优质毕业设计配电网无功补偿方法及优化屠亚军.doc

毕业设计（论文）

题目 配电网无功赔偿方法及优化

学生姓名 屠亚军
学 号 379135
专 业 新能源应用技术
班 级 3791
指导老师 章世清
评阅老师 章世清

完成日期 年 10 月

三峡电力职业学院
毕业设计（论文）课题任务书
（应届毕业生）

课题
名称
配电网无功赔偿方法及优化
学生
姓名
屠亚军
院校
三峡电力
职业学院
专业
新能源应用技术
班级
3791
指导
老师
章世清
指导
人数

一、设计任务
1、 配电网基础概念
2、 无功功率基础概念及物理意义
3、 无功功率对配电网影响
4、 对无功功率赔偿理论及装置发展研究
5、 无功功率赔偿方法优化研究
二、设计目标
利用所学专业里理论知识和实习实践知识结合起来综合应用，从而达成巩固、加深和扩大专业理论知识，同时培养严谨、科学、细致求学精神，培养自我独立分析和处理问题工作能力及实际工程设计基础技能，学会在项目开发是怎样搜集和查阅资料，使用开发工具、进行方案论证和设计、总结设计结果，撰写毕业论文等，为以后进入工作岗位奠定基础。
三、设计（论文）结果要求：

1、开题汇报： 页 ≥1000 字

2、说 明 书： 页 ≥8000 字（即毕业设计正文部分）

3、图 纸： 页 〉1 张

4、其 它：按要求提供图纸及论文全文电子文档

毕业设计封装次序
（封面-设计任务书-开题汇报-目录-原创性申明-版权授权书-正文-图纸-附录）

进度起止日期
起止日期
要求完成内容

1、.9.1～.9.8

2、.9.9～.10.6

3、.10.7～.10.13

4、.10.14～.10.20

5、.10.21～.10.27

1、 查阅资料，完成开题汇报。

2、 完成毕业设计（论文）初稿，指导老师审核。

3、 安要求修改论文，完成毕业设计（论文），装订成册，连同电子文档一并上交指导老师。

4、 指导老师完成毕业设计（论文）批阅。

5、 毕业答辩。

审核（系主任）

同意（院长）

三峡电力职业学院

毕业设计论文）开题汇报

题目 配电网无功赔偿及优化

学生姓名 屠亚军 学号 379135
专 业 新能源应用技术 班级 3791
指导老师 章世清

完成日期 年 9 月 18 日

1． 课题起源

无功赔偿对电力系统关键性越来越受到重视,合理地投停使用无功赔偿设备,对调整电网电压、提升供电质量、抑制谐波干扰、确保电网安全运行全部有着十分关键作用。经过讨论无功赔偿意义、无功功率不足产生不利影响、无功赔偿标准、怎样确定无功赔偿容量和方法、和无功赔偿电容器安装及运行中安全问题等问题,期望做好无功优化,从用户节能效益和提升电能质量为标准,主动探寻技术,以确保用电用户安全生产和经济运行。

2．该课题有什么意义 
伴随国民经济高速发展和人民生活水平提升，大家对电力需求日益增加，同时对供电可靠性和供电质量提出了更高要求。因为负荷不停增加，和电源大幅增加，不仅改变了电力系统网络结构，也改变了系统电源分布，造成系统无功分布不尽合理，甚至可能造成局部地域无功严重不足、电压水平普遍较低情况。伴随系统结构日趋复杂，当系统受到较大干扰时，就可能在电压稳定微弱步骤造成电压瓦解。 
合理无功赔偿点选择和赔偿容量确实定，能够有效地维持系统电压水平，提升系统电压稳定性，避免大量无功远距离传输，从而降低有功网损，降低发电费用。采取无功赔偿能够收到以下效果： 
① 降低电力损失，通常工厂动力配线依据不一样线路及负载情况，其电力损耗约2%--3%左右，使用电容提升功率因数后，总电流降低，可降低供电端和用电端电力损失。 
② 改善供电品质，提升功率因数，降低负载总电流及电压降。于变压器二次侧加装电容可改善功率因数提升二次侧电压。  
③ 延长设备寿命。 改善功率因数后线路总电流降低，使靠近或已经饱和变压器、开关等机器设备和线路容量负荷降低，所以能够降低温升增加寿命（温度每降低10°C，寿命可延长1倍） 
④ 最终满足电力系统对无功赔偿监测要求，消除因为功率因数过低而产生罚款。 
3．该课题内容在中国处于什么水平？
相比于国外，尤其是发达国家配电网络，中国配电网发展相对落后，尤其是在农村地域配电网络，长久面临着设备老化、线路网架微弱等问题。配电网输电线路长，分支结构复杂且负荷点分散，用电负荷受季节影响改变显著，使得配电网面临问题愈加复杂化。中国配电网常常运行在低功率因数状态，网络损耗大，线路利用率低，在部分地域仍然存在着数量众多高耗能变压器。低功率因数会造成线路电压损耗增加，尤其对于长线路来说，过高电压损耗还会影响末端负荷用电。在中国lOkV配电网络中，通常只是在专用变压器侧加装了无功赔偿装置，而数量众多公用变压器却没有，使得配电网赔偿度不高，网络降损空间较大。所以，在配电线路上装设无功赔偿装置显得格外关键。在lOkV配电网中，将并联电容器等无功赔偿装置安装在线路杆塔上，能够深入提升功率因数，降低网络损耗。相比于分散在主变压器无功赔偿，装设和配电线路上无功赔偿含有集中赔偿，设备利用高，基础不占有土地特点，填补了变压器低压侧缺乏无功缺点，降低了线路上输送无功功率。线路赔偿尤其是应用于线路较长、功率因数低线路，降低线路损耗，提升电能质量效果相当显著。
无功赔偿装置根据连接方法不一样能够分为串联赔偿装置和并联赔偿装置。串联赔偿装置关键目用于改善线路阻抗参数，以此来提升线路传输能力，比如在输电线路中串联电容器来减小线路电气距离；并联赔偿装置关键用于赔偿系统无功功率，对线路电压进行调整控制。依据赔偿对象不一样，并联无功赔偿装置又能够分为系统赔偿装置和负荷赔偿装置两种。系统赔偿装置是指用于赔偿配电系统无功功率，提升电压稳定性，维持系统稳定，优化无功时尚装置；负荷赔偿装置是指用于单个或单组用电负荷无功赔偿装置，目标是提升负荷功率因数，降低电压波动和电压闪变，改善负荷处电压质量。
4.课题拟采取新方案和新技术：

　 现在关键两大类优化方法：一类传统优化算法，这类算法从某个初始点出发，根据一定轨迹不停改善目前解，最终收敛于最优解。这类优化算法关键有线性计划法、非线性计划法、混合整数计划法、动态计划法； 
　　该类方法经历了三个阶段，第一是仅考虑等式约束基于拉格朗日函数等网损微增率准则，该准则概念清楚、简捷快速，在电力系统运行调度和方法制订上作用显著，尤其是凭经验进行决议；第二是考虑不等式约束各类优化算法，如梯度类算法、线性计划法、二次计划法及混合整数计划法等；第三是障碍函数类算法，如内点法，该类算法含有计算速度和求解问题规模不大相关等特殊优点，所以成为优化研究领域一个热点。 
　　另一类是智能优化算法，它们从一个初始解群体开始，根据概率转移标准，采集某种方法自适应地搜索最优解人工智能算法是一个以一定直观基础而结构算法。多年来，基于对自然界和人类本身有效类比而取得启示智能算法在电力系统无功优化中应用受到了大家关注，含有代表性有些人工神经网络、粒子群算法、模拟退火法、遗传算法等。智能方法是无须解析表示就能进行优化方法，包含含有不一样智能程度一系列搜索优化算法。它们以一个初始解群开始，根据概率转移标准，采取某种方法搜索最优解。以遗传算法、模拟退火法等为代表智能搜索算法，对于搜索空间基础上不需要什么限制性假设，所以含有全局寻优能力，填补了传统数学计划方法不足，在电力系统无功优化中得到了成功应用。

5.课题计划及进度安排：

进度起止日期
起止日期
要求完成内容

1、.9.1～.9.8

2、.9.9～.10.6

3、.10.7～.10.13

4、.10.14～.10.20

5、.10.21～.10.27

6、 查阅资料，搜集资料。

7、 完成毕业设计（论文）开题汇报

8、 安要求完成论文，完成毕业设计（论文）电子文档一并上交指导老师。

9、 指导老师完成毕业设计（论文）审阅，按要求修改完善。提交装订成册纸质论文

10、 毕业答辩。

目录

第一章 配电网 ··············································12
1.1配电网基础概念 ········································12
1.2配电网组成 ············································12
1.3配电网分类 ············································12
第二章 无功功率 ·············································13
2.1什么是无功功率 ··········································13
2.2无功功率物理意义·······································13
2.3无功功率对配电网影响···································15
第三章 无功赔偿理论及装置··································17
3.1无功功率理论发展·······································17
3.2无功功率赔偿装置发展···································17
3.3无功功率动态赔偿原理···································18
3.4无功赔偿电容器···········································19
3.5静止无功发生器···········································22
第四章 无功赔偿方法优化······································25
4.1无功优化基础标准及要求·································25
4.2影响无功优化原因·······································27
43无功优化通常模型·······································28
4.4无功优化目标函数·········································29
4.5无功优化约束条件·········································31
结 论·······················································33
致 谢························································34
参考文件···················································· 35

论文/设计/汇报原创性申明
本人郑重申明：所呈交论文/设计/汇报是本人在导师指导下独立进行研究所取得研究结果。除了论文/设计/汇报中尤其加以标注引用内容外，本论文/设计/汇报不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写结果作品。本人完全意识到本申明法律后果由本人负担。

作者署名： 年 月 日

论文/设计/汇报版权使用授权书
本论文/设计/汇报作者完全了解学校相关保障、使用学位论文/设计/汇报要求，同意学校保留并向相关论文/设计/汇报管理部门或机构送交论文/设计/汇报复印件和电子版，许可论文/设计/汇报被查阅和借阅。本人授权省级优异论文/设计/汇报评选机构将本论文/设计/汇报全部或部分内容编入相关数据库进行检索，能够采取影印、缩印或扫描等复制手段保留和汇编本论文/设计/汇报。

本论文/设计/汇报属于
1、保密 □，在_________年解密后适用本授权书。
2、  不保密 □。
（请在以上对应方框内打“√”）

作者署名：_________ 年 月 日

  导师署名：_________ 年 月 日

摘 要
在电力系统中，存在着消耗大量无功功率设备，这些设备使用会给电力系统电压产生猛烈波动，比如冲击性无功功率负载：轧钢机，电弧炉，电气化铁道等。同时用户中又有对系统电压稳定性有较高要求精密设备：如计算机，医用设备等。假如无功功率不能立即控制，就会对电网电压造成不良影响。另外无功贮备不足会造成电网电压水平降低。鉴于以上原因，怎样快速有效处理电力系统中无功缺额。含相关键现实意义。
本文分为五个部分，第一部分介绍配电网基础概念，组成和分类第二部分无功功率，介绍什么是无功功率，无功功率物理意义，无功功率对电力系统影响。第三部分无功赔偿研究，介绍了两种无功赔偿装置：无功赔偿电容器和静止无功发生器。第四部分无功优化，分别介绍影响无功优化原因，无功优化通常模式目标函数和约束条件。
关键字：无功赔偿 无功优化 电力系统 赔偿电容器 静止无功发生器

第一章 配电网
1.1配电网基础概念
配电网（Distribution Network）是指在电力网中起电能分配作用网络。通常是指电力系统中二次降压变压器低压侧直接或降压后向用户供电网络。
1.2配电网组成：
架空或电缆配电线路、配电开关类设备、配电所、柱上变压器、配电箱等。

1.3配电网分类
1、配电网按电压等级来分类
（1）高压配电网(35-110kV)；
（2）中压配电网(6-10kV)；
（3）低压配电网(220-380V)；
2、按供电区功效来分类
（4）城市配电网（城网；）
（5）农村配电网（农网）；
（6）工厂配电网等。

图1　配电网系统多种无功赔偿方法示意图

第二章 无功功率
2.1什么是无功功率
电网中电力设备大多是依据电磁原理工作，她们能在能量交换中建立交变磁场，在一个周期内吸收功率和释放功率相等。但电源能量再经过纯电感或纯电容电路时并没有能量消耗，仅仅在用电负荷和电源之间进往复交换，因为这种交换功率不对外做功，所以成为无功功率。无功功率反应了内部和外部往返交换能量情况，但并不像有功功率那样表示单位时间内所做平均功率，无功功率符号用Q表示，单位为乏（var）、千乏（Kvar）、兆乏（Mvar）。
2.2无功功率物理意义
前面说过，无功功率只是描述能量交换幅度，并不消耗功率，图2-1单相电路就是这首先例子，其负载为感性负载。电阻消耗有用功，而电感则在一周期内一部分时间内把从电源吸收能量储存起来，另一部分时间再把储存能量向电源和负载释放，并不消耗能量。无功功率大小表示了电源和负载电感之间能量交换幅度。电源向负载提供这种无功功率是阻感负载内需要，同时对电源输出带来一定影响。

图2-1
图2-2是带有负载三相电路，为了和图2-1相对照，假设U、R、L参数均和2-1相同，为对称三相电路。这是无功功率大小当然表示了电源和负载电感之间能量交换幅度。无功效量在电源和负载间往返流动。同时，能够证实，各项无功功率分量（）瞬时值之和在任一时刻全部为零。所以，也能够认为无功效量是在三相之间流动。这种流动是经过阻感负载进行。

图2-2
图2-2是一个静止无功发生器电路（SVG）。经过对各半导体开关器件合适控制，其电源电流相位能够比电压超前，使SVG发出无功功率或吸收无功功率。在进行PWM控制时，假如开关频率足够高C容量就能够足够小。所以，C能够不被看成储能元件。一样，只要开关频率足够高，SVG交流侧电感L也能够足够小，L也不是交换无功效量意义上电感。所以，这种电路能够近似看成无储能元件电路。这时，无功效量交换就不能看成是在电源和负载储能元件之间进行。因为各相无功分量瞬时值之和在任一时刻全部为零。所以，仍能够认为无功效量在三相之间流动。实际上，三相三线电路不管对称还是不对称，不管含谐波还是不含谐波，各无功分量瞬时值全部为零。这一结论是普遍成立，所以，能够认为无功效量是在三相之间流动。

图2-3a
图2-3a是带有电阻负载单相桥式可控整流电路，图2-3b是时u和i波形。这时电路有功功率为

图2-3b

电流i有效值为

功率因数为

无功功率Q为

其无功功率一部分是由基波电流移相产生，另一部分是由谐波电流产生。因为负载中没有储能元件，而且是单相电路，所以，这里没有上述意义上无功效量流动，其无功功率是由电路非线性产生。
2.3无功功率对电力系统影响
传统无功功率是由储能元件引发负荷和电源之间能量交换最大值，是负荷和电源间交换能量一个度量。但伴随科学技术发展，很多非储能元件也会吸收无功这关键是器件非线性引发。电力系统中无功消耗关键来自两个方面，一是输电线路本身消耗无功，其次是负荷消耗无功。输电设备在输送电能时要吸收一定无功，在高压配电网络中为了提升电网输送容量和系统稳定性通常会对这部分无功进行赔偿，如对线路进行串联赔偿，部分关键节点进行并联赔偿。负荷吸收负载关键是指感性负载和大量非线性负荷消耗无功，如工业生产和日常生活中使用异步电动机，日光灯、和多种变流设备，工业电炉、电气机车等，这些负荷中有些容量很大，再开启和使用中全部会吸收大量无功，常会引发电网电压波动和畸变。
在电力系统中，负载中感性负载会降低电网功率因数，会给电力系统产生下列不良影响。
（1）降低发电机组输电能力和输变电设备输电能力，是电气设备效率降低，发电和输变电成本提升。
（2）增加了输电损耗，降低了系统经济效益。
（3）增加了电网网络中电压损耗，引发电压波动和闪变。

第三章 无功赔偿理论及装置
3.1无功功率理论发展
传统功率定义大全部建立在均值基础上。单相正弦电路或三相对称正弦电路中，利用传统概念定义有用功率、无用功率、视在功率、和功率因数概念全部很清楚。但当电压或电流含有谐波时，或三相电路不平衡时，功率现象比较复杂，传统概念无法正确对她作出解释和描述。建立能包含畸变和不平衡现象完善功率理论，是电路理论中一个关键基础课题。
学术界相关功率理论争论能够追溯到20世纪20和30年代，Eudeanu和Fryze最早分别提出在频域定义和时域定义方法，以后又有多种定义和理论不停出现。20世纪80年代以来，新定义和理论更是不停推出。自1991年以来，已数次举行了专门讨论非正弦情况下功率定义和测量问题国际会议，但迄今为止仍未找四处理问题理论和方法。新理论往往是处理了前人未处理问题，同时却也存在着另部分不足，或引出了新待处理问题。对新提出功率定义和理论应含有以下要求：
（1）物理意义明确，能清楚地解释多种功率现象，并能在某种程度上和传统概念理论一致。
（2）有利于对谐波源和无功功率分辨和分析，有利于对谐波和无功功率流动了解。
（3）有利于对谐波和无功功率赔偿和抑止，并能为其提供理论指导。
（4）能够被正确测量，有利于相关谐波和无功功率检测、管理和收费。
依据上述要求，可将现有无功功率理论分为图3-1所表示三大类。迄今为止多种无功功率定义和理论只处理一两方面问题不能满足全部需求。Czarnecki和Depenbrock工作对第一类功率理论一两处理起了较大促进作用。H.Akagi提出瞬时无功理论处理了谐波和无功瞬时检测和不用储能元件实现谐波和无功赔偿等问题，无功赔偿装置研究开提议到了很大推进作用。但这一理论物理意义较为模糊，和传统理论关系不够明确，在处理一类问题和第三类问题时有一定困难。对第三类理论问题研究即使取得了一定结果，但迄今没有较大突破。总而言之假如建立更为完善功率定义和理论，尤其是为供电企业和电力用户广泛接收，还需要进行更多努力。

多种功率理论
第一类
适应和谐波和无功功率识别
第二类
适应于谐波和无功功率赔偿和抑制
第三类
适应于仪表测量和电能管理、收费

图3-1
3.2无功功率赔偿装置发展
传统无功赔偿是用一般开关将电容器或电抗器投入电网，它会产生很大冲击电流，而且，将电容器从电路中切除时，会产生拉弧现象，现已被动态赔偿装置逐步替换。早期动态赔偿装置是同时调相机SC，它是用来专门产生无功功率同时电动机，它能产生不一样大小容性或感性无功功率。70年代以来，同时调相机已经开始逐步被静止无功赔偿装置（SVC）所替换。1977年美国GE企业首次在实际电力系统中演示运行其使用了晶闸管静止无功赔偿装置。1978年，在美国电力研究院支持下，美国西屋电气企业制造使用晶闸管静止无功赔偿装置投入实际使用。静止无功赔偿装置包含晶闸管控制电抗器（TCR）和晶闸管投切电容器（TSC）和二者混合装置TCR+TSC，或晶闸管控制电抗器和固定电抗器（FC）或机械投切电容器（MSC）混合使用装置。在中国SVC越来越广泛被应用于电力系统中，成为电力系统中支持电网电压关键手段。

3.3无功功率动态赔偿原理
早期无功赔偿装置不能跟踪负荷无功需求改变，而伴随电力系统发展，对无功功率进行快速动态赔偿需求越来越大。对电力系统中无功功率进行快速动态赔偿，能够实现对动态无功负荷功率因数校正、改善电压调整、提升电力系统静态和动态稳定性、阻尼系统振荡、降低过电压、降低电压闪烁、阻尼次同时振荡、降低电压和电流不平衡。应该指出是，以上这些功效即使是相互关联，但实际静止无功赔偿装置往往只是对其中某一条或几条为直接控制目标，其控制策略亦所以而有所不一样。所以，这些功效有属于对一个或多个在一起负载赔偿效果(负载赔偿)，有则是以整个输电系统性能改善和传输能力提升为目标(输电赔偿)，而改善电压调整，提升电压稳定性，则能够看作是二者共同目标。
下面以改善电压调整基础功效为例，对无功功率动态赔偿原理做简明介绍。
（a） 图3-2 (b)
图3-2(a)所表示为系统、负载和赔偿器单相等效电路图。其中，U为系统电压，R和X为系统电阻和电抗。假定负载改变很小，故有，则假定R《X，反应系统电压和无功规律改变特征曲线图3-2(b)中实线所表示，因为系统电压改变不大，其横坐标也能够换为无功电流。能够看出，该特征曲线是向下倾斜，即伴随系统供给无功功率Q增加，系统电压下降。由电力系统中分析可知，系统特征曲线可近似用下式表示

式中 ——无功功率为零时系统电压
——系统短路容量
由上式可见，无功功率改变将引发系统电压成百分比改变。投入赔偿器后，系统供给无功功率为负载和赔偿器无功功率之和，即

所以，当负载无功功率改变时，假如赔偿器无功功率总能填补
改变，从而使Q维持不变，即，则也将为0，供电电压保持恒定。这就是对无功功率进行动态赔偿原理。
3.4无功赔偿电容器
设置无功赔偿电容器是赔偿无功功率传统方法之一，现在在中国得到了广泛应用。使用并联电容赔偿器含有结构简单，经济方便优点。
(1)并联电容器赔偿无功功率原理
在实际电力系统中，大部分负载为异步电动机。包含异步电动机在内多 数电气设备等效电路可看作电阻R电感L串联电路其功率因数为

(3-1)
式中
给R、L电路并联接入C电路，该电路电流方程为
（3-2）

因为并联电容电压和相位差变小来了，供电回路功率因数提升了。所以，电流相位滞后电压,这种情况叫欠赔偿。
若电容C容量过大，使得供电电流相位超前电压，这种赔偿叫做过赔偿。通常不期望出现过赔偿情况，因为会引发变压器二次侧电压升高，而容性无功功率在电力线路上传输一样会则增加电能损耗，使温升增大，影响点电容寿命。

（2）并联电容器赔偿容量计算
电容器赔偿容量和采取赔偿方法、未赔偿时负载情况、电容器接法相关。
集中赔偿和分组赔偿容量计算时，总赔偿容量由下式决定：
（3-3）
或
（3-4）
式中——由变配电所供电月最大有功计算负载（KV）
—— 月平均负载率，通常可取0.7到0.8之间
——赔偿前功率因数角，可取最大负载时值
——赔偿后功率因数角，参考电力部门要求确定通常可取0.9到0.95
——电容赔偿率(Kvar/KW),即每千瓦有功负载需要赔偿无功功率，。
电容器接法不一样时，每相电容器所需容量是不一样。
电容器组成星形连接时
(3-5)
式中——装设地点电网电压（V）
——电容器组线电压（A）
——每相电容器组电容量（F）
考虑到电网电压单位常见KV，单位为Kvar，则星形联接时每相电容器容量为
(3-6)
式中，单位是。
电容器组为三角形联结时

(3-7)
若线电压Ｕ单位为KV则每相电容容量（单位为）
(3-8)
就地赔偿电容容量计算
单台异步电动机装有就地赔偿电容器时，如电动机忽然和电源断开，电容器将对电动机放电而产生励磁现象。假如赔偿电容器赔偿过大，可能因电动机惯性转动而产生过电压，造成电动机损坏。为预防这种情况，不宜使电容器赔偿容量过大，应以电容器组在此时放电电流大于电动机空载电流为限，即
(3-9)
式中 ——供电系统额定线电压（v）
—— 电动机额定空载电流（A）
若电动机空载电流在产品样品中查不到可用下式估算：
(3-10)
3.5静止无功发生器
静止无功功率赔偿器简称静止赔偿器（SVC）,出现在20世纪70年代初，是现在为止应用较多动态无功赔偿装置。SVC关键有并联电容器组、可调饱和电抗器和检测和控制系统三部分组成。其兼有电容器和调相机二者优点，可在多个周期内快速完成调整，保护网络电压稳定，增强系统稳定性。SVC平滑动态赔偿特征是指补充进电网无功电流是根据电网无功需求改变而改变。因为无功和电网是直接联络，所以调整无功在很大程度上是为了系统电压质量和电压支撑。静止无功发生器就是经典一个静止无功功率赔偿装置。
1．静止无功发生器原理
静止无功发生器系统是应无功赔偿快速、正确和降低谐波要求而出现，是采取变流器结构和新型电力电子器件、智能控制芯片实现高性能无功赔偿系统。现在研究热点关键围绕改善电路结构、改善信号测量技术、寻求更佳控制方法及滤波等方面。在进行具体设计之前，有必需对静止无功发生器基础原理加以介绍。其中，因为无功电流检测正确性、快速性关系到系统性能好坏，所以专门对本文所采取基于瞬时无功功率理论无功电流检测原理做具体介绍。
2．静止无功发生器分类
所谓静止无功发生器 (SVG)，就是指由自由换相电力半导体桥式变流器来进行动态无功赔偿装置。简单地说，它基础原理就是将自换相桥式变流电路经过电抗或直接并联到电网上，合适地调整桥式电路交流侧输出电压相位和幅值，或直接控制其交流侧电流，就能够使该电路吸收或发出满足要求无功功率，实现动态无功赔偿目标。在三相平衡电路中，不管负载功率因数怎样，三相瞬时功率和是一定，在任何时刻全部等于三相总有功功率，而三相无功功率和为零。总来看三相电源和负载间没有没有功效量传输，各相无功量是在三相之间往返往返。所以从理论上来讲，SVG直流侧不需要设置储能元件。实际上考虑到变流电路吸收电流并不是只有基波，其谐波存在也多少会造成总体看来有少许无功效量在电源和SVG之间往返。所以，为了维持桥式变流电路正常工作，其交流侧仍需一定大小电感或电容作为储能元件。静止无功发生器依据直流侧储能元件不一样，能够分为电压型和电流型两种，结构图分别图3-3中(a)、(b)所表示。电压型桥式电路需要串联电抗器后才能并入电网，而电流型桥式电路需要在交流侧并联上电容器，以吸收换相产生过电压。

图4-3
不管是电压型还是电流型结构，其无功赔偿基础原理是相通。但在实际应用中，电压型结构静止无功发生器效能更高，所以迄今投入实用SVG大多采取电压型桥电路。下面以电压型SVG系统为例，对其结构和基础原理进行具体介绍。
电压型静止无功发生器基础原理
SVG正常工作时是经过电力半导体开关开通和关断将直流侧电压转换成交流侧和电网同频率输出电压，就像一个电压型逆变器，只不过交流侧输出接不是无源负载，而是电网。所以，当仅考虑基波频率时，SVG能够等效视为幅值和相位均能够控制一个和电网同频率交流电压源。它经过交流电抗器连接到电网上。所以，SVG工作原理就能够用图4-4所表示单相等效电路图来说明。
图4-4
设电网电压和SVG输出交流电压分别用相量和表示，则连接电抗X上电压即为和，相量差，而连接电抗电流是能够由其电压来控制。这个电流就是SVG从电网吸收电流所以，改变SVG交流侧输出电压幅值及其相对于相位，就能够改变连接电抗上电压，从而控制SVG从电网吸收电流相位和幅值，也就控制了SVG吸收无功功率性质和大小。
在图4-4(a)等效电路中，将连接电抗器视为纯电感，没有考虑电阻损耗和变流器损耗，所以无须从电网吸收有功效量。在这种情况下，只需使和同相，仅改变幅值大小即可控制SVG从电网吸收电流是超前还是滞后，而且能控制该电流大小。图4.2(b)所表示，当U大于认时，电流超前电压，SVG吸收容性无功功率;当小于时，电流滞后电压，SVG吸收感性无功功率。
考虑到连接电抗器损耗和变流器本身损耗(如管压降、线路电阻等)，并将总损耗集中作为连接电抗器电阻考虑，则SVG实际等效电路图4-5（a)所表示，其电流超前和滞后工作向量图如4-5（b)所表示。

图4-5
在这种情况下，变流器电压，和电流仍相差，因为变流器无需有功效量。而电网电压和电流相位差不再是，而是比小了角，所以电网提供了有功功率来补充电路中损耗，也就是说相对于电网电压来讲，电流中有一定量有功分量。这个角也就是变流器电压，和电网电压相位差。改变这个相位差，而且改变幅值，则产生电流相位和大小也就随之改变，SVG从电网吸收无功功率也就所以得到调整。
本文中对有功损耗进行赔偿是经过直流侧进行。和以上所述由交流电网侧提供有功效量方案不一样，在这种方案中，直流侧经过一个三相不控整流模块产生直流侧电压，并和直流电容相并联。其电流和交流电网电压相位差是，而和变流器交流侧电压相位差为。图4-6所表示:在这种条件下，SVG在短间内向电网提供一定量有功功率。这对于电力系统来说是很有益。

图4-6

第四章 无功优化
4.1无功优化基础标准及要求
任何配电网络全部会吸收一定量无功功率，尤其是低压配电系统最为严重，为了最大程度降低无功功率传输损耗，提升配电设施效率，无功赔偿配置应按“分级赔偿，就地平衡”标准合理布局。
国家颁布《电力系统安全稳定导册》包含了无功功率平衡及赔偿根本要求。相关要求以下
（1）无功功率电源安排应有计划，并留有合适裕度，以确保系统各输压在正常和事故后均能满足要求要求。
（2）电网无功赔偿应分层分区就地平衡为标准，应随负荷改变调整，避免长距离线路或多级变压器传送无功功率，220KV以上等级线路充电电功率应基础上给予赔偿。
（3）电机或调相机应自动调整励磁运行，并确保其稳定性。
（4）为确保受端系统发生忽然失去一回重载线路或一台大容量组等事故时保持电压稳定和正常供电，受端电压应有足够动态无功备用容量。
《导则》相关对无功功率平衡机赔偿要求是对现代电网进行科学分析对多年电网运行经验总结得出结论。国家标准GB12325-90《电能质量许可电压偏差》要求了各电压等级配电网母线上电压偏差许可值。这两个文件是进行电压无功赔偿时基础纲领。但仅有纲领是远远不够还需要深入细化出若干标准，下面将无功赔偿基础标准及要求总结以下：
（1）功率分级赔偿，就地平衡基础标准
在电网中，各级网络和输配电设备全部要吸收一定量无功功率，尤其低压配电系统所占比重最大，为了最大程度降低无功功率传输损耗提升配电设施效率，无功赔偿设备装置根据“分级赔偿，就地平衡”标准合理布局。
（2）分散赔偿和集中赔偿相结合，以分散赔偿为主
集中赔偿是在变电所集中装设较大容量赔偿电容器。分散赔偿是指在配电网络中分散负荷区，如配电线路，变电器和用户用电设备等进行无功赔偿。集中赔偿关键是赔偿主变压器本身无功损耗，以降低变电所以上输电线路无功功率，从而降低输电线路无功损耗。因为用户需要无功经过变电所以下配电线路向负荷端输送。所以为了有效降低线损，必需做到无功功率在那里发生就赔偿到哪里。
（3）保持各节点电压合格，并留有充足无功余量
保持电能质量合格就是对电网无功赔偿基础要求。保留充足无功裕量，对系统快速跟踪负荷改变，中低压电网应以分散为主。应对突发事件，含有很重大意义。
（4）要注意区域协调性经济性确保全局电网优化
降低电网损耗，提升经济效益，是系统处于经济运行状态下，是全部电网追求目标。为此，需要对系统进行合适集中优化和协调优化。对不一样变电站设定不一样优化运行方法，用户能够依据需要设定变电站是否参与优化控制。若不参与优化变电站，则设备不可调整；用户也能够设定具体设备是否参与优化，则即设备是否可调整控制系统依据用户设定变电站和设备控制方法及变电站估计结果进行全局电网无功优化计算，得出母线电压约束并以网损最小为目标控制策略。
（5）应充足考虑全局电压稳定需求
电压无功赔偿说到底就是保持各节点电压稳定不过只从局部出发很可能危及整个电网稳定性，所以各电网无功赔偿必需服从全电网稳定性要求。
（6）无功赔偿应具常规控制和紧急控制功效
系统不仅能在正常情况下经过调整各电压控制器整定值控制受控区域无功电力至优化状态；当出现紧急情况时如负荷急剧改变或发生故障造成电压异常时，系统也能够快速做出反应，实施有效控制，节点电压恢复到正常范围。当通讯系统一些远程控制线路出现问题时，系统还能很好完