柔性输电的基本原理.ppt
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1、柔性输电的基本原理柔性输电的基本原理.引言n按技术的成熟程度可以划分为三类:n1)已在实际工程中大量应用的。n静止无功发生器,简称SVC(static Var Compensator);n晶闸管控制的串联电容器,简称TCSC(Thyristor Controlled Series Capacitor);n静止同步补偿器,简称STATCOM(Static Synchronous Compensator)。.n2)已有工业样机,但仍处在研究阶段的。n统一潮流控制器,简称UPFC(Unified Power Flow Controller)n3)刚刚提出原理设计,尚无工程应用的。n静止同步串联补偿器
2、,简称SSSC(Static Synchronous Series Compensator);n晶闸管控制的移相器,简称TCPST(Thyristor Controlled Phase Shifting Transformer)。.n柔性输电装置按其在系统中的联接方式可分为串联型、并联型和综合型。nSVC 和STATCOM 是并联型;nTCSC 和SSSC是串联型。nTCPST 和UPFC 是综合型。.SVC的工作原理的工作原理n调相机n传统的静止并联无功补偿是在被补偿的节点上安装电容器、电抗器或者它们的组合以向系统注入或从系统吸收无功功率。并联在节点上的电容器和/或电抗器通过机械开关按组投入
3、或退出。n.传统补偿方法的缺点:n)其调节是离散的;n)其调节速度缓慢,不能满足系统的动态要求;n)其电压负特性,即当节点电压降低(升高)时,并联电容注入系统的无功功率也降低(升高)。.n属于柔性输电技术范畴的现代静止无功发生器(Static Var Compensator)将电力电子元件引入传统的静止并联无功补偿装置,从而实现了补偿的快速和连续平滑调节。理想的SVC 可以支持所补偿的节点电压接近常数。良好的动、静态调节特性使SVC 得到了广泛的应用。.nSVC 的构成形式有多种,但基本元件为晶闸管控制的电抗器(Thyristor Controlled Reactor)和晶闸管投切的电容器(T
4、hyristor Switched Capacitor)。n为了降低SVC 的造价,大多数SVC 通过降压变压器并入系统。由于阀的控制作用,SVC 将产生谐波电流,因而为降低SVC 对系统的谐波污染,SVC 中还应设有滤波器。对基波而言,滤波器呈容性,即向系统注入无功功率。.TCR和TSC支路.nTCR 支路由电抗器与两个背靠背连接的晶闸管相串联构成,控制元件为晶闸管。设加在TCR支路上的系统电压为正弦,其波形如图8-3(a)所示,阀的触发延迟角为,则触发时刻为:n.TCR电压波形和电流.n)这种运行模式相当于将电抗器直接并联在系统中n)当触发角从增大到时,阀的导通区间宽度将由下降到零。这时在
5、任何时刻两个阀都处在截止状态。这种运行模式即相当于将电抗器退出运行。.n)当小于时,已经处在导通状态的阀,其电流回到零点的时刻将大于尚未导通的阀的触发时刻。n在这种情况下,当未导通的阀的触发脉冲发出时,由于已导通的阀尚未关断,故未导通阀的阀电压为零,因而不能被触发而导通。这样,两个阀中总有一个阀在任何时刻都是截止状态。这种状态将导致电感电流中的主要分量为直流分量。.n因而正常情况下,TCR 的触发角运行范围为 n由式(8-3)或波形图可见,由于阀的控制作用,电抗器中流过的电流发生畸变而不再是正弦量。调整触发角的大小将改变电流的峰值和导通区间的宽度。.nTCR支路的等值基波电抗为:n由上式可见,
6、TCR支路的等值基波电抗是导通角或者说是触发角的函数。调整触发角可以平滑地调整并联在系统的等值电抗。.n如图8-2(b)所示,TSC 支路由电容器与两个反向并联的晶闸管相串联构成。TSC支路的电源电压与TCR 相同,其波形如图8-3(a)所示。TSC 中通过对阀的控制使电容器只有两种运行状态:将电容器直接并联在系统中或将电容器退出运行。切除投运状态的电容器比较简单,只要停止对阀进行触发即可。.nSVC 向系统注入的无功功率为:n可见当时,SVC 向系统注入的无功功率可以连续平滑地调节。为了扩大SVC 的调节范围,根据补偿容量的需要,一个SVC 中可以采用多个TSC支路。.nSVC 的等值电抗为
7、 nSVC 的等值伏安特性由TCR 和TSC组合而成.系统电压变化时SVC的等值阻抗随变化的示意图.SVC的伏安特性.n当系统电压在SVC的控制范围内变化时,SVC 可以看成电源电压为和内电抗为的同期调相机:n式中:即是图8-5 中直线AB的斜率;及分别为SVC 的端电压及端电流。当系统电压的变化超出SVC 的控制范围时,SVC 即成为固定电抗.n在电力系统稳定性分析和控制问题中,SVC 可以看成并联在系统中的一个可变电纳,其电纳值由SVC 的控制器决定。.STATCOM的工作原理的工作原理 nSTATCOM也称为静止无功发生器(ASVG,Advanced Static Var Generat
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