基于电力系统常见无功补偿方式分析与讨论

动力与电气工程

基于电力系统常见无功补偿方式分析与讨论

占美玉 杨能

(国网湖北省电力有限公司蕲春县供电公司 湖北蕲春 435300)

摘 要：要保证电力系统安全稳定运行，必须要保证系统充足的无功功率，它是保证线路末端电路、系统传输功能的必要

条件，在长距离的高压输电线路中，电压的末端竟可达到10%的电压损失，使受负荷端电压质量严重不符合规定要求；另一方面在配网系统中，长距离的输电便配网低压端电压无法满足正10%、负7%范围内，造成用户的家电器失灵，所以无功补偿非常有必要的，为满足电力系统安全稳定、控制灵活、经济运行的要求，FACTS装置越来越多地应用于电网中。静止无功补偿器(SVC)是目前电网及工业应用最多的一种FACTS装置，其各种控制策略对电力系统无功电压控制有着明显的快速性、灵敏性和有效性。关键词：控制方式 控制策略 无功补偿中图分类号：TM715 文献标识码：A 文章编号：1672-3791(2019)02(c)-0020-02

随着社会生产力的发展，电力系统中大功率非线性不对称的负荷不断增加从而造成电压不稳定、功率因数低、三相不平衡等电能质量问题。除此之外，我国电力系统在长距离输电过程中，由于无功功率的不足，使得系统的输送总电流增加、变压器输出减少、线路有功功率损耗增加、受端电压下降。采用动态无功补偿技术是解决上述问题的有效措施之一。动态无功补偿技术是一项提高电能质量的有效并且经济的措施，也是保证电网安全稳定性以及战略防御的客观需求。静止无功补偿器(SVC)是现代电力系统中应用最多、最为成熟的动态无功补偿设备，也是第一代的FACTS装置。

PGi和QGi为母线i上所带发电机的有功功率和无功功率；

PDi和QDi为母线i上所带负荷的有功功率和无功功率。

为了找其在以上所有方程的约束条件下最小的无功功率与最优分布方案，可以在实际电力系统运行过程调节所有的无功设备的出力，这些无功设备主要包括电容器组、电抗器、水电发电机组，另外还可以通过有载调压主变分接头来调节电压大小等。

2 静止无功补偿器的控制方式

SVC控制根据所面向控制对象的不同可以分为面向系统的控制策略和面向负荷的控制策略。SVC对于面向系统控制的目的是为了提高系统稳定性、加强对低频振荡的阻尼、降低网损等，而对于面向负荷的控制则是为了抑制冲击负荷影响、提高电能质量等。此外，根据控制目标的不同，SVC的控制方式主要有开环、闭环和复合控制3种。下面简单分析下SVC对冲击性负荷的闪变抑制控制。

SVC对冲击性负荷的闪变抑制控制采用开环控制，其特点是实现简单、响应速度快、能快速跟踪负荷的变化，其典型的响应时间为5~10ms。但是其控制精度不高，对系统参数的变化没有修正能力，所以一般情况下开环控制只是用于精度要求不高且需要快速响应的负荷调节，比如对冲击性负荷的闪变抑制。

1 无功优化模型建立

通过查阅相关资料，可以查看到无功优化控制系统模型，通过取其模型的目标值为系统网损最小F=minPLoss同时要满足以下等式约束条件和不等式约束条件:

（1）

节点电压约束：

（2）

发电机无功出力约束：

有载调压分接头档数调节上下限：设备动作次数上限：

（3） （4） （5）

3 常见发电机组无功功率分析

在电力系统系统中，发电厂机组，特别是水力发电同步机组的无功能力调节能力对整个系统的无功平衡有着很重要的作用。现讨论假设发电机组的母线的无功功率误差∆Qk，通过牛顿迭代法来求解确定计算出来的无功功率，Qkcal功是否在此水力发电组的无功功率限值范围之内，标准式如公式（8）：

（8）

有动作次数约束的设备包括电容器、电抗器、有载调

压分接头。

（5）功率方程约束：

（6） （7）

其中，所有节点i都需要满足有功方程；所有PQ节点都需要满足无功方程。

Gij，Bij为节点导纳阵元素；Vi为第i条母线的电压；

δij为母线i和母线j的电压相角差；

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如果在迭代过程中，出现以下情况：

≥≥

（9）

(下转22页)

科技资讯2019 NO.06SCIENCE & TECHNOLOGY INFORMATION位置，造成机翼油箱的燃油不能正常输入到2号油箱。

（5）机翼油箱加油电动开关故障，卡滞在打开位置，造成机翼油箱的燃油输出至2号油箱以后又通过加油导管加入机翼油箱。

（6）喷射泵故障，造成机翼油箱的燃油不能被引射。（7）机翼油箱通气管路堵塞，造成机翼油箱加输油时通气不畅。

机翼油箱内清洁无多余物。

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（5）恢复喷射泵、检查口盖、机翼油箱输油导管的安装。（6）机内油箱加满燃油，检查拆装部位的密封性正常。（7）进行输油顺序检查，机翼油箱输油正常。

5 结语

对员工进行专题教育，飞机维修过程中，严格控制3M胶带等辅助器材的使用和管理。飞机燃油系统和机件的防污染措施，严禁采用粘贴3M胶带的方式，可以采用醒目的堵头、堵盖对敞口进行封堵，安装前拆除，并对附近进行多余物清查。在燃油箱内机件和导管装配前后，合理设置多余物检查工序，必须经过互检和专职检验员检查后才允许盖合油箱口盖。对于不可视部位，可以利用内窥镜对其内部的多余物情况进行检查。

4 排故经过

根据造成机翼油箱不输油的几种原因分析，完成以下排故检查工作。

（1）通过机翼油箱放油塞放出机翼油箱内的燃油，接通压力加油控制盒上的机翼油箱加油开关，给机翼油箱加油正常。关闭机翼油箱加油开关，机翼油箱不再进油。由此判断机翼油箱加油电动开关工作正常、机翼油箱通气管畅通。

（2）在机翼油箱无燃油情况下，断开喷射泵至单向活门的导管，利用卡带顶动单向活门，能够正常打开和关闭。通过接通“地面电源/蓄电瓶”开关、“综合告警”开关、“燃油系统”“燃油增压泵”开关，燃油泵信号灯熄灭，喷射泵扩散段有燃油喷出。由此判断燃油泵、倒飞电门、机翼油箱电磁阀工作正常。

（3）打开左轮舱内机翼油箱检查口盖，拆下喷射泵，发现在喷射泵吸油口内部有多余物（3M胶带）。

（4）打开机翼油箱前端和后端的口盖，用内窥镜检查(上接20页)

母线k变成了一个发电机的PQ母线，则根据越限的情况和相关的雅可比项，在式（9）中加入功率误差方程，如下所示：

（10）

参考文献

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[2] 马建铎,陈群志,田中笑.某系列飞机机翼油箱输油系统故障分析[J].装备环境工程,2008(10):65-67.

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母线k的节点电压是允许变化的，因此Vk变成了状态变量。

在母线k上，如果在后续的迭代过程中，通过更精确的节点电压估计出更好的Qkcal，表明该母线上的无功功率的需求可以由被连接在其上的发电机满足，则k母线可能再次变回PV母线，因此，在每次迭代过程中要检查无功功率是否越限。因在迭始阶段，计算出的节点电压可能不够精确，从而会导致无功功率越限判断错误。故，可在第一次或第二次迭代之后，再开始越限检查。此处仅仅是一个无功补偿针对水力发电机组的计算算例，具体的实际应用还有待进一步去验证其正确性。

参考文献

[1] 丁青青,王赞基.TCR-TSC型SVC非仿射非线性控制器设计[J].电力系统自动化,2002,26(14):12-15.

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