltage of system target has carried on the simulation analysis, serious failure of SVC and power factor correction circuit simulation analysis of dynamic characteristics for the compensation, and draw the simulation waveforms and data, finally compared with no SVC and join the SVC system characteristics of two kinds of cases.

Key Words:static reactive power compensation, SVC, basic principle,PSCAD simulation

II

基于PSCAD的静止无功器仿真研究

目录

摘 要 ........................................................................ I Abstract .................................................................... II 1 绪论 .................................................................... - 1 - 1.1 本文的研究背景 ........................................................ - 1 - 1.1.1 研究背景 ............................................................. - 1 - 1.1.2 静止无功补偿技术的发展趋势 ........................................... - 2 - 1.2 静止无功补偿器的应用 .................................................. - 3 - 1.2.1 国际上的SVC应用 .................................................... - 3 - 1.2.2 国内的SVC应用 ...................................................... - 3 - 1.3 本课题的研究内容 ...................................................... - 4 - 2 静止无功补偿器的基本原理及其数学模型 .................................... - 5 - 2.1 无功功率补偿原理 ...................................................... - 5 - 2.2 静止无功功率补偿 ...................................................... - 5 - 2.2.1 并联电容器补偿无功功率原理 ........................................... - 5 - 2.2.2 并联电容器补偿无功功率的方式 ......................................... - 6 - 2.3 静止无功功率补偿器 .................................................... - 7 - 2.3.1 静止无功补偿器概述 ................................................... - 7 - 2.3.2 静止无功补偿器的类型 ................................................. - 7 - 2.4 静止无功补偿器的数学模型 .............................................. - 8 - 2.4.1TCR的数学模型及控制原理 ............................................. - 8 - 2.4.2TSC的数学模型及控制原理 ............................................. - 10 - 2.4.3TCR-TSC型静止无功补偿器数学模型及原理 .............................. - 11 - 3 基于PSCAD的静止无功补偿器的模型建立 ................................. - 12 - 3.1 模拟试验平台和仿真模型的搭建 ......................................... - 13 - 3.1.1 仿真工具软件PSCAD/EMTDC简介 ..................................... - 13 - 3.1.2PSCAD/EMTDC的主要功能 ............................................ - 13 - 3.1.3PSCAD/EMTDC的主要结构模型 ........................................ - 14 - 3.1.4PSCAD/EMTDC基本操作步骤 .......................................... - 15 - 3.2静止无功补偿器模型的建立 .............................................. - 15 - 3.2.1 协调控制策略 ........................................................ - 15 - 3.2.2 静止无功补偿器的主回路 .............................................. - 16 - 3.2.3SVC的控制系统模型 .................................................. - 18 - 3.3 本章小结 ............................................................. - 20 - 4 基于PSCAD的静止无功补偿器静态特性研究 ............................... - 21 - 4.1TCR-TSC型静止无功补偿器补偿系统 ..................................... - 21 - 4.2 含SVC系统在故障时的电压稳定效果的仿真与分析 ........................ - 22 - 4.2.1 无功补偿系统发生单相接地故障的仿真 .................................. - 23 - 4.2.2 含SVC系统发生单相接地故障的仿真 ................................... - 25 -

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4.3 含SVC系统校正功率因数效果的仿真与分析 .............................. - 29 - 4.3.1SVC投入前电网运行状态 .............................................. - 30 - 4.3.2SVC投入后电网运行状态 .............................................. - 31 - 4.3.3SVC对校正功率因数效果的分析与结论 .................................. - 32 - 4.4 本章小结 ............................................................. - 33 - 结 论 .................................................................... - 34 - 致 谢 .................................................................... - 35 - 参考文献 ................................................................. - 36 - 附 录 .................................................................... - 38 -

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基于PSCAD的静止无功器仿真研究

1 绪论

1.1 本文的研究背景

1.1.1 研究背景

在我国电网建设和运行中，长期存在的一个问题是无功补偿不足和配备不合理，特别是可调节的无功容量不足，快速响应得无功调节设备更少。近年来，随着大功率非线性负荷用户的不断则多，对电网的冲击和谐波污染呈不断上升趋势，缺乏无功调节手段造成了母线电压随着运行方式的变动很大，导致电网线损很大，使得系统电压合格率不高。此外，随着电网的发展，系统稳定性问题越发重要。在电力系统迫切需要先进的输配电技术来提高电能质量和系统稳定性的时候，随着电力电子技术和现代控制技术的迅猛发展，柔性交流输电系统（FACTS）作为一种改变输电能力的新技术悄然兴起。作为FACTS的核心装置之一，静止无功补偿器SVC的研制和开发在国内外引起了高度重视。随着我国西电东送、南北互供和全国互联网战略的实施，为提高输电网输电能力和系统稳定性，更应该因地制宜的采用动态无功补偿技术。SVC是目前电力系统中应用最多、最为成熟的并列无功补偿设备，已经被广泛应用于现代电力系统的输电线路补偿和负荷补偿，以提高电力系统的稳定性、抑制电压跌落与电压波动。

2003年8月14日发生在美国东部的大停电事故再一次给世界各国电力行业敲响了警钟，这次恶性事故涉及到美国东部八个地区和加拿大的部分城市，这次事故造成负荷损失达六万多兆瓦，受停电影响的人数达5000多万，后来被专家组确定为是典型的快速电压崩溃性事故。目前，电压崩溃仍旧是对电网安全稳定运行造成影响最大的威胁之一，我国的电力系统已经进入了大电网互联和大机组的时代，在大区域互联电网的发展过程中，从设计规划和运行等各个方面研究电压调整和无功调节技术是非常必要的，避免发生严重的电压崩溃性事故。

从稳态角度考虑，电网无功功率控制是控制电压和有功潮流的核心；从动态角度考虑，合理的选择静止无功补偿装置SVC的安装地点可以改变系统故障期间和故障后安全稳定的边界。在一个输电线路中间点采用SVC补偿可以加大线路的输送极限能力，理论上可以提高线路输送容量达2倍；在负载端采用SVC进行动态补偿不仅可以稳定受端电压，而且可以增加原有输电线路的输电能力达50%。对联络线附近站点或通道中重要的枢纽站点、振荡中心位置站点增加SVC等静止性动态无功补偿设备，一方面可以抑制电压波动，改善电能质量，另一方面对系统的阻尼特性也有一定程度的改善；受端负荷中心装设SVC可以提高电网受端的动态无功备用水平，并增强抵御大故障及扰动的能力。

综上所述，对SVC的关键技术性问题进行深入的研究和考虑如何利用SVC来改善电力系统的电压稳定性具有极其重要的实际意义。

SVC是动态无功补偿技术的发展方向，它正成为传统无功补偿装置的更新换代产品。正因为如此，本课题选择这一技术领域进行研究。

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对电力系统中无功功率进行快速的动态补偿，可以实现如下的功能： （1）对动态无功负荷的功率因数校正。 （2）改善电压调整

（3）提高电力系统的静态和动态稳定性，阻尼功率振荡。 （4）降低过电压 （5）减少电压闪变 （6）阻尼次同步震荡

（7）减少电压和电流的不平衡 应当指出，以上这些功能虽然是相互关联的，但实际的静止无功补偿装置往往只能以其中某一条或某几条为直接控制目标，其控制策略也因此而不同。此外，这些功能有的属于对一个或几个在一起的负载的补偿效果（负载补偿），有的则是以整个输电系统性能的改善和传输能力的提高为目标（输电补偿），而改善电压调整，提高电压的稳定度，则可以看作是两者的共同目标。在不同的应用场合，对补偿装置容量的要求也不一样。以电弧炉、电解、轧机等大容量工业冲击负荷为直接补偿对象的无功补偿装置，要求的容量较小，而以电力系统性能为直接控制目标的系统用无功补偿装置，则要求具有较大的容量，往往达到几十或几百兆乏。

1.1.2 静止无功补偿技术的发展趋势

电力电子技术的不断发展和各学科的相互影响，静止无功补偿有以下几个方面的发展趋势：

（1）在网络改革中，运行单位一般都要求在配电变压器的低压侧同时加装配电综合测试仪和无功补偿控制器，于是提出了配电综合测试仪和无功补偿控制器的一体化的问题[4]。

（2）对系统的无功功率参数进行迅速精确地测量，提高反应时间，快速投切电容器，克服工作条件不佳时的状况。由于智能控制理论与计算机数字控制技术的不断发展，不妨在无功补偿中加入少许先进的控制方法。传统的模拟调节器也将逐渐被数字化的调节器所取代。

（3）当前无功补偿技术主要应用于低压系统。高压系统因为受晶闸管和二极管耐压程度的制约，需经过变压器降压接入。高压动态无功补偿设备的发展是非常重要的，解决补偿设备二极管和晶闸管的耐压是关键。

（4）以前只能进行单一的无功功率补偿，现在已经具备了滤波甚至能抑制谐波的功能。电力电子技术的不断发展和电力电子产品的推广使用，供电系统中会含有很大的谐波。研究开发有电力滤波器和无功补偿两个好处的晶闸管开关滤波器是一种改善系统功率因数、抑制谐波的可靠方法[4]。

现在静止无功补偿装置已成为一种有效的控制无功功率的手段,静止无功补偿设备关于电弧炉等波动性负荷的补偿技术也越来越成熟，大致上完成了国产化,电气化铁道等方面还需要研究，提高静止无功补偿设备的国产化水平，开发出具备自主知识产权的静止无

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功补偿设备很重要,电网无功补偿是朝着优化补偿的方向发展的，以后的静止无功补偿设备会进一步的发展和提高动态响应和数据处理等能力[4]。随着电网管理部门对功率因数考核要求的提高，静止无功补偿设备在电网中将会有越来越好的前景。

1.2静止无功补偿器的应用

1.2.1 国际上的SVC应用

静止无功补偿装置是20世纪70年代就已经发展起来的一项技术，它在FACTS概念被提出之前就已经获得了成功的应用，也是目前世界上应用最广泛的FACTS设备。在20世纪70年代，当时主要使用的动态无功补偿装置是同步调相机，但是同步调相机由于是旋转电动机，运行中的损耗和噪声都比较大，运行维护复杂而且响应速度慢，难以满足快速动态补偿的要求，所以同步调相机开始逐渐被静止型无功补偿装置所取代。早期的静止无功补偿装置是饱和电抗器型的，饱和电抗器比起同步调相机来具有静止、响应速度快等优点；但其铁心需磁化到饱和状态，因而损耗和噪声还是很大，而且存在非线性电路的一些特殊问题，又不能分相调节以补偿负荷的不平衡，所以未能占据主流。随着电力电子技术的发展及其在电力系统中的应用，应用晶闸管技术的静止无功补偿装置进入了无功补偿的舞台，并逐渐在静止无功补偿装置中占据了主导地位，因此静止无功补偿器成为专门使用晶闸管技术的无功补偿装置[2,3,7]。

从1970年静止无功补偿设备首次加入商业使用到现在，这些年中全世界都不断有大容量静止无功补偿设备加入使用并取得了十分可观的收益，至2004年，全球装设的静止无功补偿设备总容量超过了93000MVA，还有200多台静止无功补偿设备装设于超高压输电系统。国外有资料记录的大部分静止无功补偿设备项目，尤其是100MVar以上的大容量项目，都是由一些大型跨国公司如ABB、Siemense和日本东芝等公司承接的[11]。

纳米比亚的一家公司建立了一条400kV输电系统，输电系统把南非和纳米比亚连接在了一起，但新增线路的谐振和电压稳定成为了新的问题，NamPower的Auas变电站如果有50Hz的共振影响时电压就会变得很大，电压增大会使NamPower系统不能被我们使用。为了控制系统电压，Auas变电站加装了一台SVC。双调谐滤波器稳定工作时，可减少谐波[5]。加装了无功功率补偿装置的墨西哥Temascal400kV变电站，主电路由4台TCS和4台TCR组成，目的是为了改善墨西哥南部水电站与城地区之间输电线路系统的送电安全性；除此之外，还装设了9个机械投切电抗器，装设了SVC之后，输电线路的传输容量大大提高，应用的还是很成功的[5]。

1.2.2 国内的SVC应用

我国从80年代开始研究SVC技术及其应用。结合国内第一套±500kV 直流输电项目的实施，国内曾派出大批技术人员去当时的BBC公司进行SVC方面的技术培训，并完成了第一套国内自行设计的SVC系统，该系统应用在湖北大冶钢厂，用以改善炼钢过程

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中产生的电压波动、闪变以及三相不平衡度等电能质量指标。随后有关研制生产 SVC 装置的企业逐渐增多，随着区域性电网的互联以及人们对电能质量的重视，SVC的市场需求将更加突出。目前国内比较先进，且占据一定市场份额的无功补偿装置是SVC。中国目前有5个500kV的变电站安装了SVC，容量范围大约在105-170MVar之间，每套设备的费用大约在150-275万美元。目前中国已能够生产配电网用的SVC，但用于500kV输电系统的大容量、35kV以上高电压等级SVC尚未实现国产化。国内SVC主要生产企业是荣信电力电子股份有限公司、西电科技、电科院电力电子公司。其中西电科技和电科院引进的是ABB、SIEMENS技术，荣信引进的是乌克兰的技术。他们都是中国最早一批引进SVC设备和技术的企业。其中电科院的鞍山红一变SVC国产化工程是国内第一套应用于输电网络的国产化SVC产品。但目前国内电气化铁路SVC的使用还比较少，且只是在支线上应用。

1.3 本课题的研究内容

本次设计主要是对近年来在电力系统中广泛运用的静态无功补偿技术（SVC）进行研究，介绍了课题的研究背景，总结了SVC的国内外研究现状，叙述本课题的研究意义，了解其基本原理，以TCR-TSC型静止无功补偿器为例分析了静止无功补偿器的补偿特性，应用PSCAD 软件针对TCR-TSC型SVC建立负荷补偿的系统，以改善提高母线电压为系统目标进行了仿真分析，对SVC进行发生严重故障时的线路补偿动态特性作了仿真分析，并得出仿真波形和数据，比较了不加SVC和加入SVC两种情况下的系统特性。

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2 静止无功补偿器的基本原理及其数学模型

2.1 无功功率补偿原理

电网输出的有功功率，是通过用电设备把电能转变为机械能，热能，化学能或声能等，是用户所需要的部分。而无功功率则不通过用电设备转变能量，对我们来说不能发挥作用。无功补偿的基本原理是：把具有容性功率负荷的装置与感性功率负荷并联接在同一电路，能量在两种负荷之间相互交换。这样，感性负荷所需要的无功功率可由容性负荷输出的无功功率来补偿。当前，国内外广泛采用并联电容器作为无功补偿装置。这种方法安装方便、建设周期短、造价低、运行维护简便、自身损耗小。提高用电单位的自然功率因数，无功补偿分为集中补偿，分散补偿和随机随器补偿，应该遵循：全面规划，合理布局，分级补偿，就地平衡；集中补偿与分散补偿相结合，以分散补偿主；高压补偿与低压补偿相结合，以低压补偿为主；调压与降损相结合，以降损为主的原则。补偿无功功率，可以增加电网中有功功率的比例常数。减少发、供电设备的设计容量，减少投资，提高功率因数后，线损率也下降了。减少设计容量，减少投资，增加电网中有功功率的输送比例，以及降低线损都直接决定和影响着供电企业的经济效益。

2.2 静止无功功率补偿

2.2.1 并联电容器补偿无功功率原理

在交流电路中，纯电阻元件中负载电流与电压同相位，纯电感负载中电流滞后电压90°，纯电容负载中电流超前电压90°。也就是说．纯电容中的电流与纯电感中的电流相位相差180°，可以互相抵消，即当电源向外供电时，感性负荷向外释放的能量内容性负荷储存起来；当感性负荷需要能量时，再出容性负荷向外释放的能量来提供。能量在两种负荷之间互相交换，感性负荷所需要的无功功率就可从容性负荷输出的无功功率中得到补偿，实现了无功功率就地解决，达到补偿的目的。

为了便于容易理解电容器补偿无功功率的原理，首先看一个简单的并联电路。假设电气负荷正电阻R和电感L组成的并联电路，对R、L电路进行人功功率补偿，就需要对电路并接人电容C，因而电容器补偿的等值电路与向量图如图2.1所示： 在图2.1（a）所示的电路中，电流方程为：

I?IC?IRL?IC?IR?IL （2.1） 运用的是基尔霍夫原理。 电容器提供的无功功率为：

Q?UIC?2?fCU2 （2.2）

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由公式（2.1）可知，当并联电容器不投入时，IC?0，即不对负荷进行无功功率补偿，那么电源即要向负荷提供有功电流IR，还要提供无功电流IL，电源向负荷提供的总电流I?IRL?IR?IL;当并联电容器投入时IC?0，即对负荷进行无功功率补偿，那么电源在向负荷提供有功电流IR的同时，提供无功电流为IC?IL，电源向负荷提供的总电流I?IC?IR?IL，特别是当IL??IC时，IC?IL?0，电源不需要向负荷提供无功电流，功率因数等于1。一般情况下IL??IC，这是可能的情况有两种：当并联电容器的电容C较小，补偿过少时，负荷中的感性无功电流没有被完全补偿，这时电源的I滞后U，如图2.1（c）所示，这种补偿称为欠补偿；当并联电容器的电容C较大，会出现补偿过多的情况，这时负荷中的感性无功电流被完全补偿之后还有剩余容性电流，电源的I超前U，如图2.1（d）所示，这种补偿称为过补偿。通常不希望出现过补偿情况，因为这样会引起变压器二次侧电压的升高，且容性无功功率在线路上传输同样会增加电能损耗，还会增加电容器自身的损耗，影响电容器的寿命。

（a） R?L?C并联的等值电路 （b）R?L串联后与C并联的等值电路

（c）欠补偿的向量图（d）过补偿的向量图

图2.1并联电容器补偿的等值电路图向量图

2.2.2 并联电容器补偿无功功率的方式

并联电容器组是电网中使用较广的一种专用于无功功率补偿的设备，它以其低廉的价格、方便的使用而受到广泛使用。其补偿原理前文己有叙述，这里不再介绍。按照电容器

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组安装位置的不同，并联电容器组无功功率补偿方式一般可以分为集中补偿方式、分散补偿方式和单机就地补偿方式三种。

集中补偿方式：将电容器组直接安装在变电所的6～10kV母线上，用一些补偿装置 来提高整个变电所的功率因数，使该变电所的供电范围内无功功率基本平衡。可以减少高压线路的无功损耗，而且能够提高供电电压质量。

分组补偿方式：将电容器组分别装设在功率因数较低的终端配电所高压或低压母线上，也称为分散补偿。这种方式具有与集中补偿相同的优点，仅无功补偿容量和范围相对小些。但是分组补偿效果比较明显，采用的较为普遍。

就地补偿方式：将电容器或电容器组装设在异步电动机或者电感性用电设备附近，就地进行无功补偿，也称为单独补偿或个别补偿方式。这种方式既能提高为用电设备供电回路的功率因数，又能改善用电设备的电压质量，对中小型设备十分适用。

2.3 静止无功功率补偿器

2.3.1 静止无功补偿器概述

静止无功补偿器（Static Var Compensator-SVC），全称为静止型动态无功补偿装置，一种有源补偿器，所谓静止是指没有旋转部件，这就和同步调相机不一样，它是一种专指基于晶闸管的静止型动态无功补偿装置，属于柔性交流输电技术范畴，将电力电子元件引入传统的静止并联无功补偿装置，从而实现快速地补偿和连续平滑调节的补偿装置。通常是由一个可调节电感量的电感元件和并联电容器组（或滤波器）组成。它是将可控的电抗器和电力电容器（固定或分组投切）并联使用。电容器可发出无功功率（容性的），可控电抗器可吸收无功功率（感性的）。通过对电抗器进行调节，可以使整个装置平滑地从发出无功功率改变到吸收无功功率（或反向进行），并且响应快速。SVC与一般的并联电容器补偿装置的主要区别是能够跟踪电网或负荷的无功波动，进行无功的相应的补偿，从而维持电压的稳定。

2.3.2 静止无功补偿器的类型

按照电抗器的调节方法，静止无功补偿器有以下3种类型： （1）可控饱和电抗器型

可控饱和电抗器包括两部分绕组，即交流绕组和直流控制绕组。改变直流控制绕组的励磁电流，调节铁心的饱和程度，就可改变交流绕组的电感值。 （2）自饱和电抗器型（SR）

自饱和电抗器在某一电压值下，铁心即自行饱和。在未饱和时电抗值大，饱和后电抗值小，随着电抗值的改变所吸收的无功功率也就改变。 （3）相控电抗器型（TCR、TSC）

利用晶闸管开关来控制电抗器的接通时间（通过控制晶闸管的导通角），从而控制电

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抗器中电流的波形，其基波电流将随导通角而改变其大小，这就相当于改变电抗器的电抗值。

静止无功补偿器在低压供配电系统中广泛应用于电压调整、改善电压水平、减少电压波动、改善功率因数、抑制电压闪变、平衡不对称负荷，静止无功补偿器配套的滤波器能吸收谐波和减小谐波干扰等。在超高压输电系统中，静止无功补偿器的作用是提供无功补偿、调整电压，改善系统电压水平，改善电力系统的动态和暂态稳定性，抑制工频过电压等。

2.4静止无功补偿器的数学模型

2.4.1TCR的数学模型及控制原理

晶闸管控制电抗器（TCR）是SVC的一个重要组成部件之一，如下图所示，它是由一个电抗器与两个反向并联的晶闸管串联而成的单相TCR。尽管TCR可以单独使用，但它也经常与固定电容器（FC）或晶闸管投切电容器（TSC）相组合，在一定的超前和滞后补偿范围内对无功功率实现快速、连续的补偿，本文就是以TCR-TSC型静止无功补偿器为例作为研究的。TCR主要优点有可以进行连续的感性和容性调节，进行分相调节，吸收谐波能力强，噪声小，损耗小，控制灵活性好；缺点在于自身有谐波含量产生，不可直接接于超高压，并且运行维护复杂。

图2.2单相晶闸管控制电抗器原理图

若电源电压Vs表示为：

VS?Vsin?t（2.3）

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式中 Vs——电源电压，V。

根据图2.2，回路电压方程可写为:

diL?VS?0（2.4） dt

设边界条件i(?t??)?0，则可解出上式中电流表达式。

其中，?为可控硅触发角，单位用弧度。

由上式可知，对应于不同的触发角，可以得到不同的电流，也同时对应着不同的两端电压。在电力系统的补偿装置中，我们只讨论基波电流下SVC的参数情况，根据傅立叶分解，基波电流的一般形式可写为：

i1(t)?a1cos?t?b1sin?t（2.5）

T再由（2.5）式，电流i(t)为偶函数，故有b1?0；又因为，i(t?)??i(t)，

2可得：

4T2??a1??2f(?)cosd?（2.6）

0TT

求出a1值为:

a1?2??2??sin2?（2.7）

?L式中 ?——晶闸管触发角。

将（2.8）式带入（2.6）式便可得基波电流的幅值为:

V2??2??sin2?I1? （2.8）

?L?L

用电压的幅值除上式等号两侧，一可得可控硅控制的电抗器的电纳BTCR:

I12??2??sin2??BTCR?BL（2.9） V?L

显然它是可控硅触发角?的函数，于是通过连续调节晶闸管的导通角来连续调节整个TCR的等效电抗，从而控制TCR所吸收的无功功率。具体而言此，电路的有效移相范围为90?到180?。由晶闸管TCR的等效电纳间的关系BL?BLmax(??sin?)/?BLmax?1/XL，当触发角?=90?时，晶闸管全导通，导通角??180?，与晶闸管串联的电抗全部接入电网上，此时电抗器吸收的无功电流最大。当触发角在90?-180?间时??180?，晶闸管部分区

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间导通。增大触发角即可减小补偿器的等效电纳，这样就会减小补偿电流中的基波分量，即减少了吸收的无功功率。所以通过调整触发角的大小就可以改变补偿器所吸收的无功分量，达到调整无功功率的效果。

2.4.2TSC的数学模型及控制原理

为了处理切换多个电容器组的麻烦，TSC设备随即出现了。图2.3所示的是它的单相原理图，两个反并联的晶闸管只是将电容器接入电网或断开电网,电容器在电网中运行时可能产生冲击电流，需要串联一个小电感来进行抑制。不对称负荷网络使用三角形连接，对称网络使用星形连接,为了尽可能调节无功电流,电容器越多级数越好,通常用K-1个电容值为C的电容和电容值为C/2的电容构成2K级的电容组数以确保系统经济、实用[6]。

投切电容器时刻的选择是TSC的关键，通过分析与研究，晶闸管两端电压为零的时刻是最佳投切时间，这时冲击电流为零，为了确保投切能够顺利进行，务必预先对电容器进行充电,充电结束再使用[6]。

图2.3晶闸管投切电容器原理图

TSC（晶闸管投切电容器）的基本原理如图2.3a所示，其中2.3a是单相电路图，其中两个反并联晶闸管只是起将电容器并入电网或从电网断开的作用，而并联的小电感只是用来抑制电容器投入电网时可能造成的冲击电流的，在很多情况下，这个电感往往不画出来。因此，当电容器投入时，TSC的电压—电流特性就是该电容的伏安特性，即图2.3c所示。在实际工程中，一般将电容器分为几组，每组都可由晶闸管投切。这样可以根据电网的无功需求投切这些电抗器，TSC实际上是断续可调的吸收容性无功功率的动态无功补偿器。当TSC作用于三相电路时，可以是角星连接，也可以是星形连接。每一相都可以设计成如图2.3b所示的那样分组投切。

选择投切电容器的投切时刻是TSC的关键，选取投入时刻的原则是，TSC投入电容的时刻，也就是晶闸管开通的时刻，而且必须是电源电压和电容器预先充电电压相等的时刻。因为根据电容器的特性，当加在电容上的电压阶跃变化时，将产生冲击电流，很可能

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损坏晶闸管或给电源带来高频振荡等不利影响。

图2.4 TSC理想投切时刻的说明

一般来讲，希望电容器预先充电电压为电源电压的峰值，而且将晶闸管触发相位也固定在电源电压的峰值点。因为根据电容器的特性方程：

duIc?C（2.10）

dt

得出如果在导通前电容器充电电压也等于电源电压峰值，则在电源电压峰值点投入电容时，由于这点电源电压的变化率为零，因此，电流Ic也为零，随后电源电压的变化率才会按正弦规律上升，电流Ic也按正弦规律上升。这样，整个投入的过程不仅不会产生冲击电流，而且电流也没有阶跃变化，这就是所谓的理想投入时刻。

2.4.3 TCR-TSC型静止无功补偿器数学模型及原理

TCR的基本元件是一个电抗器，与双向晶闸管开关反向串联。通过控制晶闸管的触发角，晶闸管可在电源频率的正负半周轮流导通。TCR也可以看作成一个可变电纳，连续可调，但也只能在感性无功范围内调节。TSC只调节电容器，可以补偿系统所需的无功功率。如果TSC级数分的足够细，基本可以实现无极调节。单由于每一个级别都需要晶闸管阀，从性价比考虑，不宜分得太细。TSC的每个分级之间的无功功率可通过TCR来连续调节，所以TSC装置一般与电感并联，即便组成了TCR-TSC型静止无功补偿器。下图2.5为SVC与电力系统的伏安特性曲线，通过TCR与TSC相配合，SVC的无功调节范围可实现从容性无功到感性无功变化，能连续调节补偿装置的无功功率，使补偿点的电压接近不变。

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图2.5 SVC电力系统伏安特性曲线

3 基于PSCAD的静止无功补偿器的模型建立

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基于PSCAD的静止无功器仿真研究

3.1模拟试验平台和仿真模型的搭建

3.1.1仿真工具软件PSCAD/EMTDC简介

Dennis Woodford博士于1976年在加拿大曼尼托巴水电局开发完成了EMTDC的初版，是一种世界各国广泛使用的电力系统仿真软件，PSCAD是其用户界面，PSCAD的研发成功，使得用户能更方便地使用EMTDC进行电力系统分析，使电力系统复杂部分可视化成为可能，而且软件可以作为实时数字仿真器的前置端，可模拟任意大小的交直流系统。PSCAD/EMTDC软件的主要功能是进行电力系统时域和频域仿真，可以进行交流系统的谐波研究、暂态扭矩的分析、直流系统的启动、直流系统换相方法研究、串联或并联的多端输电系统的电磁暂态仿真、同杆架设的交直流电路的相互影响等。EMTDC程序具有“拍照\功能，可记录下某个时刻系统的工作状态，为重新计算提供正确的初始断面，可以在该工作状态的基础上进一步研究系统的暂态过程。PSCAD/EMTDC的典型应用是计算电力系统遭受扰动或参数变化时，参数随时间变化的规律，此外PSCAD/EMTDC软件广泛应用于高压直流输电系统、FACTS控制器的设计、电力系统谐波分析及电力电子领域的仿真计算。PSCAD/EMTDC的元件模型库包括：集中参数和随时间变化的电阻R、电感L、电容C；电压源、电流源、多相谐波源；单相或三相变压器（双绕组和三绕组）；分布参数线路模型和电缆模型；单相PI型等值线路；单相和多相逻辑控制断路器，可用来模拟网络连接方式的变化及各种类型的短路故障；旋转电机模型，可用于模拟三相同步发电机、三相感应电动机、汽轮机、水轮机的调速器及交/直流励磁器；继电器模型；高压直流输电（HVDC）及灵活交流输电（FACTS）模型库；测量元件库，例如单相电压表、电流表、三相电压表（RMS）和瞬时有功功率/无功功率表；控制系统模型库：逻辑电路库；控制面板，包括滑动触头、开关（switch）、按钮（button）及调节控制盘（dial），运行时可以在线控制其参数值。其中高压直流输电（HVDC）及灵活交流输电（FACTS）模型库可以进行电力电子仿真、模拟FACTS元件和HVDC特性。另外，PSCAD/EMTDC程序的MATLAB接口还可以进行可视化数值计算的功能。只要能够熟练地运用各种元件模型库，就可以对所需要的系统进行建模了。

3.1.2 PSCAD/EMTDC的主要功能

（1）一般的电力系统电磁暂态研究。

（2）故障或断路器操作引起的过电压研究，雷电冲击造成的过电压研究；在电力系统中找出由于雷击发生的过电压。这种模拟必须用非常小的时间步长来进行。（毫微秒级） （3）直流输电结构和控制；研究电力系统由于SVC，高压直流接入，STATCOM，机械驱动（事实上任何电力电子装置）所引起的谐波。这里需要详细的可控硅，GTO，IGBT，二极管等的模型以及相关的控制系统模型（模拟量的和数字量的二种类型）。

（4）非线性控制系统研究；研究SVC和HVDC和其它非线性设备之间的相互作用。

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（5）FACTS元部件及其相关控制模型的建模。

（6）同步发电机和感应电动机的扭矩效应、自励磁研究。

（7）发电机与串补线路或电力电子设备相互作用时的次同步谐振研究。 （8）STATCOM或电压源转换器的建模，（以及它们相关控制的详细建模）。 （9）绝缘配合研究。 （10）静止补偿器研究。

（11）变压器饱和研究, 如铁磁振荡和铁芯饱和不稳定性研究。

（12）电力电子设备产生的谐波，及谐波相互影响研究；研究在谐波谐振，控制，交互作用等引起的不稳定性；

（13）新型控制系统原则的开发；调整和设计控制系统以达到最好的性能；

（14）陡前波分析；

（15）研究柴油机和风力发电机等新能源设备对电力网的冲击影响； （16）各种类型可变速装置的研究，包括双向离子变频器；

（17）工业系统的研究，包括补偿控制，驱动，电炉，滤波器等； 对孤立负荷的供电。

3.1.3PSCAD/EMTDC的主要结构模型

（1）具有以下网络模型

集中参数的RLC元部件模型，随时间变化的电阻RLC；电压源、电流源、多相谐波源；单相或者三相（耦合或者理想）变压器（双绕组和三绕组）模型，多相（换位）分布参数线路模型和电缆模型；多相PI型等值线路；单相或者多相路逻辑控制断路器（用来模拟网络连接的改变及各种类型的短路故障）；旋转电机（模拟三相同步电动机、三相感应电动机、汽轮机、水轮机的调速器及交/直流励磁器的动态特性）；继电器模型；架空输电线（T-line）和电缆（Cable）的频率相关模型，可产生单频率模式模型或者完全平率相关行波模型，且仿真结果数据可直接输入到PSCAD建模（DRAFT）模块中；运行模块（RUN TIME）中的EMTDC操作控制台软件模块和RTDS（实时数字模拟器）控制台模块可分别为运行EMTDC和RTDS提供操作功能和数据收集功能；具备单曲线和多曲线绘图模块；同步发电机和感应电动机模型，断路器模型，避雷器模型，电源模型。 （2）具有以下电力电子元部件模型

可控硅、二极管和GTO模型，6脉动和12脉动桥阀组模型，静止无功补偿器模型。 （3）具有以下控制模块

微分器，延迟环节，微分滞后环节，积分器，限幅器，复数极点函数，实数极点函数，超前滞后环节，幅值升降环节，计时器。包括91种交/直流控制、数字/模拟控制模型；7种逻辑控制单元。

（4）具有以下表计模型

3相RMS（有效值）电压表，RMS（有效值）电压和电流表，有功和无功功率表，峰值检测器，相对相角检测器，频率检测器；包括单相电压表、电流表、三相电流表（RMS）、

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功率表、频率表及相位（差）表；

3.1.4PSCAD/EMTDC基本操作步骤

（1）首先，建立一个的目录，用于在该目录下保存自己所研究的的工程（Project）。 （2）然后，利用（LIBRARY）中提供的模块在空白的Case里面构建系统的接线图和相应的控制系统。输入各元件的参数，以及设定仿真计算的时间、计算步长、图形显示的步长等设定值。

（3）利用［TLINE］和［CABLE］两个模块输入输电线和电缆的参数，如果电气主接线图中没有输电线或电缆，则不需要进行这一步。

（4）对建立的Case进行编译和保存，就完成了一个工程（Project）的建立。 （5）使用〔RUN〕对构建好的Case进行运行，得到运行结果。

（6）最后，在［PLOT］中利用计算结果输出需要的波形，并对波形进行分析，还可以进行打印输出。

需要注意的是，数字计算机不可能连续的模拟暂态现象，只能在离散的时间点（步长）上求解，可以根据需要进行选择，为了使仿真既具有较高的精度又避免仿真消耗的时间过长，本文所选择的计算步长为20ps，计算时间为1s。

3.2静止无功补偿器模型的建立

3.2.1协调控制策略

由于TSC只在容性无功范围内变化，TCR只在感性无功范围内变化。当系统发生暂态过程的时候、电压偏低的时候，此时将TSC投入，发出容性无功，来提升电压，使系统电压恢复。但由于只投入了TSC的容性无功，多余的补偿量存在于SVC，现在则需要TCR投入动作来抵消多余的容性电纳，最终使系统电压保持不变。因此，TCR-TSC型静止无功补偿器协调控制的原则是以TSC作为分级粗调、以TCR作相控细调，从而达到容性无功到感性无功连续可调的目的。若只投入TCR，则不能发出容性无功，无法提供动态电压支撑；若只投入TSC，则当系统电压恢复后，多余的容性无功没有感性无功来抵消，因此就会导致电压过高。即TCR与TSC二者需要相互配合。

将可控制电抗器（TCR）与可投切电容器（TSC）相并联组合，组成了静止无功补偿器（SVC）的通用结构，如下图3.1，使用可控制电抗器与可投切电容器中的电流，实现从容性电流到感性电流的平滑连续调节。通常情况下SVC由N个TSC单元和1个TCR单元并联组成，TCR的容量一般选择SVC总容量的1/N。电容器可以分级投切，但在每个分级之间的无功功率可以由TCR来实现连续调节。所以SVC的最大感性无功范围与用于平滑无功功率的TCR的容量一致。由于TCR容量较小，因此产生的谐波也大幅度减少。通过串联电抗器的作用，TSC支路被调谐在不同的主导谐波频率上。在只有TCR独自运行的情况下，添加一个不可切的电容滤波支路，可以避免所有的TSC被同时切除的状况

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的发生。

图3.1 静止无功补偿器TCR-TSC结构

3.2.2 静止无功补偿器的主回路

静止无功补偿器是晶闸管控制投切电抗器与电容器构成的，因为晶闸管控制信号反应迅速，通断也是不限次数的。静止无功补偿器在电压改变时调节是快速的，以此来达到动态无功补偿的要求，而且还能分相补偿；能很好的适应三相不平衡负荷和冲击负荷性；然而因为晶闸管在电抗器投切时容易产生高次谐波，所以要装设滤波器[17]。

下图3.2所示的是SVC的原理图，SVC产生的谐波电流会被滤波器所吸收,TCR支路是两个反向并联的晶闸管与电抗器串联组成的，把上述的电抗器换成电容器就是TSC支路，它们的控制元件都是晶闸管。通过晶闸管导通角?的函数可以算出TCR支路的等值基波电抗，改变触发角就能改变并联在系统中的等值电抗,电力电子器件可以控制TSC支路，电容器并联在系统中或电容器退出运行是它的两种运行状态[8]。

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高压母线降压变压器滤波器TCRTSC

图3.2 TCR-TSC型静止无功补偿器原理示意图

在PSCAD软件中的单相主回路模型如下图3.3；

图3.3 PSCAD中单相主回路模型

静止无功补偿器三相主回路模型和在PSCAD软件中的模型分别如下图3.4和图3.5；

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图3.4 TCR-TSC型三相静止无功补偿器主回路模型

图3.5 PSCAD中三相静止无功补偿器主回路模型

3.2.3SVC的控制系统模型

一个通用的TCR-TSC型SVC控制系统的框图如图3.6所示，这个系统包括测量系统、电压调节器件、线性化器件、脉冲发生器件、同步系统、辅助控制和保护系统等几个部分，具有电压控制功能和辅助控制功能。

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图3.6一般TCR-TSC型静止无功补偿器控制系统

（1）测量系统

测量系统为SVC控制系统实施控制提供需要的输入信号，而测量信号的准确性决定了SVC控制器的性能。当SVC控制器完成不同的控制功能时，需要测量系统提供不同的输入信号。 （2）电压调节器

SVC电压调节器的作用是通过得到的系统变量产生一个与目标得到的补偿无功功率成正比的输出信号，根据SVC应用场合的不同需求，电压调节器的控制变量和传递函数也是不尽相同的。如图3-5所示电压调节器的基本作用过程如下: 比较测量到的控制变量与参考信号（通常为Vref），然后将误差信号输入到传递函数控制器，控制器输出一个标幺值电纳Bref信号，这个信号的大小可以使控制误差减小，并逐渐达到稳态误差为零，随后电纳Bref信号被传送到触发脉冲发生电路。 （3）线性化器

线性化器的作用是将电压调节器生成的电纳指令Bref转化成触发角指令?。 （4）触发脉冲发生器

将电压调节器输出的标幺值电纳Bref信号传输到触发脉冲发生（GPS）单元，GPS单元产生与所有晶闸管控制和晶闸管投切设备相符合的触发脉冲，继而在母线上得到目标电纳并完成所设定的控制目标。在SVC的通用TCR-TSC结构中，GPS单元将实现如下功能: 1）确定投入的TSC支路的数目，满足容性电纳的需求，并允许多于的容性电纳存储在SVC中。

2）计算TCR感性电纳的大小以抵消多余的容性电纳。

3）根据电容器上的多于电荷极性确定TSC支路的投入顺序，保障无暂态过程的电容器投切。

4）计算TCR晶闸管的触发角，并在SVC的端口得到目标的TCR感性电纳。 （5）同步系统

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图4.5 非故障母线5各相电流电压波形

4.2.2含SVC系统发生单相接地故障的仿真

本次设计中采用的静止无功补偿器为TCR-TSC型，将其装设于母线6处，然后把扰动情况设置为在母线6处0.2秒时发生了A相接地短路故障，在0.3秒时短路故障结束。总共仿真时间为2秒，故障持续时间为0.1秒。其中静止无功补偿器的容量为200MVA。其在PSCAD中无功补偿系统图如下图4.6；

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R=0AVE2BUS2BUS8BUS7COUPLEDPISECTION#1#2COUPLEDPISECTIONP+jQCOUPLEDPISECTION#2#1AVBUS3R=0BUS9COUPLEDPISECTIONAVBUS5AVBUS6AB->GCOUPLEDPISECTIONLogicFaultTimedE6COUPLEDPISECTIONP+jQ#2BUS4#1E4#2BUS10R=0#1BUS1E1R=0PsvcPsvcAORDTIME1AVAVP+jQSVCNCTICPCAPS_ONCSWCSWAOKBKB

图4.6 TCR-TSC型静止无功补偿器PSCAD模型

当把静止无功补偿器装置加入该系统后故障相（A相）以及非故障相（C相）故障前后电流电压波形图如下图4.7和图4.8；

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图4.7 加入静止无功补偿器后故障相A相故障前后波形

观察图4.7可得，当加入静止无功补偿器后，故障相A相电压依然为零，电流不变。

图4.8 加入静止无功补偿器后非故障相C相故障前后波形

观察图4.8可得，非故障相的电流电压基本可以恢复正常运行时的状态。即可验证SVC具有稳定故障节点电压的作用。

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当静止无功补偿器投入使用时，TCR-TSC模型动作的情况如下图所示；

图4.9 TCR的触发角

图4.10 TSC的级数

由上一章TCR-TSC型静止无功补偿器的控制模型可以了解到，本文中的控制系统模型由输入信号控制，此系统中的输入信号为1Hz的正弦波，因此经过电压调节器件、线性化器件、脉冲发生器件等模块后，输出的TCR触发角及TSC级数如图4.8和图4.9所示。

在0.2秒时刻，母线6出现了接地故障，系统出现了暂态过程，，容性无功不足，0.25s时TSC动作，直至0.3s时切除故障，一次投入均为1，投入的容性电流达最大值，支路的容性电流与所加电压成正比，电压回升。多余的容性电纳存在于静止无功补偿器中，通过静止无功补偿器的控制，TCR的感性电纳抵消了过补偿，并切除该TSC，最终电压保持在接近于1pu。

在系统电压失去稳定的时候，TCR与TSC协调配合，迅速提供动态电压支撑，使母线电压保持接近于1pu。下图为静止无功补偿器补偿的无功率和系统参考无功功率比较波

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形图。

图4.11 静止无功补偿器补偿的无功功率Q_SVC和参考无功功率Q_SVC_ref

图4.12 静止无功补偿器的有效电压V和系统输入参考电压Vrms

4.3 含SVC系统校正功率因数效果的仿真与分析

无功补偿就其补偿方式来说分为高压补偿和低压补偿。高压补偿一般是加装在变电所高压侧，可以实现对电网无功进行补偿，改善电网的功率因数，提高变电所的母线电压，减少变电所主变压器和高压线路的无功损耗的作用，充分提高供电设备的效率。

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高压补偿的缺点是只能补偿SVC加装节点前端的无功功率，无法补偿SVC补偿节点后的线路和负载的无功功率。而且为了有效地降低线损，必须做到无功功率在哪里发生，就应在哪里补偿。本文采用高压补偿的方式进行补偿。

本节将SVC装设在母线5处，并测量母线前端电缆的无功功率、有功功率及视在功率，分析SVC投入前后的功率变化，从而分析SVC对校正功率因数，降低能耗，改善电网电压质量的作用。

在PSCAD软件中，功率因数的系统模型如图4.13。其中P为有功功率，Q为无功功率，S为视在功率，cos即为功率因数。

图4.13 功率因数控制模型

4.3.1 SVC投入前电网运行状态

SVC投入前，设备运行时系统产生无功功率损耗，此时电缆的有功功率、无功功率、视在功率如图4.14所示。

图4.14 有功功率、无功功率、视在功率

图中标尺处的数据分别为：P=49.670kW，Q=24.711kW，S=54.607kW。

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功率因数反映了系统使用能耗的效率，高效的系统不仅功率因数高而且十分稳定，保障设备稳定运行。电缆的功率因数如图4.15所示。

图4.15 SVC投入前的功率因数

4.3.2 SVC投入后电网运行状态

SVC投入后的有功功率、无功功率、视在功率如图4.16所示，功率因数如图4.17所示。

测得图4.16中标尺处的数据分别为：P=51.188kW，Q=17.501kW，S=54.596kW。

图4.16 SVC投入后的无功功率、有功功率、视在功率

观察图4.16可知，系统稳定时补偿之后视在功率基本不变，有功功率增加，无功功率下降。

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观察图4.17可知，功率因数有所下降。

图4.17 SVC投入后的功率因数

4.3.3 SVC对校正功率因数效果的分析与结论

补偿前后反映电网状态的数据如下表4.1所示：

表4.1 补偿前后电网相关数据

补偿前 补偿后

有功功率（kW） 无功功率（kW） 视在功率（kW） 功率因数

49.670 51.188

24.711 17.501

54.607 54.596

0.89 0.95

输电线路的主要任务是传输有功功率，而为了实现有功功率的传输和电网无功功率的平衡，一般也需要输送一定量的无功功率。输送无功功率需要消耗有功功率。当电力线路的传输能力一定时，传输无功功率越小，则传输的有功功率越大。或者可以理解为在设备容量不变的条件下，由于提高了功率因数可以少送无功功率，因此可以多送有功功率。可多送的有功功率?P可由下式计算，其中Pl为补偿前的有功功率，cos?1为补偿前的功率因数。

?P?P?1?cos?) （4.1） l?P?S(cos

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补偿后功率因数的提高得益于系统运行时的无功功率由SVC供给，所有输出的能量能够全部用于功率输出，因此SVC能够明显校正功率因数，进而降低线损减少能耗，提高功率因数避免用电罚款，提高输出电压避免负载欠压工作等。

4.4本章小结

本章主要介绍了静止无功补偿器的原理结构，对PSCAD软件进行了简单的描述，最后也构建了相应的PSCAD仿真模型模型，对TCR-TSC型SVC进行了仿真运行，即特定时刻发生单相接地短路故障和校正功率因数的电网系统，分别在SVC投入前后记录数据分析波形，并就仿真结果进行了相应的分析，具有一定的参考价值。

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结论

静止无功功率补偿器（SVC）是指其输出功率随电力系统的控制参数变化而变化的并联连接的静止无功功率发生或吸收装置。已广泛用于输电系统、工业网系统。它能快速、平滑调节容性或感性无功功率，实现动态补偿。在输电系统，控制空载效应等引起的过电压；改善系统的暂态稳定性，抑制系统的无功功率波动及电压震荡；维持输电线的电压保持基本不变，提高线路输送有功功率的能力，特别是由于它的迅速动作，使其能对故障引起的系统扰动提供良好的阻尼。在工业网系统中，能改善负荷功率因数，减少无功功率所引起的损耗，提高输电网输送有功功率的能力，平衡和稳定系统电压，提高用电质量。 本文主要研究了在PSCAD软件中SVC的建模与仿真。现对本文的主要工作总结如下：

本文首先分析了SVC的工作原理及其等效电路，了解到无功补偿实质是通过无功功率器件（电容器和电抗器）产生无功功率，并且根据需要采用连续调节或者投切的方法调节容性或感性电流，及时跟踪无功功率快速变化做出变化，达到所设计的各种控制目标。

然后，研究了在PSCAD中的SVC模型。PSCAD软件的主要功能就是进行电力系统时域和频域计算仿真，典型应用是研究静止无功补偿器。以PSCAD为工具对含SVC的电网的稳态运行情况和实际控制效果进行动态仿真，即可验证静止无功补偿器能够根据系统无功功率的需求或电压的变化自动跟踪补偿的过程及作用。本文以TSC-TCR型三相SVC为模型，并建立了SVC控制系统模型，通过修改控制系统模型器件及参数，可以建立不同特性的SVC装置。

最后，用PSCAD软件建立了该SVC模型，并通过对比SVC投入前后的波形和参数，分别验证了SVC能够稳定故障系统电压提高电压质量和校正功率因数的作用。

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致谢

经过三个多月来的努力，完成了毕业论文。本论文是在指导老师叶鹏教授精心指导下才得以完成。叶鹏老师深厚的理论功底，严谨和执着的治学态度，一丝不苟的工作作风，诲人不倦的高尚师德，热情帮助学生的精神，平易近人的人格魅力给我留下了深刻的印象。这一切都将在以后的工作中伴随着我，帮助我去攀登更高的高峰。从刚开始的选题工作，到中期的PSCAD软件应用及电磁暂态模型建立的辅助，再到最后的毕业论文的批阅、润色和定稿，都是与叶老师辛勤指导分不开的。在此，谨向叶鹏老师表示崇高的敬意和衷心的感谢！

此外，本文能够圆满完成，也离不开各位老师、同学和朋友的关心和支持，这些支持是我能完成课题的坚强保证和不竭动力。感谢我的同窗学友们，他们的鼓励与支持及毫无保留的知识共享使我迎难而进，并且为我学士论文的完成提供了一些好的建议。在此，我向大家致以深深的谢意。

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R=0#2PISECTIONBUS3BUS8BUS7COUPLEDPISECTION#1PISECTIONAVR=0COUPLED#2#1P+jQ#2BUS4#1E4#2沈阳工程学院毕业设计（论文）

BUS10#1R=0BUS1R=0E1PsvcPsvcAORDNCTICPCAPS_ONCSWCSWTIMEKB1AV

COUPLEDBUS9COUPLEDPISECTIONAVAVE2BUS2BUS5BUS6E6AV

附 录

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AB->GP+jQAVCOUPLEDPISECTIONCOUPLEDPISECTIONLogicFaultTimedP+jQSVCAOKB

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