基于晶闸管控制的串联电容器提高输电网系统稳定性措施.pdf

文章编号:()基于晶闸管控制的串联电容器提高输电网系统稳定性措施罗传源(广西电网有限责任公司梧州供电局广西 梧州)摘 要:在输电网中装设晶闸管控制串联电容器()可以减少传输损耗增加输电容量并改善电压质量 本文介绍了晶闸管开关串联电容器在电力系统输电网络中的应用 将 串联安装在输电线路的两个位置在有 的情况下对输电网系统的性能进行了研究研究了不同类型的电力系统干扰如发电机出口电压的波动、负载的切除、发电机的停电和电网同步以及电压、潮流和阻抗等参数 并且在/中对所研究的系统进行仿真并对 结合的测试系统进行了验证仿真结果验证了输电网装设 装置的有效性关键词:输电网系统输电线路晶闸管控制串联电容器中图分类号:文献标识码:():()./.:引言晶闸管控制串联电容是一种基于串联补偿的补偿装置可以实现潮流的控制阻止功率振荡缓解输电线路中的谐振 的主电路结构简单由一个电容器和一个电感组成电容器与传输线串联晶闸管控制的电感器与电容器并联 因此在 中不需要高压变压器 这使得 与其他现有的柔性交流输电()设备相比更经济 现有的文献对 设备已有较多的研究技术也较为成熟在 方面的研究还存在着有待提高 文献研究了电力系统中统一潮流流控制器()的最佳位置和参数设计并在实际的输电线路模型中对 的最佳位置进行了研究该模型在线路的中心装电气开关(.)设有串联补偿电容 文献提出了一个用于输电线路电路中潮流控制的 设备模型 文献提出了晶闸管控制电抗器()的暂态稳定和潮流模型还提出了一个基于电压源逆变器()的 控制器并且详细介绍了各种 设备的模型如晶闸管控制的串联补偿器和静止无功补偿器()文献在 的背景下提出了一种最优潮流模型目的是控制输电线路的潮流文献根据有功功率和无功功率的变化情况详细介绍了不同的静态负载模型对静态无功补偿器()位置的影响 文献研究了在多机电力系统中的应用通过仿真研究 的功率特性来提高电压和暂态稳定性 文献提出了晶闸管控制的串联补偿器的最佳位置以减少输电线路损耗增加可用容量并改善电压分布 文献提出了 设备的最佳位置以提高输电线路的性能改善了输电线路的功率传输能力和电压分布 文献提出了一种 器件的设计用于控制电力系统网络中的电压和潮流 文献提出了通过在送电端装设 来控制输电线路的有功和无功潮流 文献中出了 的建模并分析了其阻抗特性和相关的单共振和多共振条件 本文研究输电网装设 后在电压幅值变化、负荷切除、发电机投切以及电压、潮流和阻抗等参数的影响下 电力系统能否恢复稳定 通过/仿真验证 在电力系统输电网中起到提升电能输送能力增强输电线的暂态稳定性 晶闸管投切电容器 晶闸管控制串联电容器是一种控制传输线阻抗快速和连续变化的 器件 它在精确调节输电线路潮流、抑制区域间功率振荡、缓解次同步谐振和提高暂态稳定性等方面具有应用潜力 控制器采用晶闸管控制电抗器()与串联电容器组的电容器段并联 原理图如图 所示 和电容的结合使得容性电抗可以在很大范围内得到平滑控制并根据指令通过控制晶闸管控制电抗器()进行分流以提供串联电容电抗的平稳变化 控制器采用 并联串联电容器组 和电容的结合使得容性电抗可以在较大范围内平稳控制并根据指令切换到双向晶闸管对连续运行并插入适当电抗的状态 本研究使用的 参数如下:电感为 电容为 晶闸管缓冲电阻为电容为图 晶闸管控制串联电容器结构图 输电系统 本文研究的系统单线图如图 所示常规发电机用 和 表示 发电机 连接母线 容量为 发 电 机 连 接 母 线 容 量 为 输电线路 连接母线 和 输电线路 连接母线 和 输电线路正序阻抗和零序阻抗分别为()/和()/每条输电线路 和 的长度为 母线 上接负载容量为 总线 连接负载 容量为 连接在母线 和 之间图 所研究输电系统结构图 仿真结果与讨论 本文基于/软件根据图 所示的电力系统仿真了采用晶闸管开关串联电容器来改善传输系统性能 根据仿真结果中 相电压()、相电流()、通过 的功率()、的阻抗()、的电压()来观察 的性能 以下通过在系统正常运行、发电机端口电压突变、发电机投切和负荷投切的情况下对 的工作特性进行分析 系统正常运行情况 图 为输电系统在没有任何干扰的仿真结果在正常运行时输电系统的电压和电流不会发生变电气开关(.)化 两端的电压为额定值流经 的功率也不变如图()()所示 的阻抗持续跟踪参考阻抗如图()所示图 正常运行时输电网参数波形 发电机出口电压突变 发电机 的电压幅值在 时产生了的波动并在 后恢复至额定值如图 所示 图()所示输电网中 相电压受到发电机端口电压的影响也略微波动但电压相位和幅值都保持在其参考值上 相电流减小 从图()中可以看出 两端的电压随振幅的时间变化因此流经 的有功功率会在电压波动时刻突降又很快恢复至波动前的数值其阻抗也随功率而波动从图()中可以看出在振幅变化时阻抗会发生变化但 会抑制阻抗的波动最后控制阻抗值与参考阻抗相等实现了输电线路中有功功率和无功功率的可控流动 发电机切除 在 时发电机 与系统母线 断开图()为输电网 相电压在发电机切除后电网电压基本保持不变图()为输电网 相电流由于负荷端功率不变因此输送的电流突增 图()显示了 两端的电压也产生波动由图()可以看出一旦发电机停电流经 的有功功率也随电流增大 从图()可知在发电机 切除时 的阻抗受到扰动也发生变化但 会主动抑制阻抗的扰动最终控制阻抗与参考阻抗相等在 内恢复稳定值图 电压突变时输电网参数波形 负荷切除 当 时连接在母线 上的负荷 切除 图()为输电网 相电压负荷切除对电压没有影响幅值保持在额定值 图()为切除负荷 时晶闸管两端的电压通过 的功率在短时间内也发生相应的波动如图()所示 从图()中可以看出由于切除负荷 阻抗值发生了较大的波动 抑制了这种波动使阻抗与参考阻抗值相等实现了输电线路中的有功功率和无功功率的可控流动 发电机投入 发电机 在初始时刻与系统断开在 时投入并连接 母线运行 图()为输电网 相电压在 投入时幅值有较大的变化图()为输电网 相电流由于发电机 投入后输电网所输送的功率减小所以线路中电流的幅值也随之降低图()中显示了两端电压的变化由于电气开关(.)图 发电机切除时输电网参数波形图 负荷切除时输电网参数波形输电网中电流减小流过 的有功功率也随之减少如图()所示 从图()中可以看出投入发电机 后阻抗的变化持续时间很长通过 控制阻抗最后阻抗与参考阻抗相等图 发电机投入时输电网参数波形 结论 本文研究了输电网中安装晶闸管开关串联电容器效果并搭建了输电网仿真模型 仿真了各种类型的电力系统扰动如正常运行、负荷切除、发电机切除和并网同步并观察了电压、潮流和阻抗等参数 研究发现在输电网中装设 可以提高输电网稳定性仿真结果表明了该方法的有效性参考文献 孙凯祺.晶闸管控制串联电容补偿控制策略研究.科技资讯():.高飞翎周子旺常鹏等.可控串联补偿调压特性的分析和研究.电气开关():.张健黄少锋李轶凡.统一潮流控制器接入对距离保护的影响及对策.电测与仪表():.武历忠司大军黄家栋.柔性交流输电电力系统潮流计算研究.云南电力技术():.(下转第 页)电气开关(.)时并具有一定的容错能力避免误判出现紊乱实现稳定状态和失稳状态的过渡 基于自适应卡尔曼滤波算法 卡尔曼滤波算法能较好应用于线性滤波和预测 对于电池荷电状态的自适应卡尔曼滤波算法是基于线性卡尔曼滤波算法改进而来该算法的基本概念:()式中为系统 时刻估计状态为卡尔曼增益为系统观测值 为系统 时刻估计状态 同时设定一个线性离散系统上式状态空间方程为:式中为控制因子为过程噪声为观测噪声、为建模所需的常数矩阵 基于卡尔曼滤波算法的计算流程如图 所示图 卡尔曼滤波算法的计算流程 由算法可知通过 的数据融合实际估算状态与监测数据和预测数据偏差相对较小一定程度上具有较高的估算精确度如图 所示 结论 本文分析了电动汽车的电池模型与参数辨识依据电动汽车的行车工作情况进行三种状态划分采用自适应卡尔曼滤波算法进行电动汽车力电池荷电状态评估估算结果偏差相对较小具有较好的估算精确度便于为后期电动汽车荷电行车提供参考图 算法数值参考文献 李军李虎林.电动汽车锂离子电池荷电状态估算方法综述.科学技术与工程():.王萍张吉昂程泽.基于最小二乘支持向量机误差补偿模型的锂离子电池健康状态估计方法.电网技术():.魏克新陈峭岩.基于多模型自适应卡尔曼滤波器的电动汽车电池荷电状态估计.中国电机工程学报():.刘芳马杰苏卫星等.基于自适应回归扩展卡尔曼滤波的电动汽车动力电池全生命周期的荷电状态估算方法.电工技术学报():.王思俊.电动汽车锂离子电池荷电状态估计算法研究.西安科技大学.收稿日期:(上接第 页)张华军赵菁.晶闸管控制电抗器型动态无功补偿装置分析与应用.电工电气():.李娟孙欣.计及风电不确定性和 功率调节作用的最优潮流研究.电气自动化():.王锡淮邓军杨泽鑫.电力系统控制器参数优化策略.电机与控制学报():.眭仁杰薛峰周野等.提高电力系统暂态稳定性的 控制策略.电力系统及其自动化学报():.高飞翎周子旺常鹏等.可控串联补偿调压特性的分析和研究.电气开关():.周文海陈谦闪鑫等.基于参数解耦的 设备多目标优化配置.电网与清洁能源():.张涛徐雪琴冉华军.基于改进差分和声搜索算法的 设备的多目标优化配置.中国电机工程学报():.王帅荆龙王静等.型的 容量优化及控制策略.电网技术():.杨毅姚伟孙海顺等.考虑晶闸管导通特性的 基频阻抗特性分析.电力自动化设备():.收稿日期:作者简介:罗传源()男广西梧州人助理工程师工学学士研究方向输电网运行方面电气开关(.)