【正文】 源電壓（也即電容電壓）的變化率才按正弦規(guī)律上升，電流 ci 即按正弦規(guī)律上升。當(dāng) 12 ??LC? 時可以認(rèn)為電容器需預(yù)充至電源峰值電壓。 常見的觸 發(fā)方式 基于以上分析，常見的觸發(fā)方式有以下兩 種： ⑴ 過零觸發(fā) 當(dāng)電源電壓與電容器的殘壓相等時，晶閘管上電壓為零，此時觸發(fā)可保證晶閘管平穩(wěn)導(dǎo)通。 12 3 TSC 靜止無功補(bǔ)償穩(wěn)定系統(tǒng)電壓 TSC 控制策略 對于 TSC，由其基本結(jié)構(gòu)和原理可知，兩個反并聯(lián)晶閘管只是起將電容器并入電網(wǎng)或從電網(wǎng)斷開的作用，串聯(lián)的小電感只是用來抑制電容投入電網(wǎng)時可能造成的沖擊電流，在工程實際中一般將電容器分成組，每組都可由晶閘管投切，因而可根據(jù)電網(wǎng)的無功需求投切電容器， TSC 實際上就是斷續(xù)可調(diào)的發(fā)出無功功率的動態(tài)無功補(bǔ)償裝置。 ⑵ 綜合控制功能的控制策略 這類控制器包括：按電壓、功率因數(shù)綜合控制；按電壓、時間綜合控制；按電壓、無功功率綜合控制。無功功率的上、下限值則由補(bǔ)償電容器的容量以及電網(wǎng)是否要求該站向電網(wǎng)輸送無功功率來決定。發(fā)降壓指令，直到電壓降低至合格為止。發(fā)投電容器組指令，投入電容器組直至無功補(bǔ)償合適為止。可是電壓和無功是互相影響的，電壓升高，功率因數(shù)會變大，這時運行點有可 能進(jìn)入 1 區(qū)在②點運行。開環(huán)控制即通常說的前饋控制，響應(yīng)迅速，但控制精度低，控制策略相對比較簡單，多用于負(fù)載補(bǔ)償。但為了充分利用兩種控制方式各自的優(yōu)點，實現(xiàn)多重控制的目的，也常常將這兩種控制方式聯(lián)合起來使用。 3，有效的阻尼系統(tǒng)震蕩。為了降低無功傳輸帶來的不利影響，可以在配電網(wǎng)無功 負(fù)荷集中處安裝一定容量的SVC 由 SVC 向負(fù)荷點就近提供無功功率，以減少系統(tǒng)流入的 Q，這樣不僅可使網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)生的壓降 ΔU 變小，同時也可使網(wǎng)絡(luò)的線損減小。在 SVC 的發(fā)展歷程中，先后出現(xiàn)了同步調(diào)相機(jī)、自飽和電抗器等產(chǎn)品，但都因其性能及生產(chǎn)工藝上的不足漸漸淡出了人們的視野。 TSC 補(bǔ)償裝置具有很強(qiáng)的自適應(yīng)性和通用性，在各種工業(yè)用系統(tǒng)中都能發(fā)揮出很好的工作特性，并在冶金、采礦、石油化工、電氣化鐵路等領(lǐng)域中取得了較好的運行經(jīng)驗。另 外，選用不同的控制方案以及采用運用軟件程序設(shè)置標(biāo)志性單元的方法來判斷是否存在振蕩性投切，都是很好的輔助手段。晶閘管分組投切電容器組在理論上完全可以實現(xiàn)無過渡過程投切，但實際中仍存在著誤觸發(fā)問題。目前，除采取微機(jī)優(yōu)化控制、光耦過零觸發(fā)等方法外，還可利用過零固態(tài)繼電器 (solid state relay， SSR)進(jìn)行投切 [2021]。任何工程從最初的設(shè)計構(gòu)思到通過軟件進(jìn)行實際情況模擬，再到實際應(yīng)用，往往計算較復(fù)雜，并且 一旦出現(xiàn)小失誤，就前功盡棄。 建立仿真模型 現(xiàn)模擬如圖 41 所示的 TSC 型靜止無功補(bǔ)償器。靜止無功補(bǔ)償器監(jiān)控一次側(cè)的電壓并且發(fā)送合適的脈沖給 24 個晶閘管（每個三相組各有 3 個 晶閘管），進(jìn)而得到穩(wěn)壓器要求的電納 。 TSC 靜止無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)電壓理論研究 23 結(jié) 論 隨著電力電子設(shè)備等非線性負(fù)荷的日益增多，各電力用戶對電網(wǎng)的安全穩(wěn)定運行及電能質(zhì)量都提出了更高的要求，這就使得無功補(bǔ)償和諧波抑制問題引起人們越 來越多的關(guān)注。 TSC 靜止無功補(bǔ)償提高系統(tǒng)電壓理論研究 24 參考文獻(xiàn) 1 孫元章 , 王志芳 , 盧強(qiáng) . 靜止無功補(bǔ)償器對電壓穩(wěn)定性的影響 . 中國電機(jī)工程學(xué)報 . 1997, 17(6):373~376 2 李海蜂 , 李乃湘 . FACTS 裝置用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制的綜述 . 電力系統(tǒng)自動化 . 1998, 22(9):31~37 3 G. W. Chang, T. C. Shee. A novel reference pensation current strategy for shunt active power filters control. IEEE Trans. on Power Delivery. 20xx, 19(4): 1751~1758 4 Jin Hua, G. Goos, L. Lopes, An effic ient switched reactor based static Var pensator。 在 MATLAB/SIMULINK 環(huán) 境下對 TSC 進(jìn)行了仿真研究。建立了 +300Mvar/100Mvar 3TSC 的仿真模型。而相控的 TCR 則可以無功功率從 0 到 109Mvar 連續(xù)的變化。因為 其運算快、測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，比手工計算方便，且可以多次使用，所以應(yīng)用無功補(bǔ)償計算在實際運行工作中有著廣泛的前景。 19 4 TSC 工作原理的仿真研究 關(guān)于 MATLAB 仿真軟件 本文的仿真過程 式 借助 MATLAB 軟件完成的。若兩者極性相反，則會產(chǎn)生無觸發(fā)，造成設(shè)備損壞。 ⑶ 晶閘管投切的誤觸發(fā)問題。投切振蕩很容易造成控制設(shè)備和電容器的損壞，必須予以避免。經(jīng)試運行測算，網(wǎng)損在 10%以上的 10 kV 配電線路在加裝 TSC 動態(tài)無功補(bǔ)償裝置后可降損 5%~10%，且在三相負(fù)載平 衡處，其功率因數(shù)可達(dá)到 以上，不會出現(xiàn)無功倒送，同時在優(yōu)化電能質(zhì)量的基礎(chǔ)上也提高了配電設(shè)備容量的利用率。我國平頂山至武漢鳳凰山 500kV 變電站引用進(jìn)口的無功補(bǔ)償設(shè)備就是 TSC 型。 當(dāng)然， TSC 也有其自身的弱點，它是阻抗型補(bǔ)償，隨著電壓的降低其無功輸出也會與電壓成平方關(guān)系降低，若采用基于電壓源逆變器的 STATCOM 將會取得更好的效果。 2，有力的支持系統(tǒng)電壓，防止電壓崩潰。 TSC 在進(jìn)行系統(tǒng)補(bǔ)償時，其控制目標(biāo)通常是 調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，此時高的控制精度則是控制系統(tǒng)的最基本要求，故以采用閉環(huán)控制方式居多。 以九區(qū)圖為控制策略的裝置在實際運行中，其缺點主要表現(xiàn)在當(dāng)電網(wǎng)（變電站）在某些運行區(qū)域（九區(qū)圖中的區(qū)域）時，會增加電容器的動作次數(shù)，提高檢修頻率，影響電器設(shè)備的使用壽命。 九區(qū)圖控制原理存在的問題主要是 :控制策略是基于固定的電壓無功上下限而未考慮無功調(diào)節(jié)對電壓的影響及相互協(xié)調(diào)的關(guān)系：用于運算分析的信息由分散性和隨機(jī)性的特點，造成了控制策略的盲目和不確定性， 實際表現(xiàn)為設(shè)備頻繁調(diào)節(jié)。若電容投完，則停發(fā)投電容指令，發(fā)升壓指令。先發(fā)切除電容指令，到無功補(bǔ)償合適時，若電壓還高，轉(zhuǎn)發(fā)降壓指令。每個分區(qū)有不同的控制規(guī)則，以這樣的策略來 圖 31 九區(qū)圖法控制 原理圖 控制電壓和無功。如果計算值小于最小一組電容器的容量 (下限值 )，則應(yīng)保持補(bǔ)償狀態(tài)不變。對 TSC 的補(bǔ)償特性 進(jìn)行了深入分析。時，恰好滿足了無過渡投入電容器的條件。 10 UIC 圖 24 單相 TSC 等效電路 由圖可得電路的方程 ??? idtCdtdiLu 1 (22) 設(shè)電源電壓 )s in( ?? ?? tUu m ，投切時刻相角為 ? ，電感的初始電流 000 ?? ?? ii ，電容的初始電壓為 000 ?? ?? uu ，解方程可得 )1/()s i n ()s i n )1(()c o s (c o s)c o s ( 20 02200LCtU uLCCtItIi m cmm ??? ?????? ? ?????? （ 23） 式中0?為電路振蕩頻率 LC/10 ?? ， mI 為電流穩(wěn)態(tài)峰值。以后每半個周波發(fā)出脈沖輪流給 1VT 和 2VT ,直到需要切除這條電容支路。適合 于三相平衡負(fù)載 (見圖 22c)。其中前兩者統(tǒng)稱為星形接法，后兩者統(tǒng)稱為三角形接法。電容器分組的具體方法比較靈活，一般希望能組合產(chǎn)生的電容值級數(shù)越多越好，常見的分組方法有等容分組和不等容分組 2 種。 4 用 MATLAB 對 TSC 靜止無功補(bǔ)償進(jìn)行仿真，分析波形圖。 跟蹤補(bǔ)償是指以無功功率補(bǔ)償投切裝置作為控制保護(hù)裝置，將低壓電容器組補(bǔ)償在大用戶母線上的補(bǔ)償方式。此外，在低負(fù)荷時，可以相應(yīng)停運數(shù)個電容器組，以防止過補(bǔ)，投資較為經(jīng)濟(jì)。 集中補(bǔ)償同樣可分為低壓集中補(bǔ)償和高壓集中補(bǔ)償。其特點是：用電設(shè)備運行時，無功功率補(bǔ)償投入，用電設(shè)備停止運行時，補(bǔ)償設(shè)備也退出，因此不會造成無功功率倒送；同時還具有投資少、占地小、安裝容易、配置方便靈活、維護(hù)簡單、事故率低等優(yōu)點。但由于并聯(lián)補(bǔ)償裝置也存在很多形式，對此，我們對并聯(lián)補(bǔ)償做更進(jìn)一步的分類。 ⑵ 并聯(lián)補(bǔ)償不會改變電力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，接入方式簡單，可以將并聯(lián)補(bǔ)償接入造成的影響盡量減小到最小，許多情況下可以做到無沖擊投入運行和無沖擊退出運行。 20xx 年 8 月 14 日美國東部大停電事件進(jìn)一步的使人們意識到電力系統(tǒng)穩(wěn)定性的重要性，特別值得我們注意的是相控技術(shù)、脈寬調(diào)制技術(shù)和四象限變流技術(shù)相結(jié)合，產(chǎn)生的柔性交流輸電系統(tǒng) — FACTS。因此在系統(tǒng)電壓偏低或偏高時，阻抗型裝置的特點（如電壓低時電流減小，導(dǎo)致補(bǔ)償裝置容量裕電壓平方成比例 下降）會影響補(bǔ)償效果。 隨著社會的發(fā)展，對于電能質(zhì)量的要求不斷提高。因此無功補(bǔ)償是電力系統(tǒng)及工礦企業(yè)節(jié)能降耗的重手段； ⑵ 電網(wǎng)的無功容量不足，會造成負(fù)荷端的供電電壓低，影響正常生產(chǎn)和活用電；反之，無功容量過剩，會造成電網(wǎng)的運行電壓過高，電壓波動率大。目前我國城網(wǎng)、農(nóng)網(wǎng)無功補(bǔ)償不足， 調(diào)節(jié)段 落后，造成電壓偏低，損耗較高， 20xx 年全國平均線損率高達(dá) ％。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)?？梢圆捎糜坝?、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)校可以公布論文的部分或全部內(nèi)容。為驗證本文研究的控制策略的有效性， 在 MATLAB/Simi LINK 環(huán)境下對 TSC 進(jìn)行了仿真研究 。傳統(tǒng)無功補(bǔ)償裝置很難達(dá)到單位功率因數(shù)的補(bǔ)償， 電網(wǎng)無功功率不平衡將導(dǎo)致系統(tǒng)電壓的巨大波動，嚴(yán)重時會導(dǎo)致用電設(shè)備的損壞，出現(xiàn)系統(tǒng)電壓崩潰和穩(wěn)定破壞事故。通過 SIMULINK 建立了 TSC 仿真模型，對仿真波形圖進(jìn)行了分析，結(jié)果表明 TSC 型靜止 無功補(bǔ)償在提 穩(wěn)定系統(tǒng)電壓方面 能滿足要求，顯示出該無功補(bǔ)償方式具有較大的應(yīng)用價值。合有效地利用能源，最大限度地節(jié)約能源對人類的可持續(xù)發(fā)展具有深遠(yuǎn)的戰(zhàn)略義。在電網(wǎng)中，大多數(shù)負(fù)載 (如電機(jī)、電弧爐等 )和網(wǎng)絡(luò)元件 (如變壓器、傳線等 )的運行不僅需要電源為其提供有功功率 ，而且還需提供相應(yīng)的無功率。 無功補(bǔ)償是維持現(xiàn)代電力系統(tǒng)的穩(wěn)定與經(jīng)濟(jì)運行所必需的，它對供電系和負(fù)載的運行都是十分重要的。 20 世紀(jì) 70 年代，晶閘管的身影開始出現(xiàn)在補(bǔ)償裝置中，采用高壓大容量快速的電子開關(guān)代替機(jī)械開關(guān)應(yīng)經(jīng)成為趨勢。體 積 變小、調(diào)節(jié)速度快（可達(dá)到 10ms）等優(yōu)點可以將其做成模塊，根據(jù)電力系統(tǒng)需求靈活運用。 我們要知道電力電子器件技術(shù)本身高速發(fā)展，未 來的功率器件開關(guān)容量會逐步升高，價格則相應(yīng)下降，而利用有源濾波器的諧波抑制和 FACTS 技術(shù)的無功功率補(bǔ)償將成為未來電力自動化系統(tǒng)的主流。 ⑷ 由于并聯(lián)補(bǔ)償中能控制接入點的電流，而電流進(jìn)入電力系統(tǒng)后如何分布系統(tǒng)本身確定，因此并聯(lián)補(bǔ)償產(chǎn)生補(bǔ)償效果后通?？梢允垢浇膮^(qū)域受益，適合于電力部門采用 ，而串聯(lián)補(bǔ)償可以針對特定用戶，因而對特定用戶的補(bǔ)償采用串聯(lián)補(bǔ)償更加合適。 ⑶ 根據(jù)補(bǔ)償?shù)姆磻?yīng)速度分類： ①靜態(tài)補(bǔ)償裝置：如同步調(diào)相機(jī)等； ②動態(tài)補(bǔ)償裝置：如 TSC 補(bǔ)償裝置等。其特點在于補(bǔ)償效益大，不僅能減少高壓線路中的無功功率，同時也減少了低壓 線路中的無功功率，減少電器設(shè)備的容量和導(dǎo)線的截面，降低電能的損耗。特點是接線簡單、運行維護(hù)工作量小、無功功率就地平衡，從而提高配變電利用率，降低網(wǎng)損，具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性，是目前無功功率補(bǔ)償中最常用手段之 一。 ⑷