MATLAB在有静止无功补偿装置的电力系统的分析

基于MATLAB的电力系统分析

（电力系统中加谐波源和静止无功补偿装置时的系统分析）

兰州理工大学电信学院

张奋学

摘

要

首先从无功功率带来的危害说明无功补偿的必要性, 从节约能源的角度说明无功补偿的重要性; 然后以国内外的事实为依据论述了无功补偿的发展历史和发展现状,指出动态无功补偿是无功补偿技术的发展趋势, 而ASVC 又是动态无功补偿的发展趋势; 最后又对ASVC 的发展前景进行了展望。

关键字：电力系统 谐波源 无功补偿 分析

在电力系统中, 电压和频率是衡量电能质量的两个最基本、最重

要的指标。为确保电力系统的正常运行, 供电电压和频率必须稳定在一定的范围内。频率的控制与有功功率的控制密切相关, 而电压控制的重要方法之一是对电力系统的无功功率进行控制。这便是本文探讨无功补偿装置的原因所在。 1 无功补偿的必要性

交流电功率有两种: 有功功率和无功功率。有功功率是进行电能

的利用 转换为其他形式能量作出有效功用的效率。无功功率是建立交流电、磁场而需的功率。在有功功率不变的情况下, 无功功率的存在会使功率因数降低, 视在功率增大, 从而需要增大发、输电设备的容量, 增加投资和电力损耗, 增加运行费用, 输电线路压降变大, 不利于电力的输送与合理应用。 2 无功功率补偿的重要性

全世界大约30% 的主要能源用来产生电能。几乎所有的电能都是以50Hz 或60Hz 的交变电流来传输和分配的。而无功功率是交流电力系统设计和运行中的一个重要因素。由于一系列原因,无功功率控制的重要性与日俱增。原因如下:

1) 由于燃料价格上涨, 提高电力系统运行效率的要求日益迫切。

2) 输电网络的扩展已经受到限制。

3) 水力资源的开发已经不得不在遥远的、条件恶劣的地方进行, 这样远距离的输电需要解决稳定性及电压控制问题。

4) 由于使用电子设备日益增多, 也由于连续过程工业的增长, 对供电质量的要求越来越高。

5) 直流输电系统的研究和应用表明, 要求在换流器的交流侧进行无功控制。对于给定的有功分布, 使无功潮流最小, 就可减少系统的损耗, 而这些都要求对无功功率的流向与转移有很好的控制。

3 无功补偿装置的现状和发展趋势 3. 1 无功补偿装置的历史和现状

由于电力系统中无功功率的有害性, 人们很早就对各种补偿技术有所认识。在电力系统中, 控制无功功率的方法很多, 包括采用同步发电机、同步电动机、同步调相机、并联电容器和静止无功补偿装置等。由于其技术的成熟性及经济上的原因, 这些装置仍在广泛的使用中, 尤其在我国等发展中国家。考虑到无功功率是由于系统中各种电容和电感所产生, 人们最初使用了无源形式的补偿方法。该方法是将一定容量的电容器或电抗器以并联或串联连接的方式安装在系统的母线中。例如, 并联电容器在高峰负荷下可接入系统以防止电压降低。在轻载时, 电容器和电抗器的存在, 对故障后系统的动态性能也有影响。通常, 在干扰期间, 它们都不会投入或切除。这些补偿措施对系统发生影响是由于它们改变了网络参数, 特别是改变了波阻抗、电器长度和系统母线上的输入阻抗。一般来说, 如果要它们纠正短时( 0. 5S) 电压升高和电压下降, 则必须把它们迅速地投入和切除, 在某些场合下, 这种操作要反复进行, 使用传统的机械开关装置, 实际上是做不到这一点的。同步调相机又称同步补偿器, 是作为并联补偿

设计的一种同步机, 它属于有源补偿器。同步调相机同电容器相比, 该装置的优点是: 在系统电压下降时, 靠维持或提高本身的出力, 可以给系统提供紧急的电压支持161。从功能上讲, 同步调相机只不过是一个被拖动到某一转速并与电力系统同步运行的同步机。当电机同步运行后, 根据需要, 人们控制其磁场, 使之产生无功功率, 或从系统吸收无功功率。同步调相机具有调相的优点, 但动态响应速度慢, 发出单位无功功率的有功损耗大, 运行维护复杂, 不适应各类非线性负载的快速变化。

由晶闸管控制电抗器( T hyristorCont rolledReactor TCR ) , 晶闸管投切电容器( Thyristor Sw itched Capacitor T SC) 和以及二者的混合装置( TCR+ TSC) 等主要形式组成的静止补偿器( Stat ic Var Compensator SVC) 实际上可看作一个可调节的并联电纳, 其性能比固定并联电容器要好得多。而所谓静止是指没有运动部件, 这和同步调相机不一样。静止补偿器最重要的性质是它能维持其端电压实际上不发生变化, 所以它要连续调节与电力系统变换功率, 其第二个重要性质是响应速度。传统静止补偿器对电力系统状况的调整和暂态性能的改善起到了重要的作用, 且其控制技术也比较成型, 在实际电力系统中也得到了不少的有效应用。但是它们都是利用可控硅晶闸管进行换相控制, 在无功变动时容易发生逆变现象, 并且都需要大电感或大电容来产生感性和容性无功,因而人们期待有新的补偿方式改善上述缺陷。 3. 1. 1 国外情况

静止无功补偿装置( Stat ic Compensator) 或称SVC- 静止无功系统是相对于调相机而言的一种利用电容器和各种类型的电抗器进行无功补偿( 可提供可变动的容性或感性无功) 的装置, 简称静补装置( 静补) 或静止补偿器。1967 年, 第一批静补装置在英国制成以后, 受到世界各国的广泛重视, 西德、美国、瑞士、瑞典、比利时、苏联等国竟先研制, 大力推广, 使得静止补偿装置比调相机具有更大的竞争力, 广泛用于电力、冶金、化工、铁道、科研等部门,成为补偿无功、电压调整、提高功率因数、限制系统过电压, 改善运行条件经济而有效的设备。国际上几个大的电气公司如瑞士的勃朗. 鲍威利公司( BBC) , 瑞典通用电气公司( A 鸵A) , 美国的通用电气公司( GE) 及西屋公司, 日本的富士公司等均发展了不同类型的静补技术。根据提供无功的性质和方式而言, 静补装置又分为六种组合方式,固定电容、固定感性、可变容性、可变感性、固定容性+ 可变感性、可变容性+ 可变感性, 通常所指的静补装置是指后两种方式。对可变感性又可分为直流励磁饱和电抗器( DCMSR) 。相控阀调节电抗器( T CR) ( 或相控阀高阻抗变压器) 及自饱和电抗器( SR) 。高压可控硅元件问世以来, 逐步取代了有触点开关, 为实现感性或容性无功的连续可控调节提供了简便、可靠、灵活的技术。目前国际上几个主要的产品形式有FCTCR( 固定容性+ 可变感性) 电感的调节也有用可控高阻抗变压器、自饱和电抗器、直流偏磁电抗器的。另一种TSCTCR 是八十年代初发展起采的一种新技术oASEA 首先将其应用于电力系统的无功补偿。

电力系统分析图

以下两张图有CAD版，另附

MATLAB程序流程图

1、未加无功功率补偿装置的和谐波源似的程序

clear;

n=5;%input('请输入节点数：n='); nl=5;%input('请输入支路数：nl=');

isb=1;%input('请输入平衡母线节点号：isb='); pr=0.00001;%input('请输入误差精度：pr=');

B1=[1 3 0.03i 0 1.05 0;2 3 0.08+0.3i 0.5i 1 1;2 5 0.04+0.25i 0.5i 1 1;3 5 0.1+0.35i 0 1 1;4 2 0.015i 0 1.05 0];%input('请输入由支路参数形成的矩阵： B1=');

B2=[0 0 1.05 1.05 0 1;0 0 1 0 0 2;0 3.7+1.3i 1 0 0 2;5 0 1.05 1.05 0 3;0 1.6+0.8i 1 0 0 2];%input('请输入各节点参数形成的矩阵： B2='); na=3;%input('请输入PQ节点数：na=');

Y=zeros(n);YI=zeros(n);e=zeros(1,n);f=zeros(1,n);V=zeros(1,n); sida=zeros(1,n); for i=1:nl …… 此处隐藏：8547字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……