第八MATLAB在無(wú)功補(bǔ)償?shù)姆抡鎸?shí)例

1、第8章MATLAB在電力系統(tǒng)無(wú)功補(bǔ)償中的應(yīng)用實(shí)例由上可以看出：維持電壓穩(wěn)定，應(yīng)該盡量減少無(wú)由上可以看出：維持電壓穩(wěn)定，應(yīng)該盡量減少無(wú)功的傳輸，采取就地平衡。功的傳輸，采取就地平衡。 無(wú)功功率和電壓分布之間的關(guān)系無(wú)功功率和電壓分布之間的關(guān)系無(wú)功損耗無(wú)功損耗 有功損耗有功損耗; ;UQXPRU 電壓降受無(wú)功功率的影響較大電壓降受無(wú)功功率的影響較大; ;無(wú)功功率的流動(dòng)從無(wú)功功率的流動(dòng)從UhUL 電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡電力系統(tǒng)的無(wú)功功率平衡 電壓是衡量電壓是衡量電能質(zhì)量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。的重要指標(biāo)。 電力系統(tǒng)的電力系統(tǒng)的運(yùn)行電壓水平運(yùn)行電壓水平取決于取決于無(wú)功功率的平衡無(wú)功功率的平衡。系統(tǒng)中各種無(wú)功

2、電源的無(wú)功出力應(yīng)能滿(mǎn)足系統(tǒng)負(fù)荷系統(tǒng)中各種無(wú)功電源的無(wú)功出力應(yīng)能滿(mǎn)足系統(tǒng)負(fù)荷和網(wǎng)絡(luò)損耗和網(wǎng)絡(luò)損耗在額定電壓下在額定電壓下對(duì)無(wú)功功率的需求，否則對(duì)無(wú)功功率的需求，否則電壓就會(huì)偏離額定值。電壓就會(huì)偏離額定值。 1變壓器的無(wú)功損耗變壓器的無(wú)功損耗220220%100100LTTTTkNNNSQQQU BXUIUSUSSU 假定一臺(tái)變壓器的空載電流假定一臺(tái)變壓器的空載電流I I0 0%=2.5%=2.5，短路電壓，短路電壓U Uk k%=10.5%=10.5，在額定滿(mǎn)載下運(yùn)行時(shí)，無(wú)功功率的消耗將達(dá)在額定滿(mǎn)載下運(yùn)行時(shí)，無(wú)功功率的消耗將達(dá)額定容量的額定容量的13%13%。如果從電源到用戶(hù)需要經(jīng)過(guò)好幾級(jí)變壓，

3、則變壓器中無(wú)。如果從電源到用戶(hù)需要經(jīng)過(guò)好幾級(jí)變壓，則變壓器中無(wú)功功率損耗的數(shù)值是相當(dāng)可觀的。功功率損耗的數(shù)值是相當(dāng)可觀的。一、無(wú)功功率損耗222211222212LPQPQQXXUU 2212()2BBQUU 線路的無(wú)功總損耗為線路的無(wú)功總損耗為22221112212LBPQUUQQXBU 一般情況下，一般情況下，35kV35kV及以下系統(tǒng)消耗無(wú)功功率；及以下系統(tǒng)消耗無(wú)功功率；110kV110kV及以上系統(tǒng)，輕載或空載時(shí)，成為無(wú)功電源及以上系統(tǒng)，輕載或空載時(shí)，成為無(wú)功電源，傳輸功率較大時(shí)，消耗無(wú)功功率。，傳輸功率較大時(shí)，消耗無(wú)功功率。2輸電線路的無(wú)功損輸電線路的無(wú)功損耗耗電力系統(tǒng)的無(wú)功功率電源

4、有電力系統(tǒng)的無(wú)功功率電源有發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)、同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)、靜靜電電容器電電容器及及靜止補(bǔ)償器靜止補(bǔ)償器，后三種裝置又稱(chēng)為，后三種裝置又稱(chēng)為無(wú)功補(bǔ)償無(wú)功補(bǔ)償裝置裝置。1. 發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電機(jī)在發(fā)電機(jī)在額定狀態(tài)下額定狀態(tài)下運(yùn)行時(shí)，可發(fā)出無(wú)功功率：運(yùn)行時(shí)，可發(fā)出無(wú)功功率： NGNNGNGNtgPSQ sin二、無(wú)功功率電源二、無(wú)功功率電源2. 同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)同步調(diào)相機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)相當(dāng)于空載運(yùn)行的同步電動(dòng)機(jī)。它能根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸它能根據(jù)裝設(shè)地點(diǎn)電壓的數(shù)值平滑改變輸出（或吸?。┑臒o(wú)功功率，進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。?。┑臒o(wú)功功率，進(jìn)行電壓調(diào)節(jié)。同步調(diào)相機(jī)常安

5、裝在樞紐變電所同步調(diào)相機(jī)常安裝在樞紐變電所 。同步調(diào)相機(jī)是早期的無(wú)功補(bǔ)償裝置的典型代表。但同步調(diào)相機(jī)是早期的無(wú)功補(bǔ)償裝置的典型代表。但是它運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜是它運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜, , 有功功率損耗較大有功功率損耗較大, , 不能對(duì)快速不能對(duì)快速變化的負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償變化的負(fù)載進(jìn)行補(bǔ)償, , 目前已經(jīng)很少使用目前已經(jīng)很少使用。并聯(lián)電容器的補(bǔ)償原理是產(chǎn)生超前電流來(lái)補(bǔ)償負(fù)并聯(lián)電容器的補(bǔ)償原理是產(chǎn)生超前電流來(lái)補(bǔ)償負(fù)載產(chǎn)生的滯后電流載產(chǎn)生的滯后電流。供給的無(wú)功功率供給的無(wú)功功率Q QC C值與所在節(jié)點(diǎn)值與所在節(jié)點(diǎn)電壓的平方成正比，即電壓的平方成正比，即 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：靜電電容器的裝設(shè)容量可大可小，既可集中使用，靜電電容

6、器的裝設(shè)容量可大可小，既可集中使用，又可分散安裝。且投資費(fèi)用較小，運(yùn)行時(shí)功率損耗亦較小，又可分散安裝。且投資費(fèi)用較小，運(yùn)行時(shí)功率損耗亦較小，維護(hù)也較方便。維護(hù)也較方便。缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓下降時(shí)，它供給系統(tǒng)的無(wú)功功率也將減當(dāng)節(jié)點(diǎn)電壓下降時(shí)，它供給系統(tǒng)的無(wú)功功率也將減小，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓水平進(jìn)一步下降；電容器分組投切，非連小，導(dǎo)致系統(tǒng)電壓水平進(jìn)一步下降；電容器分組投切，非連續(xù)可調(diào)。容易和系統(tǒng)發(fā)生諧振，不僅危害電容器本身，而且續(xù)可調(diào)。容易和系統(tǒng)發(fā)生諧振，不僅危害電容器本身，而且會(huì)危及電網(wǎng)中的電氣設(shè)備，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)造成損壞，甚至破會(huì)危及電網(wǎng)中的電氣設(shè)備，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)造成損壞，甚至破壞電網(wǎng)的正常運(yùn)行。壞

7、電網(wǎng)的正常運(yùn)行。 QC=U 2/XC3. 靜電電容器靜電電容器 (FC，F(xiàn)ixed Capacitor)并聯(lián)電容器的仿真實(shí)例補(bǔ)償前電壓電流補(bǔ)償后電壓電流補(bǔ)償前功率補(bǔ)償后功率靜止補(bǔ)償器由靜止補(bǔ)償器由靜電電容器靜電電容器與與電抗器電抗器并聯(lián)組成并聯(lián)組成電容器電容器可發(fā)出無(wú)功功率，可發(fā)出無(wú)功功率，電抗器電抗器可吸收無(wú)功功率，可吸收無(wú)功功率，兩者結(jié)合起來(lái)，再配以適當(dāng)?shù)膬烧呓Y(jié)合起來(lái)，再配以適當(dāng)?shù)恼{(diào)節(jié)裝置調(diào)節(jié)裝置，就能夠平，就能夠平滑地改變輸出（或吸收）的無(wú)功功率?；馗淖冚敵觯ɑ蛭眨┑臒o(wú)功功率。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：快速平滑地調(diào)節(jié)無(wú)功功率，克服了電容器作快速平滑地調(diào)節(jié)無(wú)功功率，克服了電容器作為無(wú)功補(bǔ)償裝置只能作

8、電源不能作負(fù)荷、調(diào)節(jié)不連為無(wú)功補(bǔ)償裝置只能作電源不能作負(fù)荷、調(diào)節(jié)不連續(xù)的缺點(diǎn)；與同步調(diào)相機(jī)相比較，靜止補(bǔ)償器運(yùn)行續(xù)的缺點(diǎn)；與同步調(diào)相機(jī)相比較，靜止補(bǔ)償器運(yùn)行維護(hù)簡(jiǎn)單、功率損耗小，能做到分相補(bǔ)償以適應(yīng)不維護(hù)簡(jiǎn)單、功率損耗小，能做到分相補(bǔ)償以適應(yīng)不平衡的負(fù)荷變化，對(duì)于沖擊性負(fù)荷也有較強(qiáng)的適應(yīng)平衡的負(fù)荷變化，對(duì)于沖擊性負(fù)荷也有較強(qiáng)的適應(yīng)性，因此在電力系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。性，因此在電力系統(tǒng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。4. 靜止補(bǔ)償器靜止補(bǔ)償器Static Var CompensatorSVC）圖圖1 靜止無(wú)功補(bǔ)償器的原理圖靜止無(wú)功補(bǔ)償器的原理圖 (a)可控飽和電抗器型；(b)自飽和電抗器型；(c)

9、可控硅控制電抗器型；(d) 可控硅控制電抗器和可控硅投切電容器組合型晶閘管控制電抗器(TCR+FC)的仿真實(shí)例觸發(fā)角=90補(bǔ)償前電壓電流觸發(fā)角=120觸發(fā)角=180觸發(fā)角=140靜止無(wú)功補(bǔ)償器(SVC)的仿真實(shí)例8.2.1SVC的基本結(jié)構(gòu)與工作原理8.2.2Simulink中的SVC模塊介紹8.2.3SVC系統(tǒng)的仿真模擬圖8-11SVC原理圖8.2.2Simulink中的SVC模塊介紹1. SVC模塊的基本功能2. SVC模塊的控制系統(tǒng)圖8-13SVC模塊示意圖表8-5SVC模塊的輸出信號(hào)信號(hào)序號(hào)信號(hào)組信號(hào)名稱(chēng)定義13Power Iabc (cmplx) Ia(pu) Ib(pu)Ic(pu)

10、輸入SVC的相電流Ia、Ib、Ic，單位pu4ControlVm (pu)測(cè)量到的正序電壓（單位pu）5ControlB (pu)SVC的電納輸出（單位pu），正值為容性6ControlQ (pu)SVC的無(wú)功功率輸出（單位pu），正值為感性圖8-14SVC模塊功率數(shù)據(jù)參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框圖8-15SVC模塊控制參數(shù)設(shè)置對(duì)話(huà)框圖8-16SVC控制系統(tǒng)框圖圖8-17具有并聯(lián)補(bǔ)償設(shè)備的簡(jiǎn)單系統(tǒng)8.2.3SVC系統(tǒng)的仿真模擬1)00.2s時(shí)電壓源幅值為1.0p.u.。2)0.20.5s時(shí)電壓源幅值為0.94p.u.。3)0.50.8s時(shí)電壓源幅值為1.06p.u.。4)0.51.0s時(shí)電壓源幅值為1.0p.u。圖8-18PhasorspowerguiABCabcUjABCabcUiSignal ProcessingabcMagPhaSequence Analyzer(Phasor Type)Scope1ScopemABCSVCSVC(Phasor type)ABCABCL = 50km2V1B1V