【正文】 ，切除所有的投運電容器組。第三章 新型TSC系統(tǒng)的保護部分設(shè)計電容器的功率損耗和發(fā)熱量都和運行電壓的平方成正比，運行電壓的升高，使得電容器的溫度顯著增加，另外在長期電場的作用下，會加速電容器絕緣的老化，國際上公認電容器的壽命與電壓的78次方成正比，例如電壓增高15%。（3）尖脈沖前沿應盡可能小于0. 5us，傳遞到各元件的脈沖時差小于0. 5us在滿足上述要求前提下，按反向斷態(tài)均壓要求選取的RC參數(shù)，一般足以滿足開通過程的動態(tài)均壓要求。晶閘管的開通時間一般小于10us，它跟觸發(fā)脈沖的大小和陡度，開通前陽極電壓，開通后陽極電流大小，結(jié)溫，外電路的時間常數(shù)L/R等都有關(guān)。當單向串聯(lián)二極管關(guān)斷，而反向串聯(lián)晶閘管停止觸發(fā)時，二極管積蓄載流子形成的恢復電流是相同的，但積蓄載流子數(shù)量少的二極管先恢復反向阻斷，因而它就承受全部的反向電壓，待串聯(lián)的其它二極管都恢復反向阻斷后，總的反向電壓才過渡到靜態(tài)均壓。（2） 靜態(tài)均壓由晶閘管和二極管的伏安特性不一致，串聯(lián)之后出現(xiàn)的穩(wěn)態(tài)電壓不均衡屬于靜態(tài)不均壓通常均壓系數(shù)衡量各串聯(lián)元件電壓分配不均勻程度，均壓系數(shù)為: ()式中，n一串聯(lián)晶閘管數(shù) UthM一串聯(lián)元件:分擔最大峰值電壓的元件所承受的正(反)向峰值電壓。門極特性中的最大和最小兩條曲線反映該器件在整個工作范圍內(nèi)可能出現(xiàn)的最大阻抗和最小阻抗，門極阻抗隨門極電流上升率的增大而增大。在設(shè)計時要充分考慮這些因素。4. 關(guān)斷特性當外加反向電壓于正向?qū)顟B(tài)的晶閘管時，陽極電流逐步衰減到零，并反向流動達到最大值，然后衰減到零，晶閘管經(jīng)過時間后恢復其反向阻斷能力。圖中示出了反向反向恢復電流最大值、反向恢復時間，反向恢復復電流對時間的積分值稱為反向恢復電荷。因此，在設(shè)計時考慮到晶閘管的電流上升率di/dt應低于器件允許的通態(tài)電流臨界上升率。晶閘管的動態(tài)特性主要有開通特性、通態(tài)電流臨界上升率、反向恢復特性、關(guān)斷特性、斷態(tài)電壓臨界上升率等五個方面，其中開通和關(guān)斷特性是其最重要的動態(tài)特性指標。在兩種觸發(fā)電路中，晶閘管電壓過零觸發(fā)的使用范圍最為廣泛，無論電容殘壓出于何種狀態(tài)，其都適用。當電源電壓與電容器的殘壓相等時，晶閘管上電壓為零，光電耦合器就會輸出一個負脈沖，如果此時投入指令存在，此脈沖就會經(jīng)過一系列環(huán)節(jié)，產(chǎn)生脈沖串去觸發(fā)晶閘管，保證晶閘管的平穩(wěn)導通。這就是所謂的理想投入時刻。一般晶閘管投入時刻總的原則是，TSC投入電容的時刻，也就是晶閘管開通的時刻，必須是電源電壓與電容器預先充電電壓相等的時刻。尤其是相位的誤差很大，無法滿足測量精度的要求。則有: () 基于FFT的無功功率測量法，關(guān)鍵是要測量出電壓電流的基波和各次諧波的幅值和相位，F(xiàn)FT正好能很好地實現(xiàn)這部分功能。 Diagram frequency synchronous digital lock device采用積分法測無功和移相法測無功相似，它的理論基礎(chǔ)是。移相法測量無功功率的理論基礎(chǔ)是，既通過移相來實現(xiàn)正弦余弦之間的轉(zhuǎn)換，其基本的原理如下: ()式中: 為角速度，T為電網(wǎng)周期，t為時間。電壓電流相位差可以通過檢測電壓和電流的過零點來檢測?；谶@種定義，常用的測量方法有公式法、移相法和積分法。本章將從無功算法的選擇、晶閘管的觸發(fā)原則、主電路的接線方式和控制策略等9個方面對TSC動態(tài)無功補償有關(guān)技術(shù)進行比較深入的論述。 Vector drawing of inductance current Vector drawing of capacitanceTSC裝置的發(fā)展己經(jīng)有了很長歷史，根據(jù)TSC裝置的實際使用效果和反饋，前人在技術(shù)上進行了很多的改進和創(chuàng)新。圖22中和兩端的電壓將為 （）如果流過的電流是感性電流，則與同相，比小。由于負載無功功率的大小是隨時變化的，因此，設(shè)置一個或兩個電容器不可能任何時候都恰如其分地滿足需要。雙向晶閘管正、負半波都處于阻斷時，這種滯后無功補償器被稱為晶閘管投、切電容器無功補償器TSC。因此，等效于電容器向電網(wǎng)輸出感性電流，按()式選擇電容C，那么電容器輸出的感性電流正好等于負載的感性電流場，于是電容器和感性負載并聯(lián)后的等效負載就只有有功電流，等效負載的功率因數(shù)為1，發(fā)電機、變壓器、線路就只流過有功電流、只傳負載的有功功率P，減少了功率損耗。受功耗、發(fā)熱和溫升的限制，發(fā)電機、變壓器、線路、開關(guān)電器等一切電氣設(shè)備都只允許通過一定數(shù)值的電流lm,，當有無功電流、無功功率而使功率因數(shù)小于1時，發(fā)電機、變壓器、線路、開關(guān)電器等電氣設(shè)備盡管其電流己達到最大允許值Im，但它們能發(fā)送的電功率P卻隨成比例地減小，即電氣設(shè)備發(fā)送功率的利用率成比例地減小。圖中交流電源U、經(jīng)變壓器PT和線路電抗后 The power system with TSC對負載供電。同時，由于 (U為電網(wǎng)相電壓)，因此在同一電壓下要輸送一定的功率，功率因數(shù)越大，線路中的電流越小，故線路中的損耗也越小。我們把有功及無功電流和電壓的乘積稱為視在功率，用S表示，即S=UI，常用單位為KVA。下面對TSC利用并聯(lián)電容器實現(xiàn)無功補償?shù)幕驹磉M行具體分析。隨著電力電子晶閘管器件工藝的成熟和成本的下降，F(xiàn)ACTS技術(shù)的無功補償將成為未來電力系統(tǒng)自動化的主流，更是未來無功補償技術(shù)領(lǐng)域的重要研究課題之一。瑞典某鋼廠兩臺100T電弧爐，裝有60Mvar的TSC后，%的波動范圍。經(jīng)過多年的分析與實驗研究，其最佳投切時間是晶閘管兩端的電壓為零的時刻，即電容器兩端電壓等于電源電壓的時刻。一般對稱網(wǎng)絡采用星形連接，負荷不對稱網(wǎng)絡采用三角形連接。 晶閘管投切電容器(TSC）為了解決電容器組頻繁投切的問題，TSC裝置應運而生。我國江門變電站采用的靜止無功補償器是瑞士BBC公司生產(chǎn)的TCRFCMSC型的SVC，其控制范圍為士177。鮑威利公司已經(jīng)制造出此種補償器用于高電壓輸電系統(tǒng)的無功補償。根據(jù)觸發(fā)角與補償器等效導納之間的關(guān)系式: 和 （）可知，增大觸發(fā)角即可增大補償器的等效導納，這樣就會減小補償電流中的基波分量，所以通過調(diào)整觸發(fā)角的大小就可以改變補償器所吸收的無功分量，達到調(diào)整無功功率的效 TCR補償器原理 TSC型補償器原理 TCR pensator principle TSC pensator principle在工程實際中，可以將降壓變壓器設(shè)計成具有很大漏抗的電抗變壓器，用可控硅控制電抗變壓器，這樣就不需要單獨接入一個變壓器，也可以不裝設(shè)斷路器。 晶閘管控制電抗器兩個反并聯(lián)的晶閘管與一個電抗器相串聯(lián)，其單相原理圖如圖15所示?？煽仫柡碗娍蛊魍ㄟ^改變控制繞組中的工作電流來控制鐵心的飽和程度，從而改變工作繞組的感抗，進一步控制無功電流的大小。第二類是晶閘管控制電抗器(TCR: Thyristor Control Reactor )。這些功能中，有些是補償裝置工作所必須的，有些是為方便用戶抄表設(shè)置的，有些是為自動化聯(lián)網(wǎng)運行設(shè)置的。從技術(shù)、補償效果、對負載的適應性以及今后的發(fā)展上來講，建議還是選擇無功功率(無功電流）控制。既然功率因數(shù)控制不如無功功率(無功電砌控制，那么，什么場合選用它，我們從以下幾個方面來考慮。這是人們最先想到和做到的。若供電線路負荷很大，同時上面又掛有較重要的設(shè)備，則還是以選擇由晶閘管控制的無功補償裝置為宜對于有電焊機、頻繁起停的機械加工設(shè)備等負載變化快、變化幅度大的場合，由斷路器開關(guān)控制的無功補償裝置顯然無法滿足要求。 Schematic diagram of reactive power pensation由于本方法的控制對象是無功功率（無功電流)，而無功功率(無功電流)又始終保持在一個較低的水平上。若當前值大于一個電容器組的補償值，則投入一個電容器組。按照補償原理應投入一個電容器組，用該組電容器的超前電流去進行補償，補償?shù)慕Y(jié)果是得到了超前的功率因數(shù)。 Lightload power factor pensation oscillation功率因數(shù)控制的另一個問題是輕載下的投切振蕩。功率因數(shù)值是一個比例值，所以在重負荷時，雖然功率因數(shù)滿足了要求，但電網(wǎng)中的無功功率仍很大。則保持不變。用無功補償裝置進行補償，使供電電網(wǎng)的功率因數(shù)滿足要求。以晶閘管作開關(guān)元件的無功補償裝置，控制器發(fā)出的是晶閘管的觸發(fā)信號。動作時無火花，更安全可靠，壽命長。美國電力研究院還提出統(tǒng)一潮流控制器(UnifiedPower Flow ControllerUPFC )(王建元等，2000。 Trujillo et al,2003: . Sahoo et al , 2004 )。鮑威利公司已造出此種補償器用于高壓輸電系統(tǒng)的無功補償。但用接觸器來投切會出現(xiàn)巨大的沖擊涌流，而且閉合時觸頭顫動導致電弧燒損嚴重，現(xiàn)在靜止無功補償器一般專指使用晶閘管的無功補償設(shè)備。 隨著現(xiàn)代電力電子技術(shù)在電氣傳動領(lǐng)域的廣泛應用，相控技術(shù)、脈寬調(diào)制等技術(shù)被引入到電力系統(tǒng)，與傳統(tǒng)電力系統(tǒng)控制技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生了近幾年出現(xiàn)的新技術(shù)—柔性交流輸電系統(tǒng)(Flexible AC Transmission System— FACTS) (N G. Hingorani。字典傳統(tǒng)的無功功率補償裝置主要為同步調(diào)相機和并聯(lián)電容器。SVC是利用晶閘管作為固態(tài)開關(guān)來控制接入系統(tǒng)的電抗器和電容器的容量，從而改變輸電系統(tǒng)的導納。 1978年，在美國電力研究院支持下，美國西屋公司(Westinghouse Electric Corp)制造的使用基于晶閘管的SVC投入實際運行。SR比之SC具有靜止、響應速度快等優(yōu)點。因此，廣義上而言，接觸器式的動態(tài)無功補償設(shè)備并未超脫開關(guān)投切的范疇。開關(guān)投切的電容器的補償措施的缺點是不能細調(diào)且響應慢，投切過程中會產(chǎn)生涌流和過電壓問題。但是它屬于旋轉(zhuǎn)設(shè)備，運行中的損耗和噪聲都比較大，技術(shù)上己顯落后。傳統(tǒng)的無功功率補償裝置主要是同步調(diào)相機和并聯(lián)電容器。（3）集中補償占大多數(shù)。（2）無功補償裝置落后。由于資金匾乏及重視程度不夠，公用變壓器區(qū)內(nèi)無功補償容量嚴重的不足，有功損耗大，公用變壓器的利用率不高。通過統(tǒng)計、理論分析和各項技術(shù)措施來達到經(jīng)濟運行的目的。無功補償?shù)淖饔弥饕幸韵聨c(王兆安等，2002 )(1)提高供用電系統(tǒng)及負載的功率因數(shù)，降低設(shè)備容量，減少功率損耗。 在當今的電力系統(tǒng)中，感應式異步電動機和變壓器作為傳統(tǒng)的主要的負荷使電網(wǎng)產(chǎn)生感性無功電流。同時使功率因數(shù)偏低、系統(tǒng)電壓下降。低壓動態(tài)無功補償裝置開發(fā)平臺設(shè)計第一章 緒論 2 2 3 3 3 5 6 6 6 10 12第二章 動態(tài)無功補償關(guān)鍵技術(shù)研究 13 13 16．1公式法 17 17 18 18 19 20 20 22 24第三章 新型TSC系統(tǒng)的保護部分設(shè)計 25 25 25 25 25 25 25 26 26 26 26 27 27第四章 系統(tǒng)硬件設(shè)計 28 DSP控制系統(tǒng)實現(xiàn) 28 28 34 35 35 AD采樣模塊 36 37 38 39 40 41 43 43 44 45 45 45 46第五章 軟件設(shè)計與實現(xiàn) 47第六章 總結(jié) 48參考文獻 49致 謝 50第一章 緒論 近年來，隨著我國國民經(jīng)濟GDP(國民生產(chǎn)總值)的不斷增長，我國的電力工業(yè)也有了長足的發(fā)展。無功功率增加會導致電流的增大，設(shè)備及線路的損耗增加，導致大量有功電能損耗。等非線性負荷大量接入電網(wǎng)，使電網(wǎng)供電質(zhì)量受到嚴重影響，其中各種電力電子開關(guān)器件的大量應用和負載的頻繁波動是最主要的干擾源，導致了一系列不良影響。因此，無功補償就成為保證電網(wǎng)高質(zhì)量運行的一種主要手段之一。 因此研究無功功率補償對電網(wǎng)的安全經(jīng)濟運行有很重要的意義:。，掌握無功功率的經(jīng)濟規(guī)律。在供電方面，公用變壓器在全國大中小城市中大量存在，而且伴隨著一戶一表等城網(wǎng)改造的開展，還會大量增加。而且，在高峰時，從電網(wǎng)接收無功過多，低谷時，往往向系統(tǒng)送無功。這些裝置常因為電容器容量級差大而投切精度低或是頻繁投切。負荷所需的無功功率，仍然需要通過線路供給，依然產(chǎn)生有功損耗。至今在無功補償領(lǐng)域中這種裝置還在使用，而且隨著控制技術(shù)的進步，其控制性能還有所改善。目前在電力系統(tǒng)多采用開關(guān)投切電容器或接觸器投切電容器。同時，接觸器式補償設(shè)備的響應時間也較大，在某些快速變化負荷的場合，可能反調(diào)，達不到動態(tài)補償?shù)哪康摹? 早期的SVC靜止無功補償裝置是飽和電抗器((SR} Saturated Reactor)型的，1967年英國GEC公司制成了世界上第一批該型無功補償裝置。1977年美國GE公司首次在實際電力系統(tǒng)中運行了使用基于晶閘管的SVC。因此，SVC一般專指使用基于晶閘管的靜止無功補償裝置。Table variety of dynamic reactive power pensation device brief parison of v